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Au début du développement des systèmes ioniques intégrés aux véhicules, seuls les capteurs de cliquetis ainsi que les capteurs d’auto-allumage étaient disponibles et mis au point dans la fin des années 80. Malheureusement, comme nous l’avons précédemment dit dans ce rapport, les chercheurs étaient limités par la puissance des calculateurs.

Actuellement, malgré les énormes progrès réalisés dans la miniaturisation électronique, les chercheurs sont encore limités par la puissance des calculateurs, cependant d’autres applications du système « ion gap » ont été trouvées et développées telles que :

L'analyse de:

la durée de la combustion.
du délai d’inflammation.
de la position de l’onde de pression par rapport à l’angle du vilebrequin.
du rendement et de la température de la combustion.
la qualité du combustible Essence ou Diesel. A remarquer que pour le système diesel, c’est la bougie de préchauffage qui fait office de capteur.
la position du point mort haut, afin d’avoir l’allumage à la position précise voulue.
la détermination du rapport air/combustible.
d'une manière générale ce système donne aussi des informations sur le cognement du moteur (et permet donc au mécanicien de l'éliminer plus précisément qu'à l'oreille).

Il faut également mentionner qu’il existe actuellement au moins deux procédés mettant en œuvre le système de mesure des courants ioniques. La méthode susmentionnée par mesure de la tension au secondaire de la bobine d’allumage et celle consistant à appliquer un courant continu aux bornes de la bougie après que l’étincelle ait eu lieu. La figure ci-dessous montre un tel système développé par Delphi Automotive Systems.

Fig. module de contrôle de l'ignition et du courant ionique pour moteur V6

Actuellement, plusieurs constructeurs (DaimlerChrysler, SAAB) proposent le système « ion gap » sur des véhicules de série avec la fiabilité requise. Quant à Isuzu, elle a commercialisé en 2000 les modèles Rodeo et Trooper avec le système développé par Delphi Automotive.

Au vu des progrès déjà réalisés, ces systèmes sont promis à un bel avenir étant donné les avantages évidents développés en corrélation avec les procédés d’injection directe. Ceci d’autant plus que les contraintes d’antipollution deviendront toujours plus astreignantes dans l’avenir. Ces systèmes permettront d’affiner notablement la gestion des moteurs à mélange pauvre en général et non pas seulement dans le domaine de l’automobile.

Le douze cylindres Mercedes-Benz ne pèse que 222 kg, c'est-à-dire à peine plus que le moteur V8 de cinq litres avec lequel il partage son architecture compacte. L'écartement entre les cylindres du V 12 est de 90 mm, l'ouverture du V est de 60° et le rapport alésage/course est de 84,0 x 87,0 mm. Il est doté du système de capteurs à courant ionique qui détecte et corrige instantanément les problèmes d’allumage et favorise ainsi la protection du catalyseur.

figure : moteur V12 de Mercédès

Ci dessous la SAAB 9000 premier véhicule d’expérimentation avec son moteur sur lequel on distingue nettement les prises d'information du système ion gap agrandi sur la troisième photo

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RESUME ET CONCLUSION

Cette technologie a été conçue par Mecel AB en partenariat avec l’Université de Halmstad, le but étant de satisfaire la demande du futur en matière de protection de l’environnement. Pour cela il était indispensable d’augmenter le contrôle de la combustion afin d’optimiser le rendement de la combustion du moteur en fonction de l’environnement , du pilote ainsi que de la charge du moteur.

En conclusion, la plupart des automobiles à moteur à injection directe sont équipées d’une sonde lambda qui mesure le rapport air/carburant dans les gaz d’échappement . Malheureusement cette sonde a de nombreux défauts et principalement, mais non exclusivement, celui d’être limitée dans l’envoi des informations au calculateur.

Ces principaux défauts sont :

Un prix très élevé.
Capacité de réaction très lente.
Se détériore rapidement avec les résidus d’échappement
Et le plus important de tous, elle n'est capable d’envoyer au calculateurs uniquement que des valeurs binaires (vraies ou fausses) traitées par le calculateur selon un système linéaire en prenant comme valeur étalon une donnée d’usine supposée invariante.

Une des solutions possibles est évidemment de faire des mesures directement dans la chambre de combustion afin d’avoir des données vraies depuis la source avec le système ion gap.

Les avantages principaux sont :

La possibilité à partir d'un certain nombre de données d’en déduire d’autres.
Mesure instantanée de la conductibilité (courant ionique) dans le cylindre ayant pour but d’optimiser la combustion.
Un système de calcul avec des algorithmes non-linéaires et donc des modifications résultantes nettement plus adaptées aux conditions de fonctionnement en temps contraint.
Un potentiel d’applications très élevé.
Un prix vraiment avantageux en raison de la suppression de nombreux autres capteurs qui seront désormais inutiles.

PRINCIPAUX TERMES ANGLAIS

Ion gap Capteur d’ions
Integrated Sensor and Actuator Capteur et actuateur intégré
Ingition System Système d’allumage
Knock intensity Intensité de cliquetis
Misfire Detection Détection des ratés d’allumage
Camephase Sensor Capteur de position angulaire d’arbre à cames
Lambda Sonde Sonde lambda
Peak pressure Position instant de la pression maximale dans le cylindre
Measure of fit Mesure de la qualité de la combustion
Ignition timing Temps de l’allumage

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http://www.hh.se
http://www.mercedes.be/fr/news/1999/fr_08101.htm

http://www.ados.de/site/text/francais/proprog1f.htm
http://www.delphiauto.com

http://www.mecel.se/
http://www.kks.se/
http://www.ados.de
MEMENTO de Technologie Automobile 2ème édition, ISBN 3-934584-19-5
J.G Webster,Measurement Instrumentation and Sensors, IEEE Press, ISBN 0-7803-4725-0
Georges Asch, Les capteurs en instrumentation industrielle, Dunod ed. (Paris) ISBN 2-10-000-220-1