Brevet FR2895170A1 — publié le 20070622

OPTIMISATION DE LA FREQUENCE D'EXCITATION D'UN RESONATEUR L'invention concerne 1'alimentation d'un resonateur par des tensions superieures a 200 V et des frequences superieures a 1 MHz et en particulier 1'alimentation de resonateurs utilises dans des allumages commandos. Pour une application a 1'allumage automobile a generation de plasma, des resonateurs dont la frequence de resonance est superieure a 1 MHz sont disposes au niveau de la bougie et sont typiquement alimentes avec des tensions superieures a 200 V et soumis a une intensite superieure a 10A. Cette application necessite 1'utilisation de resonateurs radio-frequence presentant un facteur de qualite eleve et un generateur haute tension dont la frequence de fonctionnement est tres proche de la frequence de resonance du resonateur. Plus la difference entre la frequence de resonance du resonateur et la frequence de fonctionnement du generateur est reduite, plus du resonateur (rapport entre tension d'entree) est eleve. du resonateur est eleve, le facteur d'amplification sa tension de sortie et sa Plus le facteur de qualite plus la frequence de fonctionnement du generateur doit etre proche de sa 25 frequence de resonance. De nombreux parametres ont une incidence sur la frequence de resonance : les dispersions de fabrication, la temperature dans la chambre de combustion ou dans le circuit de refroidissement ou les derives de 30 vieillissement des composants du resonateur. Ces parametres ont une incidence encore plus importante pour le cas particulier des bobines bougies, du fait de la proximite entre certains composants du resonateur et la chambre de combustion. Ainsi, it est delicat de garantir un facteur d'amplification du resonateur. L'invention vise a resoudre cet inconvenient. L'invention propose ainsi un dispositif de commande d'une alimentation d'un allumage radiofrequence d'un moteur a combustion, comprenant : - une interface de reception de signaux de mesures 10 de parametres de fonctionnement d'un moteur a combustion ; une interface de sortie d'un signal de commande ; - un module memoire memorisant des relations entre 15 des signaux de mesure et la frequence d'un signal de commande a generer un module determinant la frequence d'un signal de commande a generer en fonction de signaux de mesures recus sur 1'interface de reception et des relations 20 memorisees dans le module memoire ; - un module appliquant le signal de commande a la frequence determinee sur 1'interface de sortie. L'invention porte egalement sur une alimentation d'allumage radiofrequence, comprenant : 25 - un dispositif de commande tel que decrit ci- dessus ; un circuit d'alimentation presentant un interrupteur commande par le signal de commande du dispositif de commande, 1'interrupteur appliquant une 30 tension intermediaire sur une sortie du circuit d'alimentation a la frequence definie par le signal de commande. L'invention porte en outre sur un systeme d'allumage, comprenant : - une alimentation telle que decrite ci-dessus ; un resonateur presentant une frequence de resonance superieure a 1 MHz, connectee a la sortie du circuit d'alimentation et comprenant deux electrodes, le resonateur etant apte a generer un plasma entre les deux electrodes lorsqu'un niveau haute tension est applique sur la sortie du circuit d'alimentation. D'autres caracteristiques et avantages de 1'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-apres, a titre indicatif et nullement limitatif, en reference aux dessins annexes, dans lesquels : - la figure 1 illustre un systeme d'allumage integrant un dispositif de commande selon 1'invention ; - la figure 2 illustre schematiquement un dispositif de commande selon 1'invention. L'invention propose un dispositif de commande d'une alimentation d'un allumage radiofrequence d'un moteur a combustion. Le dispositif de commande prend en compte des signaux de mesure de parametres de fonctionnement du moteur a combustion et determine la frequence du signal de commande d'allumage a generer en fonction de relations memorisees entre des signaux de mesure et la frequence du signal de commande. En adaptant la frequence du signal de commande en fonction de parametres de fonctionnement du moteur, cette frequence sera maintenue tres precisement a une valeur proche de la frequence de resonance du resonateur. On realise ainsi un asservissement en frequence en boucle ouverte. La figure 1 illustre un systeme d'allumage 1, comprenant un dispositif de commande 2 selon 1'invention. A 1'exception du dispositif de commande 2, des exemples d'elements du systeme d'allumage 1 illustre ont ete detailles dans le document EP-A-1 515 594. Le dispositif de commande 2 est connecte a un amplificateur 3. L'amplificateur 3 est connecte a la grille d'un transistor MOSFET de puissance 4. Le transistor 4 fait office d'interrupteur commande par le signal de commande du dispositif 2. L'interrupteur 4 est destine a permettre 1'application d'un haut niveau de tension entre les bornes des electrodes a une frequence definie par le signal de commande. Un resonateur serie 5 est connecte entre le drain du transistor 4 at une masse. Le resonateur 5 comprend une resistance 51 en serie avec une inductance 52, et une resistance 53 en parallele avec une capacite 54. Les resistances 51 et 53 sont des resistances equivalentes decoulant notamment de 1'imperfection des capacites 52 et 54. Des electrodes d'allumage 7 et 8 sont connectees aux bornes de la capacite 54. Un circuit resonant 6 est connecte entre une source de tension intermediaire et le drain du transistor 4. Ce circuit 6 comprend une inductance 61 et une capacite 62. La figure 2 illustre schematiquement un exemple de dispositif de commande 2 selon 1'invention. Le dispositif de commande 2 comprend une interface 21 de reception de signaux de mesure de parametres de fonctionnement du moteur a combustion. Parmi les parametres de fonctionnement moteur mesures, on peut envisager la temperature d'huile moteur, la temperature du liquide de refroidissement moteur, le couple moteur, le regime moteur, 1'angle d'allumage, la temperature de 1'air d'admission, la pression au niveau du collecteur, la pression atmospherique ou la pression dans la chambre de combustion. Ces types de mesures peuvent titre effect-Lies de facon connue en soi par 1'homme de metier. Avantageusement, le dispositif 2 comprend par ailleurs une interface 22 de reception de signaux de mesure de parametres de fonctionnement de 1'alimentation, receptionnant par exemple une mesure de la tension aux bornes des electrodes ou une mesure de la tension intermediaire appliquee au circuit 6. Le dispositif 2 comprend un module memoire 26 dans lequel sont stockees des relations entre les signaux de mesure et la frequence d'un signal de commande a generer. Ces relations peuvent titre etablies en fonction de tests prealables. Le module memoire 26 peut memoriser les relations sous la forme d'une fonction associant des signaux de mesure predetermines a une unique frequence de signal de commande. On peut par exemple extrapoler une fonction lineaire ou une fonction polynomiale en fonction de resultats de tests prealables sur un resonateur en faisant varier les differents parametres pris en compte. Le module memoire peut egalement memoriser les relations sous forme de tableau multidimensionnel ayant pour entree des signaux de mesure. Selon une version simplifiee, le module 26 memorise des relations fournissant une frequence de commande en fonction d'une mesure de temperature a proximite du resonateur 5 et de mesures de parametres electriques de fonctionnement de 1'alimentation. Ces relations peuvent titre etablies en fonction de tests prealables etablissant 1'incidence de la temperature sur la frequence de resonance du resonateur 5. Le dispositif 2 comprend un module 25 determinant la frequence du signal de commande a generer en fonction de signaux de mesure recus et des relations memorisees dans la memoire 26. La frequence du signal de commande est fournie par le module 25 a un module 27, appliquant le signal de commande a ladite frequence sur une interface de sortie 24. Le module 27 est par exemple un generateur d'horloge choisi de facon adequate par 1'homme de metier. On peut prevoir une interface de programmation 23 permettant de recevoir et d'executer des commandes de modifications des relations ou des parametres du resonateur memorises dans le module memoire 26. L'interface de programmation 23 peut notamment titre une interface de communication sans fil. Ainsi, on peut envisager de mettre a jour les relations memorisees dans le module 26. Ainsi, si une meilleure connaissance du comportement du resonateur est acquise, le fonctionnement du systeme d'allumage peut titre optimise apres sa livraison. Par ailleurs, 1'interface de programmation 23 permet de programmer le module 26 a partir de valeurs de parametres electriques (par exemple la frequence de resonance) d'un resonateur 5 mesurees en usine. Un code barre peut titre associe au resonateur 5 pour coder les valeurs de parametres electriques determines, ce code barre etant lu pour inscrire ces valeurs clans le module 26 lors de la connexion du resonateur au dispositif 2. Ainsi, les dispersions de fabrication des resonateurs 5 n'auront pas d'incidence sur la precision de la frequence de commande generee. Pour une application a 1'allumage d'un moteur a combustion, le systeme d'allumage comprend typiquement un resonateur serie 5 dont la frequence est superieure a 1 MHz, des moyens d'application d'une tension superieure a 200 Volts entre les bornes des electrodes et un dispositif de commande apte a generer un signal de commande presentant une frequence de 1'ordre de grandeur de la frequence de resonance du resonateur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande (2) d'une alimentation d'un allumage radiofrequence d'un moteur a combustion, 5 caracterise en ce qu'il comprend : - une interface (21) de reception de signaux de mesures de parametres de fonctionnement d'un moteur a combustion ; - une interface de sortie (24) d'un signal de 10 commande ; - un module memoire (26) memorisant des relations entre des signaux de mesure et la frequence d'un signal de commande a generer ; - un module (25) determinant la frequence d'un 15 signal de commande a generer en fonction de signaux de mesures recur sur 1'interface de reception et des relations memorisees dans le module memoire ; - un module (27) appliquant le signal de commande a la frequence determinee sur 1'interface de sortie. 20 2. Dispositif de commande (2) selon la revendication 1, dans lequel 1'interface de reception (22) est egalement destinee a la reception de signaux de mesures de parametres de fonctionnement de 25 1'alimentation. 3. Dispositif (2) selon la revendication 1 ou 2, comprenant une interface de programmation (23) connectee au module memoire (26), cette interface etant destinee a 30 recevoir des valeurs de parametres electriques d'un resonateur destine a titre connecte a 1'interface desortie, les valeurs des parametres electriques memorises dans le module memoire intervenant dans lesdites relations memorisees. 4. Dispositif de commande (2) selon la revendication 3, dans lequel les valeurs des parametres electriques memorises sont issues de mesures effectuees sur un resonateur (5) destine a etre connecte a 1'interface de sortie (24). 5. Dispositif de commande selon 1'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel les signaux de mesures sont choisis dans le groupe comprenant la temperature d'huile moteur, la temperature du liquide de refroidissement moteur, le couple moteur, le regime moteur, 1'angle d'allumage, la temperature de 1'air d'admission, la pression au niveau du collecteur, la pression atmospherique ou la pression dans la chambre de combustion. 6. Dispositif selon 1'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel le module memoire (26) memorise des relations sous forme de tableau multidimensionnel ayant pour entree des signaux de mesure. 7. Dispositif selon 1'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel le module memoire (26) memorise des relations sous la forme d'une fonction associant une unique frequence de signal de commande a des signaux de mesure predetermines. 8. Alimentation d'allumage radiofrequence, comprenant : un dispositif de commande (2) selon 1'une 5 quelconque des revendications precedentes un circuit d'alimentation presentant un interrupteur (4) commande par le signal de commande du dispositif de commande (2), 1'interrupteur appliquant une tension intermediaire sur une sortie du circuit 10 d'alimentation a la frequence definie par le signal de commande. 9. Systeme d'allumage, comprenant : une alimentation selon la revendication 8 ; 15 un resonateur (5) presentant une frequence de resonance superieure a 1 MHz, connectee a la sortie du circuit d'alimentation et comprenant deux electrodes (7, 8), le resonateur etant apte a generer un plasma entre les deux electrodes lorsqu'un niveau haute tension est 20 applique sur la sortie du circuit d'alimentation.