Fonction globale du système d'allumage
Cours. Cours corrigé. T.P. / T.D.. T.P. / T.D. corrigé ..... Un semi-conducteur de
forme plate, traversé par un courant suivant XX' et placé sous l'influence d'un
champ magnétique Bo perpendiculaire au sens du courant, est le siège d'une
tension U, suivant la direction YY' perpendiculaire au courant XX' et au champ ...
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THEME : 7-1-8 ALLUMAGE PRINCIPE ET SYSTEME
TITRE : Rappel DES PrincipeS de l allumage
transistorisé 1ère génération
TYPE :
Dossier ressources formateursxðCoursCours corrigéT.P. / T.D.T.P. / T.D. corrigé
Date mise à jourAuteur référent12/10/04Nom : BESSAZ Gérard
Établissement : LP Emile Béjuit 69500 BRON
Adresse électronique : gbessaz@wanadoo.fr
Fiche de présentation
Titre du COURS :Secteur dActivité (ou Zone) :Rappel DES PrincipeS de lallumage
transistorisé 1ère générationZ5Spécialité MAINTENANCE DES VEHICULES AUTOMOBILESExemple de Niveau de formation NIVEAU IV Thème ALLUMAGE PRINCIPE ET SYSTEMEObjectifs opérationnels :Etre capable dintervenir sur un système dallumage transistorisé de 1ème générationRésumé / descriptif du T.P. / T.D. :
(énoncé de la tâche)Sans objetSupports didactiques utilisés :Générateurs à impulsion et à effet Hall Temps : 2 heuresPré-requis :Cours de technologie sur lallumage classiqueSavoirs Associés : S31.3, S31.4Compétences Visées : C132, C223, C224.
Sommaire
TOC \o "1-2" \h \z \u Rappel: conditions à remplir 3
Principe de l'allumage 4
Fonctionnement de la bobine d'induction 6
Allumage transistorisé 1ère génération 7
LES SYSTEMES DALLUMAGE ELECTRONIQUE
RAPPEL :
Conditions à remplir par un système dallumage :
Déclencher la combustion en transformant lénergie électrique en énergie calorifique, avec une puissance calorifique instantanée importante.
Linstant dallumage correspond à une position précise du piston dans le cycle : cest le point dallumage.
Le point dallumage doit être modifié en fonction :
de la fréquence de rotation du moteur,
de la charge du moteur,
ainsi que des informations de cliquetis, T°, Pa., etc.
Le système dallumage doit être dune grande fiabilité et parfois fournir des informations sur son état au conducteur (témoin défaut) et au réparateur (diagnostic par mémoire embarquée et fonctionnement en mode dégradé).
Position du piston avant PMH
( moteur Ordre du conducteur
Charge moteur Informations diverses
Energie électrique Transformer W électrique Energie calorifique
en W calorifique et
déclencher la combustion Informations
défauts
Système dallumage
Fonction globale du système dallumage
Principe de lallumage à source dénergie électrique :
Lénergie électrique est celle qui répond le mieux aux exigences qui sont demandées au système dallumage :
larc électrique peut apporter une quantité de chaleur dans un temps extrêmement court (puissance calorifique élevée),
il peut être obtenu à un instant précis,
il est facile à déplacer dans le temps.
Larc électrique doit jaillir à lintérieur de la chambre de combustion entre deux électrodes dune bougie, alors que règne une pression relativement élevée : La pression de compression.
Il faut une tension damorçage suffisante pour que larc électrique puisse vaincre la résistance aux électrodes, elle est denviron : 20 KV pour un écartement des électrodes de 1 mm sous une pression de 30 bars.
Tension de larc ( pressions
en KV en bar
20 KV 30 b
12 b
10
2 1 b
0 écartement
0,2 0,5 1mm des électrodes
en mm
Elévation de la tension :
Elle est commandée par un déclencheur selon différentes techniques :
les rupteurs,
limpulsion magnétique
leffet Hall.
Linformation conducteur est nécessaire pour entraîner le moteur (action clé de contact).
Le déclencheur :
Il est piloté par :
la fréquence de rotation du moteur (info : centrifuge, fréquence, tension.),
la pression dadmission (info charge moteur, variation dune résistance...).
La répartition du courant H.T. :
Elle est obtenue par le système de distribution qui est commandé en même temps que lordre de déclenchement. Le système de distribution peut être dynamique (en bout darbre à cames) ou statique (pilotage par le boîtier électronique comme sur les véhicules actuels).
Le contrôle sur les systèmes électroniques :
Les défauts de fonctionnement du système sont enregistrés en permanence dans une mémoire.
Si un défaut perturbe le fonctionnement (info pression incorrecte par exemple), grâce à la mémoire embarquée le système reçoit une valeur moyenne : on dit quil fonctionne en
mode dégradé.
Le réparateur peut lire les codes défauts mémorisés.
Fonctionnement de la bobine dinduction :
Son fonctionnement est basé sur les lois délectrotechnique et particulièrement sur les lois de LENZ qui définissent la force électromotrice (f.e.m.) induite prenant naissance dans un enroulement soumis à une variation de flux dinduction magnétique.
Le flux dinduction magnétique est crée par un enroulement appelé primaire, parcouru par un courant crée par la basse tension (BT).
La variation de flux dinduction magnétique est obtenue par la rupture du circuit primaire. Lenroulement appelé secondaire est le siège de la f.e.m. capable de produire larc électrique aux électrodes.
La valeur de la f.e.m. est définie par une loi traduite par la formule suivante :
(i n2
E = K .
(t n1
E : en volts ;. i : en ampères ;. t : en secondes ;. n : nombre de spires ; k : coefficient.
Les systèmes dallumage électronique :
Laugmentation de puissance des moteurs de petites et moyennes cylindrées est généralement obtenue par laccroissement de la vitesse de rotation.
Le système dallumage classique présente :
un dispositif mécanique de rupture, limité en fréquences, qui ne peut convenir pour des moteurs très rapides ;
une auto-induction qui fait décroître lintensité primaire de rupture quand la vitesse croît.
Les systèmes dallumage électronique permettent, par leur conception, dobtenir facilement une puissance calorifique plus élevée, et de maintenir une tension dallumage convenable à des vitesses de rotation élevées.
Allumage transistorisé dit de première génération :
Lallumage transistorisé comporte un système de déclenchement qui :
soit soulage le dispositif de rupture mécanique,
soit supprime ce dispositif.
La rupture mécanique transistorisée :
Elle se différencie essentiellement du système conventionnel à rupture mécanique par la coupure dun courant de base de quelques mA dun transistor.
La figure ci-dessous représente un transistor T qui permet de couper le courant principal primaire : il suffit dannuler le courant émetteur ( base par une ouverture du circuit.
A linstant de louverture du rupteur, le courant passe par la diode D1 et la résistance R1, ce qui provoque une chute de tension dans D1 et crée aussi une inversion de polarité émetteur ( base (Ub ( Ud). Le transistor se bloque.
Lensemble diode Zener D2 et résistance R2 protège le transistor de la tension inverse créée par lauto-induction de lenroulement primaire.
Le déclencheur à impulsion magnétique :
Cest un générateur constitué par un circuit magnétique comprenant un aimant permanent et un rotor à dents. Celui-ci provoque une variation dinduction magnétique dans lenroulement L et par conséquent, une variation du flux magnétique.
Cet enroulement est le siège dune force électromotrice pointue (impulsion) pour chacune des variations.
En labsence dimpulsion, les transistors T1, T2 et T3 sont conducteurs ; le transistor T1 est le pilote puisquil commande les transistors T2 et T3.
Quand T2 est conducteur, le courant émetteur ( collecteur de T3 traverse lenroulement primaire.
Lorsque limpulsion négative est appliquée au transistor T1, le pilote est bloqué, tous les transistors sont bloqués.
Le circuit de lenroulement primaire est coupé.
Le déclencheur à effet Hall :
Un semi-conducteur de forme plate, traversé par un courant suivant XX et placé sous linfluence dun champ magnétique Bo perpendiculaire au sens du courant, est le siège dune tension U, suivant la direction YY perpendiculaire au courant XX et au champ magnétique Bo.
Le champ magnétique de laimant situé dans le boîtier de lallumeur agit sur la cellule Hall, chaque fois que la partie découpée du tambour en tôle, entraîné par lallumeur passera devant elle (fig.1).
La tension de Hall provoquera le déclenchement, cest à dire bloquera, par un amplificateur, le transistor de puissance et coupera le primaire.
Laugmentation de la tension primaire est obtenue généralement par un convertisseur à un ou plusieurs transistors (fig.4).
Souvent le convertisseur est alimenté en 12 V continu ; il charge un condensateur qui à son tour se déchargera dans lenroulement primaire au moment du déclenchement, ce qui crée une tension secondaire plus importante (fig.5 page 11).
Fonctionnement du convertisseur (voir fig. 4) :
Phase 1 : le transistor est conducteur (courbe de E à B fig. 4), le courant variable qui circule dans K induit une force électromotrice induite dans lenroulement J qui fait varier la polarité jusqu'à linversion de la polarité émetteur-base.
Phase 2 : la tension émetteur-base diminue jusqu'à linversion, le courant émetteur-collecteur dans le transistor diminue jusqu'à ce que celui-ci se bloque (courbe de B à C).
Une force électromotrice induite redressée est obtenue aux bornes G et H.
Schéma dun allumage électronique.
Figure 5
Nomenclature :
T, T1, T2 : transistors P : photodiode
Rf : tambour à fentes L : source lumineuse
D1 : diode de redressement D2 : diode contrôlée (thyristor)
C : condensateur de charge P : enroulement primaire
S : enroulement secondaire
Base de calcul sommaire pour déterminer les valeurs de C et de P.
C : Capacité du condensateur.
P : Coefficient dauto-induction (L) de lenroulement primaire.
Considérons un moteur fonctionnant sous le cycle à quatre temps.
La durée de la décharge du condensateur (durée de larc électrique) ne doit pas être supérieure au temps T que met le vilebrequin pour décrire un arc de (/ 9 rad, quand le moteur tourne à 8000 tr/mn.
Calcul du temps T :
60 ( 1
T = . ( s
8000 . 2( 9 2500
Calcul de la capacité du condensateur :
Pour obtenir un allumage correct, il faut disposer dune puissance moyenne de 400 W.
Lénergie totale est :
Wt = Pm . t
Wt = 400 . 1/2500
Wt = 0,16 J.
Cette énergie est calculée compte tenu du rendement déterminé par :
les pertes par effet Joule
les pertes dans le fer et dans la bobine dinduction.
Si nous apprécions ce rendement ( = 0,8, lénergie dans le condensateur sera :
Wc = 0,16/ 0,8
Wc = 0,2 J.
Si la tension de sortie du convertisseur est Uc = 200V.
Wc = 1/2 CU²
C = 2 Wc / U²
C = (2 . 0,2) / 200² = 1 . 10 -5
C = 10 (F
Calcul du coéficient dauto-induction L de lenroulement primaire P :
En reportant la valeur C dans légalité, on peut écrire et tirer L de la même égalité :
2( (LC ( 1/2500
L ( = 1 / (2( . 1250)² . C
L ( = 1 . 106 / (2( . 1250)² . 10
L ( = 1/6 . 10-2
L = 1,6 mH
Remarques :
La bobine dinduction possède un enroulement primaire peu inductif et de faible résistance.
Allumage classique n1/n2 = 1/150
Allumage électronique n1/n2 = 1/400
Nom auteur : BESSAZ Page PAGE 2 sur NUMPAGES 14
Titre : Airbag et prétentionneur
Centre de Ressources des Métiers de lAutomobile : HYPERLINK "mailto:crma@ac-grenoble.fr" crma@ac-grenoble.fr page 1 sur 14
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