FR2777607A1 - Systeme d'allumage a energie commandee pour un moteur a combustion interne - Google Patents

Systeme d'allumage a energie commandee pour un moteur a combustion interne Download PDF

Info

Publication number
FR2777607A1
FR2777607A1 FR9904898A FR9904898A FR2777607A1 FR 2777607 A1 FR2777607 A1 FR 2777607A1 FR 9904898 A FR9904898 A FR 9904898A FR 9904898 A FR9904898 A FR 9904898A FR 2777607 A1 FR2777607 A1 FR 2777607A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
spark
discharge current
ignition system
energy
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9904898A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2777607B1 (fr
Inventor
Luigi P Tozzi
Robert R Atherton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cummins Inc
Original Assignee
Cummins Engine Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cummins Engine Co Inc filed Critical Cummins Engine Co Inc
Publication of FR2777607A1 publication Critical patent/FR2777607A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2777607B1 publication Critical patent/FR2777607B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
    • F02P9/007Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F02D35/024Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure using an estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/02Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04Layout of circuits
    • F02P3/05Layout of circuits for control of the magnitude of the current in the ignition coil
    • F02P3/051Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • F02P3/053Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices using digital techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système d'allumage à énergie commandée pour un moteur à combustion interne.Ce système comporte une bobine d'allumage (50) définissant un interstice de production d'étincelles (65), une bobine d'allumage (102, 104) connectée aux électrodes de la bobine et apte à répondre à un signal de commande pour produire un courant de décharge dans l'interstice, et une résistance (118) connectée aux bornes de l'interstice pour limiter le courant de décharge à une valeur inférieure à un premier niveau de courant de seuil pendant un premier intervalle de temps prédéfini à la suite de la production dudit signal de commande.Utilisation notamment comme système d'allumage d'un moteur à combustion interne de voitures de tourisme.

Description

La présente invention concerne d'une manière générale des systèmes
d'allumage pour des moteurs à combustion interne, et de façon plus spécifique la commande de l'énergie de l'étincelle dans de tels systèmes. Dans des systèmes inductifs classiques d'allumage pour moteurs à combustion interne, un courant de décharge dans la bougie d'allumage est caractérisé de façon typique par un pic initial élevé de courant suivi par une diminution ultérieure du courant. Un exemple d'une telle forme d'onde classique de courant de décharge 150 est
illustré sur la figure 6 annexée à la présente demande.
Une autre classe de systèmes d'allumage comprend des bougies d'allumage à configuration spéciale, qui
peuvent agir de manière à déplacer l'arc à partir d'elles-
mêmes pour faciliter la combustion de mélanges air-
carburant pauvres. Un exemple d'une telle bougie d'allumage comprend un aimant disposé autour des électrodes, le champ magnétique pouvant agir de manière à déplacer l'arc vers l'extérieur à partir de la bougie. Une forme de réalisation d'une telle bougie d'allumage est décrite dans les brevets US N 5 555 862 et 5 619 959 au nom de Tozzi. Avec de telles bougies d'allumage de ce type, deux objectifs clés sont de maximiser la capacité d'inflammation du carburant dans le cas de mélanges aircarburant pauvres, tout en maximisant également la durée de vie de l'électrode. Malheureusement, la forme d'onde classique de courant de décharge 150 représentée sur la figure 8, annexée à la présente demande, n'est pas optimisée pour atteindre l'un ou l'autre de ces objectifs. Un courant excessif de décharge arrivant d'une manière trop précoce lors de l'opération d'allumage conduit à une érosion excessive de l'électrode, tandis qu'un courant de décharge inadéquat à proximité de la fin de
l'opération d'allumage conduit à une mauvaise combustion.
Ce qui par conséquent est nécessaire dans un système d'allumage basé sur une bougie d'allumage à déplacement de l'arc, c'est un système servant à commander le courant de décharge de la bougie d'allumage pendant une opération d'allumage de manière à atteindre ainsi les deux objectifs qui sont de maximiser la capacité d'inflammation d'un carburant dans le cas de mélanges air-carburant
pauvres, tout en maximisant la durée de vie de l'électrode.
Un but de la présente invention est de fournir un système d'allumage perfectionné pour un moteur à combustion interne. Un autre but est de fournir un tel système d'allumage apte à fonctionner de manière à commander le courant de décharge pour réduire de ce fait l'érosion de l'électrode tout en optimisant également la capacité
d'inflammation du mélange air-carburant.
Les inconvénients précédents de l'art antérieur sont résolus grâce à la présente invention. Conformément à un aspect de la présente invention, un système d'allumage à énergie commandée pour un moteur à combustion interne comprend une bougie d'allumage possédant des première et seconde électrodes définissant entre elles un interstice de production d'étincelles; une bobine d'allumage connectée auxdites première et seconde électrodes de ladite bougie d'allumage, ladite bobine d'allumage étant apte à répondre à un signal de commande pour produire un courant de décharge en travers dudit interstice de production d'étincelles; et une résistance connectée aux bornes dudit interstice de production d'étincelles, ladite résistance étant dimensionnée de manière à limiter le courant de décharge à une valeur inférieure à un premier niveau de courant de seuil pendant un premier intervalle de temps prédéfini à la suite de la production dudit signal de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite résistance est en outre dimensionnée de manière à maintenir ledit courant de décharge au-dessus d'un second courant de seuil, ledit second courant de seuil étant
inférieur audit premier courant de seuil.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite bobine d'allumage comprend une bobine primaire couplée à une bobine secondaire, ladite bobine primaire étant apte à répondre audit signal de commande pour induire une tension d'étincelle aux bornes de ladite bobine secondaire, ladite bobine secondaire étant apte à répondre à ladite tension d'étincelle pour produire ledit courant de décharge. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système d'allumage à énergie commandée comprend en outre des moyens pour détecter ladite tension d'étincelle et produire un signal de tension d'étincelle, qui lui correspond. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite résistance est une résistance variable et le système comporte en outre des moyens aptes à répondre audit signal de tension d'étincelle pour régler une valeur résistive de ladite résistance variable pour limiter ledit courant de décharge à une valeur inférieure audit premier niveau de courant de seuil en fonction dudit signal de tension
d'étincelle.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens aptes à répondre audit signal de tension d'étincelle pour le réglage d'une valeur résistive de ladite résistance variable peuvent en outre agir de manière à régler ladite valeur résistive de ladite résistance variable pour maintenir de ce fait ledit courant de décharge au-dessus d'un second niveau de courant de seuil, ledit second niveau de courant de seuil étant inférieur
audit premier niveau de courant de seuil.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le système d'allumage à énergie commandée comprend en outre des moyens pour accroître le courant de décharge au-dessus dudit niveau du courant de seuil, pendant un second intervalle de temps prédéfini à la suite de la production dudit signal de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite bougie d'allumage s'étend à l'intérieur d'une
chambre de combustion d'un moteur à combustion interne.
Selon un autre aspect de la présente invention, un système d'allumage à énergie commandée pour un moteur à combustion interne comporte une bougie d'allumage possédant des première et seconde électrodes définissant entre elles un interstice de production d'étincelles; une bobine d'allumage comportant une bobine primaire couplée à une bobine secondaire, ladite bobine primaire étant apte à répondre à un premier signal de commande pour induire une tension d'étincelle aux bornes de ladite bobine secondaire, ladite bobine secondaire étant apte à répondre à ladite tension d'étincelle pour produire un courant de décharge en travers dudit interstice de production d'étincelles; des moyens pour détecter ladite tension d'étincelle et produire un signal de tension d'étincelle qui lui correspond; une résistance variable connectée aux bornes dudit interstice de production d'étincelles et apte à répondre à un second signal de commande pour le réglage d'une valeur résistive de cette résistance; et un ordinateur de commande apte à répondre audit signal de tension d'étincelle pour produire ledit second signal de commande, ce qui permet de régler ladite valeur résistive de ladite résistance variable en
fonction dudit signal de tension d'étincelle.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit ordinateur de commande est apte à répondre audit signal de tension d'étincelle pour déterminer une tension de claquage, pour laquelle une ionisation dudit interstice de production d'étincelles se produit, ledit ordinateur de commande déterminant une valeur résistive désirée de ladite résistance variable sur la base de ladite tension de claquage et produisant ledit second signal de commande en
fonction de cette valeur.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite bougie d'allumage s'étend à l'intérieur d'un
cylindre de combustion d'un moteur à combustion interne.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit ordinateur de commande inclut des moyens pour déterminer, à partir de ladite tension de claquage, une pression correspondante à l'intérieur dudit cylindre de combustion. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit ordinateur de commande comprend des moyens pour déterminer ladite valeur résistive désirée à partir de ladite pression correspondante à l'intérieur dudit cylindre
de combustion.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un système d'allumage à énergie commandée pour un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte une bougie d'allumage possédant des première et seconde électrodes définissant entre elles un interstice de production d'étincelles; une bobine d'allumage connectée auxdites première et seconde électrodes de ladite bougie d'allumage, ladite bobine d'allumage étant apte à répondre à un signal de commande pour produire un premier courant de décharge en travers dudit interstice de production d'étincelles; et des moyens pour produire une tension complémentaire séparée de ladite tension de commande aux bornes d'au moins une partie de ladite bobine d'allumage, ladite bobine d'allumage étant apte à répondre à ladite tension complémentaire pour produire un second courant de
décharge en travers dudit interstice de formation d'étin-
celles, ledit second courant de décharge complétant ledit
premier courant de décharge.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite bobine d'allumage comprend une bobine primaire couplée à une bobine secondaire, ladite bobine primaire étant apte à répondre à ladite tension de commande pour induire une tension d'étincelle aux bornes de ladite bobine secondaire, ladite bobine secondaire étant apte à répondre à ladite tension d'étincelle pour produire ledit courant de décharge. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite bobine secondaire comprend un côté haute tension connecté à ladite première électrode et un côté basse tension connecté à ladite seconde électrode, et lesdits moyens pour produire une tension complémentaire comprennent un premier condensateur possédant une extrémité couplée à ladite bobine secondaire entre lesdits côtés haute tension et basse tension de cette bobine et une extrémité opposée connectée à l'une desdites première et seconde électrodes, et des moyens pour décharger d'une manière commandable ledit premier condensateur pour produire de ce fait ladite tension complémentaire aux bornes d'une partie de ladite
bobine secondaire.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de décharge commandable dudit premier condensateur comprennent: un premier interrupteur branché aux bornes dudit premier condensateur et possédant une entrée de commutation apte à répondre à un signal de commutation pour activer ledit interrupteur, et un ordinateur de commande apte à répondre à ladite tension de commande pour produire ledit signal de commutation pendant un intervalle de temps prédéfini à la suite de l'activation
de ladite tension de commande.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens pour produire une tension complémentaire comprennent un certain nombre de condensateurs couplés chacun en différents emplacements, à ladite bobine secondaire entre lesdits côtés haute tension et basse tension de cette bobine, et lesdits moyens pour décharger d'une manière commandable ledit premier condensateur peuvent fonctionner de manière à décharger séquentiellement chaque condensateur dudit nombre de condensateur de manière à augmenter ainsi séquentiellement ledit second courant de
décharge pour l'amener à une valeur de courant prédéfinie.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de production d'une tension complémentaire comprennent un condensateur connecté aux bornes de ladite bobine primaire, et des moyens pour décharger d'une manière commandable ledit premier condensateur de manière à produire ainsi ladite tension complémentaire aux bornes de ladite bobine primaire, ladite bobine primaire étant apte à répondre à ladite tension complémentaire pour induire une tension d'étincelle complémentaire correspondante aux bornes de ladite bobine secondaire, ladite bobine
secondaire étant apte à répondre à ladite tension d'étin-
celle complémentaire pour produire ledit second courant de
décharge.
Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens pour décharger d'une manière commandable ledit premier condensateur comprennent un interrupteur disposé entre une extrémité dudit condensateur et ladite bobine primaire et comportant une entrée de commutation apte à répondre à un signal de commutation pour activer ledit interrupteur, et un ordinateur de commande apte à répondre à ladite tension de commande pour produire ledit signal de commutation pendant un intervalle de temps prédéfini à la suite de l'activation de ladite tension de commande. D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention ressortiront de la description donnée
ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma en coupe transversale d'une bougie d'allumage de l'art antérieur destinée à être utilisée avec la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale de la bougie d'allumage de la figure 1, vue à partir d'un plan pivoté de 90 degrés par rapport à celui de la figure 1; - la figure 3 est une vue à plus grande échelle des électrodes de la bougie d'allumage de la figure 1; - la figure 4, dont il a déjà été fait mention, est une vue à plus grande échelle des électrodes représentées sur la figure 3, qui représente le flux de courant circulant entre ces électrodes lorsque l'arc se déplace en direction des extrémités des électrodes; - la figure 5 représente un tracé de la variation du courant de décharge en fonction de la densité de gaz, qui présente une gamme préférée de fonctionnement du courant de décharge pour empêcher un endommagement des électrodes, tout en conservant un déplacement uniforme de l'arc; - la figure 6, dont il a déjà été fait mention, est une courbe représentant la variation de la densité de courant de décharge en fonction de la durée du courant de décharge et illustrant une valeur de densité de courant requise pour un déplacement uniforme de l'arc; - la figure 7 est une illustration schématique d'une forme de réalisation du système d'allumage à énergie commandée selon la présente invention; - la figure 8 représente la variation du courant de décharge d'une bougie d'allumage dans le temps, qui illustre certaines des techniques de commande de l'énergie de production d'étincelles selon la présente invention; - la figure 9 est un organigramme illustrant un mode de mise en oeuvre préféré d'un algorithme logiciel
pour la commande du courant de décharge pour une gamme.
désirée du courant à la suite de l'ionisation au niveau de l'interstice; la figure 10 représente une variation de la résistance vis-à-vis de la pression dans le cylindre, qui illustre une technique préférée de configuration de la charge actuelle du moteur à une valeur de résistance désirée pour le réglage de la résistance variable représentée sur la figure 7; - la figure 11 est une illustration schématique d'un autre mode de mise en oeuvre du système d'allumage à énergie commandée selon la présente invention; et - la figure 12 représente la variation du courant de décharge d'une bougie d'allumage en fonction du temps pour le système représenté sur la figure 11 et qui illustre certaines des techniques de commande de l'énergie de
production d'étincelles selon la présente invention.
Pour favoriser la compréhension des principes de l'invention, on va maintenant se référer à une forme de réalisation représentée sur les dessins et on utilisera un
langage spécifique pour décrire cette forme de réalisation.
Néanmoins on comprendra que ceci n'est censé introduire aucune limitation de la portée de l'invention, des modifications et autres variantes de la forme de réalisation représentée et d'autres applications des principes de l'invention tels que représentés ici, étant considérées comme étant normales pour un spécialiste de la
technique auquel s'adresse l'invention.
En se référant maintenant aux figures 1-4, on y voit représenté un exemple de bougie d'allumage 50 à déplacement d'arc de l'art antérieur, destinée à être utilisée avec les techniques de commande du courant de décharge d'étincelle selon la présente invention. Sur la figure 1, la bougie 50 comprend un boîtier 54 formé de façon typique d'un matériau métallique et comportant une partie filetée 52. La partie filetée 52 permet le montage de la bougie d'allumage dans un trou taraudé apparié formé dans un bloc-cylindres d'un moteur à combustion interne (non représenté). La surface 56 du boîtier 54 est appariée à une surface du bloc-cylindres ou de la culasse pour établir une étanchéité à l'air avec la chambre de
combustion formée à l'intérieur du bloc-cylindres. L'élec-
trode terminale 58 est positionnée dans un trou 72 d'un isolateur 60, de façon typique un matériau céramique ou un matériau similaire, et un isolateur 60 est enfiché dans le boîtier 54. Une extrémité distale du boîtier 54 et l'isolateur 60 forment une cavité 64 dans laquelle sont formées une première électrode 66 et une seconde électrode 68. L'électrode 66 est fixée au boîtier 54 d'une manière connue, et l'électrode 68 est de préférence connectée électriquement à l'électrode terminale 58 par l'intermédiaire du prolongement d'électrode 63 et du ressort 70. Dans tous les cas, les électrodes 66 et 68
forment entre elles un interstice divergent 65.
Des aimants 72 et 74 (figure 2) sont positionnés à l'intérieur d'un isolant 60 et sont entourés d'une manière générale par la cavité 64. Des aimants 72 et 74 produisent un champ magnétique à l'intérieur de la cavité 64 et par conséquent à l'intérieur d'un interstice 65 de production d'étincelles, ce champ magnétique pouvant agir de manière à repousser vers l'extérieur un arc établi entre les électrodes 66 et 68 à l'intérieur de l'interstice 65, en direction de l'extrémité de la bougie d'allumage 50
comme cela sera décrit plus loin de façon plus détaillée.
L'isolateur 60 est de préférence formé de nitrure de silicium. Les aimants 72 et 74 sont de préférence formés de samarium-cobalt, et le boîtier 54 est formé de matériaux utilisés de façon typique pour la construction de bougies
d'allumage comme par exemple de l'acier ou analogue.
L'électrode 58 est de préférence formée d'acier ou d'alumi-
nium et les électrodes 66 et 68 sont de préférence réalisées en acier ou en un matériau similaire qui résiste à l'érosion due à l'arc, qui est bien connue dans la
technique de la construction de bougies d'allumage.
L'isolateur 60 n'est pas un isolateur thermique parfait et un manchon formant puits thermique 71 est de préférence disposé entre des aimants 72 et 74 et une surface intérieure 53 du boîtier 54 de manière à prélever de la chaleur générée lors du processus de combustion, en
l'écartant des aimants 72 et 74 en direction du boîtier 54.
De préférence le manchon 71 est formé d'un matériau possédant une haute conductibilité thermique, comme par
exemple le cuivre ou analogue.
En se référant maintenant à la figure 3, on y voit représentée une vue à plus grande échelle d'électrodes 66 et 68. L'interstice de production d'étincelles formé entre les électrodes 66 et 68, comprend un interstice étroit 76 qui diverge en direction d'un interstice plus étendu 78 de production d'étincelles en raison de la configuration de l'électrode 66. En référence à la figure 4, on y voit représentée une vue à plus grande échelle des électrodes 66 et 68. Différents arcs 36a-36c sont illustrés pour représenter la position relative d'un arc créé et établi entre des électrodes 66 et 68 en fonction de niveaux de puissance différents de signaux d'allumage délivrés à la borne 58 de la bougie d'allumage 50. En particulier, l'arc 36a est établi lorsqu'un claquage des molécules se produit entre les surfaces 66a et 68a d'électrodes respectives 66 et 68, en produisant ainsi une zone de plasma, dans laquelle un flux de courant peut être établi. Le plasma contient des ions qui permettent ou créent un conduit pour le flux de courant. Le claquage dans l'interstice rempli d'air 76 entre les surfaces 66a et 68a est souvent désigné par conséquent comme ionisation d'interstice. Lorsque l'ionisation d'interstice se produit, un flux de courant est établi dans la zone de plasma créée par le phénomène d'ionisation, et un arc 36a s'établit de façon correspondante. Lorsque la résistance de l'interstice rempli d'air 76 est le siège d'un claquage résultant du phénomène d'ionisation, la tension requise pour maintenir l'arc 36a diminue de façon typique à partir de la tension
requise pour établir l'arc.
L'arc 36a peut être repoussé vers la position située entre la surface 66b de l'électrode 66 et la surface 68a de l'électrode 68 et est désigné comme étant l'arc 36b, par accroissement du niveau et/ou de la durée du courant I pénétrant dans l'électrode 66. De façon analogue, l'arc peut être repoussé vers la position située entre la surface 66c de l'électrode 66 et la surface 68b de l'électrode 68, et est désigné comme étant l'arc 36c, par accroissement supplémentaire du niveau et/ou de la durée du courant I pénétrant dans l'électrode 66. Dans tous les cas, l'inclusion d'aimants 72 et 74 réduit fortement la quantité de courant nécessaire pour positionner de façon appropriée l'arc entre les électrodes 66 et 68. Le vecteur force, qui est représenté par F sur la figure 4, est une représentation graphique du vecteur force de Lorentz
agissant sur l'arc 36a-c conformément à la formule ixB.
L'interstice divergent défini par les électrodes 66 et 68 fournit des moyens pour établir un arc de longueur variable dans un dispositif de bougies d'allumage, qui est particulièrement avantageux lorsque d'autres moteurs à essence sont installés dans un véhicule. Un exemple d'une telle bougie d'allumage 50 est décrite dans les brevets US
N05 555 862 et 5 619 959 de Tozzi.
D'autres moteurs, en particulier des moteurs à propane liquide et à gaz naturel, fonctionnent de façon typique avec des mélanges air-carburant pauvres et des pressions dans les cylindres lors de la combustion, qui varient largement avec la charge du moteur. D'une manière générale, la pression dans les cylindres augmente avec la charge du moteur, et le diamètre de l'arc 36a-c diminue de façon correspondante. Par conséquent, alors que le diamètre de l'arc pour une charge légère du moteur peut conduire à des températures superficielles admissibles pour les électrodes 66 et 68, le diamètre de l'arc diminue lors d'un accroissement de la charge du moteur de sorte qu'un arc concentré de façon correspondante pour une charge élevée du moteur peut conduire à une température superficielle pour les électrodes 66 et 68 qui dépasse le point de fusion de ces électrodes. Conformément à la présente invention, le courant circulant entre les électrodes 66 et 68 est commandé de façon correspondante de manière à fournir une densité de courant J qui est inférieure à une densité de courant maximale au- dessus de laquelle des températures de la surface des électrodes peuvent dépasser un point de fusion de ces électrodes, dans toutes les conditions de charge du moteur. Le flux de courant entre les électrodes 66 et 68 doit être également commandé de manière à fournir une densité de courant qui est supérieure à une densité de courant minimale, au- dessous de laquelle un déplacement non uniforme de l'arc 36a-c peut se produire. Ces deux critères sont représentés graphiquement sur les figures 5 et 6. La figure 5 représente un courant de décharge i de la figure 4, tracé en fonction de la densité de gaz, qui est proportionnelle à la pression dans le cylindre. Comme cela est représenté sur la figure 5, la forme d'onde 80 marque la limite maximale du courant de décharge, au-dessus de laquelle les températures de la surface des électrodes peuvent dépasser un point de fusion de ces électrodes. La
forme d'onde 82 marque la limite de courant de décharge au-
dessous de laquelle un déplacement non uniforme de l'arc 36a-c peut se produire. Entre les formes d'ondes 80 et 82, une région de courant de décharge admissible est définie dans le cadre de la présente invention. La figure 6 représente la densité du courant de décharge représentée en fonction de la durée du courant de décharge. Comme cela ressort à l'évidence de la figure 6, la densité 84 du courant de décharge, au-dessous de laquelle un déplacement non uniforme de l'arc se produit, est une fonction
décroissante du temps.
Dans la zone de courants de décharge admissibles définie entre les formes d'ondes 80 et 82 sur la figure 5, la présente invention a pour objet de réduire l'érosion (due à un flux de courant excessif) de surfaces 66a et 66b de l'électrode 66, et de la surface 68a de l'électrode 68, tout en maximisant la capacité à enflammer le carburant pour des mélanges air-carburant pauvres. Les surfaces 66c et 68b des électrodes respectives 66 et 68 n'interviennent en général pas dans les dimensions de l'interstice 76 et 78 de production d'étincelles (figure 3) et l'effet de l'érosion sur les surfaces d'électrodes est par conséquent réduit. Conformément à la présente invention, le courant de décharge (i de la figure 4) est de préférence réglé sur un faible courant optimum après ionisation dans l'interstice, le faible courant étant situé juste au-dessus d'un niveau
de courant requis pour un déplacement uniforme de l'arc.
Lorsque l'arc s'est déplacé sur une distance spécifiée le long de l'interstice divergent 65, le courant de décharge augmente graduellement jusqu'à un niveau de courant optimum, pour lequel l'allumage du mélange air-carburant peut se produire. Une forme de réalisation préférée d'un système 100 pour atteindre ces objectifs est représentée
sur la figure 7.
En se référant maintenant à la figure 7, un système d'allumage à énergie commandée 100 comprend une bobine d'allumage possédant une bobine ou enroulement primaire 102 couplée inductivement à une bobine ou enroulement secondaire 104 comme cela est connu dans la technique. L'extrémité de la bobine primaire 102 reçoit un signal de commande pour l'activation du système d'allumage , et ce signal de commande est envoyé à une entrée IN2 d'un ordinateur de commande 112 par l'intermédiaire d'un trajet de transmission de signal 116. De préférence, l'ordinateur de commande 112 est commandé par un microprocesseur et comprend des possibilités de traitement de signal numérique ainsi qu'une partie formant mémoire 146. Une extrémité 104a de la bobine secondaire 104 est connectée à une extrémité de la bougie d'allumage 50 et à une extrémité d'une résistance variable 118, et une extrémité opposée 104b de la bobine secondaire 104 est connectée au potentiel de masse, à une extrémité opposée de la bobine d'allumage 50 et à une extrémité opposée de la résistance variable 118. Le signal de sortie OUT1 de l'ordinateur de commande 112 est connecté à une résistance variable 118 par l'intermédiaire d'un trajet de transmission de signaux 120 pour la commande de la valeur
résistive de cette résistance.
La résistance variable 118 est représentée sur la figure 7 sous la formed'un potentiomètre possédant un curseur raccordé à une extrémité de ce potentiomètre, l'ordinateur de commande 112 pouvant agir de manière à commander la position du curseur par l'intermédiaire de OUT1. On comprendra que la structure de la résistance variable 118 représentée sur la figure 7 représente une forme de réalisation de cette résistance et qu'il est envisagé dans le cadre de la présente invention d'utiliser n'importe quelle structure de résistance variable connue pouvant être commandée par un ordinateur de commande 112 pour régler la valeur de cette résistance. Des exemples de structures et de techniques connues de réglage d'une résistance incluent, sans qu'il n'y ait là aucune limitation, des structures de résistances commandées par diodes Zener, ce qu'on appelle des structures en échelle ou
réseaux itératifs R/2R, et analogues.
L'extrémité 104a de la bobine secondaire 104 est également connectée à ou inclut solidairement un capteur de tension 110, qui est connecté à l'entrée IN1 de l'ordinateur de commande 112 par l'intermédiaire du trajet 114 de transmission de signaux. Le capteur de tension 110 est de préférence un capteur connu tel que celui décrit dans la demande de brevet US copendante déposée par Luigi Tozzi. Cependant on comprendra que, dans le cadre de la présente invention, le capteur de tension 110 puisse être n'importe quel capteur connu pouvant fonctionner de manière à déterminer une tension de claquage VBD correspondant à la tension requise pour ioniser l'interstice 65 de la bougie d'allumage 50 comme décrit précédemment, et fournir un signal correspondant à l'entrée INl de l'ordinateur de
commande 112.
La bobine secondaire 104 comprend de préférence
un certain nombre de prises couplées chacune à un condensa-
teur, la charge et la décharge des condensateurs étant commandées par l'ordinateur de commande 112. Bien que quatre prises de ce type et les condensateurs associés commandés par ordinateur soient représentés sur la figure 7, on comprendra que le système 100 peut comprendre un nombre quelconque de prises/condensateurs, dont le râle va être décrit ci-après de façon complète. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 7, une première prise reliée à la bobine secondaire 104 est connectée à une anode d'une diode 122, dont la cathode est connectée à une extrémité d'un interrupteur 124 et une extrémité d'un condensateur Cl. Les extrémités opposées de l'interrupteur 124 et du condensateur Cl sont connectées à l'extrémité 104b de la bobine 104. La sortie OUT2 de l'ordinateur de commande 112 est connectée à une entrée de commande de commutation de l'interrupteur 124 par l'intermédiaire d'un trajet 126 de transmission de signaux de telle sorte que l'ordinateur de commande 112 peut fonctionner de manière à commander l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur 124 au moyen de OUT2. Une seconde prise reliée à la bobine secondaire 104 est connectée à une anode d'une diode 128, dont la cathode est connectée à une extrémité de
l'interrupteur 130 et à une extrémité d'un condensateur C2.
Les extrémités opposée de l'interrupteur 130 et du condensateur C2 sont connectées à une extrémité 104b de la bobine 104. La sortie OUT3 de l'ordinateur de commande 112 est connectée à une entrée de commande de l'interrupteur par l'intermédiaire d'un trajet 132 de transmission de signaux de telle sorte que l'ordinateur de commande 112 peut fonctionner de manière à commander l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur 130 par l'intermédiaire de OUT3. Une troisième prise reliée à la bobine secondaire 104 est connectée à une anode d'une diode 134, dont la cathode est connectée à une extrémité de l'interrupteur 136 et à une extrémité d'un condensateur C3. Les extrémités opposées de l'interrupteur 136 et du condensateur C3 sont connectées à une extrémité 104b de la bobine 104. La sortie OUT4 de l'ordinateur de commande 112 est connectée à une entrée de commande de l'interrupteur 136 par l'intermédiaire du trajet 132 de transmission de signaux de sorte que l'ordinateur de commande 112 peut fonctionner de manière à commander l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur 136 par l'intermédiaire de OUT4. Une quatrième prise reliée à la bobine secondaire 104 est connectée à une anode d'une diode 140, dont la cathode est connectée à une extrémité d'un interrupteur 142 et à une extrémité d'un condensateur C4. Les extrémités opposées de l'interrupteur 142 et du condensateur C4 sont connectées à une extrémité 104b de la bobine 104. La sortie OUT5 de l'ordinateur de commande 112 est connectée à une entrée de commande de l'interrupteur 142 par l'intermédiaire du trajet 54 de transmission de signaux de sorte que l'ordinateur de commande 112 peut agir de manière à commander l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur 52 par l'intermédiaire de OUT5. Des interrupteurs 124, 130, 136 et 140 peuvent être des interrupteurs commandables électriquement connus quelconques et dans une forme de réalisation, ces interrupteurs sont réalisés sous la forme de transistors
MOSFET.
Un but de la présente invention est de commander le courant de décharge traversant la bougie d'allumage 50 de manière à réduire l'érosion des électrodes, en maximisant ainsi la durée de vie de la bougie, et tout en maximisant la capacité d'inflammation d'un carburant pour des mélanges air-carburant pauvres, ce qui permet d'optimiser la composition du carburant. En se référant à nouveau à la figure 4, une réduction de l'érosion des électrodes est définie pour la bougie d'allumage 50 en tant que réduction de l'érosion des surfaces d'électrodes 66a, 66b et 68a, en raison d'une conduction de courant entre les électrodes 66 et 68. Ces surfaces définissent les dimensions de l'interstice 65 de production d'étincelles, et toute érosion de ces surfaces conduit à une modification de ces dimensions, qui affecte de façon correspondante la performance du moteur et la durée de vie de la bougie d'allumage. Un système d'allumage à énergie commandée 100 peut fonctionner par conséquent, conformément à un aspect de la présente invention, de manière à réduire le courant de décharge dans la bougie d'allumage pour des arcs 36a et 36b, tout en maintenant également un courant de décharge suffisant permettant un déplacement uniforme de l'arc vers
le haut en direction de la position indiquée par l'arc 36c.
Une fois que l'arc est positionné entre la surface 66c de l'électrode 66 et la surface 68b de l'électrode 68, le système 100 d'allumage à énergie commandée peut fonctionner, selon un autre aspect de la présente invention, pour accroître le courant de décharge de la bougie d'allumage à un niveau qui permet une capacité d'allumage optimal du mélange air-carburant. Etant donné que les surfaces 66c et 68b des électrodes 66 et 68 ne définissent pas directement l'une quelconque des limites de l'interstice 65 de production d'étincelles, une certaine érosion des surfaces 66c et 68b due à l'accroissement du courant de décharge est admissible et en général ne conduit pas à une performance réduite du moteur ou à une durée de vie réduite de la bougie. Le système d'allumage à énergie commandée 100 fournit une telle commande du courant de décharge, et on va maintenant décrire des détails en
référence aux figures 7 et 8.
En se référant de façon spécifique à la figure 8, la courbe de variation 150 représente une forme d'onde du courant de décharge résultant d'un système connu d'allumage à décharge inductive, comme décrit précédemment. On a établi par expérimentation que le courant de décharge maximum entre les électrodes de la bougie d'allumage, qui conduit à une ionisation de l'interstice 65 de production d'étincelles pour une tension de claquage VBD, ne provoque en général aucune érosion importante des électrodes si la durée des étincelles est brève (par exemple de l'ordre de fractions de nanoseconde). En d'autres termes, un endommagement des surfaces 68a et 68b des électrodes est réduit si la durée du courant de décharge maximum est brève. On a en outre établi expérimentalement que le courant de décharge doit être commandé ultérieurement de manière à être inférieur à un premier seuil de courant de décharge Il pendant un certain intervalle de temps Tl après le démarrage du processus d'allumage de manière à réduire l'érosion des électrodes induite par le courant de décharge. Cependant le courant du niveau de décharge doit être supérieur à un seuil de courant minimum I2 (qui est inférieur à Il) à l'instant T1 de manière à provoquer un refoulement ultérieur de l'arc, sous l'influence du champ magnétique, et ce d'une manière uniforme. Dans une forme de réalisation de la bougie d'allumage 50, on a Il = 150 mA, I2 = 100 mA et Tl = 1 ms, bien que dans le cadre de l'invention on envisage d'autres valeurs en fonction du type et de la fabrication de la bougie d'allumage et de
l'interstice de production d'étincelles correspondant.
Conformément à la présente invention, le système peut agir de manière à commander la décroissance du courant de décharge après une ionisation de l'interstice pour obtenir ainsi le niveau de courant désiré entre Il et I2 à l'instant Tl comme cela est représenté dans la forme d'onde de courant de décharge 152 de la figure 8. Dans une forme de réalisation, l'ordinateur de commande 112 peut agir de manière à réaliser une telle commande par réglage de la valeur de la résistance variable 118 pour commander
de ce fait le taux de décroissance du courant de décharge.
Comme cela a été décrit précédemment en référence à la figure 5, la densité du courant de décharge augmente lorsque la pression dans le cylindre augmente, la pression dans le cylindre augmentant avec la charge du moteur. Par conséquent, lorsque la charge du moteur varie, il est souhaitable de commander de façon correspondante le niveau de courant de décharge pour maintenir la densité du courant de décharge inférieure à un niveau qui conduit à des températures superficielles excessives des électrodes, tout en conservant la densité du courant de décharge à une valeur supérieure à un niveau qui permet un refoulement uniforme de l'arc. Par conséquent, l'ordinateur 112 peut agir de manière à commander le niveau du courant de décharge après une ionisation dans l'interstice, sur la base de conditions actuelles de charge du moteur pour réduire de ce fait la vitesse d'érosion des électrodes, tout en fournissant un déplacement uniforme de l'arc dans toutes les conditions de charge du moteur. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 8, l'ordinateur de commande 112 peut être actionné de préférence de manière à réaliser une telle commande en déterminant tout d'abord la charge du moteur, et ce en déterminant de préférence la pression dans le cylindre sur la base de VBD lors de l'ionisation de l'interstice, mettant en correspondance une pression du cylindre avec une valeur désirée de la résistance variable 118 et en réglant la valeur de la
résistance variable 118 à la valeur désirée par l'intermé-
diaire d'une sortie OUT1. Cependant les spécialistes de cette technique constateront que l'on peut utiliser d'autres techniques pour associer la charge du moteur à un niveau de courant de décharge, et qu'on peut utiliser de telles techniques pour régler la valeur du courant de décharge à une certaine valeur désirée ou à une certaine gamme désirée de valeurs pendant un intervalle de temps s'écoulant après le début de l'allumage, sans sortir du
cadre de la présente invention.
En se référant maintenant à la figure 9, on y voit représentée une forme de réalisation d'un organigramme 160 pour la commande du niveau de courant de décharge pendant l'intervalle de temps qui intervient à la suite de l'ionisation dans l'interstice, conformément à l'une des techniques décrites précédemment. L'algorithme 160 peut être exécuté de préférence par un ordinateur de commande 112 un très grand nombre de fois par seconde comme cela est connu dans la technique. L'algorithme 160 commence lors du pas 162 et, lors d'un pas 164, l'ordinateur de commande 112 peut fonctionner de manière à déterminer la tension de claquage, VBD, lors de l'ionisation dans l'interstice. De préférence l'ordinateur de commande 112 peut fonctionner de manière à exécuter le pas 164 en traitant la forme d'onde de la tension d'étincelle envoyée à l'entrée IN1 de l'ordinateur par le capteur 110, et par détermination de
VBD à partir de là conformément à des techniques connues.
Ensuite, lors du pas 166, l'ordinateur de commande 112 peut agir de manière à déterminer la pression dans le cylindre sur la base de VBD. Comme cela est connu dans la technique, la pression dans le cylindre est proportionnelle à la charge du moteur et à la pression dans le cylindre et est liée à VBD conformément à la loi de Paschen: VBD = K1*(interstice)*(pression)/ln(K2*interstice*pression) (1) K1 et K2 étant des constantes, "interstice" désignant la largeur de l'interstice 76 de production d'étincelles (figure 3) et "pression" étant la pression dans le cylindre. Lors du pas 166, l'ordinateur 112 peut de préférence agir de manière à calculer la pression dans le
cylindre sur la base de la relation de l'équation (1).
Ensuite, lors du pas 168, l'ordinateur de commande 112 peut agir de manière à déterminer une valeur résistive désirée sur la base de la valeur de pression dans le cylindre, déterminée lors du pas 166. La figure 10 illustre une technique préférée permettant d'associer la pression dans le cylindre à la valeur de résistance désirée, et la résistance 174 est représentée en fonction de la pression dans le cylindre, et on a représenté les indicateurs de charge du moteur, qui correspondent à des valeurs associées de la pression dans le cylindre. Par conséquent, en l'absence de charge ou dans des conditions à vide, la valeur désirée de la résistance est élevée et la valeur désirée de la résistance diminue, de préférence conformément à une fonction choisie, lorsque la charge du moteur augmente. La relation entre les valeurs désirées de résistance et les valeurs désirées de pression dans le cylindre est de préférence mémorisée dans la partie formant mémoire 146 de l'ordinateur de commande 112, et peut être représentée dans ce dernier sous la forme d'une équation (soit' continue, soit continue par éléments), un graphique ou un tracé comme représenté sur la figure 10 ou sous la forme d'une table de consultation. Dans tous les cas, l'ordinateur de commande 112 peut agir, lors du pas 168, de manière à mettre en correspondance une valeur de pression actuelle dans le cylindre avec une valeur de résistance désirée. Ensuite, lors du pas 170, l'ordinateur de commande 112 peut agir de manière à régler la valeur de la résistance variable 118 sur la valeur de résistance désirée en utilisant une ou plusieurs techniques connues, dont certaines ont été décrites précédemment. L'exécution de l'algorithme se poursuit, à partir du pas 170, avec le pas 172 lors duquel l'exécution de l'algorithme revient à son programme d'appel, ou sinon revient en boucle au pas 164
pour l'exécution continue de l'algorithme 160.
Il est évident que le système 100 peut fonctionner, conformément à l'un de ses aspects, de manière à prélever du courant à partir de la bougie d'allumage 50 à la suite de l'ionisation de l'interstice pour commander de ce fait le courant de décharge dans une gamme désirée de valeurs du courant de décharge sur la base de conditions de charge du moteur, de la structure de l'interstice et de la
largeur de l'interstice.
En se référant à nouveau aux figures 7 et 8, le système 100 peut en outre fonctionner de manière à accroître de façon commandée le courant de décharge pour l'amener à un niveau de courant convenant pour l'allumage du mélange air-carburant une fois que l'arc a atteint la position représentée par l'arc 36c de la figure 4. Comme cela a été décrit précédemment, une certaine érosion des surfaces 66c et 68b est admissible étant donné que ces surfaces ne forment pas l'une des limites de l'espace 65 de production d'étincelles. Par conséquent, lorsque l'instant de l'allumage du mélange air-carburant se rapproche, l'ordinateur de commande 112 peut agir de préférence de manière à augmenter le courant de décharge pour l'amener à un niveau de courant pour lequel il se produit un allumage optimum du mélange air- carburant. Dans une forme de réalisation préférée, le système 100 peut agir de manière à augmenter de façon commandée le courant de décharge au moyen d'une commande séquentielle des positions des
différents interrupteurs 124, 130, 136 et 140.
Au début du processus d'allumage, le signal de commande est appliqué à la bobine primaire 102, qui induit une tension correspondante dans la bobine secondaire 104, et le courant traversant la bobine 104 augmente rapidement, comme cela est connu dans la technique, jusqu'à ce qu'une ionisation dans l'interstice se produise, à la suite de quoi le courant de décharge est réduit d'une manière commandable comme cela a été décrit précédemment. Lorsque le processus d'ionisation dans l'interstice se produit, les interrupteurs 124, 130, 136 et 140 sont de préférence tous ouverts, ce qui provoque la charge de chacun des condensateurs C1-C4. L'ordinateur de commande 112 peut agir de manière à commander chacun des interrupteurs 124, 130, 136 et 140 à des intervalles de temps prédéterminés après le début du processus d'allumage, l'activation du signal de commande marquant le début de chaque processus d'allumage, et l'ordinateur de commande 112 est apte à répondre au signal de commande qui lui est envoyé par l'intermédiaire d'une entrée IN2, pour établir une marque de temps correspondante. Dans une forme de réalisation de la bougie d'allumage 50 et du moteur à combustion interne correspondant (non représenté), on a établi que l'arc de courant de décharge atteint la position indiquée en 36c sur la figure 4, approximativement 2,0 millisecondes après le début de l'opération d'allumage, et le processus réel d'allumage du mélange air-carburant se produit entre 3,0 et
4,0 millisecondes après le début du processus d'allumage.
L'ordinateur de commande 112 peut par conséquent accroître d'une manière commandable le niveau du courant de décharge, par l'intermédiaire de la commande des interrupteurs 124, 130, 136 et 140, de telle sorte que le courant de décharge est réglé à un niveau auquel une inflammation optimale du mélange air-carburant se produit entre 3,0 et 4, 0 millisecondes. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 7, l'ordinateur de commande 112 peut de préférence fonctionner de manière à fermer séquentiellement les interrupteurs 124, 130, 136 et 140 de manière à déclencher l'application de la tension stockée dans chacun des condensateurs aux bornes de parties correspondantes des enroulements de la bobine secondaire 104, de manière à additionner séquentiellement des courants complémentaires (représentés par des lignes 154a, 154b, 154c et 154d sur la figure 8) au courant de décharge. Par conséquent, comme cela est représenté sur la figure 8, l'ordinateur de commande 112 peut agir de manière à fermer un interrupteur 124 juste avant 1,0 ms après le démarrage du processus d'allumage, à fermer l'interrupteur 130 juste appprès un intervalle de 1,0 ms après le démarrage du processus d'allumage, à fermer l'interrupteur 136 juste avant la durée de 2,0 ms après le début du processus d'allumage, et à fermer l'interrupteur 140 juste après l'intervalle de temps de 2,0 ms qui s'est écoulé après le début du processus d'allumage. L'effet résultant consiste en une augmentation du courant de décharge 152 selon une fonction en rampe jusqu'à environ 170 mA entre 3,0 et 4,0 ms après le début du processus d'allumage, ce qui correspond à la durée effective d'allumage du mélange air-carburant. On
comprendra que la description précédente illustre
uniquement une application particulière de la technique d'augmentation du courant de décharge selon la présente invention, et que conformément à la présente invention il est envisagé d'obtenir un courant de décharge d'allumage désiré pendant un intervalle de temps quelconque intervenant à la suite du début du processus d'allumage, et moyennant l'utilisation d'un nombre quelconque de
combinaisons condensateurs / interrupteurs. Les spécialis-
tes de la technique constateront que le nombre de combinaisons condensateur / interrupteur utilisées est fixé par la forme désirée de la forme d'onde du courant de décharge 152 conduisant à un allumage du mélange air- carburant. En se référant maintenant à la figure 11, on y voit représentée une autre forme de réalisation du système d'allumage à énergie commandée 200, conformément à la présente invention. Le système 200 est identique à de nombreux égards au système 100 de la figure 7, et des
références identiques sont utilisées de façon correspon-
dante pour désigner des éléments identiques. Les éléments différents du système 200 incluent une bobine d'allumage possédant une bobine primaire 202 couplée inductivement à une bobine secondaire 204 comme cela est connu dans la technique. L'extrémité de la bobine primaire 202 est connectée à un condensateur C, à une extrémité d'une source de tension V et à une extrémité de la bobine secondaire 204, et reçoit un signal de commande pour l'activation du système 200. L'extrémité opposée du condensateur C est connectée à une extrémité d'un interrupteur 206 et à une extrémité d'une résistance R. L'extrémité opposée de la résistance R est connectée à une extrémité opposée de la
source de tension V et l'extrémité opposée de l'interrup-
teur 206 est connectée à l'anode d'une diode Dl, dont la cathode est connectée à l'extrémité opposée de la bobine primaire 202 et à une extrémité d'un second interrupteur 210. Une entrée de commande pour l'interrupteur 206 est connectée à une sortie 0UT2 de l'ordinateur de commande 112 par l'intermédiaire du trajet 208 de transmission du signal. L'extrémité opposée de l'interrupteur 210 est connectée au potentiel de masse et à une extrémité de la bougie d'allumage 50 et à la résistance variable 118. Une entrée de commande de l'interrupteur 210 est connectée à une sortie OUT3 de l'ordinateur de commande 112 par
l'intermédiaire d'un trajet 212 de transmission de signaux.
L'extrémité 204a de la bobine secondaire 204 est connectée à un capteur de tension 110 et à une cathode d'une seconde diode D2, dont l'anode est connectée à des extrémités opposées de la bougie d'allumage 50 et à une résistance variable 118. La structure restante représentée sur la figure 11 est identique aux composants portant des numéros
identiques, décrits en référence à la figure 7.
l0 En fonctionnement, l'ordinateur de commande 212 est apte à répondre au signal de commande envoyé à l'une de ses entrées IN1 pour fermer l'interrupteur 210, ce qui ferme le circuit de la bobine et provoque un accroissement du courant de décharge 220 de la bougie d'allumage, comme cela est représenté sur la figure 12. Le système 200 peut fonctionner de préférence de manière à commander la réduction du courant de décharge après une ionisation dans l'interstice, comme décrit précédemment, de sorte que le niveau du courant de décharge est compris entre Il et I2 à
un instant Tl après le démarrage de l'événement d'allumage.
Ensuite, le courant de décharge 220 continue à diminuer jusqu'à un instant se situant entre 1,0 et 2,0 ms après le démarrage du processus d'allumage, lorsque l'ordinateur de commande 112 peut agir de manière à fermer l'interrupteur 206, ce qui a pour effet que la tension aux bornes du condensateur C, qui a été préchargé à une tension appropriée par une source de tension V, est appliquée à la bobine primaire 202. Ceci induit un courant additionnel ou complémentaire dans la bobine secondaire 204, ce qui conduit à un accroissement approximativement sinusoïdal du courant de décharge 220 comme indiqué en 222 sur la figure 12. Le système 200 peut par conséquent agir de manière à augmenter le courant de décharge à un niveau approprié pour allumer le mélange air-carburant au bout d'une durée
désirée après le démarrage du processus d'allumage.
Cependant, contrairement au système 100, le système 200 peut agir de manière à fournir cette capacité par application commandable d'une tension additionnelle à la bobine primaire 202 plutôt qu'à la bobine secondaire 204 comme dans le système 100. Ces deux systèmes fournissent les résultats attendus, bien que le système 200 soit moins compliqué étant donné qu'il ne requiert aucun condensateur à haute tension (qui de façon typique est nécessaire pour les condensateurs C1-C4 du système 100) et ne requiert aucune configuration de la bobine secondaire 204 pour de multiples emplacements de prises. On comprendra que la
description précédente est donnée à titre d'illustration
uniquement d'une autre application particulière de la technique d'augmentation du courant de décharge selon la présente invention, et que dans la présente invention il est envisagé de prévoir le courant de décharge d'allumage désiré pendant n'importe quel intervalle de temps qui suit le début du processus d'allumage, et en utilisant un nombre quelconque de combinaisons condensateur / interrupteur. Les spécialistes de la technique constateront que le nombre de combinaisons condensateur / interrupteur utilisées est fixé par la forme désirée des formes d'ondes de courant de décharge 220 conduisant à une inflammation ou allumage du
mélange air-carburant.
Bien que l'invention ait été représentée et décrite. de façon détaillée sur les dessins précédents et
dans la description précédente, ces derniers doivent être
considérés comme ayant un caractère illustratif et non limitatif, étant entendu que seule une forme de réalisation préférée de l'invention a été représentée et décrite et que tous les changements et modifications restent dans le cadre de l'invention. Par exemple, bien que la présente invention ait été décrite ici comme appliquée à des techniques pour la commande du courant de décharge dans un interstice divergent de production d'étincelles pour obtenir un 29 déplacement magnétique de l'arc le long de l'interstice divergent, les spécialistes de la technique constateront que les concepts décrits ici sont applicables à la commande la forme du courant de décharge dans des systèmes5 d'allumage comportant également des bougies d'allumage classiques, de sorte que la commande de tels systèmes
entrent dans le cadre de la présente invention.

Claims (13)

REVEND I CATIONS
1. Système d'allumage à énergie commandée (100) pour un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte: une bougie d'allumage (50) possédant des première et seconde électrodes (66, 68) définissant entre elles un interstice de production d'étincelles (65); une bobine d'allumage (102, 104) connectée auxdites première et seconde électrodes de ladite bougie d'allumage, ladite bobine d'allumage étant apte à répondre à un premier signal de commande pour produire un courant de décharge en travers dudit interstice de production d'étincelles; et une résistance (118) connectée aux bornes dudit interstice de production d'étincelles, ladite résistance étant dimensionnée de manière à limiter le courant de décharge à une valeur inférieure à un premier niveau de courant de seuil pendant un premier intervalle de temps prédéfini à la suite de la production dudit signal de commande.
2. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite résistance (118) est en outre dimensionnée de manière à maintenir ledit courant de décharge au- dessus d'un second courant de seuil, ledit second courant de seuil étant inférieur audit
premier courant de seuil.
3. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bobine d'allumage comprend une bobine primaire (102) couplée à une bobine secondaire (104), ladite bobine primaire étant apte à répondre audit premier signal de commande pour induire une tension d'étincelle aux bornes de ladite bobine secondaire, ladite bobine secondaire étant apte à répondre à ladite tension d'étincelle pour produire ledit courant de décharge.
4. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (112) pour détecter ladite tension d'étincelle et produire un signal de tension d'étincelle, qui lui correspond.
5. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite résistance (118) est une résistance variable et en ce qu'il comporte en outre des moyens (112) aptes à répondre audit signal de tension d'étincelle pour régler une valeur résistive de ladite résistance variable pour limiter ledit courant de décharge à une valeur inférieure audit premier niveau de courant de seuil en fonction dudit signal de tension d'étincelle.
6. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens (112) aptes à répondre audit signal de tension d'étincelle pour le réglage d'une valeur résistive de ladite résistance variable peuvent en outre agir de manière à régler ladite
valeur résistive de ladite résistance variable pour mainte-
nir de ce fait ledit courant de décharge au-dessus d'un second niveau de courant de seuil, ledit second niveau de courant de seuil étant inférieur audit premier niveau de
courant de seuil.
7. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (112) pour accroître le courant de décharge au-dessus dudit niveau du courant de seuil, pendant un second intervalle de temps prédéfini à la suite
de la production dudit signal de commande.
8. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bougie d'allumage (50) s'étend à l'intérieur d'une chambre de
combustion d'un moteur à combustion interne.
9. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite résistance est une résistance variable (118) apte à répondre à un second signal de commande pour le réglage d'une valeur résistive de cette résistance, et ladite bobine d'allumage (102, 104) comporte une bobine primaire (102) apte à répondre audit signal de commande pour induire une tension d'étincelle aux bornes d'une bobine secondaire, ladite bobine secondaire étant apte à répondre à ladite tension d'étincelle pour produire ledit courant de décharge; et en ce qu'il comporte en outre: des moyens (112) pour détecter ladite tension d'étincelle et produire un signal de tension d'étincelle qui lui correspond; et un ordinateur de commande (112) apte à répondre audit signal de tension d'étincelle pour produire ledit second signal de commande, ce qui permet de régler ladite valeur résistive de ladite résistance variable en fonction
dudit signal de tension d'étincelle.
10. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit ordinateur de commande (112) est apte à répondre audit signal de tension d'étincelle pour déterminer une tension de claquage, pour laquelle une ionisation dudit interstice de production d'étincelles se produit, ledit ordinateur de commande déterminant une valeur résistive désirée de ladite résistance variable (118) sur la base de ladite tension de claquage et produisant ledit second signal de commande en
fonction de cette valeur.
11. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite bougie d'allumage (50) s'étend à l'intérieur d'un cylindre de
combustion d'un moteur à combustion interne.
12. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit ordinateur de commande (112) inclut des moyens pour déterminer, à partir de ladite tension de claquage, une pression
correspondante à l'intérieur dudit cylindre de combustion.
13. Système d'allumage à énergie commandée selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit ordinateur de commande (112) comprend des moyens pour déterminer ladite valeur résistive désirée à partir de ladite pression
correspondante à l'intérieur dudit cylindre de combustion.
FR9904898A 1998-04-20 1999-04-19 Systeme d'allumage a energie commandee pour un moteur a combustion interne Expired - Fee Related FR2777607B1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/063,142 US6035838A (en) 1998-04-20 1998-04-20 Controlled energy ignition system for an internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2777607A1 true FR2777607A1 (fr) 1999-10-22
FR2777607B1 FR2777607B1 (fr) 2004-01-30

Family

ID=22047206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9904898A Expired - Fee Related FR2777607B1 (fr) 1998-04-20 1999-04-19 Systeme d'allumage a energie commandee pour un moteur a combustion interne

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6035838A (fr)
JP (1) JP3249488B2 (fr)
DE (1) DE19917889B4 (fr)
FR (1) FR2777607B1 (fr)
GB (1) GB2336629B (fr)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10115597A1 (de) * 2001-03-29 2002-10-10 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschine
US6842007B2 (en) * 2002-10-08 2005-01-11 Delphi Technologies, Inc. Ignition coil durability testing apparatus and method
JP2004247571A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Diamond Electric Mfg Co Ltd 内燃機関用点火装置
WO2004100332A2 (fr) * 2003-05-12 2004-11-18 Shp Enterprises Private Limited Systeme d'allumage a decharge capacitive auxiliaire apte a une configuration de fourniture d'energie additionnelle au niveau d'un eclateur et procedes associes
RU2333381C2 (ru) * 2005-11-03 2008-09-10 Нек Лаб Холдинг Инк. Способ инициирования воспламенения, интенсификации горения или реформинга топливовоздушных и топливокислородных смесей
KR100846783B1 (ko) * 2005-11-30 2008-07-16 삼성전자주식회사 불량기판 검출장치 및 방법
US20100006066A1 (en) * 2008-07-14 2010-01-14 Nicholas Danne Variable primary current for ionization
WO2010081153A2 (fr) 2009-01-12 2010-07-15 Federal-Mogul Ignition Company Système allumeur pour l'allumage de carburant
JP2010185317A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Toyota Motor Corp プラズマ点火装置
FR2955710B1 (fr) * 2010-01-22 2012-01-13 Renault Sa Bougie, systeme d'allumage, moteur et procede d'allumage pour le moteur.
US8701638B2 (en) * 2010-05-07 2014-04-22 Borgwarner Beru Systems Gmbh Method for igniting a fuel-air mixture of a combustion chamber, particularly in an internal combustion engine by generating a corona discharge
DE102012106207B3 (de) * 2012-03-14 2013-05-23 Borgwarner Beru Systems Gmbh Verfahren zum Ansteuern einer Funkenstrecke, insbesondere einer Zündkerze
US9377000B2 (en) * 2012-12-13 2016-06-28 Delphi Technologies, Inc. Ignition coil
DE102013108705B4 (de) * 2013-08-12 2017-04-27 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Koronazündsystem und Verfahren zum Steuern einer Koronazündeinrichtung
US20180115469A1 (en) * 2016-10-21 2018-04-26 Forward Networks, Inc. Systems and methods for an interactive network analysis platform
JP6377198B1 (ja) * 2017-04-07 2018-08-22 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置及び制御方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4636690A (en) * 1983-09-20 1987-01-13 Robert Bosch Gmbh Spark plug for an internal combustion engine, having a pilot breakdown gap
DE3544726A1 (de) * 1985-12-18 1987-06-19 Bosch Gmbh Robert Fuer eine brennkraftmaschine bestimmte zuendkerze
DE3615395A1 (de) * 1986-05-07 1987-11-12 Bosch Gmbh Robert Fuer eine brennkraftmaschine bestimmte zuendkerze
EP0457383A2 (fr) * 1990-05-14 1991-11-21 General Motors Corporation Système d'allumage par bougie à étincelle
US5555862A (en) * 1994-07-19 1996-09-17 Cummins Engine Company, Inc. Spark plug including magnetic field producing means for generating a variable length arc

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3368540A (en) * 1966-03-04 1968-02-13 Clifford M. Ault Electronic ignition compensation
DE2145089C3 (de) * 1971-09-09 1980-07-03 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Kondensatorzündanlage für Brennkraftmaschinen
US3718124A (en) * 1971-10-04 1973-02-27 Gen Motors Corp Vacuum actuated ignition spark energy level control circuit
CH565943A5 (fr) * 1973-07-27 1975-08-29 Hartig Gunter
DE2542776C2 (de) * 1975-09-25 1982-08-19 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Schutzschaltung für eine zu einer Brennkraftmaschine gehörende Zündeinrichtung
US4033316A (en) * 1975-06-03 1977-07-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Sustained arc ignition system
DE2531337C3 (de) * 1975-07-12 1978-11-23 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
JPS5554669A (en) * 1978-10-17 1980-04-22 Toyota Motor Corp Ignition control method for internal-combustion engine
JPS58214670A (ja) * 1982-06-05 1983-12-13 Sigma Electron Planning:Kk 内燃機関点火装置
US4512303A (en) * 1982-11-02 1985-04-23 Oppama Kogyo Kabushiki Kaisha Ignition time controlling device in contactless ignition devices for internal combustion engines
JPS59141771A (ja) * 1983-02-03 1984-08-14 Nippon Denso Co Ltd ディ−ゼル機関制御装置
JPS61182469A (ja) * 1985-02-08 1986-08-15 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の点火装置
DE3615548A1 (de) * 1986-05-09 1987-11-12 Bosch Gmbh Robert Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen
DE3624664C2 (de) * 1986-07-22 1995-08-03 Bosch Gmbh Robert Schnittstelle zwischen einer zentralen Motorsteuerung und einer Glühanlage eines Dieselmotors
IT1208855B (it) * 1987-03-02 1989-07-10 Marelli Autronica Sistema di accensione ad energia di scintilla variabile per motori acombustione interna particolarmente per autoveicoli
GB8721688D0 (en) * 1987-09-15 1987-10-21 Lucas Ind Plc Adaptive control system
US5255209A (en) * 1989-05-23 1993-10-19 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining the combustion chamber pressure in a cylinder of an internal-combustion engine with a pressure sensor
US4996967A (en) * 1989-11-21 1991-03-05 Cummins Engine Company, Inc. Apparatus and method for generating a highly conductive channel for the flow of plasma current
DE4009033A1 (de) * 1990-03-21 1991-09-26 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur unterdrueckung einzelner zuendvorgaenge in einer zuendanlage
US5038744A (en) * 1990-06-21 1991-08-13 Barrack Technology Limited Method and apparatus for controlling spark ignition in an internal combustion engine
JPH05231292A (ja) * 1991-03-12 1993-09-07 Aisin Seiki Co Ltd 内燃機関の多重点火制御装置
US5197448A (en) * 1991-08-23 1993-03-30 Massachusetts Institute Of Technology Dual energy ignition system
DE4133253A1 (de) * 1991-10-08 1993-04-15 Bosch Gmbh Robert Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen
US5513618A (en) * 1992-09-17 1996-05-07 Enox Technologies, Inc. High performance ignition apparatus and method
JPH06173835A (ja) * 1992-12-14 1994-06-21 Yamaha Motor Co Ltd エンジン点火制御装置
FR2711185B1 (fr) * 1993-10-12 1996-01-05 Inst Francais Du Petrole Système d'acquisition et de traitement instantané de données pour le contrôle d'un moteur à combustion interne.
US5619959A (en) * 1994-07-19 1997-04-15 Cummins Engine Company, Inc. Spark plug including magnetic field producing means for generating a variable length arc
US5806504A (en) * 1995-07-25 1998-09-15 Outboard Marine Corporation Hybrid ignition circuit for an internal combustion engine
US5668311A (en) * 1996-05-08 1997-09-16 General Motors Corporation Cylinder compression detection
US5886476A (en) * 1997-06-27 1999-03-23 General Motors Corporation Method and apparatus for producing electrical discharges

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4636690A (en) * 1983-09-20 1987-01-13 Robert Bosch Gmbh Spark plug for an internal combustion engine, having a pilot breakdown gap
DE3544726A1 (de) * 1985-12-18 1987-06-19 Bosch Gmbh Robert Fuer eine brennkraftmaschine bestimmte zuendkerze
DE3615395A1 (de) * 1986-05-07 1987-11-12 Bosch Gmbh Robert Fuer eine brennkraftmaschine bestimmte zuendkerze
EP0457383A2 (fr) * 1990-05-14 1991-11-21 General Motors Corporation Système d'allumage par bougie à étincelle
US5555862A (en) * 1994-07-19 1996-09-17 Cummins Engine Company, Inc. Spark plug including magnetic field producing means for generating a variable length arc

Also Published As

Publication number Publication date
JP3249488B2 (ja) 2002-01-21
GB2336629B (en) 2001-05-16
US6035838A (en) 2000-03-14
JPH11324880A (ja) 1999-11-26
GB9908823D0 (en) 1999-06-16
FR2777607B1 (fr) 2004-01-30
DE19917889B4 (de) 2004-07-15
GB2336629A (en) 1999-10-27
DE19917889A1 (de) 1999-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2777607A1 (fr) Systeme d'allumage a energie commandee pour un moteur a combustion interne
EP2273632B1 (fr) Bougie de génération de plasma à inductance intégrée
EP1515594B1 (fr) Bougie d'allumage et génération de plasma
FR2907269A1 (fr) Dispositif de generation de plasma radiofrequence.
EP2307702B1 (fr) Pilotage de l'alimentation electrique d'une bougie d'allumage d'un moteur a combustion interne
FR2859831A1 (fr) Bougie de generation de plasma.
FR2864172A1 (fr) Circuit de detection d'ionisation a double etage
EP2321524B1 (fr) Dispositif de mesure du courant d'ionisation dans un systeme d'allumage radiofrequence pour un moteur a combustion interne
EP2577024B1 (fr) Prechauffage d'une bougie d'allumage
EP0202136B1 (fr) Procédé et dispositif de limitation du régime d'un moteur à combustion interne à allumage électronique
EP2171259A2 (fr) Moteur a combustion et procede de commande d'un moteur a combustion
FR2919967A1 (fr) Bougie d'allumage a plasma
WO2000063554A1 (fr) Dispositif d'allumage pour moteur a combustion interne et bougie d'allumage pour sa mise en oeuvre
EP2526595B1 (fr) Bougie, systeme d'allumage, moteur et procede d'allumage pour le moteur
FR2796767A1 (fr) Bougie a effet de surface
FR2946190A1 (fr) Procede de detection du type d'etincelle generee par une bobine-bougie d'allumage radiofrequence, et dispositif correspondant.
FR2904155A1 (fr) Systeme d'allumage et moteur a combustion interne comportant un tel systeme d'allumage
FR2490739A1 (fr) Distributeur d'allumage anti-parasite pour moteur a combustion interne
EP0926338B1 (fr) Dispositif de mesure du courant d'ionisation dans une chambre de combustion
FR3075276A1 (fr) Circuit d'allumage d'une bougie d'un moteur de vehicule
FR2855849A1 (fr) Dispositif d'allumage d'un melange air/carburant
FR2701065A1 (fr) Procédé et circuit d'allumage pour moteur à combustion interne.
FR2524222A1 (fr) Systeme d'allumage a plasma commande par distributeur
FR2500074A1 (fr) Dispositif automatique de controle de la duree d'arc d'un systeme d'allumage pour moteurs a combustion interne
BE573091A (fr)

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20051230