Dispositif générateur d'étincelles à fréquence élevée. La présente invention a trait à un dis positif déterminant des décharges électriques à haute tension susceptibles d'être utilisées pour provoquer l'allumage dans les moteurs à combustion interne.
Le développement des moteurs polycylin- driques à grande vitesse rend nécessaire l'em ploi de systèmes d'allumage susceptibles d'assurer et de régler avec toute la précision possible la production d'étincelles à des fré quences de plus en plus élevées. Pour de telles fréquences, les dispositions d'allumage de types usuels à entraînement mécanique doivent fonctionner à des vitesses supérieures on au moins égales @à la plus élevée des vi tesses de bon fonctionnement.
Par exemple, un moteur. à 14 cylindres à 3.000 tim. re quiert 21.000 étincelles par minute, un mo teur à 16 cylindres à 3.500 t/m. requiert 28.000 étincelles par minute et dans un ave nir prochain des vitesses encore plus élevées seront nécessaires.
Il est difficile de concevoir un système d'allumage actionné mécaniquement qui pro duise, à de telles vitesses, des étincelles dans les conditions voulues d'efficacité et de pré cision; de plus, les rupteurs mécaniques ne sont pas suffisamment robustes pour pouvoir fonctionner dans de telles conditions, n'y au rait-il qu'à tenir compte, entre autres choses, de la forte intensité du courant qui doit être mis en jeu pour induire la quantité d'énergie suffisante qui détermine l'étincelle dans les courts intervalles de temps disponibles. De plus,
dans les dispositifs d'allumage de type standard où l'enroulement primaire d'une bo bine d'induction est parcouru par un courant de forte intensité dont la coupure détermine la décharge haute tension, le rendement et la durée de la bobine sont limités du fait qu'elle est soumise à l'effet joule déterminé par les courants qui la traversent.
Comme ces bo bines doivent être bien isolées électriquement, la chaleur est difficilement évacuée et la tem pérature à l'intérieur de la bobine peut, au cours d'un usage prolongé, s'élever suffisam- ment pour déterminer la détérioration ou même la. destruction de la substance isolante.
Du point de vue technique aussi bien que du point de vue du fonctionnement et de l'en tretien, il est également nécessaire que le dispositif générateur de courant d'allumage soit isolé du moteur et, par suite, à l'abri des vibrations, de la chaleur et de la crasse pro venant de celui-ci. Ce dispositif doit être monté de façon à être d'un accès facile à ce lui qui désire le visiter ou le régler, ce qui est impossible avec les dispositifs d'allumage à grande vitesse de type courant.
Le dispositif d'allumage suivant l'inven tion est caractérisé en ce que les décharges à haute tension et fréquence élevée sont obte nues en faisant varier le courant primaire d'un transformateur en contrôlant la tension d'un élément d'un tube thermionique, de fa çon à le rendre périodiquement conducteur.
Le contrôle de la tension d'un élément du tube thermionique peut être réalisé par un dispositif comprenant une cellule photo électrique mise en oeuvre par une source de radiations qui tombent périodiquement sur cette cellule.
De cette façon, le dispositif ne comporte pas d'organes mécaniques vibrants ou soumis à des mouvements alternatifs et ses qualités de fonctionnement ne sont par conséquent pas altérées aux grandes vitesses du fait de l'iner tie ou de l'élasticité desdits organes. D'au tre part, la production du courant haute ten sion ne résulte pas de la réduction de champs magnétiques créés électriquement et, par suite, n'est pas soumise aux limitations inhé rentes aux systèmes dont le fonctionnement est basé sur ce procédé. Enfin, ce dispositif est tel que le passage du courant primaire peut être contrôlé par des relais électroniques et photoélectriques mis en aeuvre par des courants de commande de très faible inten sité.
Sur les dessins, on a représenté, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention: La fi-. 1 est une représentation schéma tique d'une forme de réalisation préférée du dispositif d'allumage suivant. la présente in vention.
La fig. la est une vue fragmentaire d'une modification du circuit représentée sur la fig. 1.
La fig. 2 est une vue analogue d'une se conde forme de réalisation de l'invention.
La fig. 3 est une coupe verticale, prati quée sensiblement suivant l'axe, d'une réali sation d'un dispositif de réglage qui peut s'appliquer aux différentes exécutions repré sentées.
La fig. 4 est une vue de détail en éléva tion d'une partie d'un moteur d'aviation re présentant le montage d'une forme d'exécu tion du dispositif qui fait l'objet de l'inven tion.
Sur la fig. 1 est représentée une source de courant continu à haute tension indiquée dans son ensemble par la référence 1. Cette source comporte un type courant de trans formateur 2 dont le primaire 3 est alimenté par une source de courant alternatif 4 conve nablement choisie. Le transformateur com prend les circuits secondaires basse tension 5 et 6 utilisés pour porter un filament à l'incandescence ou fournir un courant de chauffage, et un circuit secondaire haute ten sion 7 dont le point central est mis à la masse, comme indiqué en 8, et les deux extré mités reliées aux plaques 9 et 11 d'un tube redresseur ou valve 12 tel que le type désigné commercialement par le no 82.
Le filament cathode 13 de la valve 12 est chauffé par le secondaire basse tension 6 du transformateur 2 et est relié par un conducteur 14 à une bo bine de self dont les extrémités sont mises à la masse par l'intermédiaire de condensa teurs 16 et 16' de la façon habituelle, afin de supprimer les ondulations du courant re dressé. La borne positive de la bobine de self 15 est reliée par un conducteur 17 à une cas cade comportant quatre résistances 18, 19, 20 et 21 montées en série; l'extrémité libre de la résistance 21 est mise à la masse: le cir cuit de retour à la borne centrale 8 du secon daire 7 du transformateur est ainsi complété.
Un tube à décharge 22 à, atmosphère de gaz inerte où la décharge est contrôlée par une grille est utilisé pour appliquer de fa çon intermittente la tension de la source 1 au primaire 23 d'un transformateur 24, le secon daire 25 de ce transformateur étant relié par un conducteur 26 à un dispositif d'allumage indiqué schématiquement en 27.
A cet effet, le filament 30 du tube 22 est chauffé à par tir de l'enroulement secondaire 5 du transfor mateur, la plaque 28 est reliée par le conduc teur 23 ià l'extrémité basse tension de la ré sistance 18, de sorte que cette plaque est connectée à la source de puissance par l'inter médiaire de cette résistance: La cathode 31 est reliée par le conducteur 32 au primaire 23 du transformateur 24 et la borne opposée de ce primaire est mise à la masse par l'inter médiaire du conducteur 33 et de la résistance 21.
Un condensateur 34 est monté entre le conducteur 29 allant à la plaque 28 et le con ducteur 33 relié à la cathode, de sorte que le condensateur se trouve chargé par suite de la chute de potentiel qui se produit le long des résistances 19 et 20 alors que le tube 22 n'est pas conducteur et se décharge à travers ce même tube dès qu'il est rendu conducteur.
Afin de commander le fonctionnement du tube 22, la grille 35 est mise à la masse par l'intermédiaire d'une résistance convenable 36, de sorte que, si aucun courant ne par court la résistance 36, la grille est au poten tiel 0 et a, par cela même, une charge néga tive par rapport .à la cathode 31 du fait de la chute de tension à travers la résistance 21. Cette distribution des tensions rend le tube non conducteur.
Des moyens sont prévus pour communiquer périodiquement à la grille 35 une tension positive par rapport -à la cathode 31, afin de rendre le tube 22 conducteur; ces moyens comportent une cellule photoélec trique 3 7 dont la cathode 38 est reliée par un conducteur 39 à ladite grille alors que l'anode 41 de la cellule est reliée par un conducteur 42 à une borne 43 de la cascade placée à l'extrémité haute tension de la résistance 20.
On voit que, grâce à ce montage, quand la cellule photoélectrique 37 est rendue conduc- trice, un courant passe de la borne 43 de la cascade à la masse par l'intermédiaire du con ducteur 42, de la cellule photoélectrique 37 du conducteur 39 et de la résistance 36. De cette façon, la grille 35 est rendue positive par rapport à la masse du fait de la chute de tension que subit le courant -à travers la résistance 36.
Des moyens sont prévus pour contrôler la conductivité de la cellule photoélectrique 37 en harmonie avec le fonctionnement du mo teur à combustion interne où l'on doit com mander l'allumage; ces moyens consistent en une petite source de radiations indiquée dans son ensemble par la référence 44, montée sur un dispositif réflecteur condenseur de forme quelconque convenable tel que celui indiqué en 45 et 46. On projette ainsi un faisceau de radiations dont le foyer se trouve en 47 et qui est orienté de telle façon qu'il vient frapper la cathode 38 de la cellule photo électrique 37.
Près du foyer 47 du faisceau ou en ce foyer se trouve un dispositif obtu rateur constitué ici par un disque opaque 48 présentant des lumières 49 et entraîné par le moteur dont on veut assurer l'allumage de telle façon que les lumières 49 ne permettent le passage du faisceau lumineux que lors qu'on veut produire une décharge dans le dis positif d'allumage:27.
Le fonctionnement de cette réalisation de- l'invention est le suivant: Une fois mises sous tension de façon convenable, la source de puissance 1 et la source secondaire 44, la ro tation du disque 48 qu'entraîne le moteur a pour effet de faire tomber périodiquement le faisceau de radiations émises par cette source 44 sur la cathode 38 de la cellule photo électrique 37 et de rendre ainsi cette cellule conductrice.
La grille 35 du tube 22 devient alors positive par rapport .à la cathode 31 de ce tube et ce dernier devient à son tour con ducteur: la charge emmagasinée dans le con densateur 34 est libérée et passe dans le pri maire 23 du transformateur 24, ce qui pro voque une décharge sous haute tension pro venant du secondaire 25 au dispositif d'allu mage 27. Quand le condensateur 34 est par- tiellement déchargé, de sorte que la tension appliquée aux électrodes du tube 22 est infé rieure à la valeur nécessaire pour que la dé charge se poursuive, le tube 22 coupe le cir cuit.
La grille 35 est de nouveau chargée négativement à ce moment, le faisceau de ra diations se trouvant interrompu du fait de la rotation du disque 48 dont la. lumière 49 n'est plus sur le parcours du faisceau; le condensateur 34 est rechargé par le courant traversant, la résistance 18. Cette résistance 18 a une valeur telle que le courant qui la parcourt n'a pas une tension suffisante pour permettre une décharge continue dans le tube 22.
Si on désire réaliser une série d'étincelles en chaque point d'allumage du moteur, ceci peut évidemment être obtenu facilement en choisissant de façon convenable la. capacité du condensateur 34, la valeur de la résistance 18 et la disposition des lumières 49 du disque 48, pour que le condensateur 34 puisse se charger et se décharger à travers le tube 22 le nombre de fois nécessaire, cela à chaque passage de la lumière 49 du disque sur le parcours du faisceau de radiations.
Attendu que la décharge du secondaire dépend de la création du flux dans le pri maire 23 du transformateur 24 et que l'inten sité maximum du courant dans le primaire a une durée extrêmement courte, il est évident que la, tension qui peut être appliquée aux bornes du primaire sans provoquer d'échauf fement exagéré est beaucoup supérieure à celle qui peut être appliquée sans dommage dans un système d'allumage stantard où le flux doit avoir sa valeur maximum pendant un temps assez long, puis être interrompu pour provoquer une réduction du champ qu'il détermine. afin de donner naissance à la dé charge haute tension.
De plus, comme le cir cuit de grille du tube 22 a une très faible capacité, il est évident qu'il est sensible ins tantanément aux variations de conductivité de la cellule photoélectrique 37. Comme on peut réaliser pratiquement des tubes à con trôle par grille et à atmosphère inerte corres pondant à des conductivités quelconques, il est évident que l'on obtient le dispositif dé- crit un moyen permettant d'assurer l'allu mage d'un moteur à combustion interne en mettant en jeu la quantité voulue d'énergie avec un réglage précis à des vitesses bien supérieures aux vitesses de fonctionnement existantes ou futures.
L'opération de charge du condensateur 34 peut être activée dans de grandes proportions en reliant le condensateur à la borne de sor tie de la source 1 par l'intermédiaire d'une inductance convenable au lieu d'une résis tance non inductive 18. La fig. la représente un tel montage où une inductance 51 relie le conducteur 29 du tube 22 au conducteur 17 de la source 1.
Quand on désire employer une telle in ductance, le passage du courant dans celle-ci pendant la décharge à travers le tube 22 donne naissance à un champ au voisinage même de celle-ci. Quand le tube interrompt le circuit, la réduction de l'intensité du cou rant qui en résulte dans l'inductance déter mine une réduction dudit champ, qui a pour effet d'accroître l'intensité du courant de charge dans le condensateur 34.I1 a été cons taté lors du fonctionnement de ce montage comportant une inductance convenablement choisie que les étincelles pouvaient prendre naissance à des cadences assez élevées pour donner lieu à des fréquences musicales.
Dans la modification du dispositif repré senté sur la fig. 2, des oscillations électri ques entretenues sont déterminées au moyen d'un circuit oscillant de type courant. Ces os cillations sont amplifiées par un dispositif convenable pour exciter ensuite un transfor mateur afin de produire les étincelles d'allu mage. Le contrôle du débit est de préfé rence assuré au moyen d'un dispositif photo électrique qui rend l'amplificateur opérant ou inopérant.
Comme représenté ici, l'oscillateur comporte une lampe triode ordinaire 52 à contrôle par grille munie d'une cathode 53, d'une grille 54 reliée à un circuit oscillant 55 par une résistance 56 et une capacité<B>57,</B> et d'une plaque 58 reliée à une source de courant continu par un conducteur 59 et pourvu d'une bobine de réaction 61 en rela- Lion inductive avec le circuit oscillant 55.
le montage étant tel que le tube 52 soit maintenu en état d'oscillation. Le tube 52 est relié ià un tube amplificateur 62 par l'inter médiaire d'une résistance 63 montée dans le circuit-plaque du tube 52 et d'un condensa teur de couplage 64 relié à la grille 65 de l'amplificateur, la grille 65 étant mise à la masse par la résistance 66 et la cathode 60 étant mise à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 60' montée en parallèle avec une capacité 60".
Un étage d'amplification est interposé entre le tube amplificateur 62 et un transfor mateur 67; ce système d'amplification com porte deux tubes 68 et 69 dont les grilles sont reliées aux extrémités opposées du se condaire à borne centrale d'un transforma teur 71, le primaire de ce transformateur étant inséré sur le circuit-plaque 70 du tube 62, tandis que les plaques dudit tube sont reliées aux extrémités opposées du primaire muni d'une borne centrale du transformateur 67, suivant un montage bien connu dans la pratique.
La borne de sortie du transforma teur 67 est reliée à un dispositif d'allumage convenable représenté schématiquement en 73 du moteur.
Le contrôle des décharges de ce système générateur est réalisé au moyen d'une cel lule photoélectrique qui applique à la grille 65 du tube amplificateur 62 une tension qui annule sa conductivité dès que la cellule photoélectrique est rendue conductrice. Comme représenté ici, ce montage comporte une batterie 74 dont le pôle négatif est relié à la cathode 75 d'une cellule photoélectri que 76; l'anode de cette cellule est reliée, d'autre part, à la grille 65 du tube 62 par l'intermédiaire d'un conducteur 78.
Un dis que 79 entraîné par le moteur dont on veut assurer l'allumage est placé sur le trajet d'un faisceau de radiations émis par une pe tite source 81, ce disque comportant des lu mières 82 qui autorisent en permanence le passage de ce petit faisceau sauf aux ins tants où l'on désire réaliser une étincelle d'allumage. Le fonctionnement de ce mode de réalisa tion de l'invention est le suivant: le tube 62 se trouve accordé pour osciller à une fré quence qui est définie par les constantes du circuit oscillant et qui est bien supérieure à la fréquence d'allumage la plus élevée qui soit désirée.
Si le disque 79 est disposé de telle sorte qu'il interrompe le faisceau des radiations, le courant de plaque normal qui parcourt le-tube amplificateur 62 et la ré sistance 60' applique à la grille 65 une ten sion ne permettant que son fonctionnement normal comme amplificateur. Les oscilla- tions déterminées par le tube 52 sont donc amplifiées par le tube 62, puis par les tubes 68 et 69 et transmises au transformateur 67 pour produire un train d'étincelles au dispo sitif d'allumage 73.
Quand le disque 79 tourne et qu'une lumière 82 se trouve dans le trajet du faisceau lumineux, la cellule photoélectrique 76 est rendue conductrice et la - batterie 74 charge négativement la grille 65 du tube 62, de façon à rendre ce tube inopérant et à interrompre ainsi la dé charge génératrice d'étincelles.
Le tube 52 oscille constamment (ce qui rend inutile de déterminer des oscillations pour chaque décharge) et le contrôle du cir cuit de grille du tube amplificateur est sen siblement instantané; il est donc clair que le système peut également fournir des décharges haute tension en quantité pratiquement illi mitée avec un réglage très précis.
Une réalisation d'un mécanisme<B>dé</B> ré glage de distribution qui peut être employé conjointement avec l'un ou l'autre des sys tèmes générateurs d'étincelles décrit précé demment est représentée sur la fig. 3. Comme montré sur cette figure, un arbre 84, entraîné par un organe du moteur dont on veut assu rer l'allumage, tourillonne dans un boîtier 83; dont la forme se prête à un montage sur une partie convenable du moteur.
Une petite source 85 de radiations est montée sur le boî tier, à l'intérieur d'un réflecteur 86 qui fait converger un faisceau de radiations sur un hublot 87 d'un capuchon 88 contenant une, cellule photoélectrique 89. On peut intro duire dans le système une lentille biconvexe 91 qui concentre le faisceau sur l'écran ca thodique 92 de la cellule 89.
Un obturateur constitué par un tambour 93 est monté sur l'arbre 84 et présente des lumières 94 situées sur le parcours du fais ceau lumineux provenant de la source 85. Le montage est tel que si l'une des lumières 94 de l'obturateur coïncide avec le hublot 87 du capuchon de la cellule, cette cellule photo électrique atteinte par le faisceau de radia tions est rendue conductrice. Des ailettes 90 peuvent être montées sur le tambour 93 pour contribuer à dissiper la chaleur émise par la source secondaire.
L'arbre 84 est également utilisé pour en traîner un distributeur reliant aux instants voulus les dispositifs d'allumage des diffé rents cylindres du moteur à la source haute tension. Comme représenté sur la fig. 3, ceci est réalisé en montant un bloc distributeur 95 sur le boîtier 83 au moyen d'un couvercle 96; une borne centrale 97 de ce bloc est re liée à la borne haute tension du transfor mateur et des bornes 98 disposées sur une circonférence sont respectivement reliées par des câbles 99 aux dispositifs d'allumage des cylindres du moteur.
Un distributeur rotatif <B>101</B> est monté à l'extrémité supérieure de l'arbre 84 et porte un conducteur 102 quï connecte successivement l'électrode centrale 97 à. chacune des électrodes 98. Il est évident que ce système distributeur est de forme con ventionnelle et que d'autres dispositifs ap propriés peuvent lui être substitués.
Sur la fig. 4 est représentée une forme convenable de montage du dispositif de ré glage et de distribution sur un type stan dard de moteur. Comme représenté ici, le montage est réalisé en assujettissant un re bord du boîtier 83 sur une saillie convenable du carter du moteur où est logé un type con venable de transmission entraînant l'arbre 84.
Il est évident que la cellule photo électrique 89 peut être montée de façon à fonctionner soit dans les conditions de la fig. 1 (cellule 37), soit dans les conditions de la fig. 2 (cellule 76), et que l'obturateur 93 peut être construit de façon correspon dante soit pour que les lumières 94 coïn cident avec le hublot 87 du capuchon, quand on veut réaliser l'allumage si l'on met en ouvre le circuit représenté fig. 1 ou, au con traire, ne pas coïncider avec lui .à ce mo ment si les circuits de la. fi,-. ? sont mis en oeuvre.
Bien que certains exemples et réalisations p éférés de la présente invention aient été re- re présentés et décrits en détails, il est. évident que d'autres réalisations sont possibles et que différentes modifications peuvent être appor tées au montage et à la disposition des par ties sans sortir du domaine de l'invention.
High frequency spark generator device. The present invention relates to a positive device determining high voltage electrical discharges capable of being used to cause ignition in internal combustion engines.
The development of high-speed polycylindrical engines makes it necessary to use ignition systems capable of ensuring and regulating with all possible precision the production of sparks at increasingly high frequencies. For such frequencies, the ignition arrangements of conventional types with mechanical drive must operate at higher speeds or at least equal to the higher of the correct operating speeds.
For example, an engine. 14 cylinder at 3,000 tim. requires 21,000 sparks per minute, a 16-cylinder engine at 3,500 rpm. requires 28,000 sparks per minute and in the near future even higher speeds will be required.
It is difficult to conceive of a mechanically actuated ignition system which, at such speeds, produces sparks under the desired conditions of efficiency and precision; moreover, the mechanical breakers are not sufficiently robust to be able to function in such conditions, it would only be necessary to take into account, among other things, the high intensity of the current which must be brought into play to induce the sufficient amount of energy that determines the spark in the short time intervals available. Furthermore,
in standard type ignition devices where the primary winding of an induction coil is traversed by a high current whose breaking determines the high voltage discharge, the efficiency and duration of the coil are limited by fact that it is subjected to the joule effect determined by the currents which cross it.
As these coils must be well insulated electrically, heat is difficult to dissipate and the temperature inside the coil may, during prolonged use, rise sufficiently to determine the deterioration or even the. destruction of the insulating substance.
From the technical point of view as well as from the point of view of operation and maintenance, it is also necessary that the device generating the ignition current is isolated from the engine and, therefore, protected from vibrations, heat and grime pro coming from it. This device must be mounted in such a way as to be easily accessible to those who wish to visit or adjust it, which is not possible with high-speed ignition devices of the common type.
The ignition device according to the invention is characterized in that the high voltage and high frequency discharges are obtained by varying the primary current of a transformer by controlling the voltage of an element of a thermionic tube, so as to make it periodically conductive.
The voltage of an element of the thermionic tube can be checked by a device comprising a photoelectric cell operated by a source of radiation which periodically falls on this cell.
In this way, the device does not include mechanical members vibrating or subjected to reciprocating movements and its operating qualities are consequently not impaired at high speeds due to the inertia or the elasticity of said members. On the other hand, the production of the high voltage current does not result from the reduction of electrically created magnetic fields and, therefore, is not subject to the limitations inherent in systems whose operation is based on this method. Finally, this device is such that the passage of the primary current can be controlled by electronic and photoelectric relays activated by control currents of very low intensity.
In the drawings, there is shown, by way of example, several embodiments of the object of the invention: The fi-. 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of the following ignition device. the present invention.
Fig. 1a is a fragmentary view of a modification of the circuit shown in FIG. 1.
Fig. 2 is a similar view of a second embodiment of the invention.
Fig. 3 is a vertical section, taken substantially along the axis, of an embodiment of an adjustment device which can be applied to the various embodiments shown.
Fig. 4 is a detail elevational view of a portion of an aircraft engine showing the mounting of an embodiment of the device which is the subject of the invention.
In fig. 1 is shown a high voltage direct current source indicated as a whole by the reference 1. This source comprises a current type of transformer 2, the primary 3 of which is supplied by an alternating current source 4 suitably chosen. The transformer comprises the low voltage secondary circuits 5 and 6 used to carry a filament to the incandescence or to provide a heating current, and a secondary high voltage circuit 7 whose central point is earthed, as indicated in 8. , and the two ends connected to the plates 9 and 11 of a rectifier tube or valve 12 such as the type designated commercially by No. 82.
The cathode filament 13 of the valve 12 is heated by the low voltage secondary 6 of the transformer 2 and is connected by a conductor 14 to a choke coil, the ends of which are grounded by means of capacitors 16 and 16 'in the usual way, in order to remove the ripples of the current re drawn up. The positive terminal of the choke coil 15 is connected by a conductor 17 to a case comprising four resistors 18, 19, 20 and 21 connected in series; the free end of resistor 21 is grounded: the circuit back to central terminal 8 of secondary 7 of the transformer is thus completed.
A discharge tube 22 with an inert gas atmosphere where the discharge is controlled by a grid is used to intermittently apply the voltage from source 1 to the primary 23 of a transformer 24, the secondary 25 of this transformer being connected by a conductor 26 to an ignition device indicated schematically at 27.
For this purpose, the filament 30 of the tube 22 is heated by firing from the secondary winding 5 of the transformer, the plate 28 is connected by the conductor 23 i to the low voltage end of the resistor 18, so that this plate is connected to the power source by the intermediary of this resistor: The cathode 31 is connected by the conductor 32 to the primary 23 of the transformer 24 and the opposite terminal of this primary is earthed by the intermediary conductor 33 and resistor 21.
A capacitor 34 is mounted between the conductor 29 going to the plate 28 and the conductor 33 connected to the cathode, so that the capacitor becomes charged as a result of the potential drop which occurs along the resistors 19 and 20 then that the tube 22 is not conductive and discharges through this same tube as soon as it is made conductive.
In order to control the operation of tube 22, grid 35 is grounded through a suitable resistor 36, so that, if no current is flowing through resistor 36, the grid is at potential 0 and has, therefore, a negative charge with respect to cathode 31 due to the voltage drop across resistor 21. This distribution of voltages makes the tube non-conductive.
Means are provided for periodically communicating to the grid 35 a positive voltage with respect to the cathode 31, in order to make the tube 22 conductive; these means comprise a photoelectric cell 37, the cathode 38 of which is connected by a conductor 39 to said grid while the anode 41 of the cell is connected by a conductor 42 to a terminal 43 of the cascade placed at the high end resistance voltage 20.
It can be seen that, thanks to this assembly, when the photoelectric cell 37 is made conductive, a current passes from the terminal 43 of the cascade to ground through the intermediary of the conductor 42, from the photoelectric cell 37 of the conductor 39 and resistor 36. In this way, gate 35 is made positive with respect to ground due to the voltage drop experienced by the current through resistor 36.
Means are provided for controlling the conductivity of the photoelectric cell 37 in harmony with the operation of the internal combustion engine where the ignition is to be commanded; these means consist of a small source of radiation indicated as a whole by the reference 44, mounted on a reflector condenser device of any suitable shape such as that indicated at 45 and 46. A beam of radiation is thus projected, the focus of which is at 47 and which is oriented in such a way that it strikes the cathode 38 of the photoelectric cell 37.
Near the focal point 47 of the beam or in this focal point is a shutter device constituted here by an opaque disc 48 having lights 49 and driven by the motor which is to be ignited in such a way that the lights 49 do not allow passage. of the light beam only when a discharge is to be produced in the ignition device: 27.
The operation of this embodiment of the invention is as follows: Once properly energized, the power source 1 and the secondary source 44, the rotation of the disc 48 which the motor drives has the effect of making periodically fall the beam of radiation emitted by this source 44 on the cathode 38 of the photoelectric cell 37 and thus make this cell conductive.
The grid 35 of the tube 22 then becomes positive with respect to the cathode 31 of this tube and the latter in turn becomes a conductor: the charge stored in the condenser 34 is released and passes into the primary 23 of the transformer 24, which causes a high voltage discharge from the secondary 25 to the igniter 27. When the capacitor 34 is partially discharged, so that the voltage applied to the electrodes of the tube 22 is less than the required value for the unloading to continue, the tube 22 cuts the cooked circuit.
The grid 35 is again negatively charged at this moment, the beam of radiations being interrupted due to the rotation of the disc 48 including the. light 49 is no longer on the path of the beam; the capacitor 34 is recharged by the current flowing through the resistor 18. This resistor 18 has a value such that the current flowing through it does not have a sufficient voltage to allow continuous discharge in the tube 22.
If it is desired to produce a series of sparks at each ignition point of the engine, this can obviously be obtained easily by suitably choosing the. capacitance of the capacitor 34, the value of the resistor 18 and the arrangement of the openings 49 of the disc 48, so that the capacitor 34 can charge and discharge through the tube 22 the number of times necessary, this at each passage of the light 49 of the disc on the path of the beam of radiation.
Considering that the discharge of the secondary depends on the creation of the flux in the primary 23 of the transformer 24 and that the maximum intensity of the current in the primary has an extremely short duration, it is evident that the voltage which can be applied to the limits of the primary without causing excessive heating is much greater than that which can be applied without damage in a standard ignition system where the flux must be at its maximum value for a long enough time and then be interrupted to cause a reduction in the field that it determines. in order to give rise to the high voltage discharge.
In addition, as the grid circuit of the tube 22 has a very low capacitance, it is obvious that it is instantly sensitive to variations in the conductivity of the photoelectric cell 37. As it is practically possible to produce grid-controlled tubes. and with an inert atmosphere corresponding to any conductivities, it is obvious that the device describes a means making it possible to ensure the ignition of an internal combustion engine by bringing into play the desired quantity of gas. energy with fine tuning at speeds well above existing or future operating speeds.
The charging operation of capacitor 34 can be activated to a large extent by connecting the capacitor to the output terminal of source 1 through a suitable inductor instead of a non-inductive resistor 18. fig. 1a shows such an assembly where an inductor 51 connects the conductor 29 of the tube 22 to the conductor 17 of the source 1.
When it is desired to employ such an inductance, the passage of current therein during discharge through tube 22 gives rise to a field in the very vicinity thereof. When the tube interrupts the circuit, the resulting reduction in current strength in the inductor results in a reduction in said field, which has the effect of increasing the strength of the load current in capacitor 34.I1 was noted during the operation of this assembly comprising a suitably chosen inductance that the sparks could arise at rates high enough to give rise to musical frequencies.
In the modification of the device shown in FIG. 2, sustained electric oscillations are determined by means of an oscillating circuit of the current type. These bone cillations are amplified by a suitable device to then excite a transformer to produce the ignition sparks. The flow rate control is preferably ensured by means of a photoelectric device which renders the amplifier on or off.
As shown here, the oscillator comprises an ordinary triode lamp 52 with gate control provided with a cathode 53, a gate 54 connected to an oscillating circuit 55 by a resistor 56 and a capacitor <B> 57, </ B > and a plate 58 connected to a direct current source by a conductor 59 and provided with a reaction coil 61 in inductive relation with the oscillating circuit 55.
the assembly being such that the tube 52 is maintained in a state of oscillation. Tube 52 is connected to an amplifier tube 62 via a resistor 63 mounted in the circuit-plate of tube 52 and a coupling capacitor 64 connected to the grid 65 of the amplifier, the grid 65 being grounded by resistor 66 and cathode 60 being grounded through resistor 60 'mounted in parallel with a capacitor 60 ".
An amplification stage is interposed between the amplifier tube 62 and a transformer 67; this amplification system comprises two tubes 68 and 69, the gates of which are connected to the opposite ends of the central terminal of a transformer 71, the primary of this transformer being inserted on the circuit-plate 70 of the tube 62, while the plates of said tube are connected to the opposite ends of the primary provided with a central terminal of the transformer 67, according to an arrangement well known in the art.
The output terminal of transformer 67 is connected to a suitable ignition device shown schematically at 73 of the engine.
The discharge control of this generator system is carried out by means of a photoelectric cell which applies to the grid 65 of the amplifier tube 62 a voltage which cancels out its conductivity as soon as the photoelectric cell is made conductive. As shown here, this assembly includes a battery 74 whose negative pole is connected to the cathode 75 of a photoelectric cell 76; the anode of this cell is connected, on the other hand, to the grid 65 of the tube 62 via a conductor 78.
A dis that 79 driven by the engine which we want to ensure ignition is placed in the path of a beam of radiation emitted by a small source 81, this disc comprising lights 82 which permanently allow the passage of this small beam except at instants where it is desired to achieve an ignition spark. The operation of this embodiment of the invention is as follows: the tube 62 is tuned to oscillate at a frequency which is defined by the constants of the oscillating circuit and which is much greater than the highest ignition frequency. high that is desired.
If the disc 79 is so arranged that it interrupts the beam of radiation, the normal plate current which passes through the amplifier tube 62 and the resistor 60 'applies a voltage to the grid 65 allowing only normal operation. as an amplifier. The oscillations determined by the tube 52 are therefore amplified by the tube 62, then by the tubes 68 and 69 and transmitted to the transformer 67 to produce a train of sparks at the ignition device 73.
When the disc 79 rotates and a light 82 is in the path of the light beam, the photoelectric cell 76 is made conductive and the battery 74 negatively charges the grid 65 of the tube 62, so as to render this tube inoperative and to thus interrupt the discharge generating sparks.
The tube 52 oscillates constantly (which makes it unnecessary to determine oscillations for each discharge) and the control of the grid circuit of the amplifier tube is substantially instantaneous; it is therefore clear that the system can also provide high voltage discharges in virtually unlimited quantities with very precise control.
An embodiment of a distribution regulating mechanism which can be employed in conjunction with either of the spark generating systems described above is shown in FIG. 3. As shown in this figure, a shaft 84, driven by an engine member whose ignition is to be ensured, is journaled in a housing 83; the shape of which is suitable for mounting on a suitable part of the engine.
A small source 85 of radiation is mounted on the housing, inside a reflector 86 which converges a beam of radiation on a window 87 of a cap 88 containing a photoelectric cell 89. It can be read in the system a biconvex lens 91 which concentrates the beam on the thodic ca screen 92 of the cell 89.
A shutter consisting of a drum 93 is mounted on the shaft 84 and has lights 94 located on the path of the light beam coming from the source 85. The assembly is such that if one of the lights 94 of the shutter coincides. with the window 87 of the cell cap, this photoelectric cell reached by the radiation beam is made conductive. Fins 90 may be mounted on drum 93 to help dissipate heat from the secondary source.
The shaft 84 is also used to drag a distributor therefrom connecting the ignition devices of the various cylinders of the engine to the high voltage source at the desired times. As shown in fig. 3, this is achieved by mounting a distributor block 95 on the housing 83 by means of a cover 96; a central terminal 97 of this block is linked to the high voltage terminal of the transformer and terminals 98 arranged on a circumference are respectively connected by cables 99 to the ignition devices of the cylinders of the engine.
A rotary distributor <B> 101 </B> is mounted at the upper end of the shaft 84 and carries a conductor 102 which successively connects the central electrode 97 to. each of the electrodes 98. It is obvious that this dispensing system is of conventional form and that other suitable devices can be substituted for it.
In fig. 4 is shown a suitable form of mounting the regulating and distributing device on a standard type of motor. As shown here, mounting is accomplished by securing a re edge of housing 83 to a suitable protrusion of the motor housing where a suitable type of transmission driving shaft 84 is housed.
It is obvious that the photoelectric cell 89 can be mounted so as to operate either under the conditions of FIG. 1 (cell 37), or under the conditions of FIG. 2 (cell 76), and that the shutter 93 can be constructed in a corresponding way either so that the lights 94 coincide with the porthole 87 of the cap, when we want to carry out the ignition if we activate the circuit shown in fig. 1 or, on the contrary, do not coincide with it. At this time if the circuits of the. fi, -. ? are implemented.
Although certain preferred examples and embodiments of the present invention have been shown and described in detail, it is. obvious that other embodiments are possible and that various modifications can be made to the assembly and to the arrangement of the parts without departing from the scope of the invention.