WO2009016310A2 - Moteur a combustion et procede de commande d'un moteur a combustion - Google Patents

Moteur a combustion et procede de commande d'un moteur a combustion Download PDF

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WO2009016310A2
WO2009016310A2 PCT/FR2008/051373 FR2008051373W WO2009016310A2 WO 2009016310 A2 WO2009016310 A2 WO 2009016310A2 FR 2008051373 W FR2008051373 W FR 2008051373W WO 2009016310 A2 WO2009016310 A2 WO 2009016310A2
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electrode
power
supply
combustion engine
tip
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WO2009016310A3 (fr
Inventor
Maxime Makarov
André AGNERAY
Marc Bellenoue
Julien Sotton
Sergueï LABUDA
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Renault S.A.S.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F02P23/045—Other physical ignition means, e.g. using laser rays using electromagnetic microwaves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F02D41/3041—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of ignition of fuel / oxidant mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the invention relates to an internal combustion engine comprising: - a pulse current generator; at least one electrode having at least one tip;
  • a means for controlling the power supply of said electrode by said generator and a combustion chamber in which is positioned the tip of said electrode, this point being remote from the inner wall of the chamber by a minimum distance (D) away.
  • the invention also relates to a method of controlling an internal combustion engine comprising:
  • a pulsed current generator at least one electrode having at least one tip;
  • a means for controlling the power supply of said electrode by said generator and a combustion chamber in which is positioned the tip of said electrode, said tip being remote from the inner wall of the chamber by a minimum distance (D); a piston slidably mounted in the chamber between a top dead center position and a bottom dead center position.
  • Combustions inside a combustion chamber are often not phased at the most opportune moments to optimize the operation of an engine. A dispersion of the ignition timing from one cycle to another or from one engine speed to another can adversely affect engine performance and can promote the generation of pollutants or unburnt materials.
  • the present invention aims to provide an engine and a method for better control of the moment of ignition of the combustion / fuel mixture in the combustion chamber.
  • the engine of the invention which is also in accordance with the generic definition given in the preamble defined above, is essentially characterized in that the current generator and the electrode are adapted so that the power density (R ) generated during the supply of said electrode is less than 10 power 5 watts per cubic centimeter, this power density (R) being equal to the power supply power (Pmax) of said electrode divided by the minimum distance (D) of high distance to the cube.
  • control method of the invention which is moreover in conformity with the generic definition given in the preamble defined above, is essentially characterized by admitting a mixture of oxidant and fuel in the chamber of combustion and during the passage of the piston from its bottom dead position to its top dead position, prior to the arrival of the piston at the top dead center, generates a pulsed supply current of said electrode such that the power density generated when powering said electrode is less than 10 power 5 watts per cubic centimeter, this power density being calculated by dividing the power supply power of said electrode by the minimum distance of high distance cube.
  • the "minimum distance of distance D" is the smallest distance measurable in a straight line between the tip of the electrode of the candle and the wall of the chamber and without intersection with an element of this candle. This minimum distance is the shortest path between the tip of the spark plug electrode and the ground electrode formed by the chamber wall. If an electric discharge should occur between the tip of this electrode and the chamber wall, the minimum length of the electric arc formed by this discharge would be equal to this minimum distance D.
  • the risk of occurrence of an electric discharge is determined by the minimum distance D and the power supply of the electrode or by the power density depending on the power supply and this minimum distance D.
  • the spark plug has a single pointed electrode which is electrically insulated from the inner chamber wall.
  • this inner wall constitutes a ground electrode.
  • the power supply noted by the sequence Pmax is the average power, that is to say the average value of the electrical power delivered to the electrode over a period of time. uninterrupted supply of this electrode.
  • the auto ignition of the oxidant / fuel mixture is triggered in a preferred manner at the location of the stratum containing the free radicals and / or the hydrocarbon species produced by the ionization when the pressure and temperature conditions in the room are expected.
  • the invention is applied to engines of the HCCI type, that is to say engines whose combustion is not initiated by a spark plug but whose combustion is self initiated when the only pressure conditions , temperature and mixing composition in the chamber are combined.
  • the ionization of the mixture by supplying the electrode makes it possible to prepare the auto-inflammation by creating preferred areas of self-ignition, without it being the power supply of the electrode that triggers this inflammation. Indeed, on this type of engine, the auto-ignition can take place while the electrode is no longer powered.
  • the power supply of the electrode with a low level of electrical power is also energy efficient compared to a power supply with a high electrical power.
  • the power density generated during the supply of said electrode may be less than 10 watts per cubic centimeter.
  • This embodiment makes it possible to define a volume power range for which it is certain that no self-ignition can be triggered by the ionization, at the moment of this ionization, the self-ignition occurring only later, once the pressure in the chamber has increased due to the rise of the piston towards the top dead center of the engine.
  • the self-ignition is not initiated by the electrode but is initiated by the conditions of pressure and temperature which improves the quality of combustion.
  • the power density R generated during the supply of said electrode may be between 10 power and 10 power 4 watts per cubic centimeter.
  • This embodiment makes it possible to define a range for which it is certain that no autoignition can be triggered by the ionization alone, and for which it is certain that the level of ionization is sufficient to reduce the autoignition dispersions. in a significative way.
  • the pulse current generator prefferably adapted to generate a single-pulse current.
  • This embodiment facilitates the development of the motor power supply because only the transmitted power and the discharge rate are to be defined.
  • the pulse current generator prefferably be adapted to generate an alternating current.
  • This alternative embodiment of the above allows an ionization of the mixture over a longer period than in the single pulse embodiment, which favors the creation of ionized strata of greater volume.
  • the pulse current generator is preferably adapted to generate an alternating current of frequency between 1 and 10 Megahertz and preferably between 1 and 5 Megahertz. This choice of frequency appears desirable to improve the quantity of radical species produced.
  • This embodiment makes it possible to prevent the ignition being initiated by the electrode, this ignition being triggered on its own as soon as the pressure and temperature conditions in the chamber are reached.
  • the pulsed current supply duration of the electrode is between 1 and 20 milliseconds. This time corresponds to the time necessary to generate sufficient free radicals and allow self-ignition repeatable over time. Still according to the method of the invention, it is possible to make sure that the pulsed supply current of the electrode is a single pulse current or is a radio frequency current of frequency between 1 and 5 Megahertz.
  • the power density R generated by the generator around the electrode is such that the temperature around the electrode at the time of ionization is less than 800 ° Kelvin and preferably less than 500 ° Kelvin. This feature prevents the power supply of the electrode from being the cause of the inflammation.
  • FIG. 1 represents a sectional view of a combustion chamber of an engine according to the invention
  • FIG. 2 represents three types of electrodes that may be suitable for the implementation of the invention
  • Figure 3 shows two types of power supply currents that may be suitable for supplying the electrode of an engine of the invention
  • FIG. 4 shows pressure evolution curves in a combustion chamber of a motor of the prior art, each curve of this figure corresponds to a clean engine cycle, the superposition of these curves on the same graph highlights the dispersion over time of the autoignition moments between the different motor cycles
  • FIG. 5 represents a graph similar to that of FIG. 4 but whose measurements of evolution of pressure are performed on an engine according to the invention, this graph highlighting the reduction of the autoignition dispersion.
  • the invention relates to an internal combustion engine such as that shown in Figure 1.
  • This engine comprises a combustion chamber 1 in which slides a piston movable between a top dead center in which the volume of the chamber is minimum and a bottom dead point in which the volume of the chamber is maximum.
  • This motor comprises a single pointed electrode whose tip is disposed inside the chamber at a distance D from the inner wall of the chamber. This distance D is the minimum distance
  • the electrode 5 is selectively powered by a pulse current generator 6 as a function of a command generated by a control means 7.
  • the metal electrode 5 is pointed and is electrically insulated by a ceramic body of the wall of the combustion chamber 1 also called cylinder head.
  • the electrode When supplied by the current generator with a voltage of 20 to 30 kV, the electrode causes the formation of a corona discharge also known by the term "corona" discharge associated or not with a homogeneous discharge known under the term of glow 8 discharge for incandescent discharge.
  • This type of discharge occurs when the volumetric power supply electrical power is less than 10 power 5 watts per cubic centimeter. It should be noted that this power density R is equal to the average power supply power Pmax of said electrode 5 divided by the minimum distance D of high distance to the cube.
  • This discharge modifies the chemical composition of the gas by partially cracking the gas in a zone limited to a few millimeters, or even 1 or 2 centimeters around the tip of the electrode.
  • the feeding of the electrode allowing this partial cracking takes place after the valves 3 and 4 of the engine are closed and shortly before the start of operation. compression or during this compression.
  • the energy or power supply of the electrode is chosen by the control means 7 which is a calculator, this power being variable as a function of the engine speed.
  • the duration of the power supply is chosen to be between 1 and 20 milliseconds.
  • FIGS. 2a, 2b and 2c show three types of electrodes respectively having one, two or four points, each of these electrodes being adapted to form the electrode of the motor according to the invention and to implement the method of the invention . It has been found that it is preferable for an electrode to have no more than four points in order to promote the quality of the discharge.
  • the tip (s) of each electrode is (are) provided with a peak radius of curvature of between 10 and 100 ⁇ m.
  • Each of these electrodes can be fed in a single pulse manner with an electric current of the type of that of FIG. 3a or with a multi-pulse current with an alternating electric current of frequency 1 and 5 Megahertz. In each case, it is ensured that the power supply is limited, below a level which could generate premature ignition and above a level allowing partial cracking.
  • the power supply power of said electrode must be between 10 power 2 and 10 power 4 watts per cubic centimeter and the duration of this power between 1 and 20 ms.
  • FIGS. 4 and 5 each show examples of pressure changes in combustion chambers of engine for portions of motor cycles or auto-inflammations occur.
  • the pressure in the chamber 1 is recorded as a function of time, this chamber containing a propane / air mixture of richness 0.5.
  • the first rise in pressure is due to compression, that is to say the displacement of the piston from its bottom dead center to its top dead center.
  • the second pressure rise offset in time with respect to the first corresponds to the self-ignition of the mixture.
  • FIG. 4 which shows the operation of a motor of the prior art
  • the delay between the beginning of the first rise in pressure (around 100 milliseconds) and the beginning of the second rise in pressure is variable as a function of cycles and a disparity of almost 100 ms can be observed between an early self-ignition cycle and a late self-ignition cycle.
  • FIG. 5 which represents the operation of an engine according to the invention and operating according to the method of the invention, it can be seen that the distortion of the ignition delay between different cycles is practically nil. It is thus easier to anticipate the moment of self-ignition from one motor cycle to another by performing partial cracking by supplying the electrode with reduced power prior to self-ignition.

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Abstract

Moteur à combustion interne comprenant: un générateur de courant impulsionnel (6); au moins une électrode (5) dotée d'au moins une pointe; un moyen de pilotage (7) de l'alimentation électrique de ladite électrode (5) par ledit générateur (6); et une chambre de combustion (1) dans laquelle est positionnée la pointe de ladite électrode (5), cette pointe étant éloignée de la paroi interne de la chambre (1) d'une distance minimale d'éloignement (D). Le générateur de courant (6) et l'électrode (5) sont adaptés pour que la puissance volumique (R) générée lors de l'alimentation de ladite électrode (5) soit inférieure à 10 puissance 5 watts par centimètre cube, cette puissance volumique (R) étant égale à la puissance d'alimentation électrique (Pmax) de ladite électrode (5) divisée par la distance minimale (D) d'éloignement élevée au cube.

Description

MOTEUR A COMBUSTION ET PROCEDE DE COMMANDE D'UN MOTEUR A
COMBUSTION
La présente invention concerne, de façon générale, le domaine de l'inflammation de mélange carburant/comburant dans une chambre de combustion de moteur à combustion interne.
Plus particulièrement, l'invention concerne un moteur à combustion interne comprenant : - un générateur de courant impulsionnel ; au moins une électrode dotée d'au moins une pointe ;
- un moyen de pilotage de l'alimentation électrique de ladite électrode par ledit générateur ; et - une chambre de combustion dans laquelle est positionnée la pointe de ladite électrode, cette pointe étant éloignée de la paroi interne de la chambre d'une distance minimale d' éloignement (D) .
L' invention concerne également un procédé de commande d'un moteur à combustion interne comprenant :
- un générateur de courant impulsionnel ; au moins une électrode dotée d'au moins une pointe ;
- un moyen de pilotage de l'alimentation électrique de ladite électrode par ledit générateur ; et une chambre de combustion dans laquelle est positionnée la pointe de ladite électrode, cette pointe étant éloignée de la paroi interne de la chambre d'une distance minimale d' éloignement (D) ; - un piston monté coulissant dans la chambre entre une position de point mort haut et une position de point mort bas. II est fréquent que des combustions a l' intérieur d'une chambre de combustion ne soient pas phasees aux moments les plus opportuns pour optimiser le fonctionnement d'un moteur. Une dispersion de l'instant d'inflammation d'un cycle a l'autre ou d'un régime moteur a un autre peut nuire au rendement du moteur et peut favoriser la génération de polluants ou d' imbrûles.
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un moteur et un procède permettant de mieux contrôler l'instant de l'inflammation du mélange comburant/carburant dans la chambre de combustion.
A cette fin, le moteur de l'invention, par ailleurs conforme a la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérise en ce que le générateur de courant et l'électrode sont adaptes pour que la puissance volumique (R) générée lors de l'alimentation de ladite électrode soit inférieure a 10 puissance 5 watts par centimètre cube, cette puissance volumique (R) étant égale a la puissance d'alimentation électrique (Pmax) de ladite électrode divisée par la distance minimale (D) d' eloignement élevée au cube.
A cette même fin, le procède de commande de l'invention, par ailleurs conforme a la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérise en ce qu'on admet un mélange de comburant et de carburant dans la chambre de combustion et lors du passage du piston de sa position de point mort bas vers sa position de point mort haut, préalablement a l'arrivée du piston au point mort haut, on génère un courant impulsionnel d'alimentation de ladite électrode tel que la puissance volumique générée lors de l'alimentation de ladite électrode soit inférieure à 10 puissance 5 watts par centimètre cube, cette puissance volumique étant calculée en divisant la puissance d'alimentation électrique de ladite électrode par la distance minimale d' éloignement élevée au cube.
Pour la compréhension de l'invention il est à noter que la « distance minimale d' éloignement D » est la plus petite distance mesurable en ligne droite entre la pointe de l'électrode de la bougie et la paroi de la chambre et sans intersection avec un élément de cette bougie. Cette distance minimale est donc le chemin le plus court existant entre la pointe de l'électrode de la bougie et l'électrode de masse formée par la paroi de chambre. Si une décharge électrique devait se produire entre la pointe de cette électrode et la paroi de la chambre, la longueur minimale de l'arc électrique formé par cette décharge serait alors égale à cette distance minimale D.
Ainsi le risque d'apparition d'une décharge électrique est déterminé par la distance minimale D et la puissance d'alimentation de l'électrode ou encore par la puissance volumique fonction de la puissance d'alimentation et de cette distance minimale D.
A ce sujet voir la vue de détail à gauche de la figure 1 qui représente une vue de côté agrandie de la chambre et de la bougie représentées sur la figure 1. La distance minimale D précitée est visible sur la vue de côte agrandie ainsi que sur la figure 1. Il est à noter que la bougie comporte une seule électrode pointue qui est isolée électriquement de la paroi interne de chambre. Préférentiellement, cette paroi interne constitue une électrode de masse. Pour la compréhension de la présente invention, il est à noter que la puissance d'alimentation notée par la suite Pmax est la puissance moyenne, c'est-à-dire la valeur moyenne de la puissance électrique délivrée à l'électrode sur une durée ininterrompue d'alimentation de cette électrode.
En d'autres termes le générateur et la bougie sont adaptes pour que la puissance volumique par la suite notée R définie par R = Pmax/D3 soit telle que R<105 Watts/cm3.
Grâce à un tel dimensionnement du générateur et de l'électrode on est certain que lors de l'alimentation de l'électrode on obtient une ionisation de l'air entourant l'électrode sans que la température de cet air ne dépasse un seuil d'inflammation du mélange comburant/carburant. Cette ionisation locale sans inflammation du mélange est utilisée pour générer des radicaux libres tels que de l'ozone et/ou des espèces hydrocarbures intermédiaires produits par l'ionisation. II en résulte une stratification du mélange contenu dans la chambre avec des zones plus ou moins riches en air ionise et en radicaux libres
Grâce à cette stratification chimique, on constate que le moment d'auto-inflammation du mélange peut être déterminé avec une plus grande précision, ce qui permet d'éviter une trop grande dispersion du moment d'auto allumage .
Il est constaté que l'auto inflammation du mélange comburant/carburant se déclenche de façon privilégiée à l'endroit de la strate contenant les radicaux libres et/ou les espèces hydrocarbures produits par l'ionisation lorsque les conditions de pression et de températures dans la chambre sont attentes.
Préférentiellement l'invention est appliquée sur des moteurs de type HCCI, c'est-à-dire des moteurs dont la combustion n'est pas initiée par une bougie d'allumage, mais dont la combustion est auto initiée lorsque les seules conditions de pression, de température et de composition de mélange dans la chambre sont reunies. Sur ce type de moteur à auto inflammation, l'ionisation du mélange par alimentation de l'électrode, permet de préparer l'auto inflammation en créant des zones privilégiées d'auto inflammation, sans pour autant que ce soit l'alimentation de l'électrode qui déclenche cette inflammation. En effet sur ce type de moteur, l'auto inflammation peut avoir lieu alors que l'électrode n'est plus alimentée.
La création de telles zones/strates privilégiées d'auto inflammation par modification locale des propriétés chimiques du mélange permet d'éviter le danger d'une combustion brutale en masse dans la chambre de combustion.
L'alimentation de l'électrode avec un faible niveau de puissance électrique est également économe énergetiquement par rapport à une alimentation avec une forte puissance électrique.
On peut par exemple faire en sorte que la puissance volumique générée lors de l'alimentation de ladite électrode soit inférieure à 10 puissance 4 watts par centimètre cube. Ce mode de réalisation permet de définir une plage de puissance volumique pour laquelle on est certain qu'aucune auto inflammation ne peut être déclenchée par l'ionisation, au moment de cette ionisation, l'auto inflammation n' intervenant que postérieurement, une fois que la pression dans la chambre a augmentée du fait de la remontée du piston vers le point mort haut du moteur. Ainsi l'auto inflammation n'est pas initiée par l'électrode mais est initiée par les conditions de pression et de température ce qui améliore la qualité de la combustion.
On peut par exemple faire en sorte que la puissance volumique R générée lors de l'alimentation de ladite électrode soit comprise entre 10 puissance 2 et 10 puissance 4 watts par centimètre cube.
Ce mode de réalisation permet de définir une plage pour laquelle on est certain qu'aucune auto inflammation ne peut être déclenchée par l'ionisation seule, et pour laquelle on est certain que le niveau d' ionisation est suffisant pour réduire les dispersions d' autoallumage de manière significative.
On peut par exemple faire en sorte que le générateur de courant impulsionnel soit adapté pour générer un courant mono-impulsionnel.
Ce mode de réalisation facilite la mise au point de l'alimentation électrique du moteur car seule la puissance transmise et la vitesse de décharge sont à définir.
On peut par exemple faire en sorte que le générateur de courant impulsionnel soit adapté pour générer un courant alternatif.
Ce mode de réalisation alternatif du précédent permet une ionisation du mélange sur une période plus longue que dans le mode de réalisation mono impulsionnel, ce qui favorise la création de strates ionisées de volume plus important.
Dans ce mode de réalisation le générateur de courant impulsionnel est préférentiellement adapté pour générer un courant alternatif de fréquence comprise entre 1 et 10 Mégahertz et préférentiellement comprise entre 1 et 5 Mégahertz. Ce choix de fréquence apparaît souhaitable pour améliorer la quantité d'espèces radicalaires produites. En référence au procède de l'invention précité, on peut faire en sorte de créer les conditions d'auto inflammation du mélange de comburant et de carburant en augmentant la pression dans ladite chambre de combustion par le déplacement du piston vers sa position de point mort haut et préalablement à l'auto inflammation dudit mélange on fait en sorte d'interrompre l'alimentation de ladite électrode en courant impulsionnel.
Ce mode de réalisation permet d'éviter que l'inflammation ne soit initiée par l'électrode, cette inflammation se déclenchant d'elle-même dès que les conditions de pression et de température dans la chambre sont atteintes.
Selon un mode de réalisation préférentiel du procédé de l'invention on fait en sorte que la durée d'alimentation en courant impulsionnel de l'électrode soit comprise entre 1 et 20 millisecondes. Cette durée correspond au temps nécessaire pour générer suffisamment de radicaux libre et permettre un autoallumage repetable dans le temps. Toujours selon le procédé de l'invention, on peut faire en sorte que le courant impulsionnel d'alimentation de l'électrode soit un courant mono impulsionnel ou soit un courant radio fréquence de fréquence comprise entre 1 et 5 Mégahertz.
Pour la mise en œuvre du moteur et du procédé de l'invention, la puissance volumique R générée par le générateur autour de l'électrode est telle que la température autour de l'électrode au moment de l'ionisation est inférieure à 800° Kelvin et préférentiellement inférieure à 500° Kelvin. Cette caractéristique évite que l'alimentation de l'électrode soit la cause de l'inflammation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, a titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexes, dans lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe d'une chambre de combustion d'un moteur selon l'invention ; la figure 2 représente trois types d'électrodes pouvant convenir pour la mise en œuvre de l'invention ; la figure 3 représente deux types de courants d'alimentation électrique pouvant convenir pour l'alimentation de l'électrode d'un moteur de 1' invention ; la figure 4 représente des courbes d'évolution de pressions dans une chambre de combustion d'un moteur de l'art antérieur, chaque courbe de cette figure correspond à un cycle moteur propre, la superposition de ces courbes sur un même graphique met en évidence la dispersion dans le temps des moments d' autoallumage entre les différents cycles moteur ; la figure 5 représente un graphique similaire à celui de la figure 4 mais dont les mesures d'évolution de pression sont effectuées sur un moteur selon l'invention, ce graphique mettant en évidence la réduction de la dispersion d' autoallumage .
Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un moteur à combustion interne tel que celui représenté sur la figure 1. Ce moteur comporte une chambre de combustion 1 dans laquelle coulisse un piston mobile entre un point mort haut dans lequel le volume de la chambre est minimum et un point mort bas dans lequel le volume de la chambre est maximum. Ce moteur comporte une seule électrode pointue dont la pointe est disposée à l'intérieur de la chambre à une distance D de la paroi interne de la chambre. Cette distance D est la distance minimale
(mesurée en ligne droite et sans obstacle) existant entre la pointe de l'électrode et la paroi, cette distance est un facteur déterminant de la puissance électrique maximale admissible par l'électrode sans que cette énergie électrique ne se décharge sur la paroi de la chambre . L'électrode 5 est sélectivement alimentée par un générateur de courant impulsionnel 6 en fonction d'une commande générée par un moyen de pilotage 7.
L'électrode métallique 5 est pointue et est isolée électriquement par un corps céramique de la paroi de la chambre de combustion 1 aussi appelée culasse. Lorsqu' alimentée par le générateur de courant avec une tension de 20 a 30 kV, l'électrode provoque la formation d'une décharge couronne aussi connu sous le terme de décharge « corona » associée ou non a une décharge homogène connue sous le terme de décharge « glow » 8 pour décharge incandescente. Ce type de décharge apparaît lorsque la puissance volumétrique d'alimentation électrique est inférieure à 10 puissance 5 watts par centimètre cube. Il est a noter que cette puissance volumique R est égale à la puissance moyenne d'alimentation électrique Pmax de ladite électrode 5 divisée par la distance minimale D d' éloignement élevée au cube. Cette décharge modifie la composition chimique du gaz en réalisant un craquage partiel de ce gaz dans une zone limitée a quelques millimètres, voir à 1 ou deux centimètres autour de la pointe de l'électrode. Préférentiellement, tant pour le moteur que pour le procédé de l'invention, on fait en sorte que l'alimentation de l'électrode permettant ce craquage partiel ait lieu après que les soupapes 3 et 4 du moteur soient fermées et peu avant le début de la compression ou durant cette compression.
On fait en sorte que l'énergie ou puissance d'alimentation de l'électrode soit choisie par le moyen de pilotage 7 qui est un calculateur, cette puissance étant variable en fonction du régime du moteur. Préférentiellement la durée de l'alimentation est choisie pour être comprise entre 1 et 20 millisecondes. Le craquage partiel ainsi réalise produit de radicaux libres et/ou des espèces hydrocarbures intermédiaires initialement au niveau de la zone 8 près de la pointe de l'électrode 5. Lors de la compression, les turbulences qui sont de préférence de type spirale (aussi connu sous le terme anglais « swirl ») élargissent la zone de stratification 9 qui contient les produits du craquage partiel . Lors du passage du piston de son point mort bas à son point mort haut et postérieurement à l'alimentation électrique de l'électrode qui a permis le craquage, la pression dans la chambre augmente jusqu'à déclencher l'auto inflammation du mélange air/carburant. Ce déclenchement se fait en particulier dans les zones contenant des radicaux libres et/ou espèces hydrocarbures intermédiaires.
Les figures 2a, 2b et 2c présentent trois types d'électrodes ayant respectivement une, deux ou quatre pointes, chacune de ces électrodes étant adaptées pour former l'électrode du moteur selon l'invention et pour mettre en œuvre le procédé de l'invention. On s'est aperçu qu'il est préférable qu'une électrode ne compte pas plus de quatre pointes afin de favoriser la qualité de la décharge.
Préférentiellement on fait en sorte que la ou les pointes de chaque électrode comporte (nt) un rayon de courbure de pointe compris entre 10 et 100 μm.
Chacune de ces électrodes peut être alimentée de façon mono impulsionnelle avec un courant électrique du type de celui de la figure 3a ou avec un courant multi impulsionnel avec un courant électrique alternatif de fréquence 1 et 5 Mégahertz. Dans chacun des cas on fait en sorte de limiter la puissance d'alimentation, en dessous d'un niveau qui risquerait générer une inflammation prématurée et au dessus d'un niveau permettant le craquage partiel.
Pour cela la puissance volumique d'alimentation de ladite électrode doit être comprise entre 10 puissance 2 et 10 puissance 4 watts par centimètre cube et la durée de cette alimentation entre 1 et 20 ms . Les figures 4 et 5 montrent chacune des exemples d'évolutions de pression dans des chambres de combustion de moteur pour des portions de cycles moteur ou se produisent les auto-inflammations.
Pour chaque courbe de pression donnée on note l'évolution de la pression dans la chambre 1 en fonction du temps, cette chambre contenant un mélange propane/air de richesse 0.5. La première montée de la pression est due à la compression, c'est à dire au déplacement du piston de son point mort bas a son point mort haut.
La deuxième montée de pression décalée dans le temps par rapport a la première correspond a l'auto inflammation du mélange.
Sur la figure 4 qui présente le fonctionnement d'un moteur de l'art antérieur on constate que le délai entre la début de la première montée en pression (vers 100 millisecondes) et le début de la seconde montée en pression est variable en fonction des cycles et une disparité de pratiquement 100 ms peut être constatée entre un cycle à auto inflammation précoce et un cycle à auto inflammation tardive. Par contre sur la figure 5 qui représente le fonctionnement d'un moteur selon l'invention et fonctionnant selon le procède de l'invention on constate que la distorsion du délai d'allumage entre différents cycles est pratiquement nulle. Il est ainsi plus facile d'anticiper le moment de l'auto inflammation d'un cycle moteur à un autre en réalisant un craquage partiel par alimentation de l'électrode avec une puissance réduite préalablement à l'auto inflammation.

Claims

Revendications
1) Moteur à combustion interne comprenant :
- un générateur de courant impulsionnel (6) ; - une bougie dotée d'une seule électrode (5) dotée d' au moins une pointe ; un moyen de pilotage (7) de l'alimentation électrique de ladite électrode (5) par ledit générateur (6) ; et - une chambre de combustion (1) dans laquelle est positionnée la pointe de ladite électrode (5), cette pointe étant éloignée de la paroi interne de la chambre
(1) d'une distance minimale d' éloignement (D) et l'électrode étant isolée électriquement par rapport a la paroi interne, caractérisé en ce que le générateur de courant (6) et l'électrode (5) sont adaptes pour que la puissance volumique (R) générée lors de l'alimentation de ladite électrode (5) est comprise entre 10 puissance 2 watts par centimètre cube et 10 puissance 5 watts par centimètre cube, cette puissance volumique (R) étant égale a la puissance moyenne d'alimentation électrique (Pmax) de ladite électrode (5) divisée par la distance minimale (D) d' éloignement élevée au cube.
2) Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de courant (6) et l'électrode (5) sont adaptes pour que la puissance volumique (R) générée lors de l'alimentation de ladite électrode soit inférieure à 10 puissance 4 watts par centimètre cube. 3) Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur de courant (6) et l'électrode (5) sont adaptes pour que la puissance volumique (R) générée lors de l'alimentation de ladite électrode soit comprise entre 10 puissance 2 et 10 puissance 4 watts par centimètre cube, le générateur ayant une limite maximale de puissance pouvant être générée définie de manière à ladite puissance volumique soit toujours inférieure à 10 puissance 4 watts par centimètre cube.
4) Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur de courant impulsionnel (6) est adapté pour générer un courant mono-impulsionnel.
5) Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le générateur de courant impulsionnel (6) est adapté pour générer un courant alternatif.
6) Moteur à combustion interne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit générateur de courant impulsionnel (6) est adapté pour générer un courant alternatif de fréquence comprise entre 1 et 10 Mégahertz et préférentiellement comprise entre 1 et 5 Mégahertz.
7) Procédé de commande d'un moteur à combustion interne comprenant :
- un générateur de courant impulsionnel ; - une bougie dotée d'une seule électrode dotée d'au moins une pointe ;
- un moyen de pilotage de l'alimentation électrique de ladite électrode par ledit générateur ; et une chambre de combustion dans laquelle est positionnée la pointe de ladite électrode, cette pointe étant éloignée de la paroi interne de la chambre d'une distance minimale d' éloignement (D) et l'électrode étant isolée électriquement par rapport à la paroi interne ;
- un piston (2) monté coulissant dans la chambre
(1) entre une position de point mort haut et une position de point mort bas, caractérisé en ce qu'on admet un mélange de comburant et de carburant dans la chambre de combustion (1) et lors du passage du piston de sa position de point mort bas vers sa position de point mort haut, préalablement à l'arrivée du piston (2) au point mort haut, on génère un courant impulsionnel d'alimentation de ladite électrode (5) tel que la puissance volumique (R) générée lors de l'alimentation de ladite électrode (5) soit comprise entre 10 puissance 2 watts par centimètre cube et 10 puissance 5 watts par centimètre cube, cette puissance volumique (R) étant calculée en divisant la puissance moyenne d'alimentation électrique (Pmax) de ladite électrode (5) par la distance minimale (D) d' éloignement élevée au cube.
8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on crée les conditions d'auto inflammation du mélange de comburant et de carburant en augmentant la pression dans ladite chambre de combustion (1) par le déplacement du piston vers sa position de point mort haut et préalablement à l'auto inflammation dudit mélange on interrompt l'alimentation de ladite électrode (5) en courant impulsionnel.
9) Procédé selon l'une au moins des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'on fait en sorte que la durée d'alimentation en courant impulsionnel de l'électrode (5) soit comprise entre 1 et 20 millisecondes . 10) Procédé selon l'une au moins des revendications
7 à 9, caractérisé en ce qu'on fait en sorte que le courant impulsionnel d'alimentation de l'électrode est soit un courant mono impulsionnel, soit un courant radio fréquence de fréquence comprise entre 1 et 5 Mégahertz.
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