EP1398487A1 - Control method and apparatus for a piezoelectric injector - Google Patents

Control method and apparatus for a piezoelectric injector Download PDF

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EP1398487A1
EP1398487A1 EP03292209A EP03292209A EP1398487A1 EP 1398487 A1 EP1398487 A1 EP 1398487A1 EP 03292209 A EP03292209 A EP 03292209A EP 03292209 A EP03292209 A EP 03292209A EP 1398487 A1 EP1398487 A1 EP 1398487A1
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EP
European Patent Office
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voltage
stage
transducer
switch
control
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EP03292209A
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German (de)
French (fr)
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EP1398487B1 (en
Inventor
Christophe Ripoll
André AGNERAY
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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    • 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
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors

Definitions

  • the invention relates to the field of injection control of fuel for an internal combustion engine intended for example for equip a motor vehicle.
  • the invention relates more particularly to an order fuel injection to atomize the fuel injected in the form of very fine droplets.
  • Such injection systems include an electric pump fuel supply which feeds, through a ramp of distribution, all injectors under pressure having a constant difference with the pressure prevailing in the manifold intake through a pressure regulator.
  • an electric pump fuel supply which feeds, through a ramp of distribution, all injectors under pressure having a constant difference with the pressure prevailing in the manifold intake through a pressure regulator.
  • Controlled needle type injectors electromagnetically which are the most commonly used, have limitations which hinder the improvement of engine performance, particularly in terms of pollution control.
  • the times taken to open or close the needles are still too high, about 1 to 2 ms, which prevents distribution the injection correctly over the entire opening time of the valve.
  • the minimum opening time which determines the dose minimum of fuel that can be injected, is still too important for certain engine operating points.
  • Known needle injectors also have injection holes of relatively large diameters for allow to charge the required quantities of fuel for the full load operations and high engine speeds. This layout generates fuel jets with drops of large dimensions, which slows fuel vaporization (and therefore the preparation of the fuel mixture) and is able to promote the wall wetting phenomenon.
  • the non-vaporized fuel tends to settle on the walls of the intake duct or combustion chamber in direct injection.
  • Such a deposit causes dosage problems, particularly acute in transients due to lack of knowledge of the amount of fuel that actually enters the corresponding combustion chamber.
  • This wetting phenomenon of the walls is one of the important causes of high emissions of pollutants during cold engine starts.
  • Document FR-A-2 801 346 describes a device for injecting fuel for internal combustion engine fitted with an injector with a fuel nozzle and at the end of which is formed an injection orifice, means for setting cyclic vibration of the nozzle such as a time-controlled transducer and in intensity by the electronic engine control system, and shutter means recalled by elastic return means against the end of the nozzle, said elastic return means being formed by a rod passing through the body of the injector up to a cavity located at the opposite end with respect to the injection orifice, said rod cooperating with a mass and damping means housed in said cavity, the vibration of the nozzle and the means shutters ensuring the ejection of a quantity of fuel predetermined.
  • the invention provides a control device for get the most out of such an injector.
  • the invention provides an injector control device allowing optimal combustion of the injected fuel while remaining simple and economical structure.
  • the control device is intended for at least one injector equipped with at least one suitable transducer to move on receipt of an electrical command, the device comprising means for generating a control signal defined by at least one injection voltage, frequency and duration.
  • One at less voltage or frequency variables is a setpoint varying according to instructions received by the ordered.
  • the duration In addition, an instruction varying according to instructions received by the controller.
  • the voltage and the frequency are setpoints varying according to instructions received by the control device.
  • the device includes means for selecting a transducer during a fixed duration T, and a means for supplying said transducer during said duration T with a modulated voltage capable of displacing said transducer between two opposite positions.
  • the device comprises a first stage provided with cutting means for adjust the tension.
  • the cutting means may include a input choke, a branch mounted between the output of inductance and earth and comprising an electronic switch, and a second branch parallel to the first and comprising a diode and a filter capacitor connected in series, the output of the first stage being taken at the common point between the diode and the capacitor the second branch.
  • the electronic switch may include a transistor and a diode mounted in anti-parallel.
  • the device comprises a second stage comprising an inductor and a electronic switch mounted in series, the common point the inductor and the switch forming the output of the second stage, the other terminal of the inductor forming the entry of the second stage, and the other terminal of the switch being connected to earth.
  • the switch electronics may include a transistor and a diode mounted in antiparallel. The exit from the first floor is advantageously connected to the entrance to the second floor and the mass is common.
  • the device comprises a third stage comprising, for each transducer, a electronic switch mounted in series with said transducer.
  • the electronic switch may include a transistor and a diode mounted in antiparallel.
  • the second floor outlet can be connected to the entrance to the third floor and the common ground.
  • a plurality of transducers are mounted in parallel.
  • the device comprises a computer for control capable of controlling power components.
  • the computer can receive a voltage setpoint from outside the device.
  • the computer then generates signals control of the electronic switch of the first stage and of the third floor electronic switches.
  • the device may include a means for generating the second stage electronic switch control signal, said generating means being provided with a voltage divider at resistance connected to the output of the second stage and to ground, of a PID comparator-regulator with one input connected to the output of the voltage divider, and an input is connected to an output of the computer, and a pulse width modulation element whose input is connected to the output of the regulator and the output is connected to the input of second stage electronic switch control.
  • the computer can generate a setpoint according to measurements from outside the device, and signals from control of the third stage electronic switch (es).
  • the device can include a means for generating control signals of the electronic switches of the first and second stages, said generation means comprising a frequency of the output of the second stage, a converter frequency / voltage whose input is connected to the output of the frequency, a PID comparator-regulator whose input is connected to the output of the frequency / voltage converter and an input is connected at the output of the computer, and a width modulation element of pulses whose input is connected to the output of the regulator, a output is connected to the switch control input of the first floor and another output is connected to the control input of the switch on the second floor.
  • the pulse width modulation element can include an output voltage controlled oscillator (VCO) from which is mounted a pulse width generation module with variable frequency.
  • VCO output voltage controlled oscillator
  • the device comprises a means for select a transducer for a determined period T and a means for supplying said transducer for said duration T with a modulated voltage capable of moving said transducer between two opposite positions.
  • the device may include means for making vary the duration T, a means for varying the frequency of voltage modulation, and means for varying the voltage modulated.
  • a device for control 1 is supplied by a voltage source 2, for example the battery of the vehicle in which it is mounted, or more generally the vehicle electrical network, for example of the continuous type 12 or 42 volts or alternatively.
  • a voltage source 2 for example the battery of the vehicle in which it is mounted, or more generally the vehicle electrical network, for example of the continuous type 12 or 42 volts or alternatively.
  • the control device 1 is designed to supply four piezoelectric injectors represented by the same symbol as a capacitor due to the electrical characteristics of a cell piezoelectric which is similar to that of a capacitor and referenced 3 to 6.
  • the control device 1 itself is equipped with three power stages referenced 7 to 9, a control computer 10 and an interface for developing control signals referenced 11 and disposed between the computer 10 and the second stage 8, the computer emitting control signals directly to the first floor 7 and third floor 9.
  • the first stage 7, intended for cutting includes an entrance 12 connected to the voltage source 2 and an output 13 connected to the second stage 8.
  • the first stage 7 comprises an inductor 14 connected to input 12 and an electronic switch 15 mounted in series with inductor 14, the common point of inductor 14 and the switch 15 being noted 16, the other terminal of the switch 15 being connected to the mass.
  • the switch 15 includes a transistor 17 provided with a control input 18 and a diode 19 mounted in anti-parallel.
  • a bidirectional current type transistor In the illustrated case, the transistor 17 could be of the MOS type.
  • the diode 20 In addition to the switch 15, there is also mounted a diode 20 and a capacitor 21 in series, the diode 20 being connected to the point 16 and the capacitor 21 filters the voltage.
  • the output 13 of the first stage 7 is taken at the common point between the diode 20 and the capacitor 21.
  • the second stage 8 includes an inductor 22 and a electronic switch 23 connected in series between the input of the second stage 8 connected to the output 13 of the first stage 7 and the ground.
  • the switch 23 can be of a type analogous to the switch 15 with a transistor 24 equipped with a control input 25 and a diode 26 mounted in anti-parallel.
  • the common point between inductance 22 and the electronic switch 23 forms the output 27 of the second stage 8.
  • the other terminal of the electronic switch 23 is connected to ground.
  • the output 27 of the second stage 8 is connected to first terminals of injectors 3 to 6 which are electrically mounted in parallel.
  • the opposite terminals of injectors 3 to 6 are connected to the third floor 9.
  • the third stage 9 includes four switches electronic 28 to 31, each connected in series respectively with a injector 3, 4, 5, 6.
  • Each electronic switch 28 to 31 includes a structure similar to that of switch 15, namely a transistor, for example of the MOS type, and a diode mounted in anti-parallel.
  • the opposite terminals of electronic switches 28 to 31 to injectors 3 to 6 are connected to ground.
  • Each entry of control of electronic switches 28 to 31 is connected to the calculator 10.
  • the computer 10 receives as input a voltage setpoint and is provided with six outputs intended respectively for the entry of control 18 of the electronic switch 15 of the first stage 7, at interface 11 and to the switch control inputs electronic 28 to 31 of the third stage 9.
  • the interface 11 comprises a resistance divider comprising a resistor 32 and a resistor 33 connected in series between the output 27 of the second stage 8 and the mass, the divided voltage being taken in common between said resistors 32 and 33.
  • the interface 11 also includes a comparator-regulator, by PID type example, provided with an input connected to the computer 10, from another input receiving the divided voltage from the point common to resistors 32 and 33 and an output connected to an element 35 pulse width modulation which is also part of interface 11.
  • Element 35 sends a control signal to the input 25 of the switch 23 of the second stage 8.
  • the number of injectors is linked to the number of cylinders of the motor vehicle and will therefore generally between 1 and 12.
  • the control device 1 makes it possible to generate a high periodic voltage which can be greater than a hundred volts at a high frequency, typically greater than ten kiloHertz, on the piezoelectric cell of an injector from the voltage source 2.
  • Switches 28 to 31 allow select the injector to be activated.
  • Switch 15 of first stage 7 makes it possible to carry out a cutting of a tension continuous input and the switch 23 of the second stage 8 allows determining a width modulation type waveform pulse.
  • the first curve shows the voltage C 28 on the control input of the switch 28, the second curve the voltage C 29 on the control input of the switch 29, the third curve the voltage C 30 on the control input of switch 30 and the fourth curve the voltage C 31 on the control input of switch 31.
  • Control voltages are in the form of slots, of variable width and constant height. In others terms, the control voltage is fixed and the duration of selection of switches of the third stage and therefore of the corresponding injector is variable. In addition, it is expected that only one injector is selected. at the same time and there is a time delay between two injector selections.
  • the fifth curve shows the voltage V 3 at the terminals of the injector 3
  • the sixth curve shows the voltage V 5 at the terminals of the injector 5
  • the seventh curve shows the voltage V 4 at the terminals of the injector 4
  • the eighth curve shows the voltage V 6 across the injector 6.
  • the voltage across an injector is zero as long as said injector is not selected.
  • an injector for example injector 3 it sees a voltage corresponding to the positive alternation of a sinusoidal signal or simply periodic, when the corresponding switch is passing.
  • the frequency and the sinusoidal signal voltages are fixed. However, it is advantageous, in some cases, to be able to vary the duration of activation T, and / or the frequency of the periodic signal, and / or the signal voltage periodic.
  • the voltage of source 2 is transformed via stages 7, 8 and 9, at an alternating voltage across the terminals injectors, characterized by the peak voltage V, the frequency F and the duration T, and, this for each injector.
  • the instruction received by the computer 10 can be supplied by control laws coming from another software layer or another calculator whose values depend on the condition of the vehicle, especially the engine, speed, acceleration, etc., and the type of combustion desired.
  • Interface 11 modulates the pulse width of the voltage for each injector.
  • the first curve in FIG. 3 shows the voltage V 13 at point 13, at the entrance to the first stage 7 which is here continuous.
  • the second curve in Figure 3 shows the voltage V 25 on the control input 25 of the electronic switch 23, which is in the form of slots.
  • the third curve in FIG. 3 shows the evolution of the current I 22 in the inductance 22, and the fourth curve in FIG. 3 shows the voltage V 27 at the output 27 of the second stage 8.
  • the voltage V 27 is taken by the interface 11 for supplying the resistors 32 and 33, and allowing a voltage comparison with the signal received by the computer 10.
  • the voltage V 27 supplies the injectors 3 to 6 and more precisely the injector selected by the third stage 9.
  • the parameters for controlling the voltage V 27 are the conduction angles of the switches 15 and 23.
  • the second stage 8 is designed and controlled so that the voltage V 27 is generated in the following manner.
  • the switch 23 is controlled so that when it is closed, the inductor 22 charges for a certain period, then when said switch 23 is blocked, the voltage across a selected injector describes a pulse of sinusoidal shape.
  • the peak voltage V 27 depends on the energy stored in the inductor 22 and on the voltage V 13 at the input of the second stage 8.
  • the duration of closure of the switch 15 is fixed so that the voltage V 13 at the input of the second stage 8 is maintained and the output voltage V 27 of the second stage 8 is obtained by controlling the charging time of the inductor 22.
  • the peak voltage V 27 is therefore a function of the conduction angles of the switch 23.
  • FIG. 4 where the voltage V 25 for controlling the switch 23 is represented respectively, the current I 22 in the inductor 22, the voltage V 13 at the output of the first stage 7 and at the input of the second stage 8, the voltage V 18 for controlling the switch 15 and the voltage V 27 for output from the second stage 8.
  • the voltage V 18 here has a form of regularly spaced slots which ensures, thanks to the filtering capacitor 21, a voltage V 13 of the output of the first stage 7 continues.
  • the voltage V 13 can be increased by increasing the opening times of the switch 15, and vice versa.
  • the voltage V 25 is in the form of slots of variable width and interval, which makes it possible to vary the peak value of the voltage V 27 .
  • the voltage setpoint received by the computer 10 is translated into a voltage setpoint received by the interface 11.
  • the voltage V 27 at the output of the second stage 8 is measured by the resistance divider and compared to the setpoint received by the interface 11.
  • the error is amplified by the comparator-regulator 34, the output of which is used to generate the pulse width modulation signal necessary for controlling the switch 23 of the second stage 8.
  • the function linking the peak voltage of the voltage V 27 and the reference voltage V 25 can be produced by calibration or characterization of the system for each injector. There is thus a regulation of the peak voltage of the injectors which is simple to implement, a single parameter serving to control it.
  • the voltage setpoint is variable according to the needs of the system and reflected by the computer 10 in wave form characterized by the peak excitation voltage of the piezoelectric cells injectors 3 to 6.
  • the control device 1 is equipped with means voltage control of injectors 3 to 6, namely the loops feedback and the necessary sensors, in order to voltage the injectors.
  • FIG. 5 shows a control device 1 whose three stages 7 to 9 are identical to those of FIG. 1.
  • the control device 1 comprises a frequency sensor 36 mounted on the output 27 of the second stage 8 and connected to a converter frequency / voltage 37 whose output is sent to an input of the comparator-regulator 34 whose other input is, as in the figure 1, connected to an output of the computer 10.
  • the output of the comparator 34 is sent to a module 38 which generates the control voltages of the inputs 18 and 25 of switches 15 and 23, respectively.
  • the module 38 includes a voltage controlled oscillator (VCO) 39 connected to the comparator 34 output and a width modulation element pulse 40 mounted at the output of oscillator 39 and generating said control voltages.
  • VCO voltage controlled oscillator
  • the frequency of the width modulation of pulses is included in a feedback loop of frequency allowing the device to be controlled at the frequency of desired cutting.
  • the frequency setpoint is variable depending on the system requirements and is passed on by the computer 10 in form wave characterized by the excitation frequency of the injectors.
  • the control device is equipped with means frequency control of the piezoelectric cells of injectors, namely feedback loops and sensors necessary for this feedback to ensure enslavement in frequency.
  • Excitation frequency can be higher or lower at the mechanical resonant frequency of the injectors, in order to check the quality of fuel injection.
  • the control time T can be determined by means of a counter so that the voltage excitation duration of the injectors is the injection time desired for each injector by the computer.
  • the injection time setpoint T is variable according to the needs of the system and passed on by the injectors control computer in waveform, characterized by the duration of the piezoelectric excitation injectors 3 to 6.
  • the control device 1 is then equipped with piezoelectric drive duration T control means injectors, i.e. feedback loops and sensors required for feedback.
  • the invention makes it possible to control the quantity of fuel injected by electrical control parameters across the injectors whose fuel flow characteristics are dependent said control parameters.
  • the order can be carried out by the combination of injector control means, in particular the frequency, voltage and duration of injection.
  • Control means essentially depend on the electronics topology, independently of the injectors.

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Abstract

The injector (3) control mechanism (1) has a transducer which moves following a control signal. The signal is defined by a voltage, a frequency and an injection length. The voltage or frequency is a settable variable as a function of the instructions received by the control mechanism.

Description

L'invention se rapporte au domaine de la commande d'injection de carburant pour moteur à combustion interne destiné par exemple à équiper un véhicule automobile.The invention relates to the field of injection control of fuel for an internal combustion engine intended for example for equip a motor vehicle.

L'invention concerne plus particulièrement une commande d'injection de carburant permettant d'atomiser le carburant injecté sous forme de très fines gouttelettes.The invention relates more particularly to an order fuel injection to atomize the fuel injected in the form of very fine droplets.

Les dispositifs d'injection de carburant utilisés aujourd'hui sur les moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles ou routiers, fonctionnent classiquement sur le modèle d'une vanne dont on commande en permanence l'état ouvert ou fermé, le dosage du carburant injecté se faisant alors directement par le temps d'ouverture.The fuel injection devices used today on internal combustion engines fitted to motor vehicles or road, conventionally operate on the model of a valve whose open or closed state is permanently controlled, the dosage of injected fuel then takes place directly through the opening time.

De tels systèmes d'injection comprennent une pompe électrique d'alimentation en carburant qui alimente, par le canal d'une rampe de distribution, l'ensemble des injecteurs sous une pression présentant une différence constante avec la pression régnant dans le collecteur d'admission grâce à un régulateur de pression. En contrôlant électroniquement l'électro-aimant actionnant la soupape de chaque injecteur, on commande le début et la durée d'ouverture de celle-ci et on détermine alors un débit précis de carburant pour chacun des injecteurs. Ainsi, la quantité de carburant injectée dépend uniquement du temps d'ouverture des électro-injecteurs.Such injection systems include an electric pump fuel supply which feeds, through a ramp of distribution, all injectors under pressure having a constant difference with the pressure prevailing in the manifold intake through a pressure regulator. By controlling electronically the electromagnet actuating the valve of each injector, we control the start and opening time of the latter and a precise flow of fuel is then determined for each of the injectors. Thus, the amount of fuel injected depends only the opening time of the electro-injectors.

Les injecteurs du type à aiguille commandée électromagnétiquement, qui sont les plus communément employés, présentent toutefois des limites qui freinent l'amélioration des performances des moteurs, notamment en terme de dépollution. En particulier, les temps mis pour ouvrir ou fermer les aiguilles sont encore trop élevés, environ 1 à 2 ms, ce qui empêche de répartir correctement l'injection sur tout le temps d'ouverture de la soupape. De plus, le temps minimum d'ouverture, qui détermine la dose minimale de carburant pouvant être injecté, est encore trop important pour certains points de fonctionnement du moteur. Controlled needle type injectors electromagnetically, which are the most commonly used, have limitations which hinder the improvement of engine performance, particularly in terms of pollution control. In in particular, the times taken to open or close the needles are still too high, about 1 to 2 ms, which prevents distribution the injection correctly over the entire opening time of the valve. In addition, the minimum opening time, which determines the dose minimum of fuel that can be injected, is still too important for certain engine operating points.

Les injecteurs à aiguille connus présentent par ailleurs des orifices d'injection de diamètres relativement importants pour permettre de débiter les quantités requises de carburant pour les fonctionnements à pleine charge et hauts régimes des moteurs. Cette disposition génère des jets de carburant présentant des gouttes de fortes dimensions, ce qui freine la vaporisation du carburant (et donc la préparation du mélange carburé) et est à même de favoriser le phénomène de mouillage de paroi.Known needle injectors also have injection holes of relatively large diameters for allow to charge the required quantities of fuel for the full load operations and high engine speeds. This layout generates fuel jets with drops of large dimensions, which slows fuel vaporization (and therefore the preparation of the fuel mixture) and is able to promote the wall wetting phenomenon.

En effet, le carburant non vaporisé tend à se déposer sur les parois du conduit d'admission ou de la chambre de combustion en injection directe. Un tel dépôt entraíne des problèmes de dosage, particulièrement aigus dans les transitoires par manque de connaissance de la quantité de carburant qui rentre effectivement dans la chambre de combustion correspondante. Ce phénomène de mouillage des parois est l'une des causes importantes des fortes émissions de polluants lors des démarrages à froid des moteurs.In fact, the non-vaporized fuel tends to settle on the walls of the intake duct or combustion chamber in direct injection. Such a deposit causes dosage problems, particularly acute in transients due to lack of knowledge of the amount of fuel that actually enters the corresponding combustion chamber. This wetting phenomenon of the walls is one of the important causes of high emissions of pollutants during cold engine starts.

Par ailleurs, avec un injecteur classique à aiguille, à l'ouverture de l'aiguille lorsque cette dernière commence à quitter son siège, il se forme une bulle de liquide qui disparaít lorsque l'aiguille est complètement levée, l'écoulement du fluide se régularisant alors. Ce changement dans la nature de l'écoulement rend impossible tout contrôle précis du débit instantané de l'injecteur.In addition, with a conventional needle injector, the opening of the needle when the latter begins to leave its seat, a bubble of liquid is formed which disappears when the needle is completely lifted, the flow of fluid is then regularized. This change in the nature of the flow makes it impossible precise control of the instantaneous injector flow.

Certains ont cherché à résoudre ces différents problèmes, en développant des injecteurs utilisant des actuateurs piézo-électriques pour manoeuvrer l'aiguille de façon à abaisser la durée d'ouverture et de fermeture de l'aiguille, mais de tels systèmes qui fonctionnent toujours selon le principe d'une vanne, conservent des inconvénients importants liés notamment à la dispersion importante affectant la taille des gouttes dans le jet de carburant au sortir du nez de l'injecteur.Some have sought to resolve these various problems, by developing injectors using piezoelectric actuators to maneuver the needle so as to shorten the opening time and needle closure but such systems that work always according to the principle of a valve, retain disadvantages important linked in particular to the large dispersion affecting the size drops in the fuel jet coming out of the nozzle nose.

L'ensemble des problèmes cités précédemment se solde donc par une vaporisation du carburant pouvant être incomplète et non homogène lors de la préparation du mélange carburé dans la chambre de combustion, des dosages imprécis, avec pour conséquence une combustion incomplète se traduisant par la formation d'une quantité élevée de gaz polluants et un déficit énergétique altérant le rendement du moteur.All of the problems mentioned above therefore remain by fuel vaporization which may be incomplete and not homogeneous when preparing the fuel mixture in the chamber combustion, inaccurate dosages, resulting in incomplete combustion resulting in the formation of a quantity high polluting gases and an energy deficit affecting performance of the motor.

Le document FR-A-2 801 346 décrit un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne équipé d'un injecteur comportant une buse alimentée en carburant et à l'extrémité de laquelle est ménagé un orifice d'injection, des moyens de mise en vibration cyclique de la buse tels qu'un transducteur piloté en durée et en intensité par le système électronique de contrôle moteur, et des moyens obturateurs rappelés par des moyens élastiques de rappel contre l'extrémité de la buse, lesdits moyens élastiques de rappel étant formés par une tige traversant le corps de l'injecteur jusqu'à une cavité située à l'extrémité opposée par rapport à l'orifice d'injection, ladite tige coopérant avec une masse et des moyens d'amortissement logés dans ladite cavité, la mise en vibration de la buse et des moyens obturateurs assurant l'éjection d'une quantité de carburant prédéterminée.Document FR-A-2 801 346 describes a device for injecting fuel for internal combustion engine fitted with an injector with a fuel nozzle and at the end of which is formed an injection orifice, means for setting cyclic vibration of the nozzle such as a time-controlled transducer and in intensity by the electronic engine control system, and shutter means recalled by elastic return means against the end of the nozzle, said elastic return means being formed by a rod passing through the body of the injector up to a cavity located at the opposite end with respect to the injection orifice, said rod cooperating with a mass and damping means housed in said cavity, the vibration of the nozzle and the means shutters ensuring the ejection of a quantity of fuel predetermined.

L'invention propose un dispositif de commande permettant de tirer le meilleur parti d'un tel injecteur.The invention provides a control device for get the most out of such an injector.

L'invention propose un dispositif de commande d'injecteur permettant une combustion optimale du carburant injecté tout en restant de structure simple et économique.The invention provides an injector control device allowing optimal combustion of the injected fuel while remaining simple and economical structure.

Le dispositif de commande, selon un aspect de l'invention, est destiné à au moins un injecteur équipé d'au moins un transducteur apte à se déplacer à réception d'une commande électrique, le dispositif comprenant un moyen pour générer un signal de commande défini par au moins une tension, une fréquence et une durée d' injection. L'une au moins des variables de tension ou de fréquence est une consigne variant en fonction d'instructions reçues par le dispositif de commande.The control device, according to one aspect of the invention, is intended for at least one injector equipped with at least one suitable transducer to move on receipt of an electrical command, the device comprising means for generating a control signal defined by at least one injection voltage, frequency and duration. One at less voltage or frequency variables is a setpoint varying according to instructions received by the ordered.

Dans un mode de réalisation de l'invention, la durée d'injection est, en outre, une consigne variant en fonction d'instructions reçues par le dispositif de commande. In one embodiment of the invention, the duration In addition, an instruction varying according to instructions received by the controller.

Dans un mode de réalisation de l'invention, la tension et la fréquence sont des consignes variant en fonction d'instructions reçues par le dispositif de commande.In one embodiment of the invention, the voltage and the frequency are setpoints varying according to instructions received by the control device.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un moyen pour sélectionner un transducteur pendant une durée déterminée T, et un moyen pour alimenter ledit transducteur pendant ladite durée T avec une tension modulée apte à déplacer ledit transducteur entre deux positions opposées.In one embodiment of the invention, the device includes means for selecting a transducer during a fixed duration T, and a means for supplying said transducer during said duration T with a modulated voltage capable of displacing said transducer between two opposite positions.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un premier étage pourvu de moyens de découpage pour adapter la tension. Les moyens de découpage peuvent comprendre une inductance d'entrée, une branche montée entre la sortie de l'inductance et la masse et comprenant un interrupteur électronique, et une deuxième branche parallèle à la première et comprenant une diode et un condensateur de filtrage monté en série, la sortie du premier étage étant prise au point commun entre la diode et le condensateur de la deuxième branche. L'interrupteur électronique peut comprendre un transistor et une diode montés en anti-parallèle.In one embodiment of the invention, the device comprises a first stage provided with cutting means for adjust the tension. The cutting means may include a input choke, a branch mounted between the output of inductance and earth and comprising an electronic switch, and a second branch parallel to the first and comprising a diode and a filter capacitor connected in series, the output of the first stage being taken at the common point between the diode and the capacitor the second branch. The electronic switch may include a transistor and a diode mounted in anti-parallel.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un deuxième étage comprenant une inductance et un interrupteur électronique montés en série, le point commun à l'inductance et à l'interrupteur formant la sortie du deuxième étage, l'autre borne de l'inductance formant l'entrée du deuxième étage, et l'autre borne de l'interrupteur étant reliée à la masse. L'interrupteur électronique peut comprendre un transistor et une diode montés en anti-parallèle. La sortie du premier étage est avantageusement reliée à l'entrée du deuxième étage et la masse est commune.In one embodiment of the invention, the device comprises a second stage comprising an inductor and a electronic switch mounted in series, the common point the inductor and the switch forming the output of the second stage, the other terminal of the inductor forming the entry of the second stage, and the other terminal of the switch being connected to earth. The switch electronics may include a transistor and a diode mounted in antiparallel. The exit from the first floor is advantageously connected to the entrance to the second floor and the mass is common.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un troisième étage comprenant, pour chaque transducteur, un interrupteur électronique monté en série avec ledit transducteur. L'interrupteur électronique peut comprendre un transistor et une diode montés en antiparallèle. La sortie du deuxième étage peut être reliée à l'entrée du troisième étage et la masse commune. In one embodiment of the invention, the device comprises a third stage comprising, for each transducer, a electronic switch mounted in series with said transducer. The electronic switch may include a transistor and a diode mounted in antiparallel. The second floor outlet can be connected to the entrance to the third floor and the common ground.

Avantageusement, une pluralité de transducteurs sont montés en parallèle.Advantageously, a plurality of transducers are mounted in parallel.

De préférence, le dispositif comprend un calculateur de commande apte à commander des composants de puissance. Le calculateur peut recevoir une consigne de tension en provenance de l'extérieur du dispositif. Le calculateur génère alors des signaux de commande de l'interrupteur électronique du premier étage et du ou des interrupteurs électroniques du troisième étage.Preferably, the device comprises a computer for control capable of controlling power components. The computer can receive a voltage setpoint from outside the device. The computer then generates signals control of the electronic switch of the first stage and of the third floor electronic switches.

Le dispositif peut comprendre un moyen de génération du signal de commande de l'interrupteur électronique du deuxième étage, ledit moyen de génération étant pourvu d'un diviseur de tension à résistance relié à la sortie du deuxième étage et à la masse, d'un comparateur-régulateur PID dont une entrée est reliée à la sortie du diviseur de tension, et une entrée est reliée à une sortie du calculateur, et d'un élément de modulation de largeur d'impulsions dont l'entrée est reliée à la sortie du régulateur et la sortie est reliée à l'entrée de commande de l'interrupteur électronique du deuxième étage.The device may include a means for generating the second stage electronic switch control signal, said generating means being provided with a voltage divider at resistance connected to the output of the second stage and to ground, of a PID comparator-regulator with one input connected to the output of the voltage divider, and an input is connected to an output of the computer, and a pulse width modulation element whose input is connected to the output of the regulator and the output is connected to the input of second stage electronic switch control.

Le calculateur peut générer une consigne en fonction de mesures en provenance de l'extérieur du dispositif, et des signaux de commande du ou des interrupteurs électroniques du troisième étage.The computer can generate a setpoint according to measurements from outside the device, and signals from control of the third stage electronic switch (es).

Le dispositif peut comprendre un moyen de génération des signaux de commande des interrupteurs électroniques des premier et deuxième étages, ledit moyen de génération comprenant un capteur de fréquence de la sortie du deuxième étage, un convertisseur fréquence/tension dont l'entrée est reliée à la sortie du capteur de fréquence, un comparateur-régulateur PID dont une entrée est reliée à la sortie du convertisseur de fréquence/tension et une entrée est reliée à la sortie du calculateur, et un élément de modulation de largeur d'impulsions dont l'entrée est reliée à la sortie du régulateur, une sortie est reliée à l'entrée de commande de l'interrupteur du premier étage et une autre sortie est reliée à l'entrée de commande de l'interrupteur du deuxième étage.The device can include a means for generating control signals of the electronic switches of the first and second stages, said generation means comprising a frequency of the output of the second stage, a converter frequency / voltage whose input is connected to the output of the frequency, a PID comparator-regulator whose input is connected to the output of the frequency / voltage converter and an input is connected at the output of the computer, and a width modulation element of pulses whose input is connected to the output of the regulator, a output is connected to the switch control input of the first floor and another output is connected to the control input of the switch on the second floor.

L'élément de modulation de largeur d'impulsion peut comprendre un oscillateur commandé en tension (VCO) en sortie duquel est monté un module de génération de largeur d'impulsions à fréquence variable.The pulse width modulation element can include an output voltage controlled oscillator (VCO) from which is mounted a pulse width generation module with variable frequency.

Avantageusement, le dispositif comprend un moyen pour sélectionner un transducteur pendant une durée déterminée T et un moyen pour alimenter ledit transducteur pendant ladite durée T avec une tension modulée apte à déplacer ledit transducteur entre deux positions opposées. Le dispositif peut comprendre un moyen pour faire varier la durée T, un moyen pour faire varier la fréquence de modulation de la tension, et un moyen pour faire varier la tension modulée.Advantageously, the device comprises a means for select a transducer for a determined period T and a means for supplying said transducer for said duration T with a modulated voltage capable of moving said transducer between two opposite positions. The device may include means for making vary the duration T, a means for varying the frequency of voltage modulation, and means for varying the voltage modulated.

La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés; sur lesquels :

  • la figure 1 est un schéma électrique d'un dispositif de commande selon un aspect de l'invention ;
  • les figures 2 à 4 montrent des formes d'onde du dispositif de commande de la figure 1 ; et
  • la figure 5 est un schéma électrique d'un dispositif de commande selon un autre aspect de l'invention.
The present invention will be better understood on studying the detailed description of some embodiments taken by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings; on which ones :
  • Figure 1 is an electrical diagram of a control device according to one aspect of the invention;
  • Figures 2 to 4 show waveforms of the control device of Figure 1; and
  • Figure 5 is an electrical diagram of a control device according to another aspect of the invention.

Comme on peut le voir sur la figure 1, un dispositif de commande 1 est alimenté par une source de tension 2, par exemple la batterie du véhicule dans lequel il est monté, ou plus généralement le réseau électrique du véhicule, par exemple de type continu 12 ou 42 volts ou encore de type alternatif.As can be seen in FIG. 1, a device for control 1 is supplied by a voltage source 2, for example the battery of the vehicle in which it is mounted, or more generally the vehicle electrical network, for example of the continuous type 12 or 42 volts or alternatively.

Le dispositif de commande 1 est prévu pour alimenter quatre injecteurs piézo-électriques représentés par le même symbole qu'un condensateur en raison des caractéristiques électriques d'une cellule piézo-électrique qui est similaire à celle d'un condensateur et référencés 3 à 6.The control device 1 is designed to supply four piezoelectric injectors represented by the same symbol as a capacitor due to the electrical characteristics of a cell piezoelectric which is similar to that of a capacitor and referenced 3 to 6.

Le dispositif de commande 1 proprement dit est équipé de trois étages de puissance référencés 7 à 9, d'un calculateur de pilotage 10 et d'une interface d'élaboration de signaux de commande référencée 11 et disposée entre le calculateur 10 et le deuxième étage 8, le calculateur émettant des signaux de commande directement vers le premier étage 7 et le troisième étage 9.The control device 1 itself is equipped with three power stages referenced 7 to 9, a control computer 10 and an interface for developing control signals referenced 11 and disposed between the computer 10 and the second stage 8, the computer emitting control signals directly to the first floor 7 and third floor 9.

Le premier étage 7, destiné au découpage, comprend une entrée 12 reliée à la source de tension 2 et une sortie 13 reliée au deuxième étage 8. Le premier étage 7 comprend une inductance 14 reliée à l'entrée 12 et un interrupteur électronique 15 monté en série avec l'inductance 14, le point commun à l'inductance 14 et à l'interrupteur 15 étant noté 16, l'autre borne de l'interrupteur 15 étant reliée à la masse.The first stage 7, intended for cutting, includes an entrance 12 connected to the voltage source 2 and an output 13 connected to the second stage 8. The first stage 7 comprises an inductor 14 connected to input 12 and an electronic switch 15 mounted in series with inductor 14, the common point of inductor 14 and the switch 15 being noted 16, the other terminal of the switch 15 being connected to the mass.

Tel qu'il est représenté en figure 1, l'interrupteur 15 comprend un transistor 17 pourvu d'une entrée de commande 18 et une diode 19 montées en anti-parallèle. On pourrait, bien entendu, utiliser un transistor de type bidirectionnel en courant. Dans le cas illustré, le transistor 17 pourrait être de type MOS.As shown in Figure 1, the switch 15 includes a transistor 17 provided with a control input 18 and a diode 19 mounted in anti-parallel. We could, of course, use a bidirectional current type transistor. In the illustrated case, the transistor 17 could be of the MOS type.

Parallèlement à l'interrupteur 15, sont également montés une diode 20 et un condensateur 21 en série, la diode 20 étant reliée au point 16 et le condensateur 21 assure le filtrage de la tension. La sortie 13 du premier étage 7 est prise au point commun entre la diode 20 et le condensateur 21.In addition to the switch 15, there is also mounted a diode 20 and a capacitor 21 in series, the diode 20 being connected to the point 16 and the capacitor 21 filters the voltage. The output 13 of the first stage 7 is taken at the common point between the diode 20 and the capacitor 21.

Le deuxième étage 8 comprend une inductance 22 et un interrupteur électronique 23 montés en série entre l'entrée du deuxième étage 8 reliée à la sortie 13 du premier étage 7 et la masse. L'interrupteur 23 peut être d'un type analogue à l'interrupteur 15 avec un transistor 24 équipé d'une entrée de commande 25 et une diode 26 montée en anti-parallèle. Le point commun entre l'inductance 22 et l'interrupteur électronique 23 forme la sortie 27 du deuxième étage 8. L'autre borne de l'interrupteur électronique 23 est reliée à la masse.The second stage 8 includes an inductor 22 and a electronic switch 23 connected in series between the input of the second stage 8 connected to the output 13 of the first stage 7 and the ground. The switch 23 can be of a type analogous to the switch 15 with a transistor 24 equipped with a control input 25 and a diode 26 mounted in anti-parallel. The common point between inductance 22 and the electronic switch 23 forms the output 27 of the second stage 8. The other terminal of the electronic switch 23 is connected to ground.

La sortie 27 du deuxième étage 8 est reliée à des premières bornes des injecteurs 3 à 6 qui sont montés électriquement en parallèle. Les bornes opposées des injecteurs 3 à 6 sont reliées au troisième étage 9.The output 27 of the second stage 8 is connected to first terminals of injectors 3 to 6 which are electrically mounted in parallel. The opposite terminals of injectors 3 to 6 are connected to the third floor 9.

Le troisième étage 9 comprend quatre interrupteurs électroniques 28 à 31, chacun monté en série respectivement avec un injecteur 3, 4, 5, 6. Chaque interrupteur électronique 28 à 31 comprend une structure analogue à celle de l'interrupteur 15, à savoir un transistor, par exemple de type MOS, et une diode montée en anti-parallèle. Les bornes des interrupteurs électroniques 28 à 31 opposées aux injecteurs 3 à 6 sont reliées à la masse. Chaque entrée de commande des interrupteurs électroniques 28 à 31 est reliée au calculateur 10.The third stage 9 includes four switches electronic 28 to 31, each connected in series respectively with a injector 3, 4, 5, 6. Each electronic switch 28 to 31 includes a structure similar to that of switch 15, namely a transistor, for example of the MOS type, and a diode mounted in anti-parallel. The opposite terminals of electronic switches 28 to 31 to injectors 3 to 6 are connected to ground. Each entry of control of electronic switches 28 to 31 is connected to the calculator 10.

Le calculateur 10 reçoit en entrée une consigne de tension et est pourvu de six sorties destinées respectivement à l'entrée de commande 18 de l'interrupteur électronique 15 du premier étage 7, à l'interface 11 et aux entrées de commande des interrupteurs électroniques 28 à 31 du troisième étage 9.The computer 10 receives as input a voltage setpoint and is provided with six outputs intended respectively for the entry of control 18 of the electronic switch 15 of the first stage 7, at interface 11 and to the switch control inputs electronic 28 to 31 of the third stage 9.

L'interface 11 comprend un diviseur à résistance comprenant une résistance 32 et une résistance 33 montées en série entre la sortie 27 du deuxième étage 8 et la masse, la tension divisée étant prélevée au point commun entre lesdites résistances 32 et 33.The interface 11 comprises a resistance divider comprising a resistor 32 and a resistor 33 connected in series between the output 27 of the second stage 8 and the mass, the divided voltage being taken in common between said resistors 32 and 33.

L'interface 11 comprend encore un comparateur-régulateur, par exemple de type PID, pourvu d'une entrée reliée au calculateur 10, d'une autre entrée recevant la tension divisée en provenance du point commun aux résistances 32 et 33 et une sortie reliée à un élément 35 de modulation de largeur d'impulsions qui fait également partie de l'interface 11. L'élément 35 envoie un signal de commande à l'entrée de commande 25 de l'interrupteur 23 du deuxième étage 8.The interface 11 also includes a comparator-regulator, by PID type example, provided with an input connected to the computer 10, from another input receiving the divided voltage from the point common to resistors 32 and 33 and an output connected to an element 35 pulse width modulation which is also part of interface 11. Element 35 sends a control signal to the input 25 of the switch 23 of the second stage 8.

Bien entendu, on comprend que le nombre d'injecteurs est lié au nombre de cylindres du véhicule automobile et sera donc généralement compris entre 1 et 12. Bien entendu, il est tout à fait possible de prévoir une pluralité d'injecteurs par cylindre.Of course, we understand that the number of injectors is linked to the number of cylinders of the motor vehicle and will therefore generally between 1 and 12. Of course, it is quite possible to provide a plurality of injectors per cylinder.

Le dispositif de commande 1 permet de générer une haute tension périodique qui peut être supérieure à une centaine de volts à une fréquence élevée, typiquement supérieure à une dizaine de kiloHertz, sur la cellule piézo-électrique d'un injecteur à partir de la source de tension 2. Les interrupteurs 28 à 31 permettent de sélectionner l'injecteur qui doit être activé. L'interrupteur 15 du premier étage 7 permet d'effectuer un découpage d'une tension continue d'entrée et l'interrupteur 23 du deuxième étage 8 permet de déterminer une forme d'onde du type à modulation de largeur d'impulsions.The control device 1 makes it possible to generate a high periodic voltage which can be greater than a hundred volts at a high frequency, typically greater than ten kiloHertz, on the piezoelectric cell of an injector from the voltage source 2. Switches 28 to 31 allow select the injector to be activated. Switch 15 of first stage 7 makes it possible to carry out a cutting of a tension continuous input and the switch 23 of the second stage 8 allows determining a width modulation type waveform pulse.

Sur la figure 2, la première courbe montre la tension C28 sur l'entrée de commande de l'interrupteur 28, la deuxième courbe la tension C29 sur l'entrée de commande de l'interrupteur 29, la troisième courbe la tension C30 sur l'entrée de commande de l'interrupteur 30 et la quatrième courbe la tension C31 sur l'entrée de commande de l'interrupteur 31.In FIG. 2, the first curve shows the voltage C 28 on the control input of the switch 28, the second curve the voltage C 29 on the control input of the switch 29, the third curve the voltage C 30 on the control input of switch 30 and the fourth curve the voltage C 31 on the control input of switch 31.

Les tensions de commande se présentent sous la forme de créneaux, de largeur variable et de hauteur constante. En d'autres termes, la tension de commande est fixe et la durée de sélection des interrupteurs du troisième étage et donc de l'injecteur correspondant est variable. En outre, on prévoit qu'un seul injecteur est sélectionné en même temps et qu'une temporisation est prévue entre deux sélections d'injecteur.Control voltages are in the form of slots, of variable width and constant height. In others terms, the control voltage is fixed and the duration of selection of switches of the third stage and therefore of the corresponding injector is variable. In addition, it is expected that only one injector is selected. at the same time and there is a time delay between two injector selections.

La cinquième courbe montre la tension V3 aux bornes de l'injecteur 3, la sixième courbe montre la tension V5 aux bornes de l'injecteur 5, la septième courbe montre la tension V4 aux bornes de l'injecteur 4 et la huitième courbe montre la tension V6 aux bornes de l'injecteur 6.The fifth curve shows the voltage V 3 at the terminals of the injector 3, the sixth curve shows the voltage V 5 at the terminals of the injector 5, the seventh curve shows the voltage V 4 at the terminals of the injector 4 and the eighth curve shows the voltage V 6 across the injector 6.

Bien entendu, la tension aux bornes d'un injecteur est nulle tant que ledit injecteur n'est pas sélectionné. Lorsqu'un injecteur est sélectionné, par exemple l'injecteur 3, il voit une tension correspondant à l'alternance positive d'un signal sinusoïdal ou simplement périodique, lorsque l'interrupteur correspondant est passant.Of course, the voltage across an injector is zero as long as said injector is not selected. When an injector is selected, for example injector 3, it sees a voltage corresponding to the positive alternation of a sinusoidal signal or simply periodic, when the corresponding switch is passing.

Dans le mode de réalisation représenté ici, la fréquence et la tension du signal sinusoïdal sont fixes. Toutefois, il est avantageux, dans certains cas, de pouvoir faire varier la durée d'activation T, et/ou la fréquence du signal périodique, et/ou la tension du signal périodique.In the embodiment shown here, the frequency and the sinusoidal signal voltages are fixed. However, it is advantageous, in some cases, to be able to vary the duration of activation T, and / or the frequency of the periodic signal, and / or the signal voltage periodic.

En d'autres termes, la tension de la source 2 est transformée par les étages 7, 8 et 9, en une tension alternative aux bornes des injecteurs, caractérisée par la tension crête V, la fréquence F et la durée T, et, ceci pour chaque injecteur. La consigne reçue par le calculateur 10 peut être fournie par des lois de commande venant d'une autre couche logicielle ou d'un autre calculateur dont les valeurs dépendent de l'état du véhicule, notamment du moteur, de la vitesse, de l'accélération, etc., et du type de combustion désiré. L'interface 11 assure la modulation de la largeur d'impulsions de la tension d'alimentation de chaque injecteur.In other words, the voltage of source 2 is transformed via stages 7, 8 and 9, at an alternating voltage across the terminals injectors, characterized by the peak voltage V, the frequency F and the duration T, and, this for each injector. The instruction received by the computer 10 can be supplied by control laws coming from another software layer or another calculator whose values depend on the condition of the vehicle, especially the engine, speed, acceleration, etc., and the type of combustion desired. Interface 11 modulates the pulse width of the voltage for each injector.

La première courbe de la figure 3 montre la tension V13 au point 13, à l'entrée du premier étage 7 qui est ici continue. La deuxième courbe de la figure 3 montre la tension V25 sur l'entrée de commande 25 de l'interrupteur électronique 23, qui se présente sous la forme de créneaux. La troisième courbe de la figure 3 montre l'évolution du courant I22 dans l'inductance 22, et la quatrième courbe de la figure 3 montre la tension V27 à la sortie 27 du deuxième étage 8. La tension V27 est prélevée par l'interface 11 pour alimenter les résistances 32 et 33, et permettre une comparaison de tension avec le signal reçu par le calculateur 10. La tension V27 alimente les injecteurs 3 à 6 et plus précisément l'injecteur sélectionné par le troisième étage 9.The first curve in FIG. 3 shows the voltage V 13 at point 13, at the entrance to the first stage 7 which is here continuous. The second curve in Figure 3 shows the voltage V 25 on the control input 25 of the electronic switch 23, which is in the form of slots. The third curve in FIG. 3 shows the evolution of the current I 22 in the inductance 22, and the fourth curve in FIG. 3 shows the voltage V 27 at the output 27 of the second stage 8. The voltage V 27 is taken by the interface 11 for supplying the resistors 32 and 33, and allowing a voltage comparison with the signal received by the computer 10. The voltage V 27 supplies the injectors 3 to 6 and more precisely the injector selected by the third stage 9.

On voit que, lorsque la tension V25 est élevée, l'interrupteur 23 est passant, la tension V27 est nulle et le courant I22 dans l'inductance 22 tend à croítre. Lorsque la tension V25 est nulle, l'interrupteur 23 est bloqué, le courant dans l'inductance 22 tend à décroítre et la tension V27 est élevée. Les paramètres de contrôle de la tension V27 sont les angles de conduction des interrupteurs 15 et 23. Le deuxième étage 8 est conçu et piloté de telle sorte que la tension V27 est générée de la façon suivante.We see that, when the voltage V 25 is high, the switch 23 is on, the voltage V 27 is zero and the current I 22 in the inductor 22 tends to increase. When the voltage V 25 is zero, the switch 23 is blocked, the current in the inductor 22 tends to decrease and the voltage V 27 is high. The parameters for controlling the voltage V 27 are the conduction angles of the switches 15 and 23. The second stage 8 is designed and controlled so that the voltage V 27 is generated in the following manner.

L'interrupteur 23 est commandé de telle sorte qu' à sa fermeture, l'inductance 22 se charge pendant une certaine durée, puis lorsque ledit interrupteur 23 est bloqué, la tension aux bornes d'un injecteur sélectionné décrit une impulsion de forme sinusoïdale. La tension crête V27 dépend de l'énergie emmagasinée dans l'inductance 22 et de la tension V13 en entrée du deuxième étage 8. On fixe la durée de fermeture de l'interrupteur 15 de façon que la tension V13 en entrée du deuxième étage 8 soit maintenue et que la tension V27 de sortie du deuxième étage 8 soit obtenue par la commande de la durée de chargement de l'inductance 22. La tension V27 en crête est donc une fonction des angles de conduction de l'interrupteur 23.The switch 23 is controlled so that when it is closed, the inductor 22 charges for a certain period, then when said switch 23 is blocked, the voltage across a selected injector describes a pulse of sinusoidal shape. The peak voltage V 27 depends on the energy stored in the inductor 22 and on the voltage V 13 at the input of the second stage 8. The duration of closure of the switch 15 is fixed so that the voltage V 13 at the input of the second stage 8 is maintained and the output voltage V 27 of the second stage 8 is obtained by controlling the charging time of the inductor 22. The peak voltage V 27 is therefore a function of the conduction angles of the switch 23.

On peut se reporter à la figure 4, où sont représentés respectivement la tension V25 de commande de l'interrupteur 23, le courant I22 dans l'inductance 22, la tension V13 en sortie du premier étage 7 et en entrée du deuxième étage 8, la tension V18 de commande de l'interrupteur 15 et la tension V27 de sortie du deuxième étage 8.Reference can be made to FIG. 4, where the voltage V 25 for controlling the switch 23 is represented respectively, the current I 22 in the inductor 22, the voltage V 13 at the output of the first stage 7 and at the input of the second stage 8, the voltage V 18 for controlling the switch 15 and the voltage V 27 for output from the second stage 8.

La tension V18 présente ici une forme de créneaux régulièrement espacés qui assure, grâce au condensateur de filtrage 21, une tension V13 de sortie du premier étage 7 continue. La tension V13 peut être augmentée en augmentant les temps d'ouverture de l'interrupteur 15, et vice versa. La tension V25 se présente sous la forme de créneaux de largeur et d'intervalle variables, ce qui permet de faire varier la valeur crête de la tension V27.The voltage V 18 here has a form of regularly spaced slots which ensures, thanks to the filtering capacitor 21, a voltage V 13 of the output of the first stage 7 continues. The voltage V 13 can be increased by increasing the opening times of the switch 15, and vice versa. The voltage V 25 is in the form of slots of variable width and interval, which makes it possible to vary the peak value of the voltage V 27 .

La consigne en tension reçue par le calculateur 10 est traduite en une consigne en tension reçue par l'interface 11. La tension V27 en sortie du deuxième étage 8 est mesurée par le diviseur à résistances et comparée à la consigne reçue par l'interface 11. L'erreur est amplifiée par le comparateur-régulateur 34 dont la sortie est utilisée pour générer le signal à modulation de largeur d'impulsions nécessaire à la commande de l'interrupteur 23 du deuxième étage 8. La fonction liant la tension crête de la tension V27 et la tension de consigne V25 peut être réalisée par étalonnage ou caractérisation du système pour chaque injecteur. On bénéficie ainsi d'une régulation de la tension crête des injecteurs simple à mettre en oeuvre, un seul paramètre servant à la contrôler.The voltage setpoint received by the computer 10 is translated into a voltage setpoint received by the interface 11. The voltage V 27 at the output of the second stage 8 is measured by the resistance divider and compared to the setpoint received by the interface 11. The error is amplified by the comparator-regulator 34, the output of which is used to generate the pulse width modulation signal necessary for controlling the switch 23 of the second stage 8. The function linking the peak voltage of the voltage V 27 and the reference voltage V 25 can be produced by calibration or characterization of the system for each injector. There is thus a regulation of the peak voltage of the injectors which is simple to implement, a single parameter serving to control it.

La consigne en tension est variable suivant les besoins du système et répercutée par le calculateur 10 en forme d'onde caractérisée par la tension crête d'excitation des cellules piézo-électriques des injecteurs 3 à 6.The voltage setpoint is variable according to the needs of the system and reflected by the computer 10 in wave form characterized by the peak excitation voltage of the piezoelectric cells injectors 3 to 6.

Le dispositif de commande 1 est équipé de moyens d'asservissement en tension des injecteurs 3 à 6, à savoir les boucles de contre-réaction et les capteurs nécessaires, afin d'asservir en tension les injecteurs.The control device 1 is equipped with means voltage control of injectors 3 to 6, namely the loops feedback and the necessary sensors, in order to voltage the injectors.

Toutefois, un pilotage en fréquence peut également présenter des avantages.However, frequency control can also present advantages.

Sur la figure 5, est représenté un dispositif de commande 1 dont les trois étages 7 à 9 sont identiques à ceux de la figure 1. Le dispositif de commande 1 comprend un capteur de fréquence 36 monté sur la sortie 27 du deuxième étage 8 et relié à un convertisseur fréquence/tension 37 dont la sortie est envoyée à une entrée du comparateur-régulateur 34 dont l'autre entrée est, comme sur la figure 1, reliée à une sortie du calculateur 10. La sortie du comparateur 34 est envoyée à un module 38 qui génère les tensions de commande des entrées 18 et 25 des interrupteurs 15 et 23, respectivement. Le module 38 comprend un oscillateur commandé en tension (VCO) 39 relié à la sortie du comparateur 34 et un élément à modulation de largeur d'impulsions 40 monté en sortie de l'oscillateur 39 et générant lesdites tensions de commande.FIG. 5 shows a control device 1 whose three stages 7 to 9 are identical to those of FIG. 1. The control device 1 comprises a frequency sensor 36 mounted on the output 27 of the second stage 8 and connected to a converter frequency / voltage 37 whose output is sent to an input of the comparator-regulator 34 whose other input is, as in the figure 1, connected to an output of the computer 10. The output of the comparator 34 is sent to a module 38 which generates the control voltages of the inputs 18 and 25 of switches 15 and 23, respectively. The module 38 includes a voltage controlled oscillator (VCO) 39 connected to the comparator 34 output and a width modulation element pulse 40 mounted at the output of oscillator 39 and generating said control voltages.

En d'autres termes, la fréquence de la modulation de largeur d'impulsions est incluse dans une boucle de contre-réaction de fréquence permettant d'asservir le dispositif à la fréquence de découpage désirée. La consigne en fréquence est variable suivant les besoins du système et est répercutée par le calculateur 10 en forme d'onde caractérisée par la fréquence d'excitation des injecteurs.In other words, the frequency of the width modulation of pulses is included in a feedback loop of frequency allowing the device to be controlled at the frequency of desired cutting. The frequency setpoint is variable depending on the system requirements and is passed on by the computer 10 in form wave characterized by the excitation frequency of the injectors.

Le dispositif de commande est équipé de moyens d'asservissement en fréquence des cellules piézo-électriques des injecteurs, à savoir les boucles de contre-réaction et les capteurs nécessaires à cette contre-réaction afin d'assurer l'asservissement en fréquence. La fréquence d'excitation peut être supérieure ou inférieure à la fréquence de résonance mécanique des injecteurs, afin de contrôler la qualité d'injection du carburant.The control device is equipped with means frequency control of the piezoelectric cells of injectors, namely feedback loops and sensors necessary for this feedback to ensure enslavement in frequency. Excitation frequency can be higher or lower at the mechanical resonant frequency of the injectors, in order to check the quality of fuel injection.

On peut également prévoir un pilotage en durée d'injection variable. Le temps de commande T peut être déterminé au moyen d'un compteur pour que la durée d'excitation en tension des injecteurs soit la durée d'injection désirée pour chaque injecteur par le calculateur. La consigne en durée d'injection T est variable suivant les besoins du système et répercutée par le calculateur de pilotage des injecteurs en forme d'onde, caractérisée par la durée d'excitation des piézo-électriques des injecteurs 3 à 6. Le dispositif de commande 1 est alors équipé des moyens d'asservissement en durée d'excitation T des piézo-électriques des injecteurs, à savoir les boucles de contre-réaction et les capteurs nécessaires à la contre-réaction.We can also provide injection duration control variable. The control time T can be determined by means of a counter so that the voltage excitation duration of the injectors is the injection time desired for each injector by the computer. The injection time setpoint T is variable according to the needs of the system and passed on by the injectors control computer in waveform, characterized by the duration of the piezoelectric excitation injectors 3 to 6. The control device 1 is then equipped with piezoelectric drive duration T control means injectors, i.e. feedback loops and sensors required for feedback.

L'invention permet de contrôler la quantité de carburant injectée par des paramètres de contrôle électrique aux bornes des injecteurs dont les caractéristiques en débit de carburant sont fonction desdits paramètres de contrôle. La commande peut être réalisée par la combinaison des moyens de pilotage des injecteurs, notamment la fréquence, la tension et la durée d'injection. Les moyens de commande dépendent essentiellement de la topologie d'électronique, indépendamment des injecteurs.The invention makes it possible to control the quantity of fuel injected by electrical control parameters across the injectors whose fuel flow characteristics are dependent said control parameters. The order can be carried out by the combination of injector control means, in particular the frequency, voltage and duration of injection. Control means essentially depend on the electronics topology, independently of the injectors.

Claims (13)

Dispositif de commande (1) d'au moins un injecteur (3) équipé d'au moins un transducteur apte à se déplacer à réception d'une commande électrique, comprenant un moyen pour générer un signal de commande défini au moins par une tension, une fréquence et une durée d'injection, caractérisé par le fait que l'une au moins de la tension ou de la fréquence est une consigne variant en fonction d'instructions reçues par le dispositif de commande.Control device (1) of at least one injector (3) equipped with at least one transducer capable of moving on receipt of an electrical command, comprising means for generating a control signal defined at least by a voltage, an injection frequency and duration, characterized in that at least one of the voltage or the frequency is a setpoint varying as a function of instructions received by the control device. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tension est une variable de consigne variant en fonction d'instructions reçues par le dispositif de commande.Device according to claim 1, characterized in that the voltage is a setpoint variable varying as a function of instructions received by the control device. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour sélectionner un transducteur pendant une durée déterminée T, et un moyen pour alimenter ledit transducteur pendant ladite durée T avec une tension modulée apte à déplacer ledit transducteur entre deux positions opposées.Device according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises means for selecting a transducer for a determined duration T, and means for supplying said transducer for said duration T with a modulated voltage capable of moving said transducer between two opposite positions. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier étage (7) pourvu de moyens de découpage pour adapter la tension.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a first stage (7) provided with cutting means to adapt the tension. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens de découpage comprennent une inductance d'entrée (14), une branche montée entre la sortie d'inductance et la masse et comprenant un interrupteur électronique (15) et une deuxième branche parallèle à la première et comprenant une diode (20) et un condensateur de filtrage (21) montés en série, la sortie (13) du premier étage étant prise au point commun entre la diode et le condensateur de la deuxième branche.Device according to claim 4, characterized in that the cutting means comprise an input choke (14), a branch mounted between the choke output and ground and comprising an electronic switch (15) and a second parallel branch to the first and comprising a diode (20) and a filtering capacitor (21) connected in series, the output (13) of the first stage being taken at the common point between the diode and the capacitor of the second branch. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un deuxième étage (8) comprenant une inductance (22) et un interrupteur électronique (23) montés en série, le point commun à l'inductance et à l'interrupteur formant la sortie (27) du deuxième étage, l'autre borne de l'inductance formant l'entrée du deuxième étage, et l'autre borne de l'interrupteur étant reliée à la masse.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a second stage (8) comprising an inductor (22) and an electronic switch (23) connected in series, the point common to the inductor and to the switch forming the output (27) of the second stage, the other terminal of the inductor forming the input of the second stage, and the other terminal of the switch being connected to ground. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un troisième étage (9) comprenant, pour chaque transducteur, un interrupteur électronique (28 à 31) monté en série avec ledit transducteur.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a third stage (9) comprising, for each transducer, an electronic switch (28 to 31) mounted in series with said transducer. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'une pluralité de transducteurs sont montés en parallèle.Device according to claim 7, characterized in that a plurality of transducers are mounted in parallel. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un calculateur (10) apte à commander des composants de puissance.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a computer (10) capable of controlling power components. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour faire varier la durée de sélection d'un transducteur.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for varying the duration of selection of a transducer. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour faire varier la fréquence de modulation de la tension.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for varying the frequency of modulation of the voltage. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour faire varier la tension crête vue par les injecteurs.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for varying the peak voltage seen by the injectors. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour moduler la largeur d'impulsions de la tension d'alimentation d'un transducteur.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for modulating the pulse width of the supply voltage of a transducer.
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