FR2818001A1 - Car engine ignition coil having constant ferromagnetic section with primary/secondary winding and ferromagnetic material return path with constant distance gap two central core faces - Google Patents

Car engine ignition coil having constant ferromagnetic section with primary/secondary winding and ferromagnetic material return path with constant distance gap two central core faces Download PDF

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Abstract

The ignition coil (1) has a ferromagnetic center (2) with a primary (6) and secondary winding (8). There is a section (10) in ferromagnetic material returning magnetic flux with two faces (12a,12b) facing the coil main faces (4,5). The center section (2) is a constant section along the length, with a constant distance gap from the two faces.

Description

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L'invention concerne une bobine d'allumage pour moteur à combustion interne, et plus spécifiquement, mais non exclusivement, une bobine d'allumage pour moteur automobile à allumage commandé. The invention relates to an ignition coil for an internal combustion engine, and more specifically, but not exclusively, to an ignition coil for a motor vehicle with positive ignition.

L'invention se rapporte également à une rampe d'allumage mono ou multi sorties. The invention also relates to a single or multi-outlet ignition rail.

On connaît déjà de telles bobines d'allumage comprenant un noyau en matériau ferromagnétique portant une bobine primaire et une bobine secondaire et un circuit magnétique de retour du flux. Such ignition coils are already known comprising a core of ferromagnetic material carrying a primary coil and a secondary coil and a magnetic flux return circuit.

Le document FR 2 706 069 décrit une bobine d'allumage de ce type, dans laquelle les parties du circuit de retour du flux situées en regard des extrémités du noyau comportent des évidements destinés à recevoir les dites extrémités. The document FR 2 706 069 describes an ignition coil of this type, in which the parts of the flux return circuit located opposite the ends of the core include recesses intended to receive said ends.

De plus, les extrémités du noyau présentent une section transversale plus importante que la partie médiane du noyau. In addition, the ends of the core have a larger cross section than the middle part of the core.

Cette disposition constructive vise à augmenter la section de chacun des deux entrefers entre le noyau et le circuit de retour du flux. This constructive arrangement aims to increase the section of each of the two air gaps between the core and the flow return circuit.

D'une part, la variation de longueur ou épaisseur de l'entrefer conduit à une augmentation des fuites, et par conséquent à une perte d'énergie non négligeable. On the one hand, the variation in length or thickness of the air gap leads to an increase in leaks, and consequently to a non-negligible loss of energy.

D'autre part, l'augmentation de la section de l'entrefer permet de réduire l'influence des tolérances de l'entrefer, et on obtient une plus faible dispersion sur une série de bobines d'allumage. On the other hand, the increase in the cross section of the air gap makes it possible to reduce the influence of the air gap tolerances, and a lower dispersion is obtained on a series of ignition coils.

De plus, l'augmentation de la capacité de stockage nécessite une modification de la structure du noyau et de celle du circuit de retour du flux. Ce système ne peut donc être adapté à des bobines standard. In addition, the increase in storage capacity requires a modification of the core structure and that of the flow return circuit. This system cannot therefore be adapted to standard coils.

L'invention a pour but de résoudre ces problèmes, en fournissant une bobine d'allumage dont l'entrefer fonctionnel est optimisé, afin d'obtenir, à configuration The invention aims to solve these problems, by providing an ignition coil whose functional air gap is optimized, in order to obtain, in configuration

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de circuit magnétique fermé donnée, une augmentation de l'énergie délivrée par la dite bobine d'allumage.  given closed magnetic circuit, an increase in the energy delivered by said ignition coil.

A cet effet, l'invention concerne une bobine d'allumage pour moteur à combustion interne comportant : - un noyau en matériau ferromagnétique portant un enroulement primaire et un enroulement secondaire, - une pièce en matériau ferromagnétique servant au retour du flux magnétique, la dite pièce présentant deux faces situées en regard des faces extrêmes du noyau, - un entrefer fonctionnel servant au stockage de l'énergie. To this end, the invention relates to an ignition coil for an internal combustion engine comprising: - a core of ferromagnetic material carrying a primary winding and a secondary winding, - a part made of ferromagnetic material serving for the return of the magnetic flux, the so-called part having two faces located opposite the end faces of the core, - a functional air gap used for energy storage.

Selon l'invention, le noyau est de section sensiblement constante sur toute sa longueur, et l'entrefer est réparti de manière sensiblement égale, d'une part entre une première face extrême du noyau et une première des dites faces de la pièce de retour de flux, et d'autre part entre une deuxième face extrême du noyau et une deuxième des dites faces de la pièce de retour de flux, les deux entrefers ainsi formés ayant sensiblement la même épaisseur. According to the invention, the core is of substantially constant section over its entire length, and the air gap is distributed substantially equally, on the one hand between a first end face of the core and a first of said faces of the return part. flow, and secondly between a second end face of the core and a second of said faces of the flow return part, the two gaps thus formed having substantially the same thickness.

Selon une réalisation, les faces extrêmes du noyau sont sensiblement planes, ainsi que les faces de la pièce de retour du flux situées en regard de chacune des faces extrêmes du noyau. According to one embodiment, the end faces of the core are substantially flat, as well as the faces of the flow return part located opposite each of the end faces of the core.

Selon d'autres caractéristiques, la bobine d'allumage comporte en outre au moins un aimant permanent dans l'un des entrefers ; chacun des enroulements est porté par un bobinot en matière plastique ; la pièce de retour du flux est réalisée à partir d'un empilement de tôles et présente une section transversale sensiblement rectangulaire. According to other characteristics, the ignition coil further comprises at least one permanent magnet in one of the air gaps; each of the windings is carried by a plastic bobbin; the flow return part is made from a stack of sheets and has a substantially rectangular cross section.

Les autres caractéristiques de l'invention résultent de la description qui suit d'un mode de réalisation, description effectuée en référence aux figures annexées dans lesquelles : The other characteristics of the invention result from the following description of an embodiment, description made with reference to the appended figures in which:

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la figure 1 est une vue en coupe d'une bobine d'allumage selon l'invention, suivant un plan médian de la pièce de retour du flux comprenant l'axe du noyau ; la figure 2 est une vue en coupe d'une bobine d'allumage selon la ligne AA de la figure 1 ; la figure 3 est un diagramme représentant l'énergie d'arc E obtenue d'une part avec une bobine d'allumage de l'art antérieur et d'autre part avec une bobine d'allumage selon l'invention ; la figure 4 est un diagramme représentant l'augmentation de l'énergie E délivrée par une bobine d'allumage selon l'invention par rapport à une bobine d'allumage de l'art antérieur.  Figure 1 is a sectional view of an ignition coil according to the invention, along a median plane of the flow return part comprising the axis of the core; Figure 2 is a sectional view of an ignition coil along the line AA of Figure 1; FIG. 3 is a diagram representing the arc energy E obtained on the one hand with an ignition coil of the prior art and on the other hand with an ignition coil according to the invention; FIG. 4 is a diagram representing the increase in energy E delivered by an ignition coil according to the invention compared to an ignition coil of the prior art.

On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent une bobine d'allumage selon l'invention. We first refer to Figures 1 and 2 which show an ignition coil according to the invention.

La bobine 1 comprend tout d'abord un noyau 2 en matériau ferromagnétique doux, qui présente la forme générale d'un cylindre d'axe 3. Par cylindre , on entend tout solide engendré par une droite se déplaçant parallèlement à ellemême en s'appuyant sur une courbe. The coil 1 firstly comprises a core 2 made of soft ferromagnetic material, which has the general shape of a cylinder of axis 3. By cylinder, we mean any solid generated by a straight line moving parallel to itself by leaning on a curve.

Selon deux réalisations courantes, le noyau 2 est un cylindre de révolution droit ou un parallélépipède. La description sera faite dans l'un de ces cas particuliers. According to two current embodiments, the core 2 is a straight cylinder of revolution or a parallelepiped. The description will be made in one of these special cases.

Le noyau 2 comprend deux faces extrêmes 4,5, sensiblement planes et sensiblement perpendiculaires à son axe 3. The core 2 comprises two end faces 4,5, substantially planar and substantially perpendicular to its axis 3.

La bobine 1 comporte également un enroulement primaire 6 placé sur un bobinot primaire 7, ainsi qu'un enroulement secondaire 8 placé sur un bobinot secondaire 9, les deux enroulements 6,8 ayant un axe sensiblement confondu avec l'axe 3 du noyau 2. The coil 1 also comprises a primary winding 6 placed on a primary winding 7, as well as a secondary winding 8 placed on a secondary winding 9, the two windings 6,8 having an axis substantially coincident with the axis 3 of the core 2.

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Dans la réalisation représentée, les bobinots 7, 9 sont réalisées en matière plastique.  In the embodiment shown, the coils 7, 9 are made of plastic.

Enfin, la bobine 1 comporte une pièce 10 de retour du flux magnétique, présentant, dans la réalisation particulière représentée, la forme générale d'un C disposé autour du noyau 2, l'axe 3 du noyau 2 appartenant au plan moyen P du C ou étant situé sensiblement parallèlement et au voisinage du plan moyen P (voir figure 2). Finally, the coil 1 comprises a part 10 for the return of the magnetic flux, having, in the particular embodiment shown, the general shape of a C arranged around the core 2, the axis 3 of the core 2 belonging to the mean plane P of the C or being located substantially parallel and in the vicinity of the mean plane P (see FIG. 2).

La pièce 10 de retour du flux est constituée d'un empilement de tôles 11 en matériau ferromagnétique doux, découpées à la forme souhaitée, et présente une section transversale sensiblement rectangulaire. The flow return part 10 consists of a stack of sheets 11 of soft ferromagnetic material, cut to the desired shape, and has a substantially rectangular cross section.

La surface interne 12 de la pièce 10 de retour du flux est définie comme la surface de cette pièce dirigée vers le noyau 2, par opposition à la surface externe 13. The internal surface 12 of the part 10 for the return of the flow is defined as the surface of this part directed towards the core 2, as opposed to the external surface 13.

La surface interne 12 de la pièce 10 de retour du flux comporte deux faces 12a, 12b situées aux extrémités du C, en regard des faces extrêmes 4,5 du noyau 2. The internal surface 12 of the part 10 for the return of the flow has two faces 12a, 12b situated at the ends of the C, opposite the end faces 4.5 of the core 2.

Les faces 12a, 12b sont sensiblement planes. The faces 12a, 12b are substantially planar.

Ainsi, la bobine d'allumage 1 comprend deux entrefers fonctionnels e1, e2, situés entre une face extrême 4,5 du noyau 2 et une face 12a, 12b de la surface interne 12 de la pièce 10 de retour du flux. Thus, the ignition coil 1 comprises two functional air gaps e1, e2, located between an end face 4,5 of the core 2 and a face 12a, 12b of the internal surface 12 of the part 10 for return of the flux.

Selon l'invention, les deux entrefers e1, e2 ont des épaisseurs sensiblement identiques, cette épaisseur correspondant à la moitié de l'épaisseur qu'aurait un unique entrefer fonctionnel, placé vers l'une seulement des extrémités 4,5 du noyau 2. According to the invention, the two air gaps e1, e2 have substantially identical thicknesses, this thickness corresponding to half the thickness that a single functional air gap would have, placed towards only one of the ends 4.5 of the core 2.

L'épaisseur de chacun des entrefers e1, e2 est comprise entre 0,1 et 1 mm environ. The thickness of each of the air gaps e1, e2 is between 0.1 and 1 mm approximately.

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L'épaisseur de l'entrefer influence le fonctionnement général de la bobine d'allumage, la quantité d'énergie magnétique stockée dans le circuit magnétique dépendant de cette épaisseur.  The thickness of the air gap influences the general operation of the ignition coil, the amount of magnetic energy stored in the magnetic circuit depending on this thickness.

A configuration de circuit magnétique donnée, l'invention permet d'augmenter l'énergie d'arc E, c'est-à-dire l'énergie délivrée par la bobine d'allumage 1, comme l'illustrent les figures 3 et 4. With a given magnetic circuit configuration, the invention makes it possible to increase the arc energy E, that is to say the energy delivered by the ignition coil 1, as illustrated in FIGS. 3 and 4 .

La figure 3 représente l'énergie d'arc E1 obtenue avec un circuit magnétique à un entrefer et l'énergie d'arc E2 obtenue avec un circuit magnétique à deux entrefers e1, e2 égaux situés chacun à une extrémité du noyau 2. Les courbes représentées correspondent à l'intégrale de la puissance de l'arc E, en joules, en fonction de la durée d'arc t en secondes. FIG. 3 represents the arc energy E1 obtained with a magnetic circuit with an air gap and the arc energy E2 obtained with a magnetic circuit with two equal air gaps e1, e2 each located at one end of the core 2. The curves represented correspond to the integral of the power of the arc E, in joules, as a function of the duration of arc t in seconds.

La figure 4 représente l'augmentation moyenne, en pourcentage, de l'énergie d'arc E2 obtenue par une bobine d'allumage selon l'invention (deux entrefers e1, e2 d'épaisseurs identiques et égales à la moitié de l'épaisseur d'un unique entrefer) par rapport à l'énergie d'arc E1 obtenue par une bobine d'allumage de l'art antérieur (un unique entrefer vers l'une des extrémités du noyau 2). L'augmentation moyenne est d'environ 10 %, et est généralement comprise entre 7 et 13 % selon la bobine considérée. FIG. 4 represents the average increase, in percentage, of the arc energy E2 obtained by an ignition coil according to the invention (two air gaps e1, e2 of identical thicknesses and equal to half the thickness of a single air gap) relative to the arc energy E1 obtained by an ignition coil of the prior art (a single air gap towards one of the ends of the core 2). The average increase is around 10%, and is generally between 7 and 13% depending on the coil considered.

En effet, la structure de l'invention permet de répartir les champs de fuite aux deux extrémités 4,5 du noyau 2, la chute de potentiel magnétique au niveau de chacun des entrefers e1, e2 étant divisée par deux par rapport à la chute de potentiel magnétique au niveau d'un entrefer unique placé à une seule extrémité du noyau 2. Indeed, the structure of the invention makes it possible to distribute the leakage fields at the two ends 4,5 of the core 2, the fall in magnetic potential at each of the air gaps e1, e2 being halved compared to the fall in magnetic potential at a single air gap placed at one end of the core 2.

On réalise ainsi un meilleur couplage entre le circuit primaire et le circuit secondaire. A better coupling is thus achieved between the primary circuit and the secondary circuit.

L'invention permet d'augmenter les performances de la bobine d'allumage 1 sans augmenter son volume, et donc de conserver le même encombrement. The invention makes it possible to increase the performance of the ignition coil 1 without increasing its volume, and therefore to keep the same size.

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Dans une variante de réalisation non représentée, chacun des entrefers e1, e2 comprend un aimant permanent dont l'épaisseur est divisée par deux par rapport au cas d'un entrefer unique comprenant un aimant. In an alternative embodiment not shown, each of the air gaps e1, e2 comprises a permanent magnet whose thickness is divided by two compared with the case of a single air gap comprising a magnet.

L'invention se rapporte également à un procédé de montage d'une bobine d'allumage 1 telle qu'elle vient d'être décrite. The invention also relates to a method of mounting an ignition coil 1 as just described.

Le procédé de montage comporte une étape consistant à centrer le noyau 2 par rapport à la pièce 10 de retour du flux, par tout moyen convenable. The mounting method comprises a step consisting in centering the core 2 with respect to the part 10 for returning the flow, by any suitable means.

En particulier, la structure du bobinot 7,9 est réalisée de façon à permettre le positionnement centré du noyau 2 par rapport à la pièce 10 de retour du flux, notamment au moyen de butées garantissant une distance fixée entre une face extrême 4,5 du noyau 2 et une face 12a, 12b correspondante de la surface interne 12 de la pièce 10 de retour du flux.In particular, the structure of the coil 7, 9 is produced so as to allow the centered positioning of the core 2 relative to the part 10 for return of the flux, in particular by means of stops guaranteeing a fixed distance between an end face 4.5 of the core 2 and a corresponding face 12a, 12b of the internal surface 12 of the part 10 for flow return.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Bobine d'allumage (1) pour moteur à combustion interne comportant : - un noyau (2) en matériau ferromagnétique portant un enroulement primaire (6) et un enroulement secondaire (8) ; - une pièce (10) en matériau ferromagnétique servant au retour du flux magnétique, la dite pièce (10) présentant deux faces (12a, 12b) situées en regard des faces extrêmes (4,5) du noyau (2) ; - un entrefer fonctionnel servant au stockage de l'énergie, caractérisée en ce que le noyau (2) est de section sensiblement constante sur toute sa longueur, et en ce que l'entrefer est réparti de manière sensiblement égale, d'une part entre une première face extrême (4) du noyau (2) et une première des dites faces (12a) de la pièce (10) de retour de flux, et d'autre part entre une deuxième face extrême (5) du noyau (2) et une deuxième des dites faces (12b) de la pièce (10) de retour de flux, les deux entrefers (e1, e2) ainsi formés ayant sensiblement la même épaisseur.  1. Ignition coil (1) for an internal combustion engine comprising: - a core (2) of ferromagnetic material carrying a primary winding (6) and a secondary winding (8); - A part (10) made of ferromagnetic material used for the return of the magnetic flux, said part (10) having two faces (12a, 12b) located opposite the end faces (4,5) of the core (2); - a functional air gap used for energy storage, characterized in that the core (2) is of substantially constant section over its entire length, and in that the air gap is distributed substantially equally, on the one hand between a first end face (4) of the core (2) and a first of said faces (12a) of the part (10) for flow return, and on the other hand between a second end face (5) of the core (2) and a second of said faces (12b) of the part (10) for flow return, the two air gaps (e1, e2) thus formed having substantially the same thickness. 2. Bobine d'allumage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les faces extrêmes (4,5) du noyau (2) sont sensiblement planes. 2. Ignition coil according to claim 1, characterized in that the end faces (4,5) of the core (2) are substantially planar. 3. Bobine d'allumage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les faces (12a, 12b) de la pièce (10) de retour du flux situées en regard de chacune des faces extrêmes (4,5) du noyau (2) sont sensiblement planes. 3. Ignition coil according to claim 1 or 2, characterized in that the faces (12a, 12b) of the part (10) for the return of the flux situated opposite each of the end faces (4,5) of the core ( 2) are substantially flat. 4. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'épaisseur de chacun des entrefers (e1, e2) est comprise entre 0,1 et 1 mm. 4. Ignition coil according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of each of the air gaps (e1, e2) is between 0.1 and 1 mm. 5. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un aimant permanent dans l'un des entrefers (e1, e2). 5. Ignition coil according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it further comprises at least one permanent magnet in one of the air gaps (e1, e2). <Desc/Clms Page number 8><Desc / Clms Page number 8> 6. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chacun des enroulements (6, 8) est porté par un bobinot (7,9) en matière plastique.  6. Ignition coil according to any one of claims 1 to 5, characterized in that each of the windings (6, 8) is carried by a coil (7,9) of plastic. 7. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la pièce (10) de retour du flux est réalisée à partir d'un empilement de tôles (11). 7. Ignition coil according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the part (10) for the return of the flux is produced from a stack of sheets (11). 8. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la pièce (10) de retour du flux présente une section transversale sensiblement rectangulaire. 8. Ignition coil according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the part (10) for returning the flux has a substantially rectangular cross section. 9. Bobine d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le noyau (2) a la forme générale d'un cylindre de révolution.9. Ignition coil according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the core (2) has the general shape of a cylinder of revolution.
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