Brevet FR2919901A1 — publié le 20090213

La présente invention concerne, de façon générale, le domaine des dispositif de génération de plasma radiofréquence comportant des bougies d'allumage pour initier la combustion de carburant dans une chambre de combustion d'un moteur à explosion. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de génération de plasma radiofréquence comprenant : - un générateur de tension ; et - au moins un ensemble d'allumage, le dit ensemble d'allumage comportant : - une bougie d'allumage adaptée à générer une étincelle lorsqu'un niveau de tension est appliqué sur cette bougie ; et - un interrupteur disposé entre une borne d'alimentation de la bougie et une sortie du générateur de tension, l'interrupteur étant adapté pour relier électriquement et de façon sélective la sortie du générateur de tension à ladite borne d'alimentation de ;20 lai bougie à réception d'un signal de commandé appliqué sur une borne de commande dudit interrupteur ; le dispositif comportant en outre une unité électronique de commande reliée électriquement à ladite borne de commande dudit interrupteur et adaptée à 25 générer ledit signal de commande. Les bougies des dispositifs de génération de plasma radiofréquence sont adaptées pour générer des étincelles ou plasma afin de permettre d'initier une combustion. La maitrise dans le temps de la qualité des étincelles produites par une bougie est donc primordiale. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif de génération de plasma radiofréquence permettant de maîtriser la qualité des étincelles produites par une bougie radiofréquence. A cette fin, le dispositif de génération de plasma radiofréquence de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce que l'unité électronique de commande comporte des moyens de mesure de valeurs représentatives de l'évolution dans le temps de la tension de sortie du générateur de tension, et en ce que le dispositif comporte des moyens de variation de la tension et/ou de la fréquence du courant électrique appliqué à ladite borne d'alimentation de la bougie en fonction de valeurs mesurées par lesdits moyens de mesure. Ce nouveau dispositif est particulièrement avantageux car il permet : d'une part, ,_,,de .,e.urer des paramètres liés à l'évolution de la tension de sortie du générateur, cette évolution étant représentative de l'état de la bougie alimentée par le générateur ; et d'autre part de faire varier la tension et / ou la fréquence du courant électrique d'alimentation de cette bougie, sachant que cette tension et cette fréquence sont des paramètres déterminant la qualité de l'étincelle générée. Le dispositif de l'invention permet donc de faire évoluer la tension d'alimentation d'une bougie en fonction de mesures d'évolution de tension qui sont représentatives de l'état d'usure ou d'encrassement de la bougie ou, par exemple, d'étincelles défaillantes (partage, trop petites...). En effet comme le montre la figure 2 présentée ultérieurement la tension d'alimentation d'une bougie usée ou encrassée à tendance à décroître moins rapidement que la tension d'alimentation d'une bougie neuve. Il peut donc-être envisagé grâce au dispositif de l'invention de faire varier la tension générée par le générateur en fonction de l'état constaté de la bougie et en particulier de sa capacité à dissiper de l'énergie électrique pour produire des étincelles. Par exemple on peut faire en sorte d'augmenter la consigne de tension nominale que doit fournir le générateur à une bougie donnée. On peut par exemple faire en sorte que l'unité électronique de commande comporte des moyens de 5 comparaison- des valeurs mesurées avec des `valeurs théoriques préenregistrées dans une mémoire du dispositif. Ce mode de réalisation permet de vérifier l'état d'une bougie en fonction de valeurs préenregistrées qui ont été mesurées par de mesures sur banc d'essai de bougies types. On peut par exemple faire en sorte que l'unité électronique de commande soit reliée électriquement 30 audit générateur de tension et que le générateur de tension soit adapté à faire varier la tension de sortie du générateur en fonction d'un signal de commande du générateur délivré par l'unité électronique de commande. Ce mode de réalisation permet à l'unité de commande qui reçoit les mesures de tensions de sortie du générateur de traiter ces mesures afin de générer un signal de commande du générateur afin que celui-ci adapte finalement sa tension de sortie améliorant ainsi la qualité de l'étincelle produite par la bougie. On peut par exemple faire en sorte que l'unité électronique de commande soit reliée électriquement audit générateur de tension et que le générateur de tension soit adapté à faire varier la fréquence de courant électrique généré en sortie du générateur en fonction d'un signal de commande du générateur délivré par l'unité électronique de commande. Ce mode de réalisation permet à l'unité électrique de commande qui reçoit les mesures de tensions de sortie du générateur de. tra-iter ces mesures pour générer un signal de commande du générateur tel que le générateur adapte finalement sa fréquence de sortie. Ce mode de réalisation améliore la qualité de l'étincelle produite par la bougie par adaptation de la fréquence d'alimentation. On peut par exemple faire en sorte que ledit interrupteur soit adapté à faire varier la fréquence du courant électrique appliqué à ladite borne d'alimentation de la bougie en fonction dudit signal de commande généré par ladite unité électronique de commande. Dans ce mode de réalisation, le signal de commande de l'interrupteur est utilisé pour faire varier la fréquence du courant d'alimentation de la bougie. On peut par exemple faire en sorte que le dispositif de génération de plasma radiofréquence comporte plusieurs ensembles d'allumage du type prédéfini, chaque interrupteur de chaque ensemble d'allumage étant relié audit générateur de tension et à ladite unité de commande. Ce mode de réalisation permet de commander plusieurs bougies d'allumage selon le même principe de mesure de l'évolution dans le temps de la tension de sortie du générateur lorsqu'une des bougie est alimentée puis en fonction de cette mesure d'évaluer l'état d'usure de cette bougie pour éventuellement agir sur sa tension d'alimentation. On peut par exemple faire en sorte que chaque ensemble fr -- .>-20 d'allumage reçoive un signal de command " e propre à cez ~ ensemble d'allumage. Cette caractéristique permet de commander indépendamment chaque interrupteur de chaque ensemble d'allumage et par conséquent permet de commander le 25 délai d'alimentation de chaque bougie et éventuellement la fréquence de cette alimentation lorsque l'interrupteur est adapté à faire varier la fréquence en fonction du signal propre. Dans un mode de réalisation préférentiel associé au précédent on fait en sorte que chaque interrupteur soit adapté à définir la fréquence du courant électrique alimentant la bougie à laquelle il est relié en fonction du signal de commande propre qu'il reçoit. Préférentiellement chaque interrupteur est adapté à définir la fréquence du courant électrique alimentant la bougie à laquelle il est relié de manière à ce que la fréquence alimentant cette bougie soit égale à la fréquence du signal de commande propre qu'il reçoit. On peut par exemple faire en sorte que lesdits moyens de variation de la tension et/ou de la fréquence de courant électrique soient adaptés pour faire varier en fonction des dites valeurs mesurées par lesdits moyens de mesure, chacune des tensions et/ou fréquence des courants électriques appliqués aux bornes d'alimentation de chacune des bougies. L'invention concerne également un procédé de commande du dispositif de génération de plasma selon l'invention essentiellement _caractérisé _en ce qu'on applique un courant électrique d'alimentation à une borne d'alimentation d'une bougie d'allumage, puis on mesure des valeurs représentatives de l'évolution dans le temps de la tension de sortie du générateur de tension et on compare ces valeurs mesurées avec des valeurs théoriques préenregistrées et on fait varier la tension d'alimentation appliquée à la borne de la bougie en fonction de l'écart constaté entre ces valeurs mesurées avec des valeurs théoriques préenregistrées. L'observation de l'écart entre les valeurs mesurées représentatives de l'évolution dans le temps de la tension de sortie du générateur de tension et des valeurs théoriques préenregistrées permet de déterminer l'état d'une bougie et notamment son taux de transfert d'énergie. Il est à noter que la valeur théorique peut être un paramètre tel qu'un taux de transfert d'énergie qui est un paramètre évaluant la vitesse de transfert d'énergie d'une bougie neuve ou modèle. Grâce à cette détermination de l'état de la bougie on fait varier en conséquence la tension d'alimentation de cette bougie de manière à en améliorer le fonctionnement de cette bougie. En l'occurrence on peut augmenter la consigne de tension nominale du générateur au fur et à mesure de l'usure / encrassement de la bougie, c'est-à-dire au fur et à mesure de la diminution du taux de transfert d'énergie de cette bougie. En d'autres termes, en fonction de l'état constaté de la bougie on peut décider d'appliquer à cette bougie une tension d'alimentation différenté'-de ce appliquée lors des première et seconde mesures. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la. description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente le dispositif de génération 30 de plasma de l'invention ; 5 la figure 2 représente deux courbes d'évolution de la tension de sortie du générateur de tension en fonction du temps pour une bougie neuve et pour une bougie usée. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif de génération de plasma radiofréquence A comprenant : un générateur de tension 5; et 10 plusieurs ensembles d'allumage 9 sensiblement identiques entre eux. Le générateur de tension 5 est alimenté en courant continu par une batterie 2 et génère un courant de 15 tension variable disponible en sortie de générateur. Un ensemble d'allumage 9 comporte une bougie radiofréquence 4 et un interrupteur 7 reliant sélectivement la bougie radiofréquence 4 à la sortie du générateur de tension 5 de façon à ce que cette bougie 20 4 soit alimentée sélectivement. L'interrupteur 7 comporte une borne de commande de l'interrupteur qui est adaptée pour recevoir un signal de commande de l'interrupteur Vl (ou V2, V3, V4 selon l'ensemble d'allumage concerné) et en fonction de ce 25 signal relier électriquement ou non le générateur 5 à une borne de bougie 4. Lorsque la bougie 4 reçoit une tension d'alimentation suffisante du générateur 5, celle-ci génère des étincelles formant un plasma et la tension en sortie du générateur 5 décroit dans le temps tout au long de la période de génération d'étincelles. Le dispositif A de l'invention comporte également une unité électronique de commande UC qui est reliée à une unité de commande moteur ECU CM avec laquelle elle communique afin de gérer le dispositif d'allumage A en fonction des besoins du moteur doté de ce dispositif d'allumage de l'invention. L'unité électronique de commande UC est également 10 reliée au générateur de tension 5 de manière à transmettre des signaux de commande du générateur Sg. Ces signaux de commande Sg du générateur sont interprétés par le générateur qui fait varier la tension de sortie de générateur en fonction des signaux 15 de commande Sg. En l'occurrence on fait en sorte que le signal de commande du générateur de tension Sg soit une fonction de comparaison de l'une au moins des valeurs mesurées (qui sont des valeurs représentatives de l'évolution 20 dans le temps de la tension en sortie du générateur) avec au moins une valeur de consigne préenregistrée dans une mémoire du dispositif. Cette comparaison entre une valeur réelle mesurée et une valeur théorique permet de déterminer l'état d'usure de la bougie. 25 Ainsi la tension de sortie du générateur varie en fonction de l'état d'usure mesuré de la bougie 4 qui doit être alimentée ou qui est alimentée par le générateur. L'unité de commande électronique UC est également reliée à la sortie du générateur de tension 5 par un circuit de mesure M effectuant des mesures de la tension électrique en sortie de générateur 5. L'unité de commande électronique comporte en outre une mémoire dans laquelle sont stockées des valeurs théoriques représentatives du taux de transfert d'énergie d'une bougie à différents stades de sa vie. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention l'unité de commande électronique UC comporte également un générateur de fréquence en l'occurrence d'une fréquence fixe qui génère les différents signaux V1 (V2, V3, V4) de commande appliqués sur les bornes des l'interrupteurs 7 auxquels est relié ce générateur de fréquence 8. Cette fréquence est choisie fixe pour correspondre à une fréquence de résonance des bougies de manière à générer un plasma de volume important, en ce cas seule la tension d'alimentation est variable. Il est à noter qu'un taux de transfert d'énergie est un exemple de valeur représentative de l'évolution danses e temps de la tension de sortie du générateur 5 qui est relié à la bougie transférant l'énergie produite par le générateur. L'unité de commande électronique 7 commande donc la génération des étincelles en transmettant un signal de commande d'interrupteur V1 à l'interrupteur 7 qui relie une borne de bougie à la sortie 7 du générateur 5. A réception de ce signal V1 l'interrupteur relie la borne d'alimentation de la bougie 4 à la sortie du générateur 5 qui produit une tension de sortie de valeur fixée par le signal Sg de commande du générateur. La bougie 4 génère alors des étincelles et décharge de l'énergie à une certaine vitesse qui dépend de l'état de la bougie 4. Il est à noter que le fonctionnement d'une bougie 4 à radiofréquence dépend de : la fréquence de résonance de la bougie 4 qui varié selon l'état d'usure de cette bougie, la tension de consigne de début d'allumage fixée par calibration, c'est-à-dire la tension de sortie délivrée par le générateur 5 ; la durée d'étincelle fixée par calibration. 15 Comme on peut le voir sur la figure 2 où l'on a deux courbes de déchéance de tension en sortie de générateur, l'une correspondant au fonctionnement d'une BME usée , c'est-à-dire à une bougie usée ou _x_'20 encrassée et l'autre 'côrrespôndant au nnctionnement BME neuve , c'est-à-dire à une bougie neuve. On constate que la vitesse de déchéance de tension est supérieure pour la bougie neuve par rapport à la bougie usée. L'unité de commande électronique UC reçoit des mesures de tension M grâce à des moyens de mesure de valeurs 25 représentatives de l'évolution de la tension en sortie de générateur 5. Au moins deux mesures sont effectuées pour déterminer la vitesse de déchéance de tension en sortie de générateur et plus particulièrement le taux de transfert d'énergie de la bougie alimentée. Plus précisément l'unité de commande électronique UC réalise une acquisition de la tension en sortie de l'élévateur de tension 5 au début de la mise en conduction de l'étage de commande 7 c'est-à-dire au moment où le signal V1 est transmis à l'interrupteur 7. Cette acquisition de valeur Vdébut all(x) représentative de la tension de sortie du générateur est réalisée au début de l'alimentation de la bougie par le générateur. Vdébut all(x) est mémorisée dans la mémoire de l'unité de commande. Lorsque l'interrupteur ou étage de commande 7 cesse de relier la bougie 4 à la sortie de générateur 5, après un temps égal à la durée d'étincelle, l'unité de calcul 6 réalise une acquisition de la tension de sortie de l'élévateur de tension 5. La valeur Vfin all(x) représentative de la tension de sortie de générateur peu avant l'arrêt de l'alimentation de la bougie est acquise est mémorisée dans la mémoire de l'unité de commande électronique UC. Il est à noter que ces moments de début et de fin sont facilement calculables puisqu'ils sont déterminés par l'unité de commande elle-même qui commande l'interrupteur 7, via le signal Vl. Etant donné qu'il y a plusieurs ensembles d'allumage 9, x représente le numéros d'ordre des bougies multi étincelles des cylindres n 1, 2, 3 et 4 d'un moteur à quatre cylindres. Après avoir mémorisé pour chaque bougie d'ordre x les valeurs de tension Vdébut all(x) et Vfin all(x) on calcule alors pour chaque bougie une valeur représentative de l'évolution dans le temps de la tension en sortie de générateur, c'est-à-dire représentative de la tension d'alimentation de chaque bougie d'ordre x . En l'occurrence cette valeur représentative est le taux transfert energie(x) = Vdébut_all(x)2 Vfin all(x)Z qui est une Vdébut_all(x)2 valeur adimensionnelle. Cette valeur représentative du taux d'usure de d'une bougie d'ordre x est comparée avec des valeurs théoriques de taux de transfert d'énergie pour générer une valeur de correction permettant de générer un signal de commande du générateur Sg fixant la consigne de tension en sortie du générateur au moment du début de l'alimentation d'une bougie x donnée. La valeur de correction peut-être en l'occurrence obtenue par une interpolation linéaire à travers une table fonction du taux de transfert d'énergie . Une telle table établie une correspondance entre un taux de transfert d'énergie mesuré et un taux de transfert d'énergie théorique auquel correspond une valeur de correction donnée utilisée pour définir une consigne de tension de sortie nominale du générateur. Par exemple on peut additionner le facteur correctif obtenu via la table de données à la consigne de tension nominale pour un composant de référence neuf afin de déterminer la nouvelle consigne de tension nominale en sortie du générateur, cette nouvelle consigne tenant compte de l'usure de la bougie. REVENDICATIONS 1) Dispositif de génération de plasma radiofréquence (A) comprenant : - un générateur de tension (5) ; et - au moins un ensemble d'allumage (9), le dit ensemble d'allumage (9) comportant : - une bougie d'allumage (4) adaptée à générer une étincelle entre deux électrodes de la bougie lorsqu'un niveau de tension est appliqué sur cette bougie (4) ; et - un interrupteur (7) disposé entre une borne d'alimentation de la bougie (4) et une sortie du générateur de tension (5), l'interrupteur (7) étant adapté pour relier électriquement et de façon sélective la sortie du générateur de tension (5) à ladite borne d'alimentation de la bougie (4) à réception d'un signal de commande (Vl) appliqué sur une borne de commande dudit interrupteur (7) le dispositif comportant en outre une unité électronique de commande (UC) reliée électriquement à ladite borne de commande dudit interrupteur (7) et adaptée à générer ledit signal de commande (V1), caractérisé en ce que l'unité électronique de commande (UC) comporte des moyens de mesure (M) de valeurs représentatives de l'évolution dans le temps de la tension de sortie du générateur de tension (5), et en ce que le dispositif comporte des moyens de variation de la tension et/ou de la fréquence du courantélectrique appliqué à ladite borne d'alimentation de la bougie en fonction de valeurs mesurées par lesdits moyens de mesure (M). 2) Dispositif de génération de plasma radiofréquence, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité électronique de commande (UC) comporte des moyens de comparaison des valeurs mesurées avec des valeurs théoriques préenregistrées dans une mémoire du dispositif. 3) Dispositif de génération de plasma radiofréquence, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce l'unité électronique de commande (UC) est reliée électriquement audit un générateur de tension (5) et le générateur de tension (5) est adapté à faire varier la tension de sortie du générateur en fonction d'un signal de commande du générateur (Sg) délivré par l'unité électronique de commande (UC). 4) Dispositif de génération de plasma radiofréquence, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité électronique de commande (UC) est reliée électriquement audit générateur de tension (5) et en ce que le générateur de tension est adapté à faire varier la fréquence de courant électrique généré en sortie du générateur (5) en fonction d'un signal de commande du générateur (Sg) délivré par l'unité électronique de commande (UC). ) Dispositif de génération de plasma radiofréquence selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit interrupteur (7) est adapté à faire varier la fréquence du courant électrique appliqué à ladite borne d'alimentation de la bougie (4) en fonction dudit signal de commande (Vl) généré par ladite unité électronique de commande (UC). 6) Dispositif de génération de plasma radiofréquence selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs ensembles d'allumage (9) du type prédéfini, chaque interrupteur (7) de chaque ensemble d'allumage étant relié au dit générateur de tension (5) et à ladite unité de commande (UC). 7) Dispositif de génération de plasma radiofréquence selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque ensemble d'allumage (9) reçoit un signal de commande propre (V1, V2, V3, V4) à cet ensemble d'allumage (9). 8) Dispositif de génération de plasma radiofréquence selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de variation de la tension et/ou de la fréquence de courant électrique sont adaptés pour faire varier en fonction des dites valeurs mesurées par lesdits moyens de mesure (M), chacune des tensions et/ou fréquence descourants électriques appliqués aux bornes d'alimentation de chacune des bougies (4). 9) Procédé de commande du dispositif de génération de plasma selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on applique un courant électrique d'alimentation à une borne d'alimentation d'une bougie d'allumage (4), puis on mesure des valeurs représentatives de l'évolution dans le temps de la tension, du générateur de tension (5) et on compare ces valeurs mesurées avec des valeurs théoriques préenregistrées et on fait varier la tension d'alimentation appliquée à la borne de la bougie (4) en fonction de l'écart constaté entre ces valeurs mesurées et valeurs théoriques préenregistrées. 10) Procédé de commande du dispositif de génération de plasma selon la revendication 9, caractérisé en ce que pour mesurer des valeurs représentatives de l'évolution dans lé temps de la tension de sottie du générateur de-tension (5), on effectue une première mesure la tenson de sortie du générateur de tension à partir du moment où l'on commence à alimenter une bougie donnée du dispositif ( Vdébut_all(x) ) puis postérieurement ladite première mesure on effectue une seconde mesure de la tension de sortie du générateur de tension avant d'interrompre l'alimentation de cette bougie Vfin all(x) ).