FR2913297A1 - Optimisation de la generation d'une etincelle d'allumage radio-frequence - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de commande d'un générateur de plasma radiofréquence, comprenant un circuit d'alimentation (2), présentant un interrupteur (9) commandé par au moins un train d'impulsions de commande, appliquant une tension intermédiaire (Vinter) à la fréquence de commande sur une sortie à laquelle est connectée un résonateur (6) générant une étincelle entre deux électrodes (103, 106) lorsqu'un niveau haute tension est appliqué sur la sortie, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend :- la réception de premiers et seconds signaux de mesure représentatifs respectivement du fonctionnement d'un moteur à combustion et du type d'étincelle générée,- la régulation en temps réel, en fonction des signaux de mesure reçus, d'au moins un paramètre pris parmi au moins le niveau de la tension intermédiaire, la fréquence de commande, la durée du train de commande, de sorte à favoriser la ramification de l'étincelle générée.

Description

OPTIMISATION DE LA GENERATION D'UNE ETINCELLE D'ALLUMAGE RADIO--FREQUENCE

La présente invention concerne le pilotage de l'alimentation d'un résonateur de génération de plasma, en particulier dans une application d'allumage automobile à plasma par sollicitation radio-fréquence du résonateur d'une bougie multi étincelle. Dans le domaine des allumages automobiles modernes, la bougie multi étincelles BME présente une innovation appréciable et une géométrie différente des bougies d'allumage conventionnelles. Une telle BME est décrite en détail dans les demandes de brevet suivantes au nom de la demanderesse FR 03-10766, FR 03-10767, FR 03-10768, FR 04-12153 et FR 05-00777. Une BME comporte un résonateur dont la fréquence de résonance Fc est située dans les hautes fréquences, typiquement entre 4 et 6 MHz, pour assurer l'alimentation de la bougie avec une tension amplifiée par résonance.

L'application par le résonateur aux électrodes de la bougie d'une tension alternative dans la gamme des radiofréquences, permet de développer des décharges multi-filamentaires entre les électrodes de la bougie, sur des distances de l'ordre du centimètre, à forte pression et pour des tensions de crête inférieures à 20 kV. On parle alors d'étincelles ramifiées, dans la mesure où elles impliquent la génération simultanée d'au moins plusieurs lignes ou chemin d'ionisation dans un volume donné, leurs ramifications étant en outre omnidirectionnelles.

Le pilotage de l'alimentation d'une telle BME nécessite l'utilisation d'un générateur haute tension dont la fréquence de fonctionnement est très proche de la fréquence de résonance du résonateur radio-fréquence.

Plus la différence entre la fréquence de résonance du résonateur et la fréquence de fonctionnement du générateur est réduite, plus le coefficient de surtension du résonateur (rapport entre l'amplitude de sa tension de sortie et sa tension d'entrée) est élevé.

Un tel générateur de tension, détaillé dans la demande de brevet FR 03-10767, consiste principalement à utiliser une fréquence de commande du résonateur la plus proche possible de la fréquence de résonance du résonateur, afin de bénéficier d'un coefficient de surtension le plus élevé possible. On constate cependant que si l'amplitude totale de tension appliquée en sortie du résonateur aux électrodes de la bougie est trop élevée, il existe un risque de voir l'étincelle se concentrer en un unique filament. Ce phénomène, que nous décrirons sous le terme de pontage dans la suite de la description, localise l'énergie dans une petite zone filamenteuse, rendant alors la décharge beaucoup moins efficace pour initier l'allumage du mélange air--carburant entre les électrodes, par rapport à une étincelle ramifiée. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient, en permettant de maximiser en temps réel le volume de l'étincelle générée tout en réduisant l'occurrence des pontages, c'est-à-dire l'apparition de décharges filamentaires.

Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet un procédé de commande d'un générateur de plasma radiofréquence, comprenant : un circuit d'alimentation, présentant un interrupteur commandé par un signal de commande sous la forme d'au moins un train d'impulsions de commande, appliquant une tension intermédiaire sur une sortie du circuit d'alimentation à la fréquence définie par le signal de commande, - un résonateur, connecté à la sortie du circuit d'alimentation et apte à générer une étincelle entre deux électrodes lorsqu'un niveau haute tension est appliqué sur la sortie du circuit d'alimentation, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend : - la réception de premiers signaux de mesure représentatifs du fonctionnement d'un moteur à combustion, - la réception de seconds signaux de mesure électrique représentatifs du type d'étincelle générée, et - la régulation en temps réel, en fonction des premier et second signaux de mesure reçus, d'au moins un paramètre pris parmi au moins le niveau de la tension intermédiaire, la fréquence de commande, la durée du train d'impulsions de commande, de sorte à favoriser une ramification de l'étincelle générée. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la régulation conjointe du niveau de la tension intermédiaire et de la durée du train d'impulsions de commande.

Avantageusement, le signal de commande étant généré sous la forme d'une pluralité de trains d'impulsions de commande, la régulation concerne le nombre desdits trains et le temps inter-trains. Avantageusement, le procédé comprend la mémorisation de relations entre des signaux de mesure et la valeur de paramètres à réguler, la régulation consistant à déterminer et appliquer la valeur d'au moins le paramètre à réguler en fonction des signaux de mesure reçus et des relations mémorisées. De préférence, les premiers signaux de mesure sont choisis dans le groupe comprenant la température d'huile moteur, la température du liquide de refroidissement moteur, le couple moteur, le régime moteur, l'angle d'allumage, la température de l'air d'admission, la pression au niveau du collecteur, la pression atmosphérique, la pression dans la chambre de combustion ou l'angle de pression maximal. De préférence, les seconds signaux de mesure comprennent au moins une mesure de la tension aux bornes d'une capacité de stockage fournissant la tension intermédiaire en entrée du résonateur et/ou au moins une mesure du courant dans le résonateur. Selon un mode de réalisation, on réalise une première mesure de la tension aux bornes de la capacité de stockage avant ou au début du train d'impulsions de commande et une deuxième mesure de ladite tension après ou à la fin du train d'impulsions de commande. Selon une variante, on réalise une pluralité de mesures pendant la durée du train d'impulsions de commande.

De préférence, le procédé comprend la régulation de la fréquence de commande à une valeur de consigne sensiblement égale à la fréquence de résonance du résonateur. L'invention concerne également un dispositif de génération de plasma radiofréquence comprenant : - un circuit d'alimentation présentant un interrupteur commandé par un signal de commande sous la forme d'au moins un train d'impulsions de commande, l'interrupteur appliquant une tension intermédiaire sur une sortie du circuit d'alimentation à la fréquence définie par le signal de commande, -un résonateur, connecté à la sortie du circuit d'alimentation et apte à générer une étincelle entre deux électrodes lorsqu'un niveau haute tension est appliqué sur la sortie du circuit d'alimentation, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un module de contrôle adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à 1.a lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 illustre un mode de réalisation d'un dispositif de génération de plasma ; - la figure 2 illustre un modèle électrique utilisé pour le résonateur ; - la figure 3 illustre un schéma de principe de l'allumage radiofréquence ; - la figure 4 illustre un dispositif de génération de la tension intermédiaire intervenant dans l'allumage radiofréquence intégrant un module de contrôle selon l'invention. En référence à la figure 1, un dispositif de génération de plasma comprend principalement trois sous-5 ensembles fonctionnels: -une alimentation 2, prévue pour faire résonner une structure L-C à une fréquence supérieure à 1MHz avec une tension aux bornes du condensateur supérieure à 5kV, de préférence supérieure à 6kV ; 10 - un résonateur 6, connecté en sortie du circuit d'alimentation, présentant un facteur de surtension supérieur à 40 et une fréquence de résonance supérieure à 1 MHz ; - une tête de bougie 110, comprenant deux 15 électrodes 103 et 106 séparées par un isolant 100, permettant de générer un plasma ramifié lors de l'application de l'excitation radiofréquence aux bornes de ses électrodes. Le circuit d'alimentation 2 comprend 20 avantageusement: - une alimentation basse tension 3 (générant une tension continue inférieure à 1000 V); - un amplificateur radiofréquence 5, amplifiant la tension continue et générant une tension alternative à la 25 fréquence commandée par la commande de commutation 4. La tension alternative générée par l'amplificateur est appliquée sur le résonateur LC 6. Le résonateur LC 6 applique la tension alternative entre les électrodes 103 et 106 de la tête de bougie. 30 La tension fournie par l'alimentation 3 est inférieure à 1000V et l'alimentation présente de préférence une puissance limitée. On peut ainsi prévoir que l'énergie appliquée entre les électrodes soit limitée à 300mJ par allumage, pour des raisons de sécurité. On bride ainsi également l'intensité dans le générateur de tension 2 et sa consommation électrique. Pour générer des tensions continues supérieures à 12 V dans une application automobile, l'alimentation 3 peut comprendre un convertisseur 12 Volts vers Y Volt, Y étant la tension fournie par l'alimentation à l'amplificateur. On peut ainsi générer le niveau de tension continue souhaitée à partir d'une tension de batterie. La stabilité de la tension continue générée n'étant a priori pas un critère déterminant, on peut prévoir d'utiliser une alimentation à découpage pour alimenter l'amplificateur, pour ses qualités de robustesse et de simplicité.

Le circuit d'alimentation 2 permet de concentrer les tensions les plus élevées sur le résonateur 6. L'amplificateur 5 traite ainsi des tensions beaucoup plus réduites que les tensions appliquées entre les électrodes de la bougie.

L'amplificateur 5 permet d'accumuler de l'énergie dans le résonateur 6 à chaque alternance de sa tension. On utilisera de préférence un amplificateur 5 en classe E, tel que détaillé dans le brevet US-5 187 580. Un tel amplificateur permet de maximiser le facteur de surtension. L'homme de métier associera bien entendu un dispositif de commutation adapté à l'amplificateur choisi, pour supporter les exigences de montées en tension et présenter une vitesse de commutation adéquate. La figure 2 illustre un modèle électrique du résonateur 6. Ainsi, l'inductance série 65 présente en série une inductance Ls et une résistance Rs prenant en compte l'effet de peau dans le domaine radiofréquence. Le condensateur 119 présente en parallèle une capacité Cs et une résistance Rp. Les électrodes d'allumage 106 et 103 sont connectées aux bornes de la capacité Cs. La résistance Rp vient s'ajouter pour modéliser la décharge et correspond le cas échéant à la dissipation dans la céramique de la bougie. Lorsque le résonateur est alimenté par une tension à sa fréquence de résonance fo (1/ (2n,JL*C ) , l'amplitude aux bornes de la capacité Cs est amplifiée du coefficient de surtension Q défini par 10 la formule suivante: Q= Ls Cs + Rs Rp Ls Cs Le dispositif de génération de plasma qui a été décrit peut comprendre un résonateur de génération de plasma adapté pour réaliser un allumage commandé de 15 moteur à combustion, un allumage dans un filtre à particule, ou un allumage de décontamination dans un système de climatisation. La figure 3 illustre un schéma de principe de l'allumage radiofréquence selon un mode de réalisation 20 d'un amplificateur 5, présentant un transistor MOSFET de puissance comme interrupteur commandant les commutations aux bornes du résonateur 6. Ainsi, un générateur de signal de commande applique un signal de commande V1 1 8 25 commande sur la grille d'un MOSFET l'intermédiaire d'un dispositif représenté schématiquement. Afin à une fréquence de de puissance 9, par d'amplification 10 de contrôler la production d'étincelles entre les électrodes de la bougie lorsque son résonateur est excité par l'intermédiaire du signal de commande V1, ce dernier n'est pas permanent mais est présent sous forme de trains d'impulsions de commande à la fréquence de commande.

Comme décrit dans la demande de brevet EP-A- 1 515 594, un circuit résonant parallèle 62 est connecté entre une source de tension intermédiaire Vinter et le drain du transistor 9. Ce circuit 62 comprend une inductance Lp en parallèle avec une capacité Cp.

Le résonateur parallèle transforme la tension intermédiaire Vinter en une tension amplifiée Va, qui est fournie sur le drain du transistor 9 relié à l'entrée du résonateur 6. Le transistor 9 agit donc comme un interrupteur et transmet (respectivement bloque) la tension Va à l'entrée du résonateur 6 lorsque le signal de commande V1 est à l'état logique haut (respectivement bas). La tension intermédiaire Vinter, fournie en entrée du circuit résonant parallèle 62, est générée typiquement par l'intermédiaire d'un élévateur de tension, représenté schématiquement à la figure 4. Le circuit élévateur de tension est par exemple alimenté à partir d'une tension de batterie Vbat et est composé d'une inductance Lboost, d'un MOSFET K, qui sert d'interrupteur piloté par un module de contrôle 20, d'une diode Dboost, et d'un condensateur Cboost. Le module de contrôle délivre un signal de commande V2 sous la forme train d'impulsions haute fréquence, de sorte que interrupteur K est rendu périodiquement conducteur.

Lorsque K est fermé, l'inductance Lboost se charge avec la tension Vbat à ses bornes. Quand K est ouvert, la diode Dboost conduit et l'énergie emmagasinée dans l'inductance fait naître un courant qui va se diriger vers la sortie et le condensateur Cboost pour le charger.

La capacité de stockage Cboost est chargée de cette manière jusqu'à ce que la valeur désirée de Vinter soit atteinte. Une boucle de régulation, non représentée, mesure pour ce faire à tout instant la valeur de la tension aux bornes de la capacité Cboost et commande au module de contrôle l'arrêt de l'élévation de tension en sortie lorsque la valeur désirée est atteinte.

Le processus d'élévation de tension est inhibé dans tous les cas en début et pendant la train de commande d'allumage.

Pour générer la décharge de la bougie, une certaine quantité d'énergie est prélevée dans la capacité Cboost pour être fournie, après amplification par le circuit résonant 62, en entrée du résonateur 6, de manière à permettre l'application d'un haut niveau de tension entre les bornes des électrodes à une fréquence définie par le signal de commande appliqué à l'interrupteur 9. Lors de l'allumage, la tension Vinter aux bornes de la capacité Cboost chute. Il est donc nécessaire de la recharger en vue de la prochaine décharge. Ainsi, entre deux décharges, le processus d'élévation de tension comme expliqué précédemment est répété.

L'invention prévoit d'agir sur un certain nombre de paramètres de fonctionnement du système, ou sur au moins l'un d'entre eux, afin de limiter au maximum le phénomène de pontage lors de la décharge de la bougie, en particulier : la tension d'alimentation du résonateur prévu pour appliquer la haute tension aux bornes des électrodes, la fréquence d'excitation du résonateur, la durée du train de commande, l'éventualité de réaliser plusieurs trains et leur nombre, ainsi que le temps entre les trains. Ces paramètres peuvent être avantageusement réglables durant le temps de fonctionnement du système et leur ajustement en temps réel, comme il sera expliqué plus en détail par la suite, doit permettre d'obtenir une ramification optimale de la décharge en limitant l'occurrence des pontages. Dans la mesure où le niveau de tension appliqué entre les bornes des électrodes intervient en premier lieu dans le développement de la décharge (et donc dans l'éventualité de l'apparition du pontage), on peut donc dans un premier temps envisager de limiter celui-ci pendant la décharge afin d'éviter le phénomène de pontage.

Pour ce faire, on peut envisager d'utiliser un niveau de tension intermédiaire aux bornes de la capacité Cboost avant allumage réduit, par rapport au niveau de tension Vinter utilisé lors de la génération de plasma avec pontage, en définissant une consigne de tension à réaliser aux bornes de la capacité de stockage Cboost ajustable en temps réel. On entend par temps réel, la mise à jour de cette consigne entre un allumage et le suivant sur le même cylindre. En effet la tension aux bornes de Cboost avant allumage détermine au final l'amplitude de la tension aux bornes des électrodes du résonateur lors de la décharge. La consigne de tension appliquée doit être telle qu'elle permet de placer le système dans des conditions optimales du point de vue de la combustion, à savoir une ramification de l'étincelle de volume maximal pour une amplitude de tension appliquée aux bornes des électrodes juste en dessous de la limite de haute tension à partir de laquelle se produit le pontage. La régulation en temps réel de la valeur de tension intermédiaire à réaliser aux bornes de Cboost prend en 5 compte des signaux de mesure de paramètres de fonctionnement du moteur à combustion. Avantageusement, la régulation en temps réel de la valeur de tension intermédiaire optimale à réaliser aux bornes de la capacité Cboost, peut être affinée en 10 prenant également en compte des signaux de mesure électrique de l'alimentation du résonateur 6, représentatifs du type d'étincelle réalisé. En effet, l'analyse de certains signaux permet de connaître avec plus ou moins de précision le type 15 d'étincelle réalisé et le type de combustion qui en a résulté. Le traitement de ces signaux permet alors de réaliser un asservissement sur la valeur de la tension à réaliser aux bornes de la capacité Cboost avant allumage, de façon à optimiser le type d'étincelles développées 20 dans la chambre de combustion, en particulier leur volume. Le processus de régulation détermine alors la valeur de la consigne de la tension à réaliser avant allumage aux bornes de Cboost, en fonction de relations 25 mémorisées entre ces signaux de mesure et la valeur de tension à appliquer aux bornes de Cboost. En adaptant ainsi en temps réel la valeur de la tension à appliquer aux bornes de la capacité Cboost avant allumage, en fonction de paramètres de 30 fonctionnement du moteur, d'une part et de mesures électriques de l'alimentation du résonateur représentatives du type d'étincelle généré, d'autre part, il sera possible de maintenir cette tension très précisément à une valeur à la fois suffisante pour générer une étincelle entre les électrodes et ainsi initier l'allumage, lorsqu'elle est appliquée via le résonateur aux bornes des électrodes, tout en étant inférieure à la limite de haute tension à partir de laquelle se produit le pontage. Un tel asservissement en temps réel de la tension intermédiaire aux bornes de Cboost avant allumage est 10 réalisé via le module de contrôle 20. Ce dernier comprend ainsi une interface 21 de réception de signaux de mesure de paramètres de fonctionnement du moteur à combustion. Parmi les paramètres de fonctionnement moteur mesurés, on peut 15 envisager la température d'huile moteur, la température du liquide de refroidissement moteur, le couple moteur, le régime moteur, l'angle d'allumage, la température de l'air d'admission, la pression au niveau du collecteur, la pression atmosphérique, la pression dans la chambre de 20 combustion, l'angle de pression maximal ou toute grandeur caractéristique du fonctionnement du moteu. Ces types de mesure peuvent être effectués de façon connue en soi par l'homme du métier. Avantageusement, le module de contrôle 20 comprend 25 également une interface 22 de réception de signaux de mesure électrique, représentatifs du type d'étincelle générée. Le module de contrôle 20 comprend un module mémoire 26 dans lequel sont stockées des relations entre les 30 signaux de mesure et la valeur de tension à réaliser aux bornes de la capacité Cboost avant allumage. Ces relations peuvent être établies en fonction de tests préalables. Le module mémoire 26 peut mémoriser les relations sous la forme d'une fonction associant des signaux de mesure prédéterminés à une unique consigne de tension à réaliser. On peut par exemple extrapoler une fonction linéaire ou une fonction polynomiale en fonction de résultats de tests préalables sur un résonateur en faisant varier les différents paramètres pris en compte. Le module mémoire peut également mémoriser les relations sous forme de tableau multidimensionnel ayant pour entrée des signaux de mesure. Le module de contrôle 20 comprend un module 25 déterminant la consigne de tension à réaliser en fonction des signaux de mesure reçus et des relations mémorisées dans la mémoire 26. La consigne est fournie par le module 25 à un module 27, appliquant un signal de commande V2 sur une interface de sortie 24 adapté à commander le processus d'élévation de tension comme expliqué plus haut jusqu'à ce que la valeur de tension aux bornes de la capacité Cboost atteigne la valeur de consigne. Le module 27 est par exemple un générateur d'horloge choisi de façon adéquate par l'homme de métier. On peut prévoir une interface de programmation 23 permettant de recevoir et d'exécuter des commandes de modifications des relations ou des paramètres mémorisés dans le module mémoire 26. L'interface de programmation 23 peut notamment être une interface de communication sans fil. Ainsi, on peut envisager de mettre à jour les relations mémorisées dans le module 26 afin d'optimiser le fonctionnement du système d'allumage après sa livraison. L'interface de réception 22 réceptionne de préférence, une ou plusieurs mesures de la valeur de la tension intermédiaire aux bornes de la capacité de stockage Cboost et/ou une ou plusieurs mesures du courant entrant dans le résonateur 6 et ce, pendant la durée du (ou des) train (s) d'impulsions de commande Vl commandant la génération de l'étincelle.

En effet, comme on le verra plus précisément par la suite, la mesure de l'évolution de la tension aux bornes de Cboost pendant une commande d'allumage est porteuse de nombreuses informations au sujet de la ramification de l'étincelle.

Quant au courant entrant dans le résonateur, il s'agit d'une image de la haute tension aux bornes des électrodes du résonateur. Ce signal modulé à la fréquence de résonance (typiquement 5MHz), présente une enveloppe caractéristique des phénomènes de décharge ramifiée et de pontage. L'analyse de l'enveloppe du signal de courant pendant la durée d'une commande d'allumage, nécessite l'utilisation d'un dispositif de type détecteur de crête, connu en soi, qui ne fournit en sortie que les valeurs crêtes de la sinusoïde modulée du signal de courant.

L'étude de ces signaux de mesure permet de diagnostiquer le type de décharge ou d'étincelle réalisé et de modifier en conséquence, selon des lois prédéterminées mémorisées dans le module de contrôle, le ou les paramètres choisis, en l'occurrence la valeur de la tension intermédiaire à réaliser aux bornes de Cboost avant allumage, selon l'exemple de réalisation ci-dessus.

La réalisation de la régulation basée sur les mesures électriques décrites ci-dessus peut être mise en oeuvre de plusieurs façons.

Selon un premier mode, on peut envisager la prise en compte d'une mesure unique caractéristique du type d'étincelle générée, réalisée à l'instant le plus représentatif du développement de l'étincelle, soit après ou à la fin du train de commande de génération d'étincelle.

Si la mesure choisie est la mesure du courant dans le résonateur, on peut alors déterminer une valeur seuil M1, telle que : - si la mesure réalisée à la fin du train de commande est inférieure à cette valeur seuil, on en 10 déduit qu'il s'est produit un pontage ; - si la mesure réalisée est supérieure à cette valeur seuil, on en déduit qu'il ne s'est pas produit de pontage. Dans le cas où l'on utilise la mesure de la tension 15 aux bornes de la capacité de stockage Cboost, il faut alors considérer la différence entre la tension aux bornes de cette capacité avant (ou au début) et après (ou à la fin) du train de commande de génération de l'étincelle. En effet, l'observation en particulier de la 20 tension aux bornes de la capacité de stockage Cboost avant allumage (il s'agit alors de la consigne en tension régulée aux bornes de cette capacité) et après allumage (mesure réalisée en fin de train de commande), permet de déduire l'énergie consommée par le résonateur pendant 25 l'allumage. On peut ainsi en déduire le type de décharge réalisée, entre pas d'étincelle du tout, ramification et pontage, selon la quantité d'énergie qui aura été consommée par le résonateur pendant la décharge. En effet, on peut montrer que lorsqu'un pontage a 30 eu lieu, la quantité d'énergie absorbée est minimisée. On peut alors déterminer de la même façon que précédemment, une valeur seuil M2 pour laquelle : - si la mesure réalisée à la fin du train de commande implique une énergie consommée inférieure à cette valeur seuil, on en déduit qu'il s'est produit un pontage (lequel diminue en effet la valeur d'énergie transmise au résonareur) ; - si la mesure réalisée implique une énergie consommée supérieure à cette valeur seuil, on en déduit qu'il ne s'est pas produit de pontage. On s'aperçoit cependant qu'une régulation basée, comme il vient d'être expliqué, sur une seule mesure (du courant dans le résonateur ou de la tension sur la capacité de stockage) par train de commande, réalisée de préférence à la fin du train de commande, n'est pas suffisamment robuste. En effet, la mesure réalisée n'est pas uniquement représentative du type d'étincelle réalisée, mais aussi de l'accord fréquentiel entre le circuit d'alimentation et le résonateur, de l'encrassement de la bougie et d'autres phénomènes indépendants du développement de l'étincelle.

Aussi, selon un autre mode, pour réaliser une régulation robuste, on réalise de préférence des mesures électriques multiples pendant et/ou avant et/ou après le train de commande. L'analyse de l'évolution de ces mesures multiples permet d'extraire plus facilement des paramètres pertinents pour la qualification du développement de l'étincelle et ainsi réaliser une régulation, en particulier de la valeur de la tension intermédiaire à réaliser aux bornes de Cboost avant allumage, plus efficace.

Notamment, la mesure de l'évolution de la tension aux bornes de Cboost pendant et/ou avant et/ou après la durée du train de commande est porteuse de nombreuses informations au sujet de la ramification de l'étincelle. Durant le développement de la décharge, la consommation énergétique du résonateur se traduit en effet par une chute de tension aux bornes de la capacité Cboost, que l'on peut suivre. On constate qu'une ramification optimale de l'étincelle générée est très consommatrice d'énergie tandis que la phase de pontage limite fortement la consommation. L'analyse des pentes de chute de tension aux bornes de Cboost permet ainsi de détecter le pontage et son instant d'apparition. On a vu également que l'analyse de l'occurrence des pontages peut être basée sur l'analyse de l'enveloppe de courant en entrée du résonateur. En réalisant des mesures électriques multiples pendant et/ou avant et/ou après la durée du train de commande, on peut alors suivre l'évolution de cette enveloppe de courant. Un pontage se traduit systématiquement par une chute brutale sur l'enveloppe de courant, tandis que dans le cas d'une décharge ramifiée, l'enveloppe de courant montre une légère décroissance ou une évolution de l'enveloppemoins rapide. Il est ainsi possible de détecter les phénomènes de pontage en utilisant des outils mathématiques de type dérivée appliqués sur les mesures multiples de courant en entrée du résonateur pendant et/ou avant et/ou après la durée du train de commande. La régulation évoquée jusqu'alors en vue de favoriser une ramification optimale de l'étincelle en évitant au maximum le phénomène de pontage, agit de préférence sur la valeur de la tension intermédiaire à réaliser aux bornes de la capacité de stockage Cboost pour chaque allumage. Le processus de régulation permet ainsi de définir une consigne de tension à atteindre au début de chaque allumage, en fonction d'une part, des signaux de mesure représentatifs du fonctionnement du moteur et, d'autre part, des signaux de mesure électrique représentatifs du type d'étincelle générée.

Toutefois, d'autres paramètres de commande du système peuvent également être pris en compte dans le processus de régulation temps réel et ainsi être ajustés durant le temps de fonctionnement du système, de la même manière qu'expliqué précédemment en référence à la régulation de la valeur de la tension intermédiaire aux bornes de Cboost pour chaque allumage. Les autres paramètres de fonctionnement du système intervenant dans le développement de l'étincelle et susceptibles d'être modifiés au cours du fonctionnement pour régler en temps réel le système sont la fréquence de commande du résonateur, la durée du train d'impulsion de commande de la génération d'étincelle, ou encore selon une variante consistant à réaliser des multi-allumages, le nombre de tels trains de commande et l'espacement entre chaque train. Selon un mode de réalisation préféré, la régulation selon l'invention concerne conjointement la valeur de la tension intermédiaire aux bornes de Cboost pour chaque allumage et la durée du train d'impulsions de commande Vl, commandant la génération de l'étincelle. Pour ce faire, le module de contrôle 20, ou un module similaire, est également utilisé pour générer le train Vl d'impulsion de commande de l'allumage, dont la durée est alors ajustée en fonction des signaux de mesure reçus et des relations mémorisées. En effet, le phénomène de pontage se produisant en cours de train de commande et, généralement, commençant par se produire à la fin du train de commande, on peut l'éviter en raccourcissant la durée du train d'impulsions de commande de telle manière à arrêter celui-ci juste avant le pontage (ou juste après selon l'effet souhaité sur la combustion). Cependant, il faut pour cela que le pontage ne se produise pas en tout début de train de commande et, par ailleurs, il faut savoir prévoir l'instant d'apparition du pontage afin d'ajuster en conséquence la durée optimale du train de commande. Pour ces raisons, cette technique de limitation des probabilités de pontage par réduction de la durée du train de commande de l'allumage peut être envisagée conjointement avec la technique de régulation de la tension d'alimentation du résonateur. En effet, la régulation de la tension d'alimentation du résonateur, consistant à définir un niveau réduit de tension intermédiaire aux bornes de la capacité Cboost avant allumage, permet avantageusement de repousser le phénomène de pontage le plus loin possible du début du train de commande. Selon une variante, on propose de commander i.e résonateur pendant l'allumage par l'intermédiaire d'un signal de commande sous forme d'une pluralité de trains d'impulsions de commande, chaque train ayant une durée très faible, par exemple de l'ordre de 5 à 10 }is, de sorte à ce qu'aucun pontage n'ait le temps de se produire. Dans cette variante consistant à réaliser des multi-allumages, il est nécessaire de reproduire les trains de commande un certain nombre de fois, de l'ordre de 2 à 50 fois par exemple, pour garantir un transfert d'énergie suffisant au mélange dont on cherche à initier la combustion. En outre, pour permettre une bonne dissociation entre les trains et éviter ainsi le pontage, l'espacement entre les différents trains d'impulsions du signal de commande pourra être régulé dans le sens d'une augmentation. La durée d'allumage s'en trouve toutefois augmentée, ce qui peut être défavorable aux conditions d'initiation du mélange. Egalement, lors de l'allumage, la fréquence du signal de commande du résonateur est de préférence choisie de l'ordre de grandeur de la fréquence de résonance du résonateur 6. En effet, l'adéquation entre la fréquence de résonance du résonateur et la fréquence à laquelle celui-ci est commandé (i.e. la fréquence du signal de commande), détermine le rapport entre l'amplitude de tension en entrée et en sortie du résonateur. Ainsi, en utilisant de préférence une fréquence de commande sensiblement égale à la fréquence de résonance du résonateur, on favorise le rendement du résonateur, dans la mesure où son coefficient de surtension Q est alors le plus élevé possible. Toutefois, en vue de limiter la tension appliquée entre les électrodes du résonateur et ainsi limiter les probabilités d'apparition des phénomènes de pontage, on peut envisager de dégrader le coefficient de surtension en décalant, pour ce faire, la fréquence de commande autour de la fréquence de résonance du résonateur. Ainsi, la valeur de la fréquence de commande peut également faire l'objet de la régulation anti-pontage telle qu'expliquée précédemment, en déterminant une valeur optimale de fréquence de commande décalée par rapport à la fréquence de résonance, en fonction des mesures reçues (fonctionnement moteur et électriques). Ce paramètre peut être régulé seul, ou bien conjointement avec la valeur de la tension intermédiaire, la durée du train de commande, ou bien encore conjointement avec ces deux derniers paramètres.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de commande d'un générateur de plasma radiofréquence, comprenant : - un circuit d'alimentation (2), présentant un interrupteur (9) commandé par un signal de commande (Vl) sous la forme d'au moins un train d'impulsions de commande, appliquant une tension intermédiaire (Vinter) sur une sortie du circuit d'alimentation à la fréquence définie par le signal de commande, - un résonateur (6), connecté à la sortie du circuit d'alimentation et apte à générer une étincelle entre deux électrodes (103, 106) lorsqu'un niveau haute tension est appliqué sur la sortie du circuit d'alimentation, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend : - la réception de premiers signaux de mesure représentatifs du fonctionnement d'un moteur à combustion, - la réception de seconds signaux de mesure électrique représentatifs du type d'étincelle générée, et - la régulation en temps réel, en fonction des premier et second signaux de mesure reçus, d'au moins un paramètre pris parmi au moins le niveau de la tension intermédiaire, la fréquence de commande, la durée du train d'impulsions de commande, de sorte à favoriser une ramification de l'étincelle générée.

2. procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend la régulation conjointe du niveau de la tension intermédiaire et de la durée du train d'impulsions de commande.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, le signal de commande étant généré sous la forme d'une pluralité de trains d'impulsions de commande, la régulation concerne le nombre desdits trains et le temps inter-trains.

4. Procédé selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend la mémorisation de relations entre des signaux de mesure et la valeur de paramètres à réguler, la régulation consistant à déterminer et appliquer la valeur d'au moins le paramètre à réguler en fonction des signaux de mesure reçus et des relations mémorisées.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers signaux de mesure sont choisis dans le groupe comprenant la température d'huile moteur, la température du liquide de refroidissement moteur, le couple moteur, le régime moteur, l'angle d'allumage, la température de l'air d'admission, la pression au niveau du collecteur, la pression atmosphérique, la pression dans la chambre de combustion ou l'angle de pression maximal.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les seconds signaux de mesure comprennent au moins une mesure de la tension aux bornes d'une capacité de stockage (Cboost) fournissant la tension intermédiaire en entrée du résonateur et/ou au moins une mesure du courant dans le résonateur (6).

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on réalise une première mesure de la tension aux bornes de la capacité de stockage (Cboost) avant ou au début du train d'impulsions de commande et une deuxièmemesure de ladite tension après ou à la fin du train d'impulsions de commande.

8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'on réalise une pluralité de mesures pendant la durée du train d'impulsions de commande.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend la régulation de la fréquence de commande à une valeur de consigne sensiblement égale à la fréquence de résonance du résonateur.

10. Dispositif de génération de plasma radiofréquence comprenant : - un circuit d'alimentation (2) présentant un interrupteur (9) commandé par un signal de commande (Vl) sous la forme d'au moins un train d'impulsions de commande, l'interrupteur appliquant une tension intermédiaire (Vinter) sur une sortie du circuit d'alimentation à la fréquence définie par le signal de commande, - un résonateur (6), connecté à la sortie du circuit d'alimentation et apte à générer une étincelle entre deux électrodes (103, 106) lorsqu'un niveau haute tension est appliqué sur la sortie du circuit d'alimentation, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un module de contrôle (20) adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.