Brevet FR2812691A1 — publié le 20020208

l Procédé et dispositif de contrôle de la combustion d'un moteur à com- bustion interne équipé d'un générateur de turbulence variable L'invention concerne les moteurs à combustion interne, et plus particulièrement le contrôle de la combustion. Dans l'optique d'une diminution toujours accrue de la consommation et des polluants dans les moteurs, le fonctionnement en mélange pauvre est l'une des solutions les plus prometteuses. Afin d'obtenir un fonctionnement optimum sur toute la plage de fonctionne- ment de ce type de moteur, il est nécessaire d'adjoindre des systèmes qui engendrent des turbulences variables. La turbulence ayant un effet important sur la vitesse de combustion, l'optimisation du fonctionne- ment du moteur passe par l'ajustement du niveau de turbulence afin d'obtenir une bonne qualité de combustion. Différents systèmes ont déjà été développés dans le but de faire varier le taux de turbulence pendant le fonctionnement d'un mo- teur thermique. On peut citer à cet égard les brevets américains No. 5 913 298 et No. 5 787 851, ainsi que la demande de brevet européen No. 0 676 533. Selon cet art antérieur, le réglage de ces générateurs de turbulence variable est effectué à partir de tables de consignes cali- brées pour différents points de fonctionnement du moteur. Néanmoins, avec de tels systèmes, l'influence du générateur de turbulence variable sur la qualité de la combustion n'est pas optimi- sée. L'invention vise à apporter une solution à ce problème. L'invention propose donc un procédé de contrôle de la com- bustion d'un moteur à combustion interne équipé d'un générateur de turbulence variable, ce générateur étant commandé à partir de consi- gnes de commande calibrées pour différents points de fonctionnement du moteur. Selon une caractéristique générale de l'invention, on contrôle ladite combustion en corrigeant lesdites consignes de com- mande calibrées à partir d'une mesure du courant d'ionisation des gaz de combustion, et en commandant le générateur de turbulence variable avec ces consignes de commande corrigées. L'invention permet ainsi, quel que soit le point de fonction- nement du moteur (régime, pression collecteur d'admission) d'obtenir l'aérodynamique interne la plus propice à une combustion optimale. Contrairement aux commandes classiques des générateurs à turbulence variable, utilisant des tables de réglages prédéterminées (ou calibrées), l'invention corrige ces valeurs calibrées de commande du générateur de turbulence variable afin d'obtenir un rendement opti- mal du moteur. Une autre caractéristique intéressante de l'invention réside dans le fait que l'on utilise la mesure du courant d'ionisation des gaz de combustion pour optimiser l'influence du générateur de turbulence variable sur la qualité de la combustion d'un mélange pauvre. Certes, les capteurs d'ionisation sont connus et ont fait l'ob- jet déjà de nombreux développements par plusieurs constructeurs auto- mobiles, et notamment le demandeur. On peut citer à cet égard les de- mandes de brevet français No. 96 10 342 et No. 97 15 967. Cependant, jusqu'à maintenant, les capteurs d'ionisation permettent d'accéder à di- verses grandeurs caractéristiques de la combustion comme l'angle de pression maximale (demande de brevet suédois No. 504 197, ou de- mande de brevet internationale No. 96/05427) et sont utilisés dans de nombreux systèmes de contrôle de la combustion dans les moteurs à combustion interne, par exemple pour détecter le cliquetis (demande de brevet internationale No. 89/11087), les ratés de combustion (bre- vet américain No. 5 701 876) ou encore la richesse (demande de brevet internationale No. 98/37322, ou No. 96/22458). Par contre, la mesure du courant d'ionisation des gaz de combustion n'a jamais été utilisée pour optimiser l'influence d'un générateur de turbulence variable sur la qualité de la combustion d'un mélange pauvre. Et, le fait d'utiliser ce courant d'ionisation pour déterminer l'angle de pression maximale permet d'obtenir une image fiable de la qualité de la combustion. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tion, on élabore une première table contenant pour différents points de fonctionnement du moteur, différentes valeurs calibrées d'angle vile- brequin correspondant chacune à une pression maximale dans la cham- bre de combustion, ces différentes valeurs calibrées d'angle de pres- sion maximale étant élaborées de façon à obtenir le rendement optimal du moteur. On élabore une deuxième table définissant pour ces mêmes différents points de fonctionnement, les consignes de commande cali- brées du générateur de turbulence variable correspondant auxdites va- leurs calibrées d'angle de pression maximale. Pour chaque point de fonctionnement du moteur, on extrait la consigne de commande calibrée correspondante, on mesure le courant d'ionisation des gaz de combustion et on en déduit une valeur d'angle de pression maximale mesurée. On corrige alors la consigne de com- mande calibrée extraite, en fonction de la différence entre la valeur calibrée d'angle de pression maximale et la valeur d'angle de pression maximale mesurée. On commande le générateur de turbulence variable avec la consigne ainsi corrigée. L'invention a également pour objet un dispositif de contrôle de la combustion d'un moteur à combustion interne équipé d'un géné- rateur de turbulence variable, comprenant des moyens de commande aptes à commander le générateur à partir de consignes de commande calibrées pour différents points de fonctionnement du moteur. Selon une caractéristique générale de l'invention, le disposi- tif comprend en outre une sonde d'ionisation apte à mesurer le courant d'ionisation des gaz de combustion. Les moyens de commande sont par ailleurs aptes à corriger lesdites consignes de commande calibrées à partir des indications délivrées par la sonde d'ionisation, et à comman- der le générateur de turbulence variable avec ces consignes de com- mande corrigées. Selon un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, les moyens de commande comportent - une mémoire apte à stocker une première table contenant pour différents points de fonctionnement du moteur, différentes va- leurs calibrées d'angle vilebrequin correspondant chacune à une pres- sion maximale dans le chambre de combustion, ces différentes valeurs calibrées d'angle de pression maximale étant élaborées de façon à ob- tenir le rendement optimal du moteur, et une deuxième table définis- sant pour ces mêmes différents points, des consignes de commande ca- librées du générateur de turbulence variable correspondant auxdites valeurs calibrées d'angle de pression maximale, - un calculateur d'injection apte pour chaque point de fonc- tionnement du moteur, à extraire de la mémoire la consigne de com- mande calibrée correspondante, à déduire, à partir de la mesure du courant d'ionisation des gaz de combustion effectuée par la sonde d'io- nisation, une valeur d'angle de pression maximale mesurée, et à corri- ger la consigne de commande calibrée extraite en fonction de la diffé- rence entre la valeur calibrée d'angle de pression maximale et la va- leur d'angle de pression maximale mesurée, et - un module de commande du générateur de turbulence varia- ble, apte à recevoir ladite consigne de commande corrigée et à com- mander en conséquence ledit générateur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaî- tront à l'examen de la description détaillée de modes de mise en oeu- vre et de réalisation, nullement limitatifs, et du dessin annexé sur le- quel la figure unique représente schématiquement un mode de réalisa- tion d'un dispositif selon l'invention permettant une mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur la figure 1, la référence PS désigne un piston d'un moteur à combustion interne, définissant avec le cylindre dans lequel il cou- lisse, une chambre de combustion 7 dans laquelle débouche une sonde d'ionisation 6 montée dans une bougie d'allumage 5. L'homme du métier sait que dans un moteur, l'angle vilebre- quin correspondant à la pression maximale de la chambre de combus- tion est un bon indicateur de la qualité de la combustion et par consé- quent du rendement du moteur. La référence 4 désigne par ailleurs un capteur classique per- mettant de détecter la valeur instantanée de l'angle vilebrequin. Pour des raisons de simplification de la figure, on n'a pas représenté le vi- lebrequin mais uniquement la tige de piston 9 auquel elle est reliée. Un autre élément essentiel permettant de contrôler la com- bustion du moteur à combustion interne est un générateur de turbulen- ce variable que l'on a représenté sur cette figure de façon simplifiée par son volet 1 dont la position est réglable dans la pipe d'admission 8. La position du volet est commandée par un boîtier de commande 2. La référence 3 désigne par ailleurs un calculateur d'injection, auquel sont reliés le boîtier de commande 2 du générateur de turbulen- ce variable, ainsi que le capteur 4 de mesure de l'angle vilebrequin. La sonde d'ionisation 6 est également reliée au calculateur d'injection. Celui-ci est associé par ailleurs à une mémoire MM stockant une première table contenant pour différents points de fonctionnement du moteur (régime, pression, admission collecteur) différentes valeurs calibrées d'angle vilebrequin correspondant chacune à une pression maximale dans la chambre de combustion. Cette première table est ré- alisée de façon classique pour obtenir le rendement optimal du moteur. La mémoire MM stocke également une deuxième table défi- nissant, pour ces mêmes différents points de fonctionnement, les consignes de commande calibrées du générateur de turbulence variable correspondant auxdites valeurs calibrées d'angle de pression maxima- le. Cette deuxième table est par conséquent également calibrée de fa- çon à obtenir un rendement optimal du moteur. La sonde d'ionisation 6, montée dans la bougie d'allumage 5, est par exemple celle décrite dans la demande de brevet français No. 97 16128. L'évolution du courant d'ionisation dans la chambre de com- bustion, délivrée par la sonde d'ionisation 6, associée à la valeur de l'angle vilebrequin instantanée délivrée par le capteur 4, permet au calculateur d'injection de déterminer une valeur d'angle de pression maximale mesurée, en utilisant un algorithme de calcul bien connu de l'homme du métier étant donné que la valeur du courant d'ionisation est proportionnelle à la pression dans la chambre de combustion. La position du volet 1 du générateur de turbulence est diffici- le à régler de façon précise pour obtenir le taux de turbulence voulu. Afin de résoudre ce problème, et obtenir le rendement optimal du mo- teur sur toute la plage de fonctionnement, le calculateur d'injection va, pour chaque point de fonctionnement considéré, appliquer une correc- tion à la valeur de consigne calibrée de commande présente dans la deuxième table, cette correction étant proportionnelle à la différence entre la valeur d'angle de pression maximale mesurée par la sonde d'ionisation 6 et celle stockée dans la première table calibrée. Ainsi, l'invention permet de s'approcher au plus près de la valeur calibrée de l'angle de pression maximale en augmentant ou en diminuant le taux de turbulence par l'intermédiaire du générateur de turbulence variable, et ce, jusqu'à ce que la valeur de l'angle de pression maximale mesu- rée soit proche (par exemple à 1 vilebrequin) de la valeur calibrée correspondant au point de fonctionnement considéré. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de la combustion d'un moteur à com- bustion interne équipé d'un générateur de turbulence variable, ce géné- rateur (1, 2) étant commandé à partir de consignes de commande cali- brées pour différents points de fonctionnement du moteur, caractérisé par le fait qu'on contrôle ladite combustion en corrigeant lesdites consignes de commande calibrées à partir d'une mesure du courant d'ionisation des gaz de combustion (6), et en commandant le généra- teur de turbulence variable avec ces consignes de commande corrigées. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on élabore une première table contenant pour différents points de fonctionnement du moteur, différentes valeurs calibrées d'angle vile- brequin correspondant chacune à une pression maximale dans la cham- bre de combustion, ces différentes valeurs calibrées d'angle de pres- sion maximale étant élaborées de façon à obtenir le rendement opti- mal du moteur, et on élabore une deuxième table définissant pour ces mêmes différents points de fonctionnement, les consignes de com- mande calibrées du générateur de turbulence variable correspondant auxdites valeurs calibrées d'angle de pression maximale, par le fait que pour chaque point de fonctionnement du moteur, on extrait la consigne de commande calibrée correspondante, on mesure (6) le courant d'ionisation des gaz de combustion et on en déduit une valeur d'angle de pression maximale mesurée, et on corrige la consigne de commande calibrée extraite en fonction de la différence entre la valeur calibrée d'angle de pression maximale et la valeur d'angle de pression maximale mesurée, et par le fait qu'on commande (2) le générateur de turbulence variable avec la consigne corrigée. 3. Dispositif de contrôle de la combustion d'un moteur à com- bustion interne équipé d'un générateur de turbulence variable, compre- nant des moyens de commande aptes à commander le générateur à par- tir de consignes de commande calibrées pour différents points de fonc- tionnement du moteur, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une sonde d'ionisation (6) apte à mesurer le courant d'ionisation des gaz de combustion, et par le fait que les moyens de commande sont aptes à corriger lesdites consignes de commande calibrées à partir des indications délivrées par la sonde d'ionisation, et à commander le générateur de turbulence variable (1, 2) avec ces consignes de com- mande corrigées. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de commande comportent une mémoire (MM) apte à stocker une première table conte- nant pour différents point de fonctionnement du moteur, différentes valeurs calibrées d'angle vilebrequin correspondant chacune à une pression maximale dans la chambre de combustion, ces différentes valeurs calibrées d'angle de pression maximale étant élaborées de façon à obtenir le rendement optimal du moteur, et une deuxième table définissant pour ces mêmes différents points de fonctionnement, des consignes de commande calibrées du générateur de turbulence variable correspondant auxdites valeurs calibrées d'angle de pression maxi- male, un calculateur d'injection (3) apte pour chaque point de fonc- tionnement du moteur, à extraire de la mémoire la consigne de com- mande calibrée correspondante, à déduire, à partir de la mesure du courant d'ionisation des gaz de combustion effectuée par la sonde d'ionisation, une valeur d'angle de pression maximale mesurée, et à corriger la consigne de commande calibrée extraite en fonction de la différence entre la valeur calibrée d'angle de pression maximale et la valeur d'angle de pression maximale mesurée, et un module de commande (2) du générateur de turbulence variable, apte à recevoir ladite consigne de commande corrigée et commander en conséquence ledit générateur.