FR2701065A1 - Ignition method and circuit for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Method for triggering the combustion of the gaseous mixture contained in a cylinder of an internal combustion engine, in which a voltage peak is generated at the terminals of a spark plug in order to cause a spark there. For this purpose, an electric generator is connected in series with the said spark plug when the voltage at the terminals of the latter, after having passed through its maximum, stabilises at a value corresponding to the arcing voltage.

Description

Procédé et circuit d'allumage
pour moteur à combustion interne.Ignition process and circuit
for internal combustion engine.

La présente invention concerne un procédé pour déclencher la combustion du mélange gazeux contenu dans un cylindre d'un moteur à combustion interne dans lequel on génère une pointe de tension aux bornes d'une bougie d'allumage afin d'y provoquer une étincelle, ainsi qu'un circuit d'alimentation d'une bougie d'allumage de moteur à combustion interne comprenant des moyens de génération pour générer une pointe de tension aux bornes de cette bougie.The present invention relates to a method for initiating the combustion of the gaseous mixture contained in a cylinder of an internal combustion engine in which a voltage spike is generated at the terminals of a spark plug in order to cause a spark, as well that a supply circuit for an internal combustion engine spark plug comprising generation means for generating a voltage spike at the terminals of this spark plug.

Dans les moteurs à combustion interne à allumage commandé, la combustion du mélange gazeux dans le cylindre est provoquée par l'étincelle qui se produit entre les électrodes d'une bougie d'allumage.In spark ignition internal combustion engines, the combustion of the gas mixture in the cylinder is caused by the spark that occurs between the electrodes of a spark plug.

Afin de produire cette étincelle, on relie les bornes de la bougie aux extrémités de l'enroulement secondaire (haute tension) d'un transformateur, notamment d'une bobine d'allumage, dont l'enroulement primaire est connecté à une source de tension par l'intermédiaire d'un interrupteur tel qu'un transistor.In order to produce this spark, the terminals of the spark plug are connected to the ends of the secondary winding (high voltage) of a transformer, in particular an ignition coil, the primary winding of which is connected to a voltage source. via a switch such as a transistor.

Cet interrupteur étant fermé, un courant électrique circule dans l'enroulement primaire. Si, à un instant donné, l'interrupteur est alors ouvert, il se produit dans l'enroulement primaire une surtension brutale qui, par induction, génère une pointe de tension dans l'enroulement secondaire. Lorsque cette tension atteint une valeur suffisante, l'étincelle se produit, provoquant l'inflammation du mélange combustible. With this switch closed, an electric current flows through the primary winding. If, at a given instant, the switch is then open, a sudden overvoltage occurs in the primary winding which, by induction, generates a voltage spike in the secondary winding. When this voltage reaches a sufficient value, the spark occurs, causing the ignition of the fuel mixture.

Il est souhaitable que cette étincelle apporte le plus d'énergie possible au mélange. Toutefois, les dimensions de la bobine d'allumage sont limitées pour des questions d'encombrement et de coût.It is desirable that this spark brings as much energy as possible to the mixture. However, the dimensions of the ignition coil are limited for reasons of space and cost.

Pour augmenter l'énergie sans augmenter les dimensions de la bobine, il est possible d'augmenter le rendement de cette dernière. Ceci n'est toutefois pas toujours possible économiquement.To increase the energy without increasing the dimensions of the coil, it is possible to increase the efficiency of the latter. However, this is not always possible economically.

On a également proposé d'augmenter l'inductance de la bobine ou le courant de commande appliqué au primaire, mais on rencontre des limites technologiques.It has also been proposed to increase the inductance of the coil or the control current applied to the primary, but there are technological limits.

Il a également été proposé d'ajouter un aimant permanent dans le circuit magnétique de la bobine, mais là encore on se heurte à des problèmes de coût.It has also been proposed to add a permanent magnet in the magnetic circuit of the coil, but again there are problems of cost.

La présente invention vise à palier ces inconvénients.The present invention aims to overcome these drawbacks.

A cet effet, l'invention à tout d'abord pour objet un procédé pour déclencher la combustion du mélange gazeux contenu dans un cylindre d'un moteur à combustion interne, dans lequel on génère une pointe de tension aux bornes d'une bougie d'allumage afin de provoquer une étincelle, caractérisé par le fait que l'on connecte un générateur électrique en série avec ladite bougie lorsque la tension aux bornes de cette dernière, après qu'elle soit passée par son maximum se stabilise à une valeur correspondant à la tension d'arc, ce qui a pour effet de limiter la tension de décharge du secondaire et donc d'augmenter le temps de décharge et l'énergie de l'étincelle.To this end, the invention firstly relates to a method for initiating the combustion of the gaseous mixture contained in a cylinder of an internal combustion engine, in which a voltage spike is generated at the terminals of a spark plug. ignition in order to cause a spark, characterized in that an electric generator is connected in series with said spark plug when the voltage across the latter, after it has passed its maximum stabilizes at a value corresponding to the arc voltage, which has the effect of limiting the discharge voltage of the secondary and therefore increasing the discharge time and the energy of the spark.

On dissocie ainsi la fonction de génération de l'étincelle obtenue par les moyens habituels, de celle d'entretien du courant d'étincelle qui est obtenue à l'aide d'un générateur électrique auxiliaire. On peut ainsi obtenir un courant d'étincelle prolongé sans avoir à surdimensionner la bobine d'allumage.The generation function of the spark obtained by the usual means is thus dissociated from that of maintaining the spark current which is obtained using an auxiliary electric generator. It is thus possible to obtain a prolonged spark current without having to oversize the ignition coil.

L'invention a également pour objet un circuit d'alimentation d'une bougie d'allumage de moteur à combustion interne, comprenant des moyens de génération pour générer une pointe de tension aux bornes de cette bougie, caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur électrique et des moyens de connexion pour connecter ledit générateur en série avec ladite bougie.The invention also relates to a circuit for feeding a spark plug of an internal combustion engine, comprising generation means for generating a voltage spike at the terminals of this spark plug, characterized in that it comprises an electric generator and connection means for connecting said generator in series with said spark plug.

Lesdits moyens de génération peuvent comprendre de façon connue l'enroulement secondaire d'une bobine d'allumage.Said generation means may comprise in known manner the secondary winding of an ignition coil.

Dans un mode de réalisation particulier, les moyens de connexion comprennent une diode disposée de façon à être passante entre la sortie dudit générateur électrique et un point dudit enroulement secondaire.In a particular embodiment, the connection means comprise a diode arranged so as to be conducting between the output of said electric generator and a point of said secondary winding.

On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels - la figure 1 représente un circuit selon l'invention, et - la figure 2 illustre le fonctionnement de ce circuit.A particular embodiment of the invention will now be described by way of nonlimiting example, with reference to the appended schematic drawings in which - FIG. 1 represents a circuit according to the invention, and - FIG. 2 illustrates the operation of this circuit.

On voit à la figure 1, une bobine d'allumage (1) comprenant un enroulement primaire (2) et un enroulement secondaire (3). We see in Figure 1, an ignition coil (1) comprising a primary winding (2) and a secondary winding (3).

L'enroulement primaire (2) est connecté entre une source de tension continue + E et un circuit de commande (4) constitué pour l'essentiel d'un transistor (5) permettant de commander le passage du courant dans l'enroulement (2).The primary winding (2) is connected between a DC voltage source + E and a control circuit (4) essentially consisting of a transistor (5) allowing to control the passage of current in the winding (2 ).

L'enroulement secondaire (3) est disposé en série avec une bougie d'allumage (6), l'électrode (7) de cette bougie étant reliée à une des extrémités de l'enroulement (3) et l'autre électrode (8) étant reliée à la masse.The secondary winding (3) is arranged in series with a spark plug (6), the electrode (7) of this spark plug being connected to one of the ends of the winding (3) and the other electrode (8 ) being connected to ground.

L'autre extrémité de l'enroulement (3) est également reliée à la masse par l'intermédiaire d'une diode (9) passante dans le sens enroulement (3)/masse.The other end of the winding (3) is also connected to ground via a diode (9) passing in the winding direction (3) / ground.

Par ailleurs, un générateur électrique (10) est connecté entre la masse et un point milieu (11) de l'enroulement (3) par l'intermédiaire d'une diode (13) passante du point (11) au générateur (10).Furthermore, an electric generator (10) is connected between ground and a midpoint (11) of the winding (3) by means of a diode (13) passing from the point (11) to the generator (10) .

Le point milieu (11) peut en fait, selon la tension imposée par le générateur (10), être confondu avec l'extrémité de l'enroulement relié à la diode (9).The midpoint (11) can in fact, depending on the voltage imposed by the generator (10), be confused with the end of the winding connected to the diode (9).

Si l'on se réfère maintenant à la figure 2, on voit, représentées en fonction du temps, la tension Up aux bornes de l'enroulement primaire, l'intensité Ip dans cet enroulement, la tension Us aux bornes de l'enroulement secondaire et l'intensité IS dans cet enroulement.If we now refer to FIG. 2, we see, represented as a function of time, the voltage Up at the terminals of the primary winding, the intensity Ip in this winding, the voltage Us at the terminals of the secondary winding and the intensity IS in this winding.

A l'instant t,, l'interrupteur (5) est fermé de sorte que la tension Up aux bornes de l'enroulement primaire s'établit à la valeur +E. A cet instant le courant dans l'enroulement primaire commence par conséquent à croître jusqu'à une valeur optimale Iopt à laquelle il est limité par des moyens non représentés.At time t ,, the switch (5) is closed so that the voltage Up across the primary winding is established at the value + E. At this instant the current in the primary winding therefore begins to increase to an optimal value Iopt to which it is limited by means not shown.

A l'instant tl, l'interrupteur (5) est ouvert de sorte que le courant Ip dans l'enroulement primaire est brutalement annulé, générant ainsi une pointe de tension (14) aux bornes de cet enroulement. Il en résulte à ce même instant une pointe de tension (15) aux bornes de l'enroulement secondaire (3) et par conséquent aux bornes de la bougie (6).At the instant tl, the switch (5) is open so that the current Ip in the primary winding is suddenly canceled, thus generating a voltage spike (14) at the terminals of this winding. This results in this instant a voltage spike (15) across the secondary winding (3) and therefore across the spark plug (6).

Lorsqu'après un temps t généralement égal à quelques micro-secondes, la tension Us atteint une valeur de déclenchement US0 par exemple de l'ordre de 12 kV, une étincelle commence à se produire entre les électrodes de la bougie (6) provoquant un courant d'étincelle IS croissant.When after a time t generally equal to a few microseconds, the voltage Us reaches a trigger value US0 for example of the order of 12 kV, a spark begins to occur between the electrodes of the spark plug (6) causing a increasing IS spark current.

Après être passé par un maximum, la tension Us se stabilise à la tension d'arc UA imposée par la bougie.After going through a maximum, the voltage Us stabilizes at the arc voltage UA imposed by the spark plug.

Du fait de la présence du générateur (10), le secondaire se décharge avec une tension à ses bornes inférieure à la tension d'arc, donc avec une variation de courant plus faible. Le temps de maintien du courant, donc l'énergie représentée par l'aire de la surface hachurée sur le diagramme IS de la figure 2 augmentent dans le même rapport.Due to the presence of the generator (10), the secondary discharges with a voltage at its terminals lower than the arc voltage, therefore with a lower current variation. The current holding time, therefore the energy represented by the area of the hatched surface on the IS diagram of FIG. 2 increases in the same ratio.

On remarque que la diode (9) a pour fonction d'empêcher la mise en court-circuit du générateur (10) tout en laissant le courant circuler au travers du secondaire de la bobine et entre les électrodes de la bougie.It is noted that the diode (9) has the function of preventing the short-circuiting of the generator (10) while allowing the current to flow through the secondary of the coil and between the electrodes of the spark plug.

L'énergie supplémentaire apportée au mélange combustible grâce au dispositif selon l'invention est donc représentée par l'aire de la surface comprise entre les traits (16) et (17) de la figure (2).The additional energy supplied to the fuel mixture using the device according to the invention is therefore represented by the area of the surface between the lines (16) and (17) of FIG. (2).

On notera enfin que, de même que l'on commande de façon traditionnelle le début de l'étincelle par le circuit de commande 4, on peut, en commandant convenablement le générateur électrique (10), déterminer également l'instant de coupure de l'étincelle. Finally, it will be noted that, just as in the traditional way the start of the spark is controlled by the control circuit 4, it is also possible, by suitably controlling the electric generator (10), to determine the instant of cut-off of the 'spark.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour déclencher la combustion du mélange gazeux contenu dans un cylindre d'un moteur à combustion interne, dans lequel on génère une pointe de tension aux bornes d'une bougie d'allumage afin d'y provoquer une étincelle, caractérisé par le fait que l'on connecte un générateur électrique en série avec ladite bougie lorsque la tension aux bornes de cette dernière, après qu'elle soit passée par son maximum se stabilise à une valeur correspondant à la tension d'arc.1. Method for initiating the combustion of the gaseous mixture contained in a cylinder of an internal combustion engine, in which a voltage spike is generated at the terminals of a spark plug in order to cause a spark, characterized by the fact that an electric generator is connected in series with said spark plug when the voltage across the latter, after it has passed its maximum stabilizes at a value corresponding to the arc voltage. 2. Circuit d'alimentation d'une bougie d'allumage (6) de moteur à combustion interne, comprenant des moyens de génération (1) pour générer une pointe de tension aux bornes de cette bougie, caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur électrique (10) et des moyens de connexion (13) pour connecter ledit générateur en série avec ladite bougie.2. Supply circuit for a spark plug (6) of an internal combustion engine, comprising generation means (1) for generating a voltage spike at the terminals of this spark plug, characterized in that it comprises an electric generator (10) and connection means (13) for connecting said generator in series with said spark plug. 3. Circuit selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens de génération comprennent l'enroulement secondaire (3) d'une bobine d'allumage.3. The circuit of claim 2, wherein said generating means comprises the secondary winding (3) of an ignition coil. 4. Circuit selon la revendication 3, dans lequel lesdits moyens de connexion comprennent une diode (13) disposée de façon à être passante entre la sortie dudit générateur électrique et un point (11) dudit enroulement secondaire. 4. The circuit of claim 3, wherein said connection means comprises a diode (13) arranged so as to be pass-through between the output of said electric generator and a point (11) of said secondary winding.
FR9301090A 1993-02-02 1993-02-02 Ignition method and circuit for internal combustion engine. Expired - Lifetime FR2701065B1 (en)

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