FR2589523A1 - Injecteur de carburant de type piezoelectrique pour moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
UN INJECTEUR DE CARBURANT DE TYPE PIEZOELECTRIQUE COMPREND UN CORPS DE BUSE2020 PRESENTANT UN ORIFICE D'INJECTION2032, UNE AIGUILLE D'INJECTEUR2022, UN ACTIONNEUR PIEZOELECTRIQUE1010 ET UNE CHAMBRE DE POMPAGE1096 COMPRISE ENTRE DES SURFACES D'EXTREMITE DE L'ACTIONNEUR PIEZOELECTRIQUE ET DE L'AIGUILLE. ON COMMANDE L'OUVERTURE ET LA FERMETURE DE L'ORIFICE D'INJECTION PAR LE MOUVEMENT AXIAL DE L'AIGUILLE D'INJECTEUR, SOUS L'EFFET DES VARIATIONS DE PRESSION DANS LA CHAMBRE DE POMPAGE QUI SONT OBTENUES EN DILATANT OU EN CONTRACTANT L'ACTIONNEUR PIEZOELECTRIQUE.
Description
INJECTEUR DE CARBURANT DE TYPE PIEZOELECTRIQUE
POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention concerne un injecteur de carburant du type piézoélectrique, un injecteur de carburant comportant une valve de commande de pression hydraulique
piézoélectrique et un procédé et un dispositif pour comman-
der l'injection de carburant dans un moteur à combustion
interne équipé d'un injecteur de carburant du type piézo-
électrique.
On sait qu'on peut utiliser un actionneur piézo-
électrique pour commander le fonctionnement d'un injecteur de carburant dans un moteur à combustion interne. Bien que l'actionneur piézoélectrique ait une réponse rapide, il existe un problème consistant en ce qu'il est difficile
d'augmenter la levée de l'aiguille de l'actionneur piézo-
électrique. On connaît également une valve de commande de
pression hydraulique comportant une pompe piézoélectrique.
La valve de commande de pression hydraulique comportant une pompe piézoélectrique convient pour la commande précise d'un écoulement de fluide, mais dans la valve de commande
de pression hydraulique comportant une pompe piézoélectri-
que, du fait qu'une soupape à aiguille est ouverte par le mouvement d'un poussoir sous l'effet de la pression du liquide dans une chambre de pression, la soupape à aiguille
n'est pas complètement fermée lorsque la pression du liqui-
de introduit par l'entrée est nulle ou très faible, et il peut donc se produire une fuite du liquide par l'orifice de sortie. En ce qui concerne l'application d'un injecteur de carburant du type piézoélectrique à un moteur à combustion interne, on note qu'il est impossible de commander de façon continue la quantité de carburant inJectée en fonction de la fréquence d'attaque dans un moteur à allumage commandé, et qu'il est impossible de compenser un retard de lfallumage
par compression dans un moteur Diesel.
De plus, en ce qui concerne l'application d'un injecteur de carburant du type piézoélectrique à un moteur à combustion interne, tel qu'un moteur Diesel, on note qu'on utilise couramment une injection pilote pour réduire le bruit du moteur et réduire la consommation de carburant. Le développement de la commande d'injection de carburant s'est accompagné d'une amélioration et d'une optimisation du
volume d'injection pilote et de la durée d'absence d'injec-
tion avant l'injection principale. On a trouvé que le volume optimal d'inJection pilote et la durée optimale d'absence d'inJection variaient en fonction de l'indice de cétane d'un
carburant et de la température d'échauffement du moteur.
Plus précisément, lorsque l'indice de cétane et la tempéra-
ture d'échauffement du moteur sont faibles, on doit augmen-
ter le volume d'inJection pilote et on doit avancer le point d'inJection. Il n'a été proposé aucun dispositif de commande d'inJection de carburant satisfaisant capable de satisfaire
ces besoins.
Un actionneur piézoélectrique comprend de façon générale des éléments piézoélectriques. Si on applique une
tension de +500 V aux éléments piézoélectriques, l'action-
neur se dilate, et si on applique une tension de -200 V aux éléments, l'actionneur se contracte. Par conséquent, dans un dispositif de commande classique pour un tel actionneur, on ne peut que donner une valeur constante à la contraction de
l'actionneUr, c'est-à-dire à la course.
Un injecteur de carburant commandé par un action-
neur piézoélectrique fait apparaître les problèmes suivants.
Dans un moteur à combustion interne pour un véhicule, plus précisément un moteur à essence, la plage de commande de la quantité de carburant nécessaire est d'environ 50 fois la quantité minimale. Par conséquent, lorsqu'on commande la quantité de carburant en utilisant un injecteur qui dose la quantité de carburant sur la base d'une fréquence d'attaque, la fréquence d'attaque maximale doit être environ 50 fois supérieure à la fréquence minimale. Cette fréquence minimale
doit être supérieure à une fréquence d'admission correspon-
dant à la vitesse maximale du moteur. Par exemple, dans un moteur à 4 temps, la fréquence minimale est de 50 Hz ou plus pour une vitesse maximale du moteur de 6000 tr/mn. Si on fixe la fréquence minimale à 50 Hz, la fréquence d'attaque de l'inJecteur de carburant doit être comprise dans une plage de commande de 50 Hz à 2500 Hz. Cependant, même pour un injecteur de carburant à réponse rapide pour un moteur à essence, la fréquence maximale stable qu'on peut obtenir est limitée à environ 100 Hz, à cause d'un retard de réponse
pendant l'opération d'admission de carburant. Par consé-
quent, lorsque la course de l'actionneur est constante, on ne peut pas obtenir une plage de commande étendue pour la
quantité de carburant qui est injectée.
De plus, si on applique un tel actionneur à course constante à un injecteur de carburant, par exemple pour un
moteur Diesel, du fait que la levée d'une aiguille d'injec-
teur est prédéterminée, la section de passage pour l'injec-
tion et donc le débit d'injection de carburant deviennent constants, et il en résulte qu'on ne peut pas commander la quantité de carburant seulement par la durée d'ouverture de
l'injecteur. Par conséquent, lorsque la plage de fonctionne-
ment est étendue, comme dans un moteur de véhicule, ceci
aboutit à une diminution de puissance due à une durée d'in-
jection de carburant prolongée pendant le fonctionnement à vitesse élevée et, inversement, ceci rend le moteur bruyant et entraîne une dégradation de la composition des gaz d'échappement du fait d'une durée d'injection de carburant raccourcie pendant le fonctionnement à faible vitesse. On peut remédier efficacement à cette situation par un mode de fonctionnement connu utilisant une injection pilote, dans lequel on divise l'inJection de carburant en deux étapes, ou
plus. Cependant, dans ce cas, on ne peut commander efficace-
ment l'inJecteur de carburant que si la quantité minimale de
carburant que l'injecteur est capable d'injecter est infé-
rieure à la quantité nécessaire pour une injection pilote appropriée, par exemple environ 1 mm3, ce qui exige un temps
de réponse très court.
Un but de l'invention est de procurer un injecteur
de carburant perfectionné du type piézoélectrique, applica-
ble à un dispositif de commande d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne, dans lequel seul le
déclenchement du changement d'état de l'injecteur est effec-
tué par un actionneur piézoélectrique, tandis que la majeure partie du changement d'état de l'injecteur et le maintien de l'état de l'injecteur sont accomplis par une pression hydraulique, grâce à quoi on obtient une amélioration à la fois du temps de réponse et de la longueur de la course de l'aiguille. Un autre but de l'invention est de procurer un injecteur de carburant perfectionné comportant une valve de
commande hydraulique piézoélectrique applicable à un dispo-
sitif de commande d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne, dans lequel une soupape à aiguille
incorporée dans la valve de commande hydraulique piézoélec-
trique peut être complètement fermée, même lorsque la pres-
sion d'alimentation est nulle, ou pendant une augmentation
de la pression d'alimentation à partir de zéro.
Un autre but encore de l'invention est de procurer
un dispositif d'injection de carburant comportant un action-
neur piézoélectrique qui permet d'obtenir une injection de
carburant avec une quantité de carburant élevée et une répon-
se rapide à un signal électrique.
Un autre but encore de l'invention est de procurer un dispositif perfectionné pour commander l'injection de carburant dans un moteur Diesel comportant un injecteur de carburant du type piézoélectrique, dans lequel on peut effectuer une injection de carburant pilote appropriée, indépendamment de l'indice de cétane du carburant et de
l'état d'échauffement du moteur.
Un but supplémentaire de l'invention est de procu-
rer un actionneur piézoélectrique applicable à un injecteur de carburant dans un moteur à combustion interne, dans lequel on effectue un actionnement piézoélectrique avec une course variable en faisant varier le degré de contraction de l'actionneur, par la commande de la décharge de charges de
l'actionneur.
Un aspect de l'invention procure un injecteur de carburant du type piézoélectrique comprenant: un corps de
buse comportant un orifice d'injection; une aiguille d'in-
jecteur dans le corps de buse; un actionneur piézoélectri-
que; et une chambre de pompage faisant face à la surface d'extrémité de l'actionneur piézoélectrique et à la surface
d'extrémité de l'aiguille d'injecteur; l'orifice d'injec-
tion étant conçu de façon à être fermé ou ouvert par le déplacement de l'aiguille d'injecteur dans un sens avant ou
arrière, dans la direction de l'axe de l'aiguille d'injec-
teur, sous l'effet d'un changement de la pression dans la chambre de pompage obtenu en dilatant ou en contractant
l'actionneur piézoélectrique conformément à l'effet piézo-
électrique de l'actionneur piézoélectrique.
Selon un autre aspect de l'invention, l'injecteur
de carburant défini ci-dessus comporte une valve de comman-
de de pression hydraulique piézoélectrique comprenant: une soupape mobile destinée à changer l'état d'un conduit de liquide reliant une entrée de liquide sous pression et une
sortie de liquide; un poussoir destiné à déplacer la soupa-
pe dans la direction de fermeture de la soupape sous l'effet de la pression dans une première chambre de pression à laquelle est appliquée la pression du liquide à l'entrée de
liquide sous pression; un actionneur piézoélectrique com-
portant une chambre de pompage en communication avec la pre- mière chambre de pression, pour changer la position de la soupape en changeant la pression du liquide dans la première
chambre de pression, par le changement du volume de la cham-
bre de pompage conformément à un signal de commande; un élément d'application de force du type à ressort destiné à exercer une force sur la soupape pour fermer celle-ci; et un élément de suppression de force qui réagit à la pression du liquide à l'entrée de liquide sous pression en supprimant
la force de l'élément d'application de force.
Un autre aspect encore de l'invention procure un
dispositif d'injection de carburant pour un moteur à combus-
tion interne comprenant: un corps de buse; une buse formée à la partie inférieure du corps de buse; un actionneur piézoélectrique présentant un effet piézoélectrique; une soupape montée de façon coulissante à l'intérieur du corps pour ouvrir et fermer la buse; et une chambre de carburant formée entre l'actionneur piézoélectrique et la soupape; et une dilatation de l'actionneur piézoélectrique réduit le volume de la chambre de carburant, ce qui déplace la soupape dans la direction de fermeture de la buse, tandis qu'une
contraction de l'actionneur piézoélectrique augmente le volu-
me de la chambre de carburant, ce qui déplace la soupape dans
la direction d'ouverture de la buse.
Un autre aspect encore de l'invention procure un procédé pour commander l'injection de carburant dans un
moteur Diesel comportant un dispositif d'injection de carbu-
rant du type piézoélectrique, comprenant les opérations sui-
vantes: on détecte un point d'allumage du moteur Diesel; on lit les données de point d'allumage détectées; on compare les données de point d'allumage détectées avec des données de
référence, et on calcule une différence de point d'alluma-
ge; on compare la différence de point d'allumage avec une
valeur de seuil prédéterminée, pour déterminer si la diffé-
rence de point d'allumage dépasse ou non la valeur de seuil prédéterminée; on produit des données de correction de point d'injection pilote sur la base du résultat de la
détermination; on élabore une instruction consistant en don-
nées de commande de point d'injection pilote, sur la base des données de correction de point d'injection pilote qui ont été produites; on produit un signal d'attaque de commande de
point d'injection pilote sur la base de l'instruction consis-
tant en données de commande de point d'injection pilote; et on attaque le dispositif d'injection de carburant sur la base du signal d'attaque de commande de point d'injection pilote
produit, grâce à quoi on utilise une commande en boucle fer-
mée, employant un signal basé sur le résultat de la détection du point d'allumage du moteur Diesel, pour commander un point d'injection pilote de façon que l'allumage ait lieu à un
point d'allumage désiré.
Un autre aspect encore de l'invention procure un dispositif destiné à commander l'injection de carburant dans un moteur Diesel comportant uan injecteur de carburant du type piézoélectrique, comprenant une unité de détection de point d'allumage destinée à détecter un point d'allumage du moteur Diesel; une unité de lecture de données de point d'allumage destinée à lire des données provenant de l'unité de détection de point d'allumage; une unité de calcul de
différence de point d'allumage destinée à comparer des don-
nées de référence avec les données lues par l'unité de lec-
ture de données de point d'allumage, et à calculer une dif-
férence de point d'allumage; une unité de décision relative à la différence de point d'allumage destinée à comparer la
différence de point d'allumage avec une valeur de seuil pré-
déterminée; et à décider si la différence de point d'allu-
mage dépasse ou non la valeur de seuil prédéterminée; une unité de correction de point d'inJection pilote destinée à produire des données de correction de point d'injection
pilote sur la base du signal de sortie de décision de l'uni-
té de décision concernant la différence de point d'alluma-
ge; une unité d'élaboration d'instruction de commande de point d'inJection pilote destinée à recevoir les données de correction de point d'injection pilote provenant de l'unité de correction de point d'injection pilote, et à produire des
données d'instruction de commande de point d'injection pilo-
te; une unité d'attaque de commande de point d'injection pilote destinée à recevoir l'instruction de commande de point d'injection pilote provenant de l'unité d'élaboration d'instruction de commande de point d'injection pilote; et une unité d'injection de carburant attaquée par l'unité d'attaque de commande de point d'injection pilote; l'unité d'injection de carburant comprenant une soupape d'injection de carburant qui reçoit en permanence du carburant à haute pression et qui est ouverte sous l'effet de l'instruction de commande de point d'injection pilote, pour effectuer l'injection; grâce à quoi on utilise une commande en boucle fermée employant un signal basé sur un signal de sortie de l'unité de détection de point d'allumage, pour la commande d'un point d'injection pilote, de façon que l'allumage ait
lieu à un point d'allumage désiré.
Un aspect supplémentaire de l'invention procure un dispositif de commande pour un actionneur piézoélectrique,
comprenant: un actionneur piézoélectrique; une unité des-
tinée à appliquer une charge à l'actionneur piézoélectri-
que; et une unité destinée à commander la valeur de la charge déchargée à partir de l'actionneur piézoélectrique, grâce à quoi la course de l'actionneur piézoélectrique est commandée conformément à la valeur de la charge qui est
déchargée à partir de cet actionneur.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description qui va suivre de modes de réalisation, donnés
à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la descrip-
tion se réfère aux dessins annexés sur lesquels:
La figure 1 est une coupe d'un injecteur de carbu-
rant comportant une valve de commande de pression hydrau-
lique de type piézoélectrique, conforme à un mode de réalisa- tion de l'invention; La figure 2 montre la structure détaillée d'une partie de l'injecteur de carburant de la figure 1; La figure 3 est une coupe montrant une partie d'un dispositif de commande d'injection de carburant pour un moteur Diesel, utilisant une injection pilote conformément à un autre mode de réalisation de l'invention; La figure 4 est une représentation schématique d'un capteur de point d'allumage dans le dispositif de la figure 3; La figure 5 est un schéma de circuit équivalent du capteur de point d'allumage de la figure 4; La figure 6 est une coupe d'un injecteur faisant partie du dispositif de la figure 3;
Les figures 7 et 8 sont des graphiques qui mon-
trent des caractéristiques dynamiques du dispositif de la figure 3; La figure 9 est un schéma synoptique d'un circuit de commande faisant partie du dispositif de la figure 3; La figure 10 est un organigramme destiné à l'explication du fonctionnement du circuit de commande de la figure 9; La figure 11 est une coupe montrant une partie
d'un système d'injection de carburant correspondant à enco-
re un autre mode de réalisation de l'invention;
La figure 12 est un schéma synoptique d'un cir-
cuit de commande qui fait partie du système d'injection de carburant de la figure 11; La figure 13, composée des figures 13A et 13B, est un organigramme destiné à expliquer le fonctionnement du circuit de commande de la figure 12;
La figure 14 est un schéma de circuit d'une confi-
guration fondamentale d'un dispositif de commande pour un actionneur piézoélectrique correspondant à encore un autre mode de réalisation de l'invention; La figure 15 est un schéma d'un circuit d'attaque faisant partie du dispositif de commande correspondant à encore un autre mode de réalisation de l'invention; La figure 16 est un schéma de circuit montrant un
exemple d'un générateur de signal de déclenchement représen-
té sur la figure 15; La figure 17 est un diagramme séquentiel destiné à l'explication du fonctionnement du circuit d'attaque représenté sur la figure 15; La figure 18 est un schéma de circuit montrant une modification du circuit d'attaque représenté sur la figure ; La figure 19 est une coupe latérale d'un injecteur de carburant auquel le dispositif de commande représenté sur la figure 15 est appliqué; La figure 20 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne comportant l'injecteur de carburant qui est représenté sur la figure 19;
La figure 21 est un graphique montrant la rela-
tion entre une tension de référence et une quantité de car-
burant injectée par l'injecteur de carburant lorsqu'on uti-
lise le circuit d'attaque représenté sur la figure 15;
La figure 22 est un graphique montrant la rela-
tion entre une fréquence d'attaque et la quantité de carbu-
rant qui est injectée par l'injecteur de carburant lorsque l'injecteur est attaqué par le circuit d'attaque qui est représenté sur la figure 15; La figure 23 est un schéma synoptique d'un circuit destiné à produire la tension de référence et un signal d'attaque pour commander l'injecteur de carburant; La figure 24 est un organigramme montrant une séquence d'opérations relatives à la détermination de la
fréquence du signal d'attaque et de la tension de référen-
ce; La figure 25 est une coupe d'un autre injecteur de carburant auquel le dispositif de commande conforme à un mode de réalisation de l'invention est appliqué; La figure 26 est un graphique montrant la relation entre la levée d'une aiguille d'injecteur et une section
de restriction minimale d'un conduit de carburant dans l'in-
jecteur de carburant;
La figure 27 est un schéma d'un circuit de comman-
de qui est utilisé dans le dispositif de commande conforme à encore un autre mode de réalisation de l'invention; La figure 28A,composée des figures 28A-1 et 28A-2, et la figure 28B sont des organigrammes destinés à expliquer le fonctionnement du circuit de commande représenté sur la figure 27; La figure 29 est un graphique montrant la relation entre la vitesse d'un moteur et la tension résiduelle d'un condensateur de décharge qu'on utilise dans le circuit de commande représenté sur la figure 27; La figure 30 est un schéma d'un circuit d'attaque
dans le dispositif de commande pour un actionneur piézoélec-
trique conforme à un mode de réalisation supplémentaire de l'invention;
La figure 31 est un schéma de circuit d'un généra-
teur de signal de déclenchement qui est représenté sur la figure 30; La figure 32 est une représentation schématique de la structure d'ensemble d'un moteur à combustion interne
comprenant un injecteur de carburant commandé par le dispo-
sitif de commande représenté sur la figure 30;
La figure 33 est une coupe d'un injecteur de car-
burant auquel le dispositif de commande représenté sur la figure 30 est appliqué;
La figure 34 est un graphique montrant des carac-
téristiques d'injection de carburant de l'injecteur repré-
senté sur la figure 33; La figure 35 est un schéma synoptique d'un circuit destiné à produire des signaux d'injection pilote et
d'injection principale pour commander l'injecteur de carbu-
rant; La figure 36 est un diagramme séquentiel destiné à expliquer le fonctionnement dans le cas o le circuit d'attaque représenté sur la figure 30 est attaqué par le générateur de signal de déclenchement représenté sur la figure 31;
La figure 37 est un graphique montrant des carac-
téristiques d'injection de carburant de l'injecteur dans le cas de l'utilisation du circuit d'attaque représenté sur la figure 30;
La figure 38 est un graphique montrant des carac-
téristiques d'injection de carburant de l'inJecteur lorsqu'on fait varier une tension de référence qui est appliquée au circuit d'attaque représenté sur la figure 30; La figure 39 est un schéma synoptique d'un autre circuit destiné à produire les signaux d'injection pilote et d'injection principale; La figure 40 est un graphique montrant la relation entre la vitesse du moteur et la tension de référence lorsqu'on fait varier la tension de référence conformément à la vitesse du moteur, en utilisant le circuit représenté sur la figure 39;
La figure 41 est un diagramme séquentiel corres-
pondant au cas dans lequel on commande le débit d'injection
de carburant conformément à la vitesse du moteur en utili-
sant le circuit représenté sur la figure 39;
La figure 42 est un graphique montrant des carac-
téristiques d'injection de carburant d'un injecteur de car-
burant du type à téton; La figure 43 est un diagramme séquentiel destiné à l'explication du fonctionnement de l'injecteur de carburant
lorsque le dispositif de commande de l'invention est appli-
qué à l'injecteur de carburant du type à téton;
La figure 44 est une coupe de l'injecteur de car-
burant du type à téton auquel le dispositif de commande de l'invention est appliqué; La figure 45 est un schéma de circuit d'un autre exemple du générateur de signal de déclenchement représenté sur la figure 36; et La figure 46 est un diagramme séquentiel destiné à l'explication du fonctionnement lorsque le circuit d'attaque représenté sur la figure 30 est attaqué par le générateur de
signal de déclenchement représenté sur la figure 45.
La figure 1 montre un injecteur de carburant com-
portant une valve de commande hydraulique piézoélectrique conforme à un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 montre de façon plus détaillée une partie de l'injecteur de carburant représenté sur la figure 1. Dans le dispositif représenté sur la figure 1, un injecteur de carburant 2000 est monté dans une culasse pour chaque cylindre d'un moteur
Diesel, d'une manière connue, de façon à injecter du carbu-
rant dans une chambre de combustion de chaque cylindre.
Le corps de l'injecteur de carburant 2000 est constitué par un corps principal 2012 et par une enveloppe
intérieure 2014. Le corps principal 2012, l'enveloppe inté-
rieure 2014 et une buse d'injection de carburant 2018 sont maintenus assemblés les uns aux autres par une douille
filetée 2016 qui est vissée dans le corps principal 2012.
La buse 2018 a une structure connue et elle comporte un
corps de buse 2020 et une soupape à aiguille 2022. La sou-
pape à aiguille 2022 comprend une partie de grand diamètre
2024 et une partie de petit diamètre 2026. Une portée coni-
que 2028 ouvre ou ferme un orifice d'injection 2032 en asso-
ciation avec un siège de soupape 2030 dans le corps de buse 2020. La partie de grand diamètre 2024 de la soupape à aiguille 2022 est montée de façon coulissante dans un trou axial 2034 du corps de buse 2020, de façon à définir un jeu qui est par exemple d'environ 2 Mm. Un raccord d'entrée 2038 et un orifice d'entrée de carburant 2040, pouvant être reliés à un tuyau de carburant à haute pression 33, sont formés dans le corps principal 2012. L'orifice d'entrée de carburant 2040 est relié à l'orifice d'injection 2032 par un conduit de carburant 2042 qui comprend un conduit radial 2044 et un conduit axial 2046 dans le corps principal 2012, un conduit axial 2048 dans l'enveloppe intérieur 2014, un conduit annulaire 2050 formé dans la surface supérieure du corps de buse 2020, un conduit
incliné 2052 dans le corps de buse 2020, et un conduit annu-
laire étroit 2056 entourant une chambre de pression 2054 et la partie de petit diamètre 2026 de la soupape à aiguille 2022. Pendant le fonctionnement du moteur, du carburant à haute pression est touJours appliqué à l'orifice d'entrée de carburant 2040 par une pompe 32, par exemple une pompe à ailettes, et la pression du carburant est réglée par un
accumulateur 31 de façon à être par exemple de 20 MPa.
Le carburant qui s'échappe dans une cavité 2062 par le Jeu entre la partie de grand diamètre 2024 de la soupape à aiguille 2022 et le trou axial 2034 est ramené vers un réservoir de carburant 67 par un conduit de retour
2064 et un orifice de retour 2066.
Pendant le fonctionnement du moteur, une force ascendante agit sur la soupape à aiguille 2022 et soulève
celle-ci, du fait de la pression du carburant dans la cham-
bre de pression 2054. L'ouverture et la fermeture de la soupape à aiguille 2022 sont commandées par un poussoir 2070, qui est commandé par un dispositif d'entraînement piézoélectrique 1000. Le poussoir 2070 est monté dans un trou axial 2074 du corps principal 2012, et le jeu entre le trou axial 2074 et la périphérie extérieure du poussoir 2070 est d'environ 20 pm. Une première chambre de pression 2078 est formée entre une plaque d'extrémité en forme de disque 1076 du dispositif d'entraînement piézoélectrique 1000, le trou axial 2074 et le poussoir 2070. La première chambre de pression 2078 communique avec un évidement annulaire 2080 entourant le poussoir 2070, par l'intermédiaire du jeu entre la périphérie extérieure du poussoir 2070 et le trou axial 2074. L'évidement annulaire 2080 communique avec l'orifice d'entrée de carburant 2040 par le conduit 2044. Par consé-
quent, la pression de carburant au niveau de l'orifice
d'entrée de carburant 2040 est transmise à la première cham-
bre de pression 2078 pour solliciter le poussoir 2070 vers le bas. Cette force est transmise à la soupape à aiguille 2022 par une tige-poussoir 2082 qui est disposée de façon coaxiale entre le poussoir 2070 et la soupape à aiguille 2022, pour solliciter cette dernière dans la direction de fermeture de l'injecteur. Pour maintenir la soupape à aiguille 2022 en position de fermeture contre l'action d'une force ascendante qui est appliquée par la pression dans la chambre de pression 2054, l'aire de réception de pression du poussoir 2070 doit être supérieure à celle de
la soupape à aiguille 2022.
Dans le mode de réalisation qui est représenté sur la figure 1, on choisit une valeur d'environ 4 mm pour le diamètre du poussoir 2070. On notera qu'il est possible de supprimer la tige-poussoir 2082 et de former la soupape à aiguille 2022 et le poussoir 2070 en un seul ensemble, comme il est décrit dans la publication de brevet japonais non examiné nr 59206668. Cependant, lorsqu'on utilise des éléments séparés comme dans le mode de réalisation de la
figure 1, le centrage du corps principal 2012, de l'envelop-
pe intérieure 2014 et du corps de buse 2020 se trouve faci-
lité. Les extrémités inférieures du poussoir 2070 et de la tige-poussoir 2082 ont une forme hémisphérique. Le carburant qui fuit dans une cavité intérieure 2084 de l'enveloppe intérieure 2014, par le jeu entre le poussoir 2070 et le trou axial 2074, est évacué vers le conduit de retour 2064
par l'intermédiaire d'un conduit 2086.
Le dispositif d'entraînement piézoélectrique 1000 comprend une enveloppe cylindrique 1088 avec un fond, un piston 1090, un actionneur 1010 et la plaque d'extrémité en forme de disque 1076. L'enveloppe 1088 est vissée dans le corps principal 2012 de façon que la plaque d'extrémité
1076 soit bloquée entre l'enveloppe 1088 et le corps princi-
pal 2012. Un joint torique 3.094 est intercalé entre le pis-
ton 1090 et la plaque d'extrémité 1076 pour définir une chambre de pompe 1096. La chambre de pompe 1096 communique
avec la première chambre de pression 2078 par l'intermédiai-
re d'un trou de communication 1098 de la plaque d'extrémité
1076. Le diamètre du trou de communication 1098 est infé-
rieur à celui du poussoir 1070, de façon que la plaque d'extrémité 1076 constitue une butée de limite supérieure pour le poussoir 2070. La surface inférieure de la plaque d'extrémité 1076 et la surface supérieure du poussoir 2070 sont polies miroir. Lorsque le poussoir 2070 s'élève et bute contre la plaque d'extrémité 1076, le carburant sous pression provenant de l'orifice d'entrée de carburant 2040
ne pénètre plus dans la chambre de pompe 1096.
L'actionneur 1010 a une structure connue et il comporte un élément piézoélectrique en forme de colonne 1011. L'élément piézoélectrique 1011 est constitué par un empilement en forme de colonne d'environ 50 disques minces en céramique ayant un diamètre de 15 mm et une épaisseur de
0,5 mm, le principal constituant de chaque disque consis-
tant en titanate de zirconium-plomb. Des plaques d'électro-
des se présentant sous la forme de pellicules sont dispo-
sées entre les disques respectifs et sont alternativement connectées à des fils conducteurs positif et négatif 1102,
de façon que les électrodes respectives constituent un cir-
cuit électrique parallèle. Les fils conducteurs 1102 traver-
sent l'enveloppe 1088 et une traversée 1104 est placée à l'endroit o les fils traversent l'enveloppe. Lorsqu'un
signal de tension de 500 V est appliqué à l'élément piézo-
électrique 1011 par un circuit de commande externe (non représenté), par l'intermédiaire des fils conducteurs 1102, l'élément piézoélectrique 1011 se dilate dans sa direction axiale sur une distance totale d'environ 50 Mm. Lorsque la
tension appliquée est supprimée ou lorsqu'une tension inver-
se est appliquée à l'élément 1011, ce dernier se contracte pour revenir à sa longueur d'origine. Sous l'effet de la dilatation ou de la contraction de l'élément 1011, le piston 1090 est déplacé de façon à réduire et à augmenter le volume de la chambre de pompe 1096. Comme décrit ci-dessus, la cavité annulaire 2080 et la première chambre de pression 2078 communiquent mutuellement par le jeu de faible valeur
qui existe entre le trou axial 2074 et la périphérie exté-
rieure du poussoir 2070, et ce jeu remplit la fonction
*d'une restriction.
Par conséquent, lorsqu'une différence de pression apparait entre l'évidement annulaire 2080 et la première chambre de pression 2078 (ou la chambre de pompe 1096), une petite durée de retard se manifeste avant que les pressions
dans ces cavités s'équilibrent.
Ainsi, lorsque le volume de la chambre de pompe 1096 est augmenté, les pressions dans la chambre de pompe
1096 et la première chambre de pression 2078 diminuent tem-
porairement, d'une valeur correspondant à une pression d'alimentation. Le poussoir 2070 se déplace alors vers le
haut, il bute contre la plaque d'extrémité 1076 et il sou-
lève la soupape à aiguille 2022, ce qui permet l'injection
de carburant. Dans cet état, le volume de la première cham-
bre de pression 2078 est égal à zéro, et la surface supé-
rieure du poussoir 2070 est amenée en contact étanche avec la surface inférieure de la plaque d'extrémité 1076, pour
remplir la fonction d'une soupape isolant l'évidement annu-
laire 2080 par rapport à la chambre de pompe 1096. Pour cette raison, le carburant à haute pression n'entre pas dans la chambre de pompe 1096. De ce fait, une pression réduite agit sur le poussoir 2070, en relation avec la section du trou de communication 1098, et le poussoir 2070 est maintenu appliqué contre la plaque d'extrémité 1076 par la force
ascendante qui agit sur la soupape à aiguille 2022.
Au contraire, lorsque le volume de la chambre de pompe 1096 est réduit, le poussoir 2070 est séparé de la plaque d'extrémité 1076 et il est appliqué vers le bas par la pression qui règne dans la première chambre de pression
2078, et la soupape à aiguille 2022 est en position de fer-
meture. De cette manière, en commandant l'application d'un signal au dispositif d'entraînement piézoélectrique 1000, on peut commander l'ouverture et la fermeture de la soupape
à aiguille 2022. Ce principe de fonctionnement est fonda-
mentalement le même que celui de la valve de commande hydraulique qui est décrite dans la publication de brevet
Japonais non examiné n 59-206668.
Lorsqu'un moteur est arrêté ou au moment du démarrage, la pression de sortie de la pompe d'alimentation 32 est égale à zéro ou bien n'a pas atteint une pression prédéterminée. De ce fait, il arrive souvent que le poussoir 2070 ne puisse pas fermer de façon satisfaisante la soupape à aiguille 2022. Dans l'injecteur de carburant représenté sur la figure 1, on peut fermer la soupape à aiguille 2022
de façon satisfaisante dans un tel état, et on peut empê-
cher que du carburant soit injecté de façon erronée par
l'injecteur 2000.
Dans l'injecteur de carburant représenté sur la figure 1, l'injecteur de carburant 2000 est équipé de moyens de mise sous pression à ressort 2160. Les moyens de
mise sous pression 2160 consistent en un ressort de pres-
sion 2161 et en un élément de pression en forme de douille 2162, comportant un collet. Le ressort 2161 est monté dans un état comprimé entre un collet 2112 de l'élément 2162 et
la surface inférieure du corps principal 2012, pour sollici-
ter la douille 2162 vers le bas et pour appliquer l'extrémi-
té inférieure de la douille 2162 contre l'extrémité supé- rieure de la soupape à aiguille 2022. La tige-poussoir 2082 est introduite de façon coulissante dans la douille 2162. La douille 2162 est elle-même introduite de façon coulissante dans un trou axial 2114 de l'enveloppe intérieure 2014, de
façon qu'il existe un jeu entre la douille et le trou.
Un alésage de cylindre 2116, ouvert vers le haut, est formé dans l'enveloppe intérieure 2014, et un piston 2231 est monté de façon coulissante à l'intérieur. Le jeu entre l'alésage 2116 et la périphérie extérieure-du piston 2231 peut être fixé par exemple à 10 pm, et ce jeu fait
fonction de restriction, comme on le décrira ultérieure-
ment. Un trou traversant 2120 qui traverse la douille 2162 est formé dans la partie de tête du piston 2231, et le jeu entre le trou traversant 2120 et la périphérie extérieure de la douille 2162 est fixé à une valeur élevée, d'environ 1 mm. Une rondelle d'espacement en cuivre 2122 est bloquée entre la partie de tête du piston 2231 et le collet 2112, pour établir un joint d'étanchéité entre le piston 2231 et la douille 2162. Le piston 2231 et la douille 2162 peuvent être formés en un seul élément, mais s'ils sont formés séparément, on peut effectuer commodément le centrage
entre l'alésage cylindrique 2116 et le trou axial 2114.
Le piston 2231 peut être sollicité par une force provenant du ressort de pression 2161 et s'exerçant par
l'intermédiaire de la douille 2162, et il peut porter con-
tre la partie inférieure de l'enveloppe intérieure 2014.
Dans cette position (première position), la douille 2162 porte contre la soupepe à aiguille 2022 pour fermer celle-ci. Une partie chanfreinée 2124 est formée sur la partie de tête du piston 2231. Lorsque le piston 2231 est à la première position, une seconde chambre de pression 2232
de forme annulaire est définie entre le piston 2231 et l'en-
veloppe intérieure 2014. Lorsque le piston 2231 est à la-
première position, la seconde chambre de pression 2232 com-
munique avec le conduit de carburant 2042, plus précisément avec le conduit 2048, par l'intermédiaire du jeu qui existe entre la périphérie extérieure du piston 2231 et l'alésage de cylindre 2116, et qui fait fonction de restriction, et par l'intermédiaire d'un orifice radial 2128 de l'enveloppe intérieure 2014. L'orifice 2128 est formé en une position à laquelle il s'ouvre directement dans la seconde chambre de pression 2232 lorsque le piston 2231 s'élève d'environ 3 mm
à partir de la première position (seconde position).
Lorsque le piston 2231 s'élève davantage, il bute contre la
surface inférieure du corps principal 2012. La course maxi-
male du piston 2231 peut être fixée par exemple à 5 mm. Le
piston 2231 et la seconde chambre de pression 2232 consti-
tuent des moyens 2230 destinés à supprimer la force exercée
par les moyens de mise sous pression 2160.
On va maintenant décrire le fonctionnement de
l'injecteur de carburant représenté sur la figure 1.
Lorsque le moteur est arrêté, l'injecteur de car-
burant 2000 est dans l'état qui est représenté sur la figu-
re 1. L'accumulateur 31, le tuyau de carburant 33, l'orifi-
ce d'entrée de carburant 2040, le conduit de carburant 2042, comprenant la chambre de pression 2054, la première chambre de pression 2078, la chambre de pompe 1096 et la seconde chambre de pression 2232, sont emplis de carburant, et la
pression du carburant est la pression atmosphérique.
Pour faire démarrer le moteur, on doit faire fonctionner la pompe 32 pendant une seconde ou moins, de
façon à augmenter la pression de carburant dans l'accumula-
teur 31 jusqu'à 20 MPa. La pression dans l'accumulateur 31
est immédiatement transmise à la chambre de pression 2054.
Dans ce cas, du fait que le jeu entre la périphérie exté-
rieure du poussoir 2070 et le trou axial 2074, et le jeu entre la périphérie extérieure du piston 2231 et l'alésage de cylindre 2116 se comportent comme des restrictions, l'augmentation de pression dans les première et seconde chambres de pression 2078 et 2232 est lente et elle est retardée d'environ une seconde à partir de l'augmentation
de la pression hydraulique dans la chambre de pression 2054.
La pression de carburant dans la chambre de pression 2054 agit donc en direction ascendante sur la soupape à aiguille
2022 pour la soulever par rapport au siège de soupape 2030.
Lorsque la soupape à aiguille 2022 est soulevée, du carbu-
rant s'écoule par l'orifice d'injection 2032, et la pres-
sion dans l'accumulateur 31 n'est pas augmentée, même
jusqu'à quelques mégapascals. Cependant, dans l'état repré-
senté sur la figure 1, le ressort 2161 applique la soupape
à aiguille 2022 contre le siège de soupape 2030 par l'in-
termédiaire de la douille 2162, et la soupape à aiguille 2022 n'est pas soulevée aussi longtemps que la pression
dans la chambre de pression 2054 dépasse 20 MPa.
La pression de carburant au niveau de l'orifice
d'entrée de carburant 2040 est transmise à la seconde cham-
bre de pression 2232 par l'orifice 2128 et par le jeu, qui est par exemple de 10 Fm dans la direction radiale, entre l'alésage de cylindre 2116 et la périphérie extérieure du piston 2231, et cette pression atteint 20 MPa environ une
seconde après la pression dans la chambre de pression 2054.
A ce moment, la pression au niveau de l'orifice d'entrée de
carburant 2040 est transmise à la première chambre de pres-
sion 2078 par l'intermédiaire de l'évidement annulaire 2080, et du jeu, qui est par exemple de 20 pm dans la
direction radiale, entre le trou axial 2074 et la périphé-
rie extérieure du poussoir 2070, et la pression dans la première chambre de pression 2078 atteint 20 MPa en même temps que la pression dans la seconde chambre de pression 2232. On choisit les dimensions des deux jeux précités de
façon que les pressions dans les première et seconde cham-
bres de pression 2078 et 2232 atteignent 20 MPa pratiquement
en même temps.
Lorsque la pression de carburant dans la seconde chambre de pression 2232 approche 20 MPa, le piston 2231 commence à monter contre la force qu'exerce le ressort de pression 2161. Lorsque la partie de tête du piston 2231 est séparée de la partie de fond de l'enveloppe intérieure 2014, l'aire de réception de la pression hydraulique du piston
2231 est augmentée, et le piston 2231 s'élève en étant accé-
léré, et il s'arrête lorsque son extrémité supérieure bute contre la surface inférieure du corps principal 2012. Cet état est représenté sur la figure 2. Dans l'état représenté sur la figure 2, du fait que le piston 2231 exerce sur la douille 2162 une pression ascendante pour séparer la douille
de la soupape à aiguille 2022, la force du ressort de pres-
sion 2161 ne peut plus agir sur la soupape à aiguille 2022.
A ce moment, la pression de carburant dans la première cham-
bre de pression 2078 agit sur la soupape à aiguille 2022 par l'intermédiaire du poussoir 2070 et de la tige-poussoir 2082. Comme décrit ci-dessus, du fait que l'aire de
réception de pression du poussoir 2070 est légèrement supé-
rieure à celle de la soupape à aiguille 2022, cette dernière ne sera pas soulevée du siège de soupape 2030. Dans cet
état, lorsqu'une tension de 500 V est appliquée à l'action-
neur 1010, l'élément piézoélectrique en forme de colonne 1011 est dilaté, et le piston 1090 comprime le carburant dans la chambre de pompe 1096. Cependant, du fait que cette
pression donne lieu à une fuite par le jeu entre le pous-
soir 2070 et le trou axial 2074, les pressions dans la cham-
bre de pompe 1096 et la première chambre de pression 2078 sont rapidement rétablies à 20 MPa. La préparation pour le
démarrage du moteur est ainsi achevée.
Le moteur est ensuite lancé. Lorsque la tension appliquée à l'aetionneur 1010 est supprimée ou lorsqu'une tension inverse lui est appliquée à un instant prédéterminé et pendant une durée prédéterminée, du carburant à une pression de 20 MPa est injecté par l'orifice d'injection 2032, comme décrit ci-dessus, ce qui fait fonctionner le moteur. On peut régler la force qu'exerce le ressort de pression 2161 de façon que le piston 2231 soit ramené à la première position lorsque la pression de carburant dans la première chanbre de pression 2232 est réduite au-dessous de MPa. Par conséquent, lorsque le moteur est arrêté et lorsque la pression de carburant dans la première chambre
de pression 2078 n'est pas augmentée suffisamment immédia-
tement après le démarrage de la pompe 32, le ressort de pression 2161 applique la soupape à aiguille 2022 contre le
siège de soupape 2030 à travers la douille 2162.
On peut appliquer le dispositif représenté sur la figure I à toutes sortes d'autres valves de commande hydrauliques qu'on utilise pour ouvrir ou fermer une valve
hydraulique.
Dans le dispositif représenté sur la figure 1, la force des moyens de mise sous pression à ressort destinés à solliciter la soupape à aiguille 2022 dans la direction de fermeture de la soupape, peut être supprimée par les moyens
de suppression réagissant à la pression hydraulique.
Lorsque le dispositif représenté sur la figure 1 est appli-
qué à un injecteur, l'aiguille peut être maintenue fermée de façon satisfaisante même si la pression hydraulique dans la chambre de pompe 1096 est insuffisante, et la soupape à aiguille 2022 peut être ouverte par la pression hydraulique dans la chambre de pression ou par une pression de gaz dans
la chambre de combustion.
Dans le dispositif représenté sur la figure 1,
lorsque le piston 2231 est soulevé sur une certaine distan-
ce, l'orifice 2128 communique directement avec la seconde
2S89523
chambre de pression 2232. Par conséquent, le piston 2231 est
déplacé par la force du ressort de pression 2161 conformé-
ment à une variation de pression dans le conduit de carbu-
rant 2042, et la seconde chambre de pression 2232 fait fonc-
tion d'accumulateur. Pendant le fonctionnement de la valve de commande hydraulique ou de l'injecteur de carburant, du carburant est débité périodiquement par un orifice de sortie
de carburant ou par l'orifice d'injection 2032, et la pres-
sion dans le conduit sous pression hydraulique 2042 change.
Dans ce cas, du fait que la seconde chambre de pression 2232 fait fonction d'accumulateur et que l'accumulateur est placé en position adjacente à l'orifice d'injection 2032, on peut
réduire effectivement la variation de pression dans le con-
duit 2042.
La figure 3 montre un dispositif destiné à la com-
mande de l'injection de carburant dans un moteur Diesel pou-
vant utiliser un injecteur de carburant du type piézoélec-
trique, correspondant à un mode de réalisation de l'inven-
tion. Sur la figure 3, un moteur 6 comprend une soupape d'admission/échappement 612 et un piston 613. Une chambre de combustion comporte une chambre de combustion principale 614 et une chambre de combustion de turbulence 615. Un injecteur 2000 et une bougie incandescente 617 sont montés dans la chambre de turbulence 615. La structure ci-dessus du moteur
Diesel est identique à celle d'un moteur Diesel classique.
Dans le dispositif de la figure 3, un capteur de point d'allumage 618 est placé dans la chambre de turbulence 615. En outre, la structure de l'injecteur de carburant 2000 lui-même et la pompe d'injection de carburant destinée à alimenter en carburant l'injecteur normal correspondent à
des caractéristiques spécifiques de l'invention et permet-
tent d'effectuer une injection pilote.
Les figures 4 et 5 montrent respectivement la structure du capteur de point d'allumage dans le dispositif de commande de la figure 3, et son circuit équivalent. Le
capteur de point d'allumage est connu de l'homme de l'art.
La lumière de combustion L dans la chambre de turbulence 615 atteint un phototransistor 701 après avoir traversé une tige en quartz 7012. Un signal électrique provenant du photo- transistor 701 peut être appliqué à un circuit électrique externe par l'intermédiaire d'un connecteur électrique de
sortie 7011.
Dans le circuit équivalent de la figure 5, le con-
necteur 7011 comporte une borne de collecteur (Vcc) 7013, une borne d'émetteur (VE) 7014 et une borne de blindage (SH) 7015. On détecte un courant circulant entre la borne d'émetteur (VE) et la borne de blindage (SH) 7015, tandis qu'une tension continue d'environ 5 V est appliquée à la
borne de collecteur (Vcc) 7013, à partir d'un circuit élec-
trique externe. Le capteur de point d'allumage détecte un point d'allumage au moment de la détection d'un courant
ayant un niveau supérieur à un niveau prédéterminé.
La figure 6 montre la structure de l'injecteur de carburant 2000 dans le dispositif de commande de la figure 3. La structure de l'injecteur de carburant 2000 correspond à un mode de réalisation spécial qui permet d'effectuer une injection pilote. Dans l'injecteur de carburant 2000, une aiguille 2026 est déplacée vers le haut ou vers le bas par une pression hydraulique qui est produite par une chambre
hydraulique de commande 1026. Lorsque la pression hydrauli-
que de la chambre hydraulique de commande 1026 est élevée,
l'aiguille 2026 est descendue pour interrompre la communi-
cation entre un orifice d'injection 2032 et un réservoir de gazole 2054. Cependant, lorsque la pression hydraulique dans la chambre hydraulique de commande 1026 est faible,
l'aiguille 2026 est soulevée pour faire communiquer l'orifi-
ce d'injection 2032 et le réservoir de gazole 2054, ce qui
réalise l'injection de carburant.
Le volume de la chambre hydraulique de commande 1026 varie sous la dépendance de la longueur d'un empilement d'éléments piézoélectriques 1011. Lorsqu'une tension positive est appliquée à l'empilement piézoélectrique 1011, ce dernier se dilate de façon à augmenter la pression hydraulique de la chambre hydraulique de commande 1026. Cependant, lorsqu'une tension négative est appliquée à l'empilement piézoélectrique 1011, ce dernier se contracte de façon à diminuer la pression
hydraulique de la chambre hydraulique de commande 1026.
Le réservoir de gazole 2054 communique avec un
accumulateur externe 31. L'accumulateur 31 accumule du carbu-
rant et ce dernier est toujours comprimé à une pression de MPa par une pompe à haute pression. Sous l'effet de
l'application d'une tension négative à l'empilement piézo-
électrique 1011, du carburant comprimé sous une pression de
20 MPa est injecté par l'orifice d'inJection 2032. Cepen-
dant, l'injection de carburant s'arrête sous l'effet de
l'application d'une tension positive à l'empilement piézo-
électrique 1011.
L'injecteur de carburant décrit ci-dessus est décrit dans la publication de brevet japonais non examiné n 59-206668, déposée par la demanderesse. Cet injecteur présente une réponse rapide. Il permet d'effectuer plusieurs
injections de carburant pour chaque course d'injection.
Lorsqu'on effectue une injection pilote en utilisant un tel injecteur à la vitesse du ralenti (700 t/min à vide), il est possible de diminuer le bruit, c'est-à-dire le cognement au
ralenti, qui est inhérent à un moteur Diesel.
Dans une injection pilote, on effectue une injec-
tion de carburant auxiliaire, par exemple 1 mm3/course pendant une période d'injection de 50 ps, à environ 2 -4 avant le point mort haut (APMH), avant l'injection principale qui est par exemple de 7 mm3/course pendant une période d'injection de
350 ps, au point mort haut (PMH). De cette manière, l'injec-
tion principale est effectivement réalisée dès que l'alluma-
ge du carburant correspondant à l'injection auxiliaire a eu lieu. On supposera que l'injection principale doit être effectuée au PMH. L'indice de cétane du carburant et l'état d'échauffement du moteur influent sur l'angle avant le PMH auquel l'injection auxiliaire, c'est-à-dire l'injection pilote, doit être effectuée pour avoir un point d'allumage
au PMH ou légèrement avant celui-ci.
La figure 7 montre la relation entre le point d'injection INST(P) de l'injection pilote et le point d'allumage INST(IG) lorsque l'injection principale est fixée au PMH. Pour que l'allumage démarre au PMH, le point d'injection INST(P) est fixé à 40 APMH (Courbe 1) avant que le moteur soit chaud, et à 2,50 APMH (Courbe 2) une fois que
le moteur est chaud.
Dans le dispositif de commande représenté sur la figure 3, le point d'injection pilote est réglé pour que le
capteur de point d'allumage détecte que l'allumage se pro-
duit au PMH, ou légèrement avant le PMH. Plus précisément, lorsque le point d'allumage présente un retard par rapport au PMH, l'application d'une tension négative à l'empilement piézoélectrique 1011 est avancée. Au contraire, lorsque le point d'allumage présente une avance par rapport au PMH,
l'application d'une tension négative à l'empilement piézo-
électrique 1011 est retardée. Lorsque le point d'allumage
est décalé d'un angle de vilebrequin de 1 , le point d'in-
jection pilote doit être décalé de 1 o De cette manière, on effectue une commande en boucle fermée de façon à fixer
l'allumage au PMH une fois tous les deux tours du moteur.
La figure 9 montre la structure du circuit de com-
mande 7 dans le dispositif de commande de la figure 3.
Sur la figure 9, la référence 710 désigne un pre-
mier circuit de mise en forme de signal destiné à mettre en forme un signal provenant du phototransistor 701 incorporé dans le capteur de point d'allumage; et la référence 711 désigne un second circuit de mise en forme de signal destiné à mettre en forme des signaux provenant des capteurs d'angle et de référence 702 et 703 qui sont montés sur l'arbre à
cames du moteur.
Le capteur d'angle 702 comprend par exemple un interrupteur photoélectrique. Un signal comprenant 720 impulsions par tour est produit à l'aide d'un disque monté
sur l'arbre à cames et comportant 720 fentes. Le signal pro-
venant du capteur d'angle 702 est un signal d'angle corres-
pondant à chaque incrément de 10 de l'angle du vilebrequin.
Le capteur de référence 703 comprend également un interrup-
teur photoélectrique et il détecte une fente formée dans le disque. Le capteur de référence 703 produit un signal au PMH
d'un premier cylindre, par exemple.
Les signaux provenant des capteurs d'angle et de référence 702 et 703 sont appliqués à une interface d'entrée 712. L'interface d'entrée 712 calcule un point d'allumage
conformément au signal d'angle et au signal de référence.
Les données calculées sont émises sous la forme de valeurs numériques sur une ligne bus 716. La référence 713 désigne une unité centrale de traitement destinée à commander le
point d'injection pilote et le volume de l'injection princi-
pale conformément à diverses données; la référence 714
désigne une mémoire morte destinée à enregistrer divers pro-
grammes et diverses données; la référence 715 désigne une
mémoire vive de travail pour l'unité centrale de traite- ment; et la référence 716 désigne une ligne bus pour
l'échange de données.
La référence 717 désigne une interface de sortie
qui est destinée à recevoir les données calculées par l'uni-
té centrale de traitement 713, et à produire un signal d'in-
jection à un point prédéterminé en utilisant le signal d'an-
gle et le signal de référence. Le signal d'injection est.
amplifié par un circuit d'attaque 718 pour donner une ten-
sion élevée de +500 à -200 V, de façon à attaquer l'empile-
ment piézoélectrique 1011 dans l'injecteur 2000, et donc à
injecter le carburant par intermittence.
On décrira le fonctionnement du circuit de la figu-
re 9 en se référant à l'organigramme de la figure 10 qui com-
prend des étapes S100 à S107. Un programme d'interruption démarre sous l'effet d'un signal de référence SIG(REF) qui est produit tous les deux tours du moteur. L'unité centrale de traitement prélève le point d'allumage d'injection pilote
@(EX) par l'intermédiaire de l'interface d'entrée 712. L'uni-
té centrale de traitement calcule ensuite la différence entre le point d'allumage 0 et le PMH. En d'autres termes, elle calcule A O = @(EX) - P^i Lorsque la valeur absolue de aG est inférieure à une valeur minimale ú, on considère que le point d'allumage G est commandé de façon optimale. Dans ce cas, on prend pour le point d'injection pilote suivant O(INJP) la valeur précédente Q(INJP)'. Cependant, lorsque la valeur absolue de la différence &G est supérieure à ú,
l'unité centrale de traitement détermine que le point d'in-
jection pilote n'est pas correct et elle corrige le point
d'injection pilote de la manière suivante.
Le point d'injection précédent O(INJP)' est cor-
sigé par la quantité kA9 pour obtenir le point d'injection pilote suivant O(INJP), en désignant par k un coefficient prédéterminé inférieur ou égal à 1. En d'autres termes, on
calcule O(INJP) = O(INJP)' - k AGO pour fixer le point d'in-
jection pilote à une valeur qui est ensuite mémorisée par l'interface de sortie 717, par l'intermédiaire de la ligne bus. Le signal d'allumage est produit au point prédéterminé
et il attaque l'empilement piézoélectrique 1011.
Les figures 11i et 12 montrent un dispositif de commande d'injection de carburant et un circuit de commande pour ce dispositif qui correspondent à un autre mode de réalisation de l'invention. Dans le dispositif de commande de la figure 11, un injecteur 58 consiste en un injecteur automatique normal. La force d'un ressort agit sur une aiguille de façon à fermer l'injecteur 58. L'aiguille est
ensuite automatiquement soulevée en synchronisme avec l'opé-
ration d'alimentation en gazole de la pompe d'injection,
pour faire communiquer un réservoir de gazole avec un orifi-
ce d'injection. La pompe d'injection destinée à comprimer le carburant et à le débiter vers l'injecteur 58 est spéciale-
ment conçue pour réaliser une injection pilote.
La pompe d'injection 50 a une structure fondamen-
tale connue, correspondant par exemple à une pompe d'injec-
tion du type Bosch VE. Une came de face 522 en contact avec un galet 521 est mise en rotation en synchronisme avec le
moteur pour communiquer un mouvement alternatif à un pous-
soir 531, pour produire ainsi les courses d'admission et de
refoulement d'une chambre de pompe 54. A partir de la cham-
bre 54, le carburant est dirigé vers l'inJecteur 58 par l'intermédiaire d'une valve de distribution 55 et d'un
tuyau d'injection en acier 56. La description ci-dessus
concerne le fonctionnement d'une pompe d'inJection de type VE, mais on ne peut pas effectuer une injection pilote avec
une pompe d'inJection de type VE classique.
Pour effectuer une injection pilote, un piston 57 est placé à c8té d'un poussoir 53 de la chambre de pompe 54, et il est entratné par un empilement piézoélectrique 51. L'empilement piézoélectrique 51 est dilaté pendant la course d'admission de la chambre de pompe 54 et il est
ensuite contracté pendant la course de refoulement.
Lorsque l'empilement piézoélectrique 51 est contracté, le volume de la chambre de pompe 54 est augmenté de façon abrupte, et la course de refoulement est temporairement
interrompue. Une injection pilote est effectuée avant l'in-
* terruption de la course de refoulement et l'injection
principale est ensuite effectuée après.
Pour contracter l'empilement piézoélectrique 51,
ce dernier chargé par la pression du carburant dans la cham-
bre de pompe 54 au cours de la course de refoulement précé-
dente, est déchargé par l'intermédiaire d'un fil conducteur
511. La structure, le fonctionnement et la technique de com-
mande décrits ci-dessus sont décrits dans une demande de brevet japonaise n 59-147788, déposée le 16 juillet 1984 par Nippon Soken Co. Cependant, avec cette technique de com- mande, on ne peut pas commander arbitrairement le point de démarrage de l'injection pilote. On ne peut commander que le point de commande de décharge INST(CONT) de l'empilement
piézoélectrique 51.
Pour diminuer très efficacement le cognement d'un moteur Diesel, on règle le point de commande de décharge INST(CONT) de façon à sélectionner le point d'allumage le plus précoce INST(IG). Cependant, le point d'allumage varie en fonction de l'indice de cétane du carburant et de l'état
d'échauffement du moteur, comme décrit précédemment.
La figure 8 montre la relation entre le point de commande INÈT(CONT) et le point d'allumage INST(IG)o Lorsque la course de distribution de la pompe d'injection
commence à 8o APMH, l'injection réelle commence à envi-
ron 4 APMH, à cause des influences de la longueur du tuyau d'injection en acier 56 et de la durée nécessaire pour l'ouverture de l'injecteur 58. Par conséquent, le point d'allumage correspond approximativement au PMH. Le point de commande pour obtenir le point d'allumage le plus précoce se trouve à 5,3 APMH avant que le moteur soit chaud (Courbe 3) et à 6,2 APMH lorsque le moteur est chaud (Courbe 4), et il ne peut pas être déterminé de façon unique. Dans ce mode de réalisation, on prend pour le point de commande le point le plus précoce pour lequel le capteur de point d'allumage
détecte un allumage.
Dans la plage de 5 APMH a 7 APMH, si on avance le point de commande d'un angle de vilebrequin de 0,1 , par exemple, et si on avance le point d'allumage de 0,020, le point de commande est à nouveau avancé de 0,1 0. Dans ce cas, si on retarde le point d'allumage de 0,02 ou plus, le point de commande est retardé de 0,1 . On répète cette opération tous les deux tours du moteur. Lorsqu'un changement du point d'allumage tombe dans la plage de 0,02 même si le point de commande est changé de 0,1 , le point de commande suivant est fixé de façon identique au point de commande courant. La figure 12 montre la structure d'un circuit de
commande pour le dispositif de commande d'injection de car-
burant décrit ci-dessus. Un thyristor 7191 est connecté au côté à haute tension de l'empilement piézoélectrique 51 par l'intermédiaire d'une résistance de limitation de courant 7192. La cathode d'une diode 7193 est connectée au côté à haute tension de l'empilement piézoélectrique 51, et son anode est connectée à la masse. La diode 7193 empêche
l'application d'une tension inverse à l'empilement piézo-
électrique 51 et elle fournit une charge pour dilater l'empilement piézoélectrique 51. Le thyristor 7191 est
amorcé sous l'effet d'un signal de déclenchement prédéter-
miné provenant d'une interface de sortie 717, de façon que
l'empilement piézoélectrique 51 se décharge par la résis-
tance 7192. Dans ce cas, la tension sur l'empilement pié-
zoélectrique 51 est divisée et l'empilement est contracté.
Comme décrit précédemment, l'injection est temporairement
interrompue pour donner lieu à l'injection pilote.
On décrira le fonctionnement du circuit de com-
mande de la figure 12 en se référant à l'organigramme de
la figure 13, qui comprend des étapes S200 à S219. Le pro-
gramme d'interruption démarre sous l'effet d'un signal de référence SIG(REF). L'unité centrale de traitement lit dans l'interface d'entrée 712 le point d'allumage pour l'injection pilote G(EX). L'unité centrale de traitement calcule ensuite la différence entre 9(EX) et le point d'allumage précédent Q(EX)', de façon à obtenir
h9(EX) = G(EX) -o(EX)'.
Lorsque la valeur absolue de la différence
G(EX) est inférieure à une valeur minimale, par exem-
ple 0,02 , l'unité centrale de traitement détermine que la commande qui est exercée donne la valeur minimale pour G(EX). L* valeur précédente G(CONT)' est utilisée pour le point de commande suivant G(CONT). Cependant, lorsque la valeur absolue de à G(EX) est supérieure à ú, l'unité cen-
trale de traitement détermine que le point de commande pilo-
te @(CONT) n'est pas correct, et une correction est alors effectuée. On détermine si A9(EX) est positif ou négatif. Si on détermine que AG(EX) est positif, le point d'allumage
courant retarde par rapport au point d'allumage précédent.
On doit donc effectuer une correction pour avancer le point de commande pilote par rapport au point de commande pilote
précédent. On doit donc déterminer si un retard ou une avan-
ce a eu lieu pour le point de commande précédent. On utilise dans ce but un indicateur de retard/avance. Si le point de commande pilote précédent est en avance par rapport au point
immédiatement précédent, on doit retarder le point de com-
mande courant. Cependant, si le point de commande pilote précédent est en retard, le point de commande pilote courant doit être avancé par rapport au point de commande pilote précédent. Le retard/avance du point de commande est exprimé
en incréments de A G, correspondant par exemple à un angle-
de vilebrequin de 0,1 .
Lorsque A G(EX) est négatif, le point d'allumage
courant est en avance par rapport au point d'allumage précé-
dent. Pour raccourcir le cycle, on effectue une commande
dans la même direction que le point de commande précédent.
Plus précisément, si le point de commande précédent est
avancé par rapport au point de commande immédiatement précé-
dent, le point de commande courant doit être avancé par rapport au point de commande antérieur. Cependant, si le point de commande précédent est retardé par rapport au point de commande immédiatement précédent, le point de commande courant doit être retardé par rapport au point de commande
précédent. Pour faire en sorte que le point de commande cou-
rant soit avancé par rapport au point de commande précédent, on obtient le point de commande d'injection pilote suivant G(CONT) en soustrayant - A de la valeur Q(CONT) précédente, et on place l'indicateur retard/avance dans le mode d'avan- ce. Pour retarder le point de commande, on calcule Q(CONT) = g(CONT)' +.t et on place l'indicateur retard/
avance dans le mode de retard. On effectue ensuite une opé-
ration de limitation pour faire en sorte que G(CONT) tombe à l'intérieur de la plage comprise entre 7 APMH et 5 APMH,
et on émet G(CONT) vers l'interface de sortie 717.
Un signal de déclenchement est appliqué au thy-
ristor 7191 à un point prédéterminé, et le thyristor 7191 est amorcé pour décharger l'empilement piézoélectrique 51, pour réaliser ainsi une commande d'injection pilote. Le point d'allumage pour l'inJection pilote Q(EX) peut donc
toujours être commandé pour correspondre à la valeur minima-
le, c'est-à-dire au point le plus précoce. L'effet de réduc-
tion du bruit est ainsi maximisé.
Les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent faire l'objet de diverses modifications. Par exemple, lorsqu'on utilise un moteur à plusieurs cylindres, on monte de préférence des capteurs de point d'allumage dans les cylindres respectifs, pour commander l'injection pilote de chaque cylindre. On peut cependant monter un capteur de point d'allumage dans un seul cylindre, et commander les autres cylindres dans les mêmes conditions que pour le
cylindre comportant le capteur de point d'allumage. On con-
sidère que cette technique de commande est plus pratique.
Dans les modes de réalisation ci-dessus, on ne commande que le point de démarrage de l'injection pilote. A la place, il est possible que le point de démarrage soit en avance par rapport au point de démarrage précédent et soit
simultanément prolongé. En d'autres termes, on peut prolon-
ger la durée de démarrage de l'injection pilote. Cette tech-
nique est plus efficace que la technique décrite ci-dessus.
Dans le dispositif de commande de la figure 11, l'empilement piézoélectrique 51 est chargé conformément à la pression interne de la chambre de pompe 54, ce qui produit
au maximum une tension d'environ 500 V. Cette tension cor-
respond à l'angle du vilebrequin et on peut l'utiliser pour commander le point d'injection pilote. Lorsque le point de commande atteint un niveau correspondant à 10 V ou plus, ce qui correspond au cas dans lequel le point, exprimé en angle
de vilebrequin, est retardé et le point d'allumage est avan-
cé de 0,020 ou plus, le point de commande est fixé à un
niveau correspondant à la tension de 10 V ou plus.
Dans le circuit de la figure 12, même si on sélec-
tionne le point de commande pilote de façon à obtenir le point d'allumage le plus précoce, et si le point d'allumage résultant n'est pas satisfaisant, on peut modifier le point d'allumage par un mécanisme temporisateur connu ou par une structure analogue. Cette technique commande effectivement
le point d'allumage.
Dans les modes de réalisation ci-dessus, le capteur de point d'allumage comprend un dispositif destiné
à détecter la lumière de combustion. On peut cependant uti-
liser d'autres moyens, comme une technique destinée à détecter une pression dans la chambre de combustion et à détecter en tant que point d'allumage une élévation abrupte
de pression, une technique destinée à détecter la tempéra-
ture de la chambre de combustion et à détecter en tant que point d'allumage une élévation abrupte de température, et une technique destinée à détecter le couple de sortie du
moteur et à détecter en tant que point d'allumage une éléva-
tion abrupte du couple de sortie.
La figure 14 montre un circuit de commande pour un
actionneur piézoélectrique applicable à un injecteur de car-
burant dans un moteur à combustion interne, conforme à un mode de réalisation de l'invention. Dans le circuit de la figure 14, un actionneur piézoélectrique 1411 reçoit une
tension de 300 V produite par un convertisseur continu-
continu 1410, par l'intermédiaire d'une bobine 1413 et d'un thyristor 1414, après accumulation temporaire de la tension
dans un condensateur 1412.
Lorsque le thyristor 1414 est amorcé et lorsque la charge accumulée dans le condensateur 1412 est appliquée à l'actionneur 1411, la bobine 1413 et l'actionneur 1411 donnent lieu à une résonance LC, et une tension maximale de 500 V est alors appliquée à l'actionneur 1411 pendant
l'alternance positive de la résonance. Ensuite, le thyris-
tor 1414 est automatiquement bloqué par une alternance néga-
tive de la résonance LC. La charge de l'actionneur 1411 est déchargée vers un condensateur 1417 par une bobine 1415 et un thyristor 1416. On peut commander la tension de sortie du condensateur 1417 au moyen d'un transistor 1419, par
l'intermédiaire d'une résistance 1418.
Lorsque le thyristor 1416 est amorcé, la charge
accumulée dans l'actionneur 1411 se décharge vers le con-
densateur 1417, proportionnellement à une différence de
potentiel entre l'actionneur 1411 et le condensateur 1417.
A ce moment, la bobine 1415 et le condensateur 1417 donnent
lieu à une résonance LC, ce qui bloque le thyristor 1416.
L'actionneur 1411 se dilate lorsque la charge lui est appli-
quée, et il se contracte au moment de la décharge. On peut donc commander la valeur de la contraction de l'actionneur 1411 en réglant la tension du condensateur 1417 à l'aide du
transistor 1419.
La figure 15 montre un circuit d'attaque 150 dans le dispositif de commande pour l'actionneur piézoélectrique conforme à un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 15, la référence 1500 désigne une alimentation à haute tension destinée à charger un actionneur 1501; et la référence 1502 désigne un condensateur de forte capacité qui est connecté en parallèle avec la sourOe d'alimentation 1500. Le condensateur 1502 fournit un courant transitoire élevé qui est nécessaire pour l'attaque de l'actionneur 1501. La référence 1504 désigne un premier thyristor dont la gâchette reçoit un premier signal de déclenchement prove- nant d'un générateur de signal de déclenchement 1530 qu'on
décrira ultérieurement. La référence 1503 désigne une pre-
mière bobine ayant une inductance donnée. Le condensateur 1502, le premier thyristor 1504, la première bobine 1503 et l'actionneur 1501 sont connectés mutuellement en série. La référence 1505 désigne une seconde bobine et la référence 1506 désigne un second thyristor dont la gâchette reçoit un second signal de déclenchement provenant du générateur 1530. La référence 1507 désigne un condensateur qui est destiné à décharger d'une valeur prédéterminée la charge
accumulée dans l'actionneur 1501. La capacité du condensa-
teur 1507 est environ trois fois supérieure à celle de
l'actionneur 1501.
L'actionneur 1501, la seconde bobine 1505, le second thyristor 1506 et le condensateur 1507 sont également connectés mutuellement en série. La référence 1509 désigne
un transistor destiné à commander la tension du condensa-
teur 1507, dont le collecteur est connecté au c8té à tension élevée du condensateur 1507, par l'intermédiaire d'une résistance de limitation de courant 1508. La référence 1510 désigne un amplificateur opérationnel dont la sortie est connectée à la base du transistor 1509 par l'intermédiaire d'une résistance 1511. La borne d'entrée non inverseuse de
l'amplificateur opérationnel 1510 reçoit la tension du con-
densateur 1507, et cette tension est divisée par les résis-
tances 1512 et 1513. La borne d'entrée inverseuse de l'am-
plificateur 1510 reçoit une tension de référence VR par
l'intermédiaire d'une borne d'entrée 1514.
La figure 16 montre un exemple du circuit du générateur de signal de déclenchement 1530 représenté sur la figure 15. Le générateur de signal de déclenchement 1530 reçoit un signal d'attaque par une borne d'entrée 1601. Un premier multivibrateur monostable 1602 est déclenché sous l'effet du front avant du signal d'attaque, et il produit sur sa sortie Q un signal de niveau "0" dont la largeur
d'impulsion, qui est par exemple d'environ 30 ps, est déter-
minée par un condensateur 1603 et une résistance 1604. Ce signal de sortie est appliqué à la base d'un transistor 1607 par l'intermédiaire de résistances 1605 et 1606. L'émetteur du transistor 1607 est connecté à une source d'énergie (non représentée), et son collecteur est connecté au primaire d'un transformateur d'impulsions 1608. Lorsque la sortie Q du multivibrateur 1602 est à un niveau "0", le transistor 1607 est conducteur, et un courant circule dans le primaire
du transformateur 1608, de façon à produire un signal (pre-
mier signal de déclenchement) au secondaire de ce transfor-
mateur. Le signal provenant du transformateur 1608 est
appliqué à la gâchette du premier thyristor 1604, par l'in-
termédiaire d'une diode 1609 et d'une résistance 1610. On notera qu'une résistance 1611 et un condensateur 1612 sont également branchés de façon à éliminer des composantes de bruit. Un second multivibrateur monostable 1622 est déclenché en synchronisme avec le front arrière du signal
d'attaque, et le second signal de déclenchement est appli-
qué à la gâchette du second thyristor 1606 par une configu-
ration de circuit identique à celle considérée ci-dessus.
On va maintenant décrire le fonctionnement du
circuit d'attaque 150. Sur la figure 15, le signal d'atta-
que provient d'un circuit de commande qu'on décrira ulté-
rieurement, et on suppose que ce signal consiste en impulsions ayant une largeur d'impulsions de 300 js et une fréquence f. Le générateur de signal de déclenchement 1530 produit le premier signal de déclenchement, pour déclencher le premier thyristor 1504, en synchronisme avec le front avant du signal d'attaque. Le thyristor 1504 est ensuite amorcé pour former un circuit résonnant série comprenant le condensateur 1502, le premier thyristor 1504, la première bobine 1503 et l'actionneur 1501. La charge provenant du condensateur 1502 est alors appliquée à l'actionneur 1501 pour augmenter la tension aux bornes de celui-ci jusqu'à une valeur d'environ 1,5 fois la tension de la source
d'énergie. De cette manière, l'actionneur 1501 est dilaté.
Lorsque l'opération de charge de l'actionneur 1501 est ter-
minée, le premier thyristor 1504 est automatiquement bloqué.
Au bout d'une durée prédéterminée, par exemple 300 ps, le générateur 1530 produit le second signal de déclenchement pour amorcer le second thyristor 1506. Ceci forme donc un circuit résonnant série comprenant l'actionneur 1501, la
seconde bobine 1505, le second thyristor 1506 et le conden-
sateur 1507. Ensuite, du fait qu'un courant sinusoldaL cir-
cule dans ce circuit et que la charge accumulée dans l'actionneur 1501 est transférée vers le condensateur 1507, la tension aux bornes de l'actionneur 1501 est diminuée, ce
qui contracte l'actionneur 1501.
La principale caractéristique de ce dispositif de commande consiste dans la commande d'une tension initiale
du condensateur 1507. On va maintenant décrire cette opéra-
tion en se référant à la figure 15. En supposant que la tension du condensateur 1507 soit égale à O V lorsque le
second thyristor 1506 est amorcé, la valeur de la diminu-
tion de tension de l'actionneur 1501 devient maximale, c'est-à-dire que la tension est diminuée jusqu'à un niveau négatif, et la tension du condensateur 1507 augmente. Dans ce cas, la valeur de la contraction de l'actionneur 1501 est maximale. On notera à cet égard que si dans cet état on répète l'amorgage du second thyristor 1506, la mobilité de la charge de l'actionneur 1501 vers le condensateur 1507 est diminuée, ce qui réduit la valeur de la contraction
suivante. Au contraire, si le condensateur 1507 est déchar-
gé par le passage du transistor 1509 à l'état conducteur Jusqu'à la contraction suivante, l'actionneur 1501 peut fournir une valeur de contraction maximale chaque fois qu'il
se contracte (voir la moitié gauche de la figure 17).
Du fait que la procédure de charge de l'action-
neur 1501 reste la même pendant chaque opération, si la lon- gueur physique de l'actionneur 1501 à l'état dilaté est la
même, on peut considérer que la course de dilatation/con-
traction de l'actionneur 1501 est déterminée par la valeur de la contraction. Dans l'exemple ci-dessus, la tension du condensateur 1507 est supposée être de O V. Cependant, si on augmente progressivement la tension initiale du condensateur 1507, la mobilité de la charge pour passer de l'actionneur 1501 vers le condensateur 1507 est réduite lorsque le second thyristor 1506 est amorcé, ce qui diminue la valeur de la contraction de l'actionneur 1501. Par conséquent, sa course de dilatation/contraction sera également diminuée (voir la moitié droite de la figure 17). On commande cette tension initiale du condensateur 1507 en faisant en sorte que le
transistor 1509 conduise par l'intermédiaire de la résis-
tance 1508.
Sur la figure 15, la tension de l'actionneur 1501 est divisée par 1/100 par les résistances 1512 et 1513, et elle est appliquée à la borne d'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 1510. La tension de référence
VR est appliquée à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-
ficateur opérationnel 1510. Lorsque la tension du condensa-
teur 1507 est supérieure à la tension de référence
VR x 100, la tension de sortie de l'amplificateur opération-
nel 1510 augmente de façon à débloquer le transistor 1509 par l'intermédiaire de la résistance 1511, et à décharger le condensateur 1507 par la résistance 1508, pour diminuer
la tension aux bornes de ce condensateur. Lorsque la ten-
sion du condensateur 1507 devient inférieure à la tension
VR x 100, la tension de sortie de l'amplificateur opération-
nel 1510 diminue, et le transistor 1509 est bloqué. La ten-
sion du condensateur 1507 ne peut plus diminuer. Par consé-
quent, la tension du condensateur 1507 est maintenue à VR x 100. On choisit par exemple une valeur de 200 I pour la résistance 1508, en fonction de la capacité (environ 1,5 jF) du condensateur 1507 et de la fréquence maximale
(500 Hz) du signal d'attaque, de façon à obtenir une cons-
tante de temps pour assurer la commande de tension du con-
densateur 1507 jusqu'au cycle suivant. Ainsi, lorsqu'on fait varier la tension VR conformément à l'opération ci-dessus, on peut changer la tension initiale du condensateur 1507, et
on peut donc commander la valeur de la contraction, c'est-
à-dire la course de dilatation/contraction, de l'actionneur 1501. On notera que la figure 18 montre une version
modifiée du circuit d'attaque représenté sur la figure 15.
Dans un circuit d'attaque 180, on utilise une bobine 1803 au lieu des première et seconde bobines 1503 et 1505 de la figure 15, et cette bobine remplit la même fonction que ci-dessus. Dans les circuits d'attaque représentés sur les figures 15 et 18, on peut utiliser des transistors à effet de champ, des thyristors à gain de commande à l'ouverture, etc, à la place des premier et second thyristors 1504 et 1506, et on peut utiliser un transistor à effet de champ, un thyristor à gain de commande à l'ouverture, etc, à la
place du transistor 1509.
La figure 19 est une coupe latérale montrant un injecteur de carburant pour un moteur à essence auquel le dispositif de commande représenté sur la figure 15 est
appliqué. En considérant la figure 19, on voit un injec-
teur qui fonctionne sous la dépendance de la dilatation/ contraction d'un actionneur piézoélectrique 1901. On forme l'actionneur 1901 en empilant les uns sur les autres, en forme de colonne, des éléments piézoélectriques en forme de disque. Lorsqu'on applique une tension de 500 V à chaque élément dans la direction de son épaisseur, l'élément se
dilate d'environ 0,5 pm, et lorsqu'on lui applique une ten-
sion de -500 V, il se contracte d'environ 0,5 pm. Par con-
séquent, si 100 éléments sont empilés les uns sur les autres, ils peuvent fournir une course de dilatation/con-
traction 100 fois supérieure à celle d'un seul élément.
Chaque élément consiste en une céramique obtenue par fritta- ge de titanate de zirconium-plomb, et des électrodes en argent sont
formées sur les deux surfaces de l'élément. Un
fil conducteur 1924, qu'on utilise pour appliquer une ten-
sion, traverse une enveloppe supérieure 1903 au moyen d'une traversée 1922, et il est ensuite connecté au circuit d'attaque. Le mouvement de dilatation/contraction de
l'actionneur 1901 est ainsi transmis directement à un pis-
ton 1915 pour communiquer un mouvement alternatif à ce der-
nier. Le piston 1915 coulisse à l'intérieur d'un cylindre 1904 de l'enveloppe supérieure 1903, de façon à augmenter et à diminuer le volume d'une chambre de pompe 1905, à la manière d'une pompe. Une rondelle Belleville est disposée dans la chambre de pompe 1905 pour solliciter le piston 1915 dans la direction de contraction de l'actionneur 1901, du fait que la force de contraction de
l'actionneur 1901 est inférieure à sa force de dilatation.
Lorsque le volume de la chambre de pompe 1905 augmente, du carburant externe est admis par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 1920. Dans ce cas, un conduit d'admission 1918
est établi à l'intérieur d'une paroi constituant l'envelop-
pe supérieure 1903. Le clapet anti-retour est incorporé dans une entretoise 1907 qui sépare la chambre de pompe
1905 et un injecteur 1909.
L'injecteur 1909 consiste en une buse à un seul trou s'ouvrant à l'extérieur qui est constituée par un corps de buse 1921 et par une aiguille 1910. L'aiguille 1910 est sollicitée par le ressort 1911 de façon à fermer
une ouverture d'injection 1912. Cependant, lorsque la cham-
bre de pompe 1905 se contracte, la pression du carburant amené par une ouverture de sortie 1908 de l'entretoise 1907
pousse l'aiguille 1910 de fagon à ouvrir l'ouverture d'in-
jection 1912, et le carburant est injecté vers l'extérieur. L'enveloppe supérieure 1903, l'entretoise 1907 et le corps de buse 1921 ont le même diamètre, ils sont empilés dans cet ordre et ils sont appliqués les uns contre les autres
et fixés dans la direction axiale par une enveloppe infé-
rieure 1914 en forme de douille. Un filetage femelle de l'enveloppe inférieure 1914 est vissé dans un filetage mâle de l'enveloppe supérieur 1903. Un trou 1913 est formé dans l'extrémité inférieure de l'enveloppe inférieure 1914, et l'ouverture d'injection 1912 débouche dans ce trou. Un filetage mâle 1919 formé autour de la périphérie extérieure de l'enveloppe inférieure 1914 est vissé dans un moteur à combustion interne. On notera que la référence 1916 désigne un joint torique et que la référence 1923 désigne une
ouverture d'entrée de carburant qui est formée dans l'en-
veloppe supérieure 1903.
La quantité de carburant qui est injectée à cha-
que course de l'injecteur est déterminée par la course de
l'actionneur 1901, et la course est déterminée par la ten-
sion qui est appliquée à l'actionneur 1901. On supposera que 10 mg de carburant sont injectés à chaque course lorsque la tension appliquée est commutée de -500 V à +500 V, et que 4 mg de carburant sont injectés à chaque course lorsque la tension est commutée de -300 V à +300 V.
Il n'existe pas une relation linéaire entre la tension -
appliquée et la quantité de carburant qui est injectée, -du
fait que la quantité de carburant injectée dépend non seu-
lement de la valeur de la dilatation de l'actionneur, mais
également de facteurs réduisant l'efficacité de l'injec-
tion, comme le volume mort de la chambre de pompe, les per-
tes d'énergie, etc.
La figure 20 représente schématiquement la struc-
ture d'ensemble d'un moteur à combustion interne comprenant l'injecteur de carburant qui est représenté sur la figure 19. Sur la figure 20, la référence 800 désigne un moteur à *5 combustion interne qui comprend, comme il est bien connu, un bloc-cylindres 816, un piston 802, une bougie 803, une soupape d'admission 804, une soupape d'échappement 805, une tubulure d'admission 806, une tubulure d'échappement 807,
etc. Un papillon d'accélérateur 808 est placé dans la tubu-
lure d'admission 806, et l'injecteur de carburant 801 est placé dans une paroi 809 de la tubulure 806. L'injecteur
801 peut être placé en amont ou en aval du papillon d'accé-
lérateur 808. La tubulure d'admission 806 communique avec l'atmosphère extérieure par l'intermédiaire d'un filtre à air 820, en aval duquel se trouve un capteur de quantité
d'air 831.
Il existe dans le commerce divers types de capteurs utilisables pour le capteur de quantité d'air 831, et on peut utiliser un capteur d'un type quelconque. Le moteur de ce mode de réalisation utilise un débitmètre
d'air qui comporte un anémomètre à filament chaud qui pro-
duit une tension proportionnelle à la vitesse de la veine d'air, c'est-àdire à la quantité d'air d'admission. Le principe et la structure de l'anémomètre à filament chaud sont connus de l'homme de l'art et ne sont pas décrits. Le signal de sortie du capteur de quantité d'air 831 est
appliqué à un circuit de commande 830.
L'injecteur de carburant 801 reçoit du carburant
à partir d'un réservoir de carburant 811, par l'intermé-
diaire d'une pompe d'alimentation 813 et d'un filtre 812.
La pompe d'alimentation 813 est d'un type connu, par exem-
ple du type à diaphragme ou du type électromagnétique, qui cesse de fonctionner lorsque la pression de refoulement dépasse une valeur fixée à l'avance. On peut utiliser un type de pompe ou l'autre, et la pression de refoulement est fixée à 50 kPa. Bien que ceci ne soit pas représenté, il est préférable qu'un réservoir ou un accumulateur soit placé entre la pompe d'alimentation 813 et l'injecteur 801. Selon une variante, on établit une charge hydrostatique suffisante entre le réservoir de carburant 811 et l'injecteur 801, sans utiliser la pompe d'alimentation 813, ou bien on peut mettre
le réservoir de carburant 811 sous pression.
Une chemise d'eau 815 est formée à l'intérieur du bloc-cylindres 816, et un capteur de température d'eAu 832
destiné à détecter la température de l'eau de refroidisse-
ment est monté de façon à être en communication avec la chemise d'eau 815. Le signal de sortie du capteur 832 est appliqué au circuit de commande 830. Un capteur de 02 814,
est placé dans la tubulure d'échappement 807, si nécessaire.
Le signal de sortie du circuit de commande 100 est appliqué
à l'injecteur 801 pour attaquer l'actionneur.
La figure 21 montre la relation entre la tension
de référence VR et la quantité de carburant qui est injec-
tée lorsque le dispositif de commande représenté sur la figure 15 est appliqué à l'injecteur représenté sur la figure 19. Lorsque la tension VR est de 0 V, la course de dilatation/contraction et la quantité de carburant injectée
sont maximales, et la quantité de carburant injectée dimi-
nue lorsque la tension VR augmente. Ainsi, même si la ten-
sion de la source d'énergie est constante, en changeant la
tension de référence VR on peut faire varier de façon pré-
cise et progressive la quantité de carburant aui est injec-
* tée à chaque course, ce qui étend considérablement --ryA-a
mique d'un injecteur.
La figure 22 montre un exemple détaillé d'une
commande d'injection. On supposera que la fréquence d'atta-
que minimale est fixée à 50 Hz, même dans un mode de ralen-
ti exigeant l'injection d'une quantité minimale de carbu-
rant, de façon à utiliser effectivement une caractéristique de réponse rapide de l'actionneur piézoélectrique, et que la fréquence d'attaque maximale est fixée à 500 Hz à cause de limitations portant par exemple sur la capacité de la source d'énergie, la caractéristique de réponse du clapet
anti-retour, etc. Dans ce cas, la fréquence d'attaque maxi-
male n'est que dix fois la fréquence d'attaque minimale. Si le moteur exige pour la quantité de carburant injectée une dynamique s'étendant entre un minimum de 10 cm3/mk jusqu'à un maximum de 500 cm3/mla, c'est-àdire un rapport de 50,
cette exigence ne peut pas être satisfaite. Lorsque le cir-
cuit d'attaque décrit ci-dessus change la tension de réfé-
rence VR pour multiplier par 5 l'étendue de la dynamique, l'exigence d'une dynamique correspondant à un rapport de 50
peut être satisfaite.
La figure 22 montre qu'on peut obtenir la dynami-
que correspondant à un rapport de 50 si on fixe la fréquence d'attaque maximale à 500 Hz et la tension VR à O V lorsque la quantité de carburant injectée correspond au maximum de 500 cm3/m 4, et si on fixe la fréquence d'attaque minimale à
Hz et la tension VR à 4 V, lorsque la quantité de carbu-
rant injectée correspond au minimum de 10 cm3/ m. On change la fréquence d'attaque et la tension de référence VR pour définir une courbe progressive entre les valeurs maximale
et minimale de la quantité de carburant qui est injectée.
La figure 23 montre un circuit de commande de fonctionnement 700 qui réalise la commande ci-dessus. La référence 7001 désigne un capteur de quantité d'air de type connu, par exemple du type à ailettes ou à filament chaud,
qui mesure la quantité d'air admis dans le moteur. La réfé-
rence 7002 désigne un capteur de température d'eau, monté ans le S -,nour mresurer la température de l'eau de
refroidissement. Une interface denLree -
signaux de sortie des capteurs 7001 et 7002 en signaux numériques, et elle applique les signaux numériques à une
ligne bus 7004. La référence 7005 désigne une unité centra-
le de traitement destinée à la commande du fonctionnement; la référence 7006 désigne une mémoire morte enregistrant un programme et diverses données; et la référence 7007 désigne une mémoire vive. Une interface de sortie 7008 enregistre une valeur numérique correspondant à une fréquence d'attaque calculée par l'unité centrale de traitement 7005, pour produire le signal de fréquence d'attaque. La référence 7011 désigne un multivibrateur monostable qui produit un signal
d'attaque ayant une largeur d'impulsion constante, en syn-
chronisme avec le signal de fréquence d'attaque. La largeur d'impulsion du signal d'attaque est fixée par exemple à 300 ps, par la constante de temps d'un condensateur 7009 et
d'une résistance 7010. La référence 7012 désigne un conver-
tisseur numérique-analogique qui est destiné à convertir en une tension analogique la valeur numérique correspondant à la tension de référence VR calculée par l'unité centrale de traitement 7005, et ce convertisseur applique le signal
analogique au circuit d'attaque.
On décrira le fonctionnement du circuit de com-
mande 700 en se référant à l'organigramme représenté sur la
figure 24, qui comprend les étapes S300 à S310. Un program-
me de commande pour la quantité de carburant injectée est
déclenché par un signal d'interruption à 50 Hz, correspon-
dant à la fréquence d'attaque minimale (S300). Une quantité d'air d'admission Q est prélevée dans l'interface d'entrée 7003 (S301). Une quantité de carburant injectée de base
qBASE' correspondant à un rapport air/carburant prédétermi-
né, est calculée à partir de la quantité Q (S302). La tem-
pérature de l'eau de refroidissement est ensuite prélevée dans l'interface d'entrée 7003 (S30S), et un coefficient O30 d'augmientat1On de quantité k est prélevé dans des données de table d'augmentation de quantité qui sont enregistrées
dans la mémoire morte 7006, en correspondance avec la tem-
pérature d'eau détectàe (S304). Une quantité de carburant injectée finale qFIN (= k x qBASE) est ensuite calculée (S305). La fréquence d'attaque f et la tension de référence
VR sont ensuite déterminées au moyen de la table de fréquen-
ce d'attaque et de la table de tension de référence enregis-
trées dans la mémoire morte 1006, sur la base de la figure 22 considérée ci-dessus (S306, S307). Enfin, après que les données de fréquence d'attaque ont été appliquées à l'inter-
face de sortie 7008 et que les données de tension de réfé-
rence ont été appliquées au convertisseur numérique-analogi-
que 7012, le traitement retourne au programme principal
(S308 à S310). Le signal d'attaque et la tension de réfé-
rence VR sont ensuite produits de la manière indiquée
ci-dessus, pour effectuer une injection prédéterminée.
Ainsi, avec le dispositif de commande ci-dessus pour l'injecteur de carburant, même si la tension de la
source d'énergie est constante, du fait qu'on peut comman-
der électriquement librement la course de dilatation/con-
traction avec une réponse élevée, on peut faire varier la quantité de carburant qui est injectée à chaque course de
l'injecteur de carburant, et on peut élargir considérable-
ment la dynamique de l'injecteur.
La figure 25 montre un exemple d'un inJecteur de carburant pour un moteur Diesel auquel le dispositif de commande décrit ci-dessus est appliqué, et qui injecte du
carburant à chaque angle de phase spécifique du moteur.
Une enveloppe 2203 d'un injecteur de carburant 2200 com-
prend un porte-injecteur 2204 et un écrou de retenue 2209.
L'enveloppe 2203 loge un actionneur 1202, un piston de pom-
pe 1205, une rondelle Belleville 1206, une entretoise 2207
et une buse 2210, placés dans cet ordre à partir du haut.
La buse 2210 est constituée par un corps de buse 2212 et par une aiguille d'injecteur 2211. Un trou axial traversant 2208 ayant un diamètre variable traverse le centre du corps de buse 2212, et les différentes parties de ce trou forment un guide d'aiguille 2220, un réservoir de carburant 2218, un siège 2217 et une ouverture d'injection 2215, dans cet ordre à partir du haut. On notera que le siège 2217 a une forme conique. L'aiguille d'injecteur 2211 est mobile dans le trou traversant 2208, dans la direction axiale de celui-ci. L'aiguille d'injecteur 2211 comprend une partie
de grand diamètre 2219, une partie conique 2216 et une par-
tie de petit diamètre 2213. La partie de grand diamètre 2219 peut être déplacée de façon coulissante dans le guide d'aiguille 2220, en étant séparée de la paroi de ce dernier par un espace de 20 pm, en direction radiale. Lorsque la partie conique 2216 est en contact avec le siège 2217, la communication entre le réservoir 2218 et l'ouverture 2215 est interrompue. On notera que la partie conique 2216 est en contact linéaire avec le siège 2217, et que sa partie de contact est la partie la plus proche de la partie de
petit diamètre 2213.
Lorsque la partie conique 2216 est en contact linéaire avec le siège 2217, la partie de petit diamètre 2213 traverse pratiquement l'ouverture 2215, et un espace d'environ 50 pm en direction diamétrale est formé entre ces éléments. L'extrémité distale de la partie de petit diamètre 2213 comporte une gorge 2214 pour injecter du
carburant avec un jet de forme conique. Bien que l'aiguil-
le d'injecteur 2211 soit mobile dans la direction axiale, sa position limite inférieure est définie par le contact
entre la partie conique 2216 et le siège 2217, et sa posi-
tion limite supérieure est définie par le contact étanche entre la face d'extrémité supérieure de la partie de grand
diamètre 2219 et la face d'extrémité inférieure de l'en-
tretoise 2207. Un trou traversant 2222 est formé dans l'entretoise 2207, de façon à être coaxial par rapport au trou traversant 2208 du corps de buse 2212. Lorsque l'aiguille d'injecteur 2211 atteint sa position limite supérieure, le trou traversant 2222 est bouché par la face d'extrémité supérieure de l'aiguille d'injecteur 2211. Un espace 1224 pour la rondelle Belleville 1206 est formé dans le porte-injecteur 2204 entre la surface supérieure de l'entretoise 2207 et la surface inférieure du piston de pompe 1205. L'espace 1224 forme une chambre de pompe (1224). La pression dans la chambre de pompe 1224 est
augmentée ou réduite sous l'effet de la dilatation/contrac-
tion de l'actionneur 1202. La pression dans la chambre de pompe 1224 agit sur la face d'extrémité supérieure de
l'aiguille d'injecteur 2211 par l'intermédiaire du trou tra-
versant 2222, pour déplacer verticalement l'aiguille d'in-
jecteur.
On forme l'actionneur 1202 en empilant alternati-
vement, en forme de colonne, des éléments en forme de disque et des électrodes consistant en pellicules métalliques, et
on applique une tension à chaque élément en forme de disque.
Un fil conducteur 1228 pour l'application de la tension est
guidé vers l'extérieur du porte-injecteur 2204 par une tra-
versée 1225, et ce fil est connecté à un circuit de commande qu'on décrira ultérieurement. Du carburant sous pression, par exemple à 20 MPa, est introduit continuellement dans
l'injecteur 2200, par exemple par une pompe à haute pres-
sion, un régulateur de pression, un accumulateur, ou un élément analogue. Le carburant qui entre par un orifice d'entrée 2226 atteint le réservoir de carburant 2218 par un
conduit 2227 qui traverse le porte-injecteur 2204, l'entre-
toise 2207 et le corps de buse 2212. Le carburant est ensuite injecté vers l'extérieur, par le trou d'injection 2215, à moins que la partie conique 2216 de l'aiguille d'injecteur 2211 soit en contact avec le siège 2217 du corps de buse 2212. Pour former le conduit 2227, on utilise un ergot d'arrêt 2223 de façon à ne pas changer la position du porte- injecteur 2204 par rapport à l'entretoise 2207, et une rainure annulaire 2221 est formée dans le corps de buse
2212 de façon à permettre de changer la position de l'en-
tretoise 2207 par rapport au corps de buse 2212.
Au début de l'utilisation de l'injecteur 2200 de la figure 25, du carburant sous une pression de 20 MPa est tout d'abord fourni par une source de pression externe, et ce carburant atteint le réservoir de carburant 2218 par le conduit 2227, et il agit sur la partie conique 2216 de l'aiguille d'injecteur 2211 pour la soulever. Cependant, le carburant sous pression dans le réservoir 2218 atteint éga- lement la chambre de pompe 1224 en traversant l'espace de pm entre la partie de grand diamètre 2219 et la partie de guide 2220 et le trou traversant 2222 de l'entretoise, et ce carburant agit sur la face d'extrémité supérieure de
l'aiguille d'injecteur 2211 pour la déplacer vers le bas.
Par conséquent, l'aiguille d'injecteur 2211 est amenée en contact avec le siège 2217 à cause de la différence entre
ses aires de réception de pression, et elle ferme l'ouver-
ture 2215. Le carburant fourni ne peut donc plus 8tre
injecté par l'ouverture 2215.
Lorsque le dispositif de commande représenté sur la figure 14 est appliqué à l'injecteur de carburant
représenté sur la figure 25, le convertisseur continu-
continu 1410 élève la tension de la batterie de 12 V à
300 V pour charger le condensateur 1412. Lorsque le thyris-
tor 1414 est amorcé, une tension de 500 V est appliquée à l'actionneur 1411 pour le dilater. Ensuite, l'injecteur 2200 et le dispositif de commande représenté sur la figure
14 attendent une instruction de démarrage d'injection.
Cette instruction est produite par l'amorçage du thyristor 1416. Lorsque le thyristor 1416 est amorcé, la presque totalité de la charge accumulée dans l'actionneur 1411 est transférée vers le condensateur 1417, et l'actionneur 1411 est contracté de façon correspondante pour réduire la pression dans la chambre de pompe 1224. De ce fait, la force qui agit sur la face d'extrémité supérieure de l'aiguille d'injecteur 2211 devient inférieure à celle qui agit sur la partie conique 2216, et l'aiguille d'injecteur 2211 est soulevée, ce qui fait que sa face d'extrémité supérieure est amenée en contact avec la face d'extrémité inférieure de l'entretoise 2207, et est maintenue dans cette position. A ce moment, le carburant sous pression qui se trouve dans le réservoir de carburant 2208 est inJecté vers l'extérieur, par exemple dans la chambre de combustion du moteur Diesel, par l'espace situé entre la partie conique 2216 et le siège 2217, et par l'espace situé entre la partie
de petit diamètre 2213 et l'ouverture d'injection 2215.
L'amorçage du thyristor 1414 produit une instruction de fin d'injection. Lorsque le thyristor 1414 est amorcé, la charge accumulée dans le condensateur 1412 est transférée vers l'actionneur 1411 pour dilater ce dernier, et la pression dans la chambre de pompe 2224 est augmentée, ce qui fait que l'aiguille d'injecteur 2211 est amenée en contact avec le siège 2217, ce qui achève un cycle d'injection. La quantité
de carburant injectée est commandée par la durée d'inJec-
tion, et ce fait est connu de l'homme de l'art. Cependant,
le mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus pré-
sente une caractéristique qui consiste en ce qu'on peut
sélectionner des sections correspondant à deux espaces dif-
férents entre l'ouverture 2215 et la partie de petit diamè-
tre 2213, pour changer la quantité de carburant qui est injectée.
Sur la figure 26, la levée de l'aiguille d'injec-
teur 2211, c'est-à-dire la distance axiale depuis la posi-
tion limite inférieure de l'aiguille d'injecteur 2211, jusqu'à une position courante de cette dernière, est portée
en abscisse, et la section de restriction minimale du con-
duit du carburant injecté est portée en ordonnée. L'origine 0 représente l'état dans lequel l'aiguille d'injecteur 2211 est amenée en contact avec le siège 2217, et l'espace entre
la partie conique 2216 et le siège 2217 forme une restric-
tion minimale entre les points 0 et A. Une région de la partie de petit diamètre 2213 autre que la gorge 2214 se trouve à l'intérieur de l'ouverture 2215 entre les points A et B, et la section de l'espace entre la partie de petit diamètre 2213 et l'ouverture 2215 est constante et forme une restriction minimale, indépendamment de la levée de l'aiguille d'injecteur 2211. La région de la partie de petit diamètre 2213 autre que la gorge 2214 se sépare de l'ouverture 2215 entre les points B et C, ce qui augmente progressivement la section de restriction. Le point C représente l'état dans lequel l'extrémité supérieure de
l'aiguille d'injecteur 2211 porte contre l'extrémité infé-
rieure de l'entretoise 2207. Sur la courbe O - A - B - C de la figure 26, on peut obtenir une section de restriction minimale stable à l'origine 0, entre les points A et B et au point C.
La caractéristique de ce mode de réalisation con-
siste en ce qu'on utilise sélectivement les deux sections de restriction entre les points A et B et au point C pour commander la quantité de carburant qui est injectée. On fait fonctionner le transistor 1419 dans le dispositif de commande de la figure 14 de façon à obtenir la levée qui correspond à un point situé entre les points A et B. Une
fois que l'injecteur 2200 a terminé l'injection, le con-
densateur 1417 est complètement chargé par la charge four-
nie par l'actionneur 1411, et il fournit une tension aux bornes qui est par exemple de 400 V.
Lorsque le condensateur 1417 est complètement -
déchargé par le transistor 1419, l'aiguille d'injecteur 2211 peut être levée jusqu'au point C. Cependant, lorsque le transistor 1419 décharge seulement le condensateur 1417 Jusqu'à ce que le potentiel résiduel du condensateur 1417
devienne 200 V, l'actionneur 1411 ne peut pas être con-
tracté suffisamment pour l'injection suivante, et la levée de l'aiguille d'injecteur 2211 peut être maintenue entre
les points A et B. On peut prédéterminer le potentiel rési-
duel du condensateur 1417 de façon à maintenir l'aiguille d'injecteur entre les points A et B. Il est cependant
davantage préférable d'effectuer une commande par appren-
tissage, de façon que le potentiel résiduel du condensateur 1417 soit augmenté à partir de O V par incréments de 10 V par cycle d'injection, et de contrôler une diminution de la vitesse ou de la puissance du moteur de façon à obtenir un potentiel résiduel approprié lorsque la diminution est
arrêtée, c'est-à-dire au point B. Le point B est plus pré-
férable que le point A du fait que le carburant sous pres-
sion qui se trouve dans le réservoir de carburant 2218 entre dans la chambre de pompe 1224 en traversant l'espace
entre la partie de grand diamètre 2219 et la partie de gui-
de 222D pendant le soulèvement de l'aiguille d'injecteur 2211, et ceci élimine une influence nuisible lorsque l'aiguille d'injecteur 2211 descend. On notera qu'on détecte un degré d'ouverture de l'accélérateur et que le transistor 1419 décharge le condensateur 1417 de façon que l'aiguille 2211 soit levée jusqu'au point B lorsque le degré d'ouverture détecté est inférieur à une valeur fixée à l'avance; dans le cas contraire, l'aiguille est levée jusqu'au point C. On va maintenant décrire un circuit de commande pour réaliser la commande indiquée ci- dessus. La figure 27
est un schéma synoptique qui montre la structure d'un cir-
cuit de commande 740. La référence 7407 désigne une inter-
face d'entrée ayant la fonction suivante. 720 saillies sont formées à des intervalles égaux sur une partie périphérique extérieure d'un disque de génération de signal 7407 qui est monté sur un arbre à cames d'un moteur (non représenté). Un
capteur d'angle 7402 détecte les saillies. Plus précisé-
ment, une seule impulsion de sortie du capteur d'angle 7402 correspond à un angle de 1 du vilebrequin du moteur. Une saillie unique 7403 indiquant une position de référence est formée sur le disque de génération de signal 7401, et cette saillie est détectée par un capteur de référence 7404. Les signaux de sortie des capteurs 7402 et 7404 sont appliqués à l'interface d'entrée 7407, et ils sont ensuite appliqués à une ligne bus 7408, en tant que données de vitesse du moteur. La référence 7405 désigne un potentiometre de détection de degré d'ouverture de l'accélérateur, accouplé à une pédale d'accélérateur 7406, qui convertit le degré d'ouverture de l'accélérateur en une tension et qui applique
cette tension à l'interface d'entrée 7407.
L'interface d'entrée 7407 convertit la tension d'entrée en une valeur numérique et elle l'applique à la !0 ligne bus 7408. L'interface d'entrée 7407 reçoit également un signal de démarreur qui passe à l'état actif sous
l'effet du démarrage d'un démarreur, et elle applique égale-
ment ce signal à la ligne bus 7408. La référence 7409 dési-
gne une unité centrale de traitement destinée à la commande du fonctionnement. La référence 7410 désigne une mémoire morte qui enregistre un programme et diverses données; et la référence 7411 désigne une mémoire vive qui est utilisée
pour le traitement et l'enregistrement des données prove-
nant de l'unité centrale de traitement 7409. La référence
7408 désigne la ligne bus pour la transmission de données.
La référence 7412 désigne un convertisseur numérique-analo-
gique qui est destiné à produire une tension de référence calculée par l'unité centrale de traitement 7409. La réfé-
rence 7413 désigne une interface de sortie qui est destinée à commander l'injecteur 7200. Lorsque la durée d'injection
et le point d'injection Ginj calculés par l'unité cen-
trale de traitement 7409 sont fixés, des signaux de déclenchement destinés à amorcer des premier et second
thyristors 7426 et 7428 sont produits à un point prédéter-
miné, sur la base des signaux de référence et d'angle.
On va maintenant décrire en détail un circuit d'attaque. La tension d'une batterie 7420 est appliquée à un convertisseur continu-continu 7423 par l'intermédiaire
d'un interrupteur à clé 7422, et une tension élevée d'envi-
ron 300 V est toujours accumulée dans un condensateur 7424 ayant une capacité élevée. La tension élevée est appliquée à l'actionneur 7202 par l'intermédiaire d'un circuit série qui comprend une première bobine 7425 et le premier thyristor
7426. La gâchette du premier thyristor 7426 reçoit un pre-
mier signal de déclenchement provenant de l'interface de sortie 7413 par l'intermédiaire d'un transformateur
d'impulsions d'isolation 7414. L'actionneur 7202 est con-
necté à un condensateur 7429 par l'intermédiaire d'un cir-
cuit série qui comprend une seconde bobine 7427 et le second thyristor 7428. La gâchette du second thyristor 7428
reçoit également un second signal de déclenchement qui pro-
vient de l'interface de sortie 7413 par l'intermédiaire du transformateur 7415. Le condensateur 7429 est connecté en parallèle avec la combinaison en série d'un transistor 7431 et d'une résistance 7430. La base du transistor 7431 est connectée à la borne de sortie d'un comparateur 7432 par l'intermédiaire d'une résistance 7433. La borne d'entrée non inverseuse du comparateur 7432 reçoit la tension du condensateur 7429 divisée par 100 par les résistances 7434
et 7435, et son entrée inverseuse reçoit la tension de sor-
tie provenant du convertisseur numérique-analogique 7412,
en tant que tension de référence VREF.
On expliquera ci-après le fonctionnement de cette partie. Lorsque le second thyristor 7428 est amorcé, la charge accumulée dans l'actionneur 7202, dont la tension
est presque égale à 500 V, est transférée vers le condensa-
teur 7429 par l'intermédiaire de la seconde bobine 7427 et du second thyristor 7428, et la tension du condensateur 7429 est augmentée jusqu'à environ 400 V. Les résistances
7434 et 7435 divisent la tension par 100 et elles l'appli-
quent à l'entrée non inverseuse du comparateur 7432. Si une tension constante, par exemple de 2 V, est appliquée à
l'entrée inverseuse du comparateur 7432, en tant que ten-
sion de référence VREF, la tension de sortie de ce compara-
teur passe au niveau "1"', ce qui provoque la conduction du
transistor 7431, par l'intermédiaire de la résistance 7433.
Le condensateur 7429 se décharge ainsi par la résistance
7430 et sa tension diminue.
Lorsque la tension du condensateur 7429 diminue jusqu'à 200 V, du fait que la tension de sortie du compara- teur 7432 passe au niveau 1"0", le transistor 7431 est bloqué et le condensateur 7429 ne peut plus se décharger et son
potentiel est maintenu. Plus précisément, la tension résul-
tante du condensateur 7429 est maintenue à VREF x 100 V. Lorsque la tension VREF est fixée à 0 V, du fait que la tension du condensateur 7429 est diminuée jusqu'à O V, la
différence de potentiel entre l'actionneur 7202 et le con-
densateur 7429 devient élevée lorsque le second thyristor 7428 est amorcé. Une grande quantité de charges circulent donc de l'actionneur 7202 vers le condensateur 7429, et la
valeur de la contraction de l'actionneur 7202 devient maxi-
male. Inversement, lorsque la tension VREF est augmentée, le potentiel du condensateur 7429 est également augmenté, et la quantité de charges qui se déplacent à partir de l'actionneur 7202 est diminuée, ce qui diminue la valeur
de la contraction.
On peut remplacer par des transistors les premier et second thyristors 7426 et 7428 dans le circuit d'attaque ci-dessus. Dans ce cas, il n'est pas toujours nécessaire
d'utiliser les bobines 7425 et 7427.
On décrira ci-après le fonctionnement du circuit
de commande 740 ayant la structure ci-dessus, en se réfé-
rant à l'organigramme des figures 28A et 28B qui comprend
les étapes S400 à S421 et les étapes S500 à S515. L'ini-
tialisation de divers éléments est effectuée au début du programme principal représenté sur la figure 28A, ce qui fait qu'une tension VB destinée à effectuer la commande au point B (figure 26) est restaurée à O V. Il faut noter que la caractéristique principale de ce mode de réalisation
consiste en ce que la tension VB est fixée de façon à cor-
respondre au point optimal B dans les conditions de commande par apprentissage. Le signal de démarreur est prélevé et l'état actif du démarreur permet de déterminer qu'on a fait
démarrer le moteur. A ce moment, du fait qu'il est nécessai-
re d'injecter une grande quantité de carburant, la tension
VB est fixée à O V, et l'aiguille d'injecteur est complète-
ment levée (S405). Si le moteur n'est pas dans le mode de
démarrage, on contrôle un indicateur de mode d'apprentissa-
ge, et si on détecte qu'un mode d'apprentissage est mis en oeuvre, le traitement passe à un programme de démarrage
(S406). Du fait que dans le mode de démarrage ou d'appren-
tissage le moteur est commandé indépendamment du degré d'ouverture de l'accélérateur, la quantité de carburant qui est injectée est uniquement commandée par la vitesse du moteur. Une valeur de vitesse du moteur NE est prélevée
dans l'interface d'entrée 7407 (S407), et la durée d'injec-
tion ainsi que le point d'injection de l'injecteur sont obtenus en se référant à des tables (S408, S409). En outre, la tension VREF est fixée de façon à correspondre à la tension VB. Dans le mode de démarrage, VB est fixée à O V tandis que dans le mode d'apprentissage, cette tension est augmentée de 10 V par tour. Le traitement retourne ensuite
à l'étape S403 (S410).
Une fois que la commande par apprentissage est terminée, du fait que l'indicateur de mode d'apprentissage prend la valeur "O", le traitement passe à un programme de commande d'injection correspondant à la marche normale (S406). La vitesse du moteur NE et le degré d'ouverture de
l'accélérateur Accp sont prélevés (S411, S412) pour obte-
nir la quantité de carburant à injecter, Q, et le point d'injection Oinj, par l'utilisation de tables (S413, S414). On contrôle ensuite si le degré d'ouverture de
l'accélérateur Accp est inférieur à une ouverture prédéter-
minée, par exemple 10% (S415). Si la réponse est OUI à l'étape S415, on sélectionne un mode de faible levée en tant que mesure de protection contre le bruit; dans le cas contraire, on sélectionne un mode de forte levée pour augmenter la puissance. Dans le mode de faible levée, la durée d'injection r est calculée à partir de la quantité de carburant à injecter Q, par une relation linéaire, c'est- à-dire V = KQ (S416). La tension VREF est ensuite fixée égale à la tension VB, c'est-à-dire à la tension après la commande par apprentissage correspondant à la régulation au point B (S417). Dans le mode de forte levée, si la section de l'ouverture est cinq fois supérieure à celle du mode de faible levee, du fait que le débit d'injection est également cinq fois supérieur, la durée d'injection G ne doit être que la fraction 1/5 de celle correspondant au mode de faible levée. Plus précisément, on calcule IC par la formule Z= (1/5)KQ (S418). On fixe la tension de référence VREF à
O V pour produire la forte levée (S419). La durée d'injec-
tion ' qui est obtenue, le point d'injection Ginjet la tension de référence VREF sont enregistrés dans une mémoire
(S420, S421), et le traitement retourne à l'étape S403.
On expliquera ci-après un programme d'interrup-
tion qui est représenté sur la figure 28B. On lance le pro-
gramme d'interruption à chaque tour du moteur (S500). On lit dans la mémoire la tension VREF, la durée V et le point
ginj (S501 à S503), et on applique ces grandeurs au conver-
tisseur numérique-analogique 7412 (S502) et à l'interface de
sortie 7413 (S504, S505). L'interface de sortie 7413 pro-
duit les premier et second signaux de déclenchement aux points prédéterminés pour commander l'actionneur 7202. On contrôle ensuite l'indicateur de mode d'apprentissage (S506). Si la commande par apprentissage est terminée, le traitement retourne au programme principal; dans le cas
contraire on contrôle la vitesse du moteur (S507). On com-
pare la vitesse précédente du moteur NE(i-1) avec la vitesse courante du moteur NE(i) (S508 à S511), et si la
différence entre elles est inférieure à une valeur prédé-
terminée, on enregistre la tension VB et le mode
d'apprentissage se termine (S510, S513); dans le cas con-
traire, on augmente la tension VB de 10 V afin de poursuivre le fonctionnement dans le mode d'apprentissage (S514). La figure 29 est un graphique destiné à expliquer la commande par apprentissage. Lorsque la tension VREF, c'est-à-dire le potentiel résiduel du condensateur 7429, est plus faible,
la course de l'aiguille de l'injecteur 2200 est plus grande.
Comme on peut le voir sur la figure 26 montrant la relation entre la levée de l'aiguille et la quantité de carburant qui est injectée, lorsque la tension VREF est égale à O V, l'injection est effectuée au point C de la figure 26. En d'autres termes, la vitesse du moteur est augmentée du fait
de l'injection d'une grande quantité de carburant.
Lorsqu'à partir de cet état la tension VREF est
augmentée de 10 V par tour, la quantité de carburant injec-
tée est réduite à partir du point C de la figure 26 vers le
point B. Dans ce cas, la vitesse du moteur diminue égale-
ment, comme l'indique une plage C - B sur la figure 29.
Ensuite, une fois que le point B est atteint, du fait que la levée est changée entre les points B et A mais que la quantité de carburant injectée n'est pas changée entre ces points, la vitesse du moteur ne change pas, comme le montre
la figure 29. Par conséquent, la tension VREF augmente pro-
gressivement tandis qu'on observe un changement de la vites-
* se du moteur, et on peut fixer le point B pour un point auquel aucun changement ne se produit. On notera que du fait que la commande par apprentissage de ce mode de réalisation est effectuée immédiatement après le démarrage du moteur, on peut effectivement effectuer simultanément une augmentation de la quantité de carburant injectée qui est nécessaire pour
le mode de démarrage du moteur.
Dans la description faite ci-dessus, la levée de
l'aiguille est modifiée en fonction du degré d'ouverture de
l'accélérateur, mais il est également possible de la modi-
fier en fonction de la vitesse du moteur. La présente inven-
tion s'applique également lorsqu'on utilise l'injecteur de carburant 2200 en tant qu'équipement de commande de pression de gazole ayant une structure identique à celle décrite ci-dessus. Lorsqu'on utilise le dispositif de commande pour
l'injecteur de carburant, la course de dilatation/contrac-
tion de l'actionneur 1202 est commandée non par la valeur de
la charge qui est fournie, mais par la valeur de décharge.
Pour commander la valeur de la charge úournie, on commande
de façon générale la tension de sortie que produit le con-
vertisseur continu-continu 7423. Cependant, ceci conduit à
un mauvais temps de réponse du fait de la présence du con-
densateur 7424. Au contraire, avec le dispositif de commande conforme à l'invention, on règle la tension du condensateur 7429 pendant un intervalle d'arrêt d'injection, qui est suffisamment long, et on commande ainsi la valeur de la décharge de l'actionneur 1202. On peut ainsi obtenir une
vitesse de réponse suffisamment élevée.
De plus, dans le dispositif de commande décrit
ci-dessus, la partie de petit diamètre 2213 ayant un diamè-
tre uniforme est formée dans la partie d'extrémité distale de l'aiguille d'injecteur 2211, et elle traverse l'ouverture d'injection 2215. Avec cette configuration, la section de restriction minimale, qui détermine la quantité de carburant qui est injectée, peut être commandée de façon stable de deux manières, pour correspondre au point C dans un mode de levée complète, et pour correspondre à un point situé entre les points A et B dans un mode de levée intermédiaire, comme le montre la figure 26, ce qui permet d'utiliser l'injecteur 2200 comme s'il comportait deux ouvertures
d'injection. Ainsi, par exemple, lorsque le degré d'ouvertu-
re de l'accélérateur est faible, on commande la levée de façon qu'elle soit proche du point B entre les points A et B, afin de diminuer le débit d'injection de carburant et
d'éliminer le bruit. Lorsque le degré d'ouverture de l'accé-
lérateur est plus grand, on commande la levée de façon qu'elle corresponde au point C, ce qui augmente le débit
d'injection de carburant et la puissance.
En outre, dans le dispositif de commande de l'in-
vention, lorsqu'on commande la levée de l'aiguille d'injec-
teur 2211 de façon qu'elle soit proche du point B entre les points A et B sur la figure 26, on augmente pas à pas d'une manière prédéterminée le potentiel résiduel du condensateur 7429, et on utilise pour l'opération de commande suivante le potentiel résiduel qui existe lorsque la diminution de
vitesse du moteur devient inférieure à une valeur prédéter-
minée. Du fait qu'on effectue cette opération immédiatement
après le démarrage du moteur, on peut naturellement augmen-
ter la quantité de carburant qui est injectée dans le mode
de démarrage du moteur, et on peut déterminer de façon pré-
cise le potentiel résiduel, sans que ceci s'accompagne
d'un changement désagréable de la vitesse du moteur.
La figure 30 montre un circuit d'attaque 170 fai-
sant partie d'un dispositif de commande pour un actionneur piézoélectrique conforme à un autre mode de réalisation de l'invention. La référence 1700 désigne une source d'énergie à tension élevée fournissant une tension de 350 V; et la référence 1702 désigne un condensateur de capacité élevée, connecté en parallèle avec la source d'énergie 1700, pour
fournir un courant transitoire élevé nécessaire pour l'atta-
que d'un actionneur piézoélectrique 1701. La référence 1704,
désigne un premier thyristor dont la gâchette reçoit un pre-
mier signal de déclenchement provenant d'un générateur de
signal de déclenchement 174 qu'on décrira ultérieurement.
La référence 1703 désigne une bobine ayant une inductance.
Le condensateur 1702, le premier thyristor 1704, la première
bobine 1703 et l'actionneur 1701 forment un circuit série.
La référence 1715 désigne une seconde bobine; et la réfé-
rence 1716 désigne un second thyristor dont la gâchette
reçoit un second signal de déclenchement provenant du géné-
rateur 174. L'actionneur 1701, la seconde bobine 1715 et le second thyristor 1716 forment également un circuit série. La
référence 1705 désigne une troisième bobine; et la référen-
ce 1706 désigne un troisième thyristor dont la gâchette reçoit un troisième signal de déclenchement provenant du générateur 1730. La référence 1707 désigne un condensateur
qui est destiné à décharger l'actionneur 1701 jusqu'à un cer-
tain niveau, et qui a une capacité trois fois supérieure à celle de l'actionneur 1701. L'actionneur 1701, la troisième bobine 1705, le troisième thyristor 1706 et le condensateur 1707 forment également un circuit série, comme le montre la figure 30. La référence 1709 désigne un transistor destiné à
commander le potentiel du condensateur 1707.
Le collecteur du transistor 1709 est connecté au
coté à tension élevée du-condensateur 1707 par l'intermé-
diaire d'une résistance de limitation de courant 1708.
L'émetteur du transistor 1709 est connecté à un potentiel de
masse. La référence 1710 désigne un amplificateur opéra-
tionnel dont la sortie est connectée à la base du transistor 1709 par l'intermédiaire d'une résistance 1711. L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 1710 reçoit la
tension élevée du condensateur 1707, divisée par les résis-
tances 1712 et 1713, et son entrée inverseuse reçoit une tension de référence VR par l'intermédiaire d'une borne 1714. On va maintenant décrire en détail le générateur de signal de déclenchement 174. La figure 31 est un schéma de circuit du générateur 174. Un signal d'injection pilote et un signal d'injection principale sont respectivement appliqués au générateur 174 par les bornes 1741 et 1742, et un premier multivibrateur monostable 1743 est déclenché en synchronisme avec le front avant du signal d'injection pilote. Le multivibrateur 1743 produit ensuite un signal de niveau "0" dont la laegeur d'impulsion, d'environ 30 ps, est déterminée par un condensateur 1744 et une résistance
1745, et ce signal apparaît sur la sortie Q du multivibra-
teur. Le signal de niveau "0" est appliqué à la base d'un transistor 1748 par l'intermédiaire de résistances 1746 et 1747. L'émetteur du transistor 1748 est connecté à une sour- ce d'énergie et son collecteur est connecté au primaire d'un transformateur d'impulsions 1749. Lorsque la sortie Q du premier multivibrateur monostable 1743 est au niveau "0", le transistor 1748 est placé à l'état conducteur, et un courant circule dans le primaire du transformateur 1749, ce qui induit un premier signal de déclenchement dans le secondaire
de ce transformateur.
Le premier signal de déclenchement provenant du transformateur 1749 est appliqué à la gâchette du troisième thyristor 1706 par l'intermédiaire d'une diode 1750 et
d'une résistance 1751. Une résistance 1752 et un condensa-
teur 1753 éliminent des composantes de bruit. Un second multivibrateur monostable 1763 est déclenché sur le front avant du signal d'injection principale,et un second signal
de déclenchement est appliqué à la gâchette du second thy-
ristor 1716 par une configuration de circuit similaire. Les signaux d'injection pilote et d'injection principale sont appliqués à une porte OU à deux entrées 1780, et le signal
de sortie de cette porte est ensuite appliqué à un troisiè-
me multivibrateur monostable 1783. Un signal de déclenche-
ment est appliqué à la gâchette du premier thyristor 1704 en synchronisme avec le front arrière du signal d'injection
pilote et du signal d'injection principale.
La figure 32 montre un exemple de moteur Diesel comprenant un injecteur auquel le dispositif de commande
représenté sur la figure 30 est appliqué.
Sur la figure 32, la référence 912 désigne un injecteur qui est commandé par l'actionneur piézoélectrique 913. L'injecteur 912 est monté dans un moteur Diesel 900 de façon à injecter du carburant par une buse de l'injecteur, dans un cylindre du moteur 900. L'injecteur 912
reçoit du carburant sous pression qui provient d'un accumula-
teur 911. L'accumulateur 911 reçoit et accumule du carburant sous pression, par exemple à 20 MPa, provenant d'une pompe à haute pression 910 qui est entraînée par le moteur 900. La figure 33 est une coupe latérale d'un exemple d'un injecteur du type à trou, 2300. La tension appliquée à l'actionneur 1301 est commandée par un circuit de commande 920. Lorsque la tension est égale à -200 V, l'injecteur 2300 est ouvert et il injecte du carburant dans un cylindre du
moteur par une ouverture d'injection 2313. Lorsque la ten-
sion est de +500 V, l'injecteur 2300 est fermé et il arrête
l'injection de carburant.
Sur la figure 33, l'injecteur 2300 est actionné
par la dilatation et la contraction de l'actionneur 1301.
On forme l'actionneur 1301 en empilant des éléments piézo-
électriques minces en forme de disque présentant un effet piézoélectrique. Chaque élément piézoélectrique consiste en
une céramique obtenue par frittage de titanate de zirconium-
plomb, ou PZT. Si on suppose que chaque élément a un diamè-
tre de 15 mm et une épaisseur de 0,5 mm, lorsqu'une tension de 500 V est appliquée à l'élément dans la direction de l'épaisseur, il se dilate d'environ 0,5 pm, et lorsqu'une
tension de -200 V lui est appliquée, il se contracte d'envi-
ron 0,5 pm. Par conséquent, lorsque 100 éléments sont empi-
lés les uns sur les autres, la dilatation/contraction
devient 100 fois supérieure à celle d'un seul élément.
On forme des électrodesen argent sur deux surfa-
ces de chaque élément piézoélectrique de l'actionneur 1301, et une électrode est connectée à un fil conducteur 1324 tandis que l'autre est connectée à un potentiel de masse. Le fil conducteur 1324 traverse l'enveloppe supérieure 2303 par
une traversée 1323, et il est connecté au circuit de comman-
de 920. Le mouvement de dilatation/contraction de l'action-
neur 1301 est transmis directement à un piston 1305 pour lui
communiquer un mouvement alternatif vertical.
Le piston 1305 peut coulisser dans un cylindre 2304 de l'enveloppe supérieure 2303, de façon à augmenter et
à diminuer le volume d'une chambre de pompe 1306, pour rem-
plir ainsi la fonction d'une pompe. Une rondelle Belleville 1318 destinée à solliciter le piston 1305 dans la direction
de contraction de l'actionneur 1301, est placée dans la cham-
bre de pompe 1306, pour compenser ainsi le fait que la force de contraction de l'actionneur 1301 est plus faible que sa
force de dilatation.
La chambre de pompe 1306 communique avec l'inté-
rieur d'un cylindre d'aiguille 2310 d'un corps de buse 2315, par l'intermédiaire d'une entretoise 2319. Une aiguille d'inJecteur 2312, dont la face d'extrémité supérieure reçoit une pression dans la chambre de pompe 1306, est logée de
façon coulissante dans le cylindre d'aiguille 2310.
Un trou decommuination 2308 est formé dans l'en-
tretoise 2319, dans la direction axiale de celle-ci, de façon à faire communiquer la chambre de pompe 1306 avec le
cylindre d'aiguille 2310.
La partie inférieure de l'aiguille d'injecteur
2312 présente un diamètre plus faible que celui de la par-
tie centrale de l'aiguille. La face d'extrémité supérieure de l'aiguille d'injecteur 2312 est une surface plane et elle est amenée en contact étanche avec la face d'extrémité
inférieure de l'entretoise 2319 lorsque l'aiguille d'injec-
teur 2312 est déplacée vers le haut. Dans ce cas, le trou de communication 2308 est bouché. La partie supérieure de l'aiguille d'injecteur 2312 peut coulisser dans le cylindre d'aiguille 2310, et une partie de la périphérie extérieure de cette partie supérieure est en retrait de façon à définir des rainures d'une certaine largeur, ce qui établit un petit espace 2309. La partie d'extrémité inférieure de l'aiguille
d'injecteur 2312 est tronconique de façon à établir un con-
tact étanche avec une surface de siège 2314 du corps de buse 2315. Par conséquent, lorsque l'aiguille d'injecteur descend, l'ouverture d'injection 2313 est fermée, et lorsque
l'aiguille monte, l'ouverture 2313 est ouverte.
Un réservoir de carburant de forme annulaire, 2311, est formé dans la partie centrale du cylindre d'aiguil-
le 2310, et ce réservoir communique avec un conduit de car-
burant 2322, qui traverse le corps de buse 2315, l'entretoi-
se 2019 et l'enveloppe supérieure 2303.
L'enveloppe supérieure 2303, l'entretoise,2319 et le corps de buse 2315 ont le même diamètre et ils sont empilés dans l'ordre indiqué, et ils sont appliqués les uns contre les autres dans la direction axiale et fixés par une enveloppe inférieure en forme de douille 2316. Dans ce cas, un filetage mâle de l'enveloppe supérieure 2303 est vissé dans un filetage femelle de l'enveloppe inférieure 2316. En outre, la périphérie extérieure de l'enveloppe inférieure 2316 comporte un filetage male 2320 par lequel elle est
fixée au moteur.
On notera que la référence 1317 désigne un joint torique; la référence 2307 désigne un ergot d'arrêt, et la référence 2321 désigne un orifice d'entrée de carburant qui
est formé dans l'enveloppe supérieure 2303.
On va maintenant décrire le fonctionnement de l'injecteur de carburant qui est représenté sur la figure
33. Lorsqu'une tension de +500 V est appliquée à l'action-
neur 1301, celui-ci se dilate. Par conséquent, le volume de
la chambre de pompe 1306 diminue pour comprimer le carbu-
rant qui se trouve à l'intérieur. Cette pression élevée
agit sur la face d'extrémité supérieure de l'aiguille d'in-
jecteur 2312, pour l'appliquer contre la face d'extrémité inférieure du cylindre d'aiguille 2310. Il en résulte que l'ouverture d'injection 2313 est fermée et aucune injection de carburant n'est effectuée. Dans ce cas, le réservoir de carburant 2311 reçoit du carburant comprimé à une pression de 20 MPa provenant de l'accumulateur 31 par l'intermédiaire du conduit de carburant 2322. Du fait que la pression du
carburant agit sur la totalité de la face d'extrémité supé-
rieure de l'aiguille d'injecteur 2312, par l'intermédiaire de l'espace 2309 de l'aiguille d'injecteur 2312, la surface tronconique de l'extrémité inférieure de l'aiguille d'injec- teur 2312 est maintenue en contact étanche avec la surface
de siège 2314 du cylindre d'aiguille 2310.
Dans l'état ci-dessus, lorsqu'une tension de
-200 V est appliquée à l'actionneur 1301, ce dernier se con-
tracte et le volume de la chambre de pompe 1306 est augmen-
té. Il en résulte que l'aiguille d'injecteur 2312 monte par aspiration. Dans ce cas, bien que le carburant comprimé qui se trouve dans le réservoir de carburant 2311 soit également entraîné par l'aspiration à travers l'espace 2309 de l'aiguille d'injecteur 2312, du fait que la distance entre l'extrémité supérieure de l'aiguille d'injecteur 2312 et l'extrémité inférieure de l'entretoise 2319 est d'environ 0,2 mm lorsque l'aiguille d'injecteur 2312 est en contact étanche avec l'extrémité inférieure du cylindre d'aiguille
2310, et du fait que la section du conduit que forme l'espa-
ce 2309 est faible, la quantité de carburant qui est aspirée par l'espace 2309 est négligeable. En outre, dans ce cas, si la face d'extrémité supérieure de l'aiguille d'injecteur 2312 est amenée en contact étanche avec la face d'extrémité inférieure de l'entretoise 2319, le trou de communication 2308 est fermé. Par conséquent, dans cet état, du fait que la pression de carburant de 20 MPa agit sur la totalité de la surface inférieure de l'aiguille d'injecteur 2312, la face d'extrémité supérieure de l'aiguille d'injecteur 2312 est maintenue en contact étanche avec la face d'extrémité inférieure de l'entretoise 2319, pendant que du carburant est injecté par l'ouverture d'injection 2313.
De plus, sur la figure 33, des signaux S51 à S54 provenant de capteurs sont appliqués au circuit de commande 920. Le capteur 901 est un capteur d'angle comprenant un détecteur magnétique, et il produit un signal d'angle S51 qui correspond à la vitesse du moteur NE (tamis). Le capteur d'angle 901 est placé en position adjacente à un disque de génération de signal 906 qui est monté sur un arbre 905 qui effectue un tour en synchronisme avec chaque demi-tour du vilebrequin du moteur, et ce capteur détecte
des saillies 907 formées à la périphérie extérieure du dis-
que de génération de signal 906, de façon à produire le signal d'angle S51, constitué par 720 impulsions par tour du disque de génération de signal. Une impulsion de signal du
signal d'angle S51 correspond à un angle de 1 du vilebre-
quin du moteur.
Le capteur 902 est un capteur de référence com-
prenant un détecteur magnétique, et il détecte une seule saillie 908 formée sur le disque de génération de signal 906, pour produire un signal de référence S52. Le signal de référence S52 est produit à une position de référence, soit
dans ce mode de réalisation à un angle de 30 du vilebre-
quin avant le point mort haut du moteur, et la saillie 908
est donc formée à une position appropriée.
Le capteur 903 est un capteur de charge qui com-
prend un potentiomètre accouplé à une pédale d'accélérateur 909 et qui produit un signal de tension S53 correspondant à un degré de déplacement de la pédale d'accélérateur 9 (degrés). Le capteur 904 est un capteur de température qui comprend une thermistance et qui est monté dans une chemise d'eau dans un moteur à combustion interne, et dont la résistance change de façon à correspondre à un changement de la température T ( K) de l'eau de refroidissement du moteur, pour produire un signal S54. On notera que le capteur de température 904 peut détecter la température de l'air d'admission à la place de la température de l'eau de
refroidissement.
Le circuit de commande 920 calcule une quantité optimale de carburant à injecter q (g/course)surla base des
signaux de sortie S51, S53 et S54 qui proviennent des cap-
teurs 901, 903 et 904 et qui correspondent respectivement à la vitesse du moteur NE, au degré d'ouverture de l'accéléra- teur O et à la température de l'eau de refroidissement du moteur, T, et il calcule également une durée d'injection
t'(us) nécessaire pour injecter la quantité de carburant q.
Simultanément, le circuit de commande 920 calculele point de démarrage optimal de l'injection de carburant et il détecte l'arrivée du point de démarrage en relation avec les capteurs 901 et 902, et il applique une tension donnée à l'actionneur 1301 au point calculé, pour ouvrir l'injecteur 2300. Dans ce cas, le débit d'injection, c'est-à-dire la quantité de carburant qui est injectéepar unité de temps, est déterminé par la section de l'ouverture d'injection 2313 et par la pression d'alimentation en carburant, soit MPa. On décrira ceci de fagon plus détaillée en se
référant à la figure 34. La figure 34 est un graphique mon-
trant la relation entre la levée de l'aiguille d'injecteur 2312 et le débit d'injection. Ce graphique montre en outre
que la levée correspond à la tension appliquée à l'action-
neur. Dans une région dans laquelle la levée est faible, le débit d'injection augmente proportionnellement à la valeur de la levée, du fait que la section de passage est limitée
par la surface du siège. Lorsque la levée augmente davanta-
ge et dépasse 0,15 mm, le débit d'injection est constant du fait que le passage est limité par la section de l'ouverture
d'injection 2313. On utilise normalement un actionneur clas-
sique de façon à obtenir une levée complète de 0,2 mm.
On va maintenant expliquer la structure d'un géné-
rateur destiné à produire les signaux d'injection pilote et d'injection principale. La figure 35 montre la structure d'un circuit de génération de signaux 720. La référence 7201 désigne une interface d'entrée, qui convertit en valeurs
numériques la tension provenant du capteur 7903, correspon-
dant au degré d'ouverture de l'accélérateur, et la tension provenant du capteur 7904, correspondant à la température de l'eau, et qui applique ces valeurs sur une ligne bus 7202. L'interface d'entrée 7201 effectue également un comptage pour déterminer la vitesse du moteur, sur la base de signaux provenant des capteurs 7902 et 7901, pour appliquer le signal de vitesse sur la ligne bus 7202. La référence 7203
désigne une unité centrale de traitement qui prélève des don-
nées dans l'interface d'entrée 7201 et qui fonctionne sous la dépendance d'une mémoire morte 7204 enregistrant diverses données et divers programmes. La référence 7205 désigne une mémoire vive qu'on utilise pour le fonctionnement de l'unité centrale de traitement 7203. La référence 7202 désigne la ligne bus utilisée pour la transmission des données entre l'interface d'entrée 7201 et divers autres composants. La référence 7206 désigne une interface de sortie. Lorsque les
données de signaux d'injection calculées par l'unité centra-
le de traitement 7203 sont chargées dans l'interface de sor-
tie 7206, cette dernière effectue une opération de comptage
prédéterminée, et elle produit les signaux d'injection pilo-
te et d'injection principale à des points donnés.
On décrira maintenant le fonctionnement de la structure ci-dessus. Dans un but de simplicité, on supposera que le condensateur 1707 de la figure 30 est chargé à 325 V, et que la tension de l'actionneur 1701 est de 500 V. Dans ces conditions, l'actionneur 1701 est dilaté et l'injection
de carburant est arrêtée. Le troisième signal de déclenche-
ment est produit en synchronisme avec le front avant du signal d'injection pilote (ligne (C) de la figure 36), et le troisième thyristor 1706 est amorcé. Du fait que la tension
de l'actionneur 1701 est de 500 V et que celle du condensa-
teur 1707 est de 325 V, un courant circule de l'actionneur 1701 vers le condensateur 1707, en passant par la troisième
bobine 1705. Du fait que l'actionneur 1701 et le condensa-
teur 1707 sont des éléments capacitifs et que la troisième bobine 1705 est un élément inductif, une résonance série
apparatt ainsi et un courant sinusoïdal circule dans le cir-
cuit. Lorsque la valeur du courant devient égale à 0, le troisième thyristor 1706 est bloqué. A ce moment, si la capacité du condensateur 1707 était infinie et si aucune perte ne se manifestait dans le circuit, la tension de l'actionneur 1701 pourrait être diminuée jusqu'à +150 V. Cependant, en pratique, du fait que la capacité du condensateur 1707 est trois fois supérieure à celle de l'actionneur 1701 et que la tension du condensateur 1707 augmente au fur et à mesure de la circulation du courant, la tension de l'actionneur 1701 diminue finalement jusqu'à
325 V (ligne (F) de la figure 36), et la tension du conden-
sateur 1707 augmente jusqu'à environ 380 V (ligne (G) de la figure 36). Par conséquent, la tension de l'actionneur 1701 est diminuée de 175 V, et l'actionneur 1701 est contracté d'une valeur qui correspond à la diminution de tension. En
retournant A la figure 34, on note que la levée de l'aiguil-
le est à ce moment égale au tiers de la levée complète, et la quantité de carburant injectée est également réduite au
tiers (ligne (H) de la figure 36).
La figure 37 montre des caractéristiques de quan-
tité de carburant injectée. Du fait de limitations de temps de réponse, lorsque la levée est de 0,2 mm, la quantité
minimale de carburant injectée par course est de 3 mm.
D'autre part, lorsque la levée est de 0,05 mm, on peut injecter 1 mm3 de carburant en tant que quantité minimale de carburant injectée par course. Pour obtenir ceci, on doit commander la tension appliquée à l'actionneur 1701 de
façon à commander avec précision la valeur de la contrac-
tion. L'invention permet de satisfaire cette exigence.
Au bout d'une durée rp, par exemple 100 is, cor-
respondant à une quantité donnée d'injection pilote, par exemple 1 mm3, le signal d'injection pilote passe au niveau "0" (ligne (A) de la figure 36). En synchronisme avec ceci, le premier signal de déclenchement est produit (ligne (D) de la figure 36), et le premier thyristor 1704 est amorcé. Un courant circule à partir de la source d'énergie en traver- sant la première bobine 1703, et l'actionneur 1701 est à
nouveau chargé à +500 V (ligne (F) de la figure 36). L'ac-
tionneur 1701 est ainsi dilaté jusqu'à sa longueur initiale, et il pousse vers le bas l'aiguille d'injecteur 2012, pour
arrêter l'injection de carburant (ligne (H) de la figure 36).
Lorsqu'un intervalle t d s'est écoulé entre les opérations d'injection pilote et d'injection principale, le signal d'injection principale passe au niveau "1"f (ligne (B) de la figure 36). Ceci a pour effet de produire le second signal de déclenchement (ligne (E) de la figure 36) et d'amorcer le second thyristor 1716. Un circuit résonnant série comprenant l'actionneur 1701 et la seconde bobine 1715 est ainsi formé, et la tension de l'actionneur 1701 est diminuée jusqu'à
-200 V (ligne (F) de la figure 36).
En considérant la figure 34, on note que l'aiguil-
le d'injecteur 2212 est levée complètement (0,2 mm), et per-
met une injection principale. La quantité de carburant cor-
respondant à l'injection principale est déterminée par l'intervalle au niveau "1", soit rm' du signal d'injection principale. En synchronisme avec le front arrière du signal d'injection principale, le premier signal de déclenchement
apparaît (ligne (D) de la figure 36), et le premier thyris-
tor 1704 est amorcé. Du fait qu'une tension de +500 V est appliquée à l'actionneur 1701, comme indiqué ci-dessus, et que l'actionneur 1701 est dilaté, l'aiguille d'injecteur 2012 est poussée vers le bas, ce qui met fin à l'injection de carburant (ligne (H) de la figure 36). On notera à cet égard que si la tension du condensateur 1707 est maintenue à 380 V, la quantité de carburant injectée dans le mode d'injection pilote suivant subira de façon indésirable une diminution supplémentaire. Comme indiqué précédemment, la tension du condensateur 1707 doit être fixée à 325 V. On va maintenant expliquer ce fonctionnement de façon plus détaillée. La tension (380 V) du condensateur 1707 est divisée par 100 par les résistances 1712 et 1713
et elle est appliquée à l'entrée non inverseuse de l'ampli-
ficateur opérationnel 1710, dont l'entrée inverseuse reçoit la tension de référence VR. Lorsque la tension de référence VR est de 3,25 V, la sortie de l'amplificateur opérationnel 1710 passe à un niveau haut pour permettre la conduction du
transistor 1709 par l'intermédiaire de la résistance 1711.
Le condensateur 1707 se décharge donc par la résistance
1708, et sa tension diminue progressivement. Lorsque la ten-
sion du condensateur 1707 diminue jusqu'à 325 V, la sortie de l'amplificateur opérationnel 1710 passe au niveau bas et le transistor 1709 est bloqué, ce qui fait que la tension du condensateur 1707 ne peut plus diminuer. Plus précisément, la tension du condensateur 1707 est commandée de façon à
être égale à la tension de référence VR multipliée par 100.
En supposant que la résistance 1708 ait une valeur de 10Og-L et que le condensateur 1707 ait une capacité de 3 P, le temps nécessaire pour la décharge n'est que de 300 js ou moins. La tension du condensateur 1707 est donc diminuée
jusqu'à 325 V, jusqu'à ce que l'injection de carburant sui-
vante soit effectuée,ce qui assure une injection pilote
stable chaque fois.
Le circuit de génération de signaux 720 considéré
ci-dessus (figure 35) produit les signaux d'injection pilo-
te et d'injection principale. La vitesse du moteur NE, le degré d'ouverture de l'accélérateur O et la température de l'eau T sont prélevés dans l'interface d'entrée 7201 et le point d'injection pilote gp, la période d'injection pilote -p, -l'intervalle entre l'injection pilote et l'injection principale Id et la période d'injection principale 'm dans des conditions prédéterminées du moteur sont calculés
à partir de tables enregistrées dans la mémoire morte 7204.
Les données résultantes sont appliquées à l'interface de sortie 7206. L'interface de sortie 7206 produit les signaux d'injection pilote et d'injection principale à des points donnés, en relation avec les signaux de référence, d'angle
et d'horloge de référence.
Comme décrit précédemment, la charge accumulée dans l'actionneur 1701 est transférée vers le condensateur
1707. auquel une tension initiale prédéterminée a été appli-
quée, et on peut faire en sorte que l'actionneur 1701 pré-
sente une plus faible valeur de dilatation/contraction, en
comparaison avec un actionneur classique. On peut donc com-
muter une opération d'injection de carburant d'un injecteur entre deux modes, à savoir des modes d'injection pilote et
d'injection principale, ayant des débits d'injection diffé-
rents. En particulier, dans le mode d'injection pilote, on peut injecter une faible quantité de carburant de façon stable avec une précision élevée, contrairement au cas d'un
injecteur classique.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, la tension de référence VR est fixée à 3,25 V. Cependant, lorsqu'on change la tension de référence VR, on peut faire varier successivement le débit d'injection. La figure 38 est un graphique montrant le débit d'injection lorsqu'on change la
tension de référence V R. De façon générale, lorsque la ten-
sion VR est fixée à 0 V, le débit d'injection peut être au
même niveau, indiqué par A, que dans un mode de levée com-
plète classique. Cependant, du fait que la capacité du con-
densateur 1707 est finie, le débit d'injection est environ égal aux deuxtiers de celui correspondant au mode de levée complète classique. Lorsque la tension de référence VR est
fixée à 3,25 V ou plus, on peut commander le débit d'injec-
tion de façon pratiquement linéaire. Par conséquent, en
* utilisant cette plage, on peut commander le débit d'injec-
tion de l'injecteur par la tension de référence VR. Dans ce cas, le circuit d'attaque est le même que celui de la figure , mais le circuit de génération de signaux est différent
de celui de la figure 35, et un convertisseur numérique-
analogique 7607 produit la tension de référence VR, comme le montre la figure 39. En considérant la figure 39, on note que le convertisseur numérique-analogique 7607 est connecté à une ligne bus 7602 et il applique sur cette dernière la tension de référence VR correspondant au débit d'injection
calculé par une unité centrale de traitement 7603.
On va maintenant décrire un procédé de commande.
Comme décrit précédemment, lorsque la vitesse du moteur est élevée, on doit injecter une certaine quantité de carburant, par exemple la quantité maximale de carburant injectée, soit mm3, pendant une certaine période d'injection limitée, correspondant par exemple à un angle de vilebrequin de 30 , pour améliorer la puissance. Du fait de cette limitation, le débit d'inJection de l'injecteur doit correspondre à la quantité injectée maximale à la vitesse maximale du moteur, soit 5000 t/min. Pour cette raison, la période d'injection devient trop courte lorsque la vitesse du moteur est faible,
ou bien la limite inférieure de la quantité minimale de car-
burant injectée est trop grande pour pouvoir effectuer l'in-
jection pilote. Cependant, avec le dispositif de ce mode de réalisation, bien que le carburant soit injecté avec le débit d'injection maximal dans le mode de levée complète, comme dans l'injecteur classique, lorsque la vitesse du
moteur est élevée, le débit d'injection est diminué confor-
mément à la vitesse du moteur lorsque celle-ci est faible, de façon à donner lieu à une combustion progressive, ce qui
élimine le bruit et les vibrations.
On supposera que la quantité maximale de carburant qu'il est nécessaire d'injecter pour le moteur soit de mm3 et que cette quantité de carburant soit injectée sur un angle du vilebrequin de 30 . Si on désigne la quantité injectée par q (mm3), le débit d'injection par Q (mm3/s), la période d'injection par t (s), et la vitesse du moteur par N (t/mn), la quantité injectée q s'exprime par la relation suivante: q = Q x... (1) Si on reporte dans l'équation (1) q = 30 mm3, et = (60/N) x (30 /360 ), on obtient l'expression suivante:
Q = 6N... (2)
Par conséquent, la relation entre la vitesse du moteur N et la tension de référence VR est celle qui est représentée sur la figure 40. On notera que lorsque la vitesse du moteur dépasse 1000 t/miz, on fait fonctionner
l'actionneur dans le mode de levée complète, comme l'action-
neur classique, du fait que le bruit et les vibrations sont négligeables. On effectue la commande indiquée ci-dessus au
moyen du circuit de génération de signaux 760 qui est repré-
senté sur la figure 39. L'unité centrale de traitement 7603 prélève dans l'interface d'entrée 7601 la vitesse du moteur
N, le degré d'ouverture de l'accélérateur G et la températu-
re de l'eau T, et elle calcule la quantité injectée q et le point d'injection Ginj nécessaires pour le moteur. L'unité centrale de traitement 7603 détermine si la vitesse du moteur N dépasse 1000 b7m;i, et si elle dépasse cette valeur,
l'unité centrale de traitement 7603 calcule la période d'in-
jection t d'après l'équation (1) dans laquelle Q = 30000 mm3/s, et elle l'applique à l'interface de sortie 7606 pour le signal d'injection principale. Lorsque la vitesse du moteur N est inférieure à 1000 tr/mLi, le débit d'injection Q est calculé à partir de l'équation (2) et la période d'injection 7 est obtenue à partir de l'équation
(1), et ces grandeurs sont appliquées à l'interface de sor-
tie 7606 pour le signal d'injection pilote. Simultanément, l'unité centrale de traitement 7603 calcule la tension de
référence VR qui correspond à la vitesse du moteur N, con-
formément à la figure 40, et elle l'applique au convertis-
seur numérique-analogique 7607. La figure 41 montre un chan-
gement du débit d'injection qui est obtenu par l'opération ci-dessus.
On décrira maintenant un cas dans lequel le dispo-
sitif de commande représenté sur la figure 30 est appliqué à
un injecteur de carburant du type à téton. La figure 42 mon-
tre la relation générale entre la levée de l'aiguille d'un injecteur du type à téton et le débit d'injection. Du fait
que contrairement à un injecteur du type à trou, un injec-
teur du type à téton comporte un téton définissant une res-
triction, il présente une région de débit d'injection faible, désignée par A sur la figure 42, et une région de débit d'injection élevé, désignée par B sur la figure 42. Si la structure du mode de réalisation ci-dessus est appliquée à un inJecteur du type à téton, on obtient une caractéristique
qui consiste en ce que l'erreur affectant le débit d'injec-
tion est faible indépendamment de variations de la valeur de dilatation/contraction d'un actionneur piézoélectrique, et
de la levée de l'aiguille dans le mode d'injection pilote.
Ainsi, dans le mode de réalisation qui suit, on peut comman-
der pas à pas la valeur de dilatation/contraction de l'ac-
tionneur, selon deux modes, pour obtenir le diagramme d'in-
jection qui est représenté sur la figure 43.
La figure 44 montre un exemple d'un injecteur
utilisant une buse à téton. Du fait que cet injecteur a pra-
tiquement la même structure que l'injecteur du type à trou
représenté sur la figure 33, on ne décrira que les différen-
ces entre eux. La référence 2415 désigne un corps de buse, et un cylindre d'aiguille 2410 est disposé le long de l'axe central du corps de buse, avec une aiguille d'injecteur 2412 logée de façon coulissante dans ce cylindre. La pression qui règne dans une chambre de pompe 1406 agit sur la face d'extrémité supérieure de l'aiguille d'injecteur 2412. La face d'extrémité supérieure de l'aiguille d'injecteur 2412 est une surface plane et elle est amenée en contact étanche avec la face d'extrémité inférieure d'une entretoise 2419 lorsque l'aiguille d'injecteur 2412 se déplace vers le haut, et un trou de communication 2408 est alors fermé. L'aiguille d'injecteur 2412 coulisse dans le cylindre d'aiguille 2410, et une partie de sa périphérie extérieure est encochée pour définir des encoches d'une certaine largeur, ce qui établit
un espace 2409. La partie inférieure de l'aiguille d'injec-
teur 2412 est tronconique de façon à venir en contact étanche avec un siège 2414 du corps de buse 2415. Ainsi, lorsque l'aiguille d'injecteur 2412 descend, elle ferme une ouverture d'injection 2413, et lorsqu'elle s'élève, l'ouverture 2413
est ouverte pour permettre l'injection de carburant.
Un téton 2425 ayant un diamètre légèrement infé-
rieur à celui de l'ouverture d'injection 2413 est formé à l'extrémité inférieure de l'aiguille d'injecteur 2412, et une
saillie tronconique 2426 destinée à augmenter l'angle d'in-
jection est formée à l'extrémité distale du téton. L'espace entre le téton 2425 et l'ouverture d'injection 2413 forme une
restriction, ce qui établit une région à faible débit d'in-
jection qui est représentée sur la figure 42. Lorsque
l'aiguille d'injecteur 2412 est soulevée, la région d'inter-
pénétration entre le téton 2425 et l'ouverture d'injection
2413 est réduite, ce qui établit une région à débit d'injec-
tion élevé représentée sur la figure 42. Un réservoir de car-
burant de forme annulaire, 2411, est formé dans la partie inférieure du cylindre d'aiguille 2410 et il communique avec
un conduit de carburant 2422.
Ces caractéristiques constituent les différences de structure entre les injecteurs des figures 33 et 44. Le fonctionnement de l'injecteur de ce mode de réalisation est
pratiquement identique à celui du mode de réalisation précé-
dent. Cependant, la levée de l'aiguille 2412 est fixée dans
ce cas à 0,4 min, c'est-à-dire le double de celle de l'injec-
teur du mode de réalisation précédent.
On va maintenant décrire un circuit de commande pour le mode de réalisation présent. On utilise un circuit de génération de signaux identique à celui de la figure 35 et
ce circuit produit des signaux d'injection pilote et princi-
pale. Cependant, seul le point de montée du signal d'injec-
tion pilote présente une importance, tandis que sa largeur d'impulsion n'est pas significative. Le circuit d'attaque comporte un générateur de signal de déclenchement différent de celui représenté sur la figure 31. La figure 45 montre un générateur de signal de déclenchement 174 utilisé dans ce
mode de réalisation. Les différences par rapport à la struc-
ture de la figure 31 consistent en ce que la porte OU à deux entrées est supprimée, et en ce que le signal d'injection
principale est directement appliqué à l'entrée de déclenche-
ment d'un troisième multivibrateur monostable 1783. On
décrira ci-après le fonctionnement de la structure ci-dessus.
La figure 46 est un diagramme séquentiel destiné à
l'explication du fonctionnement. On supposera que l'action-
neur piézoélectrique 1701 soit chargé à 500 V, que le con-
densateur 1707 soit chargé à 325 V et que la tension VR soit fixée à 3,25 V. Le troisième signal de déclenchement est
produit en synchronisme avec le front avant du signal d'in-
jection pilote (ligne (C) de la figure 46). Le troisième thyristor 1706 est ainsi amorcé, et l'actionneur 1701 est ensuite déchargé à 325 V (ligne (F) de la figure 46), comme décrit précédemment. De cette manière, l'aiguille 2412 est
levée de 0,1 mm, ce qui correspond au quart de la levée com-
plète, et l'injection de carburant dans la région à débit d'injection faible représentée sur la figure 2 est effectuée
(ligne (H) de la figure 46). Le second signal de déclenche-
ment est produit en synchronisme avec le front avant du signal d'injection principale (ligne (D) de la figure 46), pour amorcer le second thyristor 1716. L'actionneur 1701 est ainsi déchargé à -200 V (ligne (F) de la figure 46), et
l'aiguille 2412 est complètement levée, ce qui permet l'in-
jection de carburant dans la région à débit d'injection éle-
vé de la figure 42 (ligne (H) de la figure 46).
Au bout d'une période d'injection prédéterminée, le premier signal de déclenchement est produit en synchronisme avec le front arrière du signal d'injection principale (ligne (E) de la figure 46), ce qui amorce le premier thyristor 1704. Du fait que l'actionneur 1701 est chargé à 500 V (ligne (F) de la figure 46), l'aiguille 2412 est poussée vers le bas, ce qui interrompt l'injection (ligne (H) de la figure 46). La tension du condensateur 1707 est ensuite rétablie à une tension prédéterminée de 325 V, jusqu'à l'opération
d'injection suivante.
Par conséquent, dans ce cas, lorsqu'on utilise les
régions à débit d'injection élevé et à débit d'injection fai-
ble de l'injecteur à téton, on peut réduire le débit d'injec-
tion initial du fait qu'on peut changer le débit d'injection
pendant une seule période d'injection, ce qui élimine effec-
tivement le bruit et les vibrations. En outre, dans la région à débit d'injection faible, même si la levée de l'aiguille varie légèrement, le débit d'injection n'est pas influencé à cause de la structure de restriction, ce qui
réduit l'erreur.
Comme décrit ci-dessus, on peut faire varier dans
une large mesure la tension appliquée à un actionneur piézo-
électrique, avec une excellente réponse, à partir d'une seule source d'énergie. Lorsqu'on applique ce dispositif à un
injecteur, on peut changer librement son débit d'injection.
On peut donc élargir la dynamique par rapport à un dispositif classique. Du fait qu'on peut diminuer le débit d'injection à
une vitesse faible du véhicule, on peut obtenir une diminu-
tion du bruit et des vibrations du moteur et une amélioration
de la composition des émissions.
Il va de soi que de nombreuses modifications peu-
vent être apportées au dispositif et au procédé décrits et
représentés, sans sortir du cadre de l'invention.
i) RÉPUBLIQUE FRAN AISE
INSTITUT NATIONAL
DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
PARIS
2 589 524
Ce numéro n'a donné lieu à aucune publication a> N ILn oe N u_
Claims (36)
1. Injecteur de carburant de type piézoélectrique, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps de buse (2020) comportant un orifice d'injection (2032); une aiguille d'inJecteur (2022) dans le corps de buse (2020); un action- neur piézoélectrique (1010); et une chambre de pompage (1096) faisant face à la surface d'extrémité de l'actionneur piézoélectrique et à la surface d'extrémité de l'aiguille
d'inJecteur (2022); l'orifice d'injection (2032) étant con-
gu de façon à être fermé ou ouvert par le déplacement de l'aiguille d'injecteur (2020) dans une direction avant ou arrière le long de l'axe de l'aiguille d'injecteur, par un changement de la pression dans la chambre de pompage, obtenu en dilatant ou en contractant l'actionneur piézoélectrique
conformément à l'effet piézoélectrique de ce dernier.
2. InJecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une valve de commande de pression hydraulique piézoélectrique comprenant: une soupape mobile (2022) destinée à changer l'état d'un conduit de liquide faisant communiquer une entrée de liquide sous
pression (2040) et une sortie de liquide (2032); un pous-
soir (2070) destiné à déplacer la soupape dans une direction de fermeture de soupape conformément à la pression dans une première chambre de pression (2078) à laquelle est appliquée la pression du liquide à l'entrée de liquide sous pression (2040); un actionneur piézoélectrique (1010) comportant une chambre de pompage (1096) en communication avec la première chambre de pression (2078), pour changer la position de la soupape en changeant la pression du liquide dans la première
chambre de pression, par le changement du volume de la cham-
bre de pompage (1096) conformément à un signal de commande; des moyens d'application de force du type à ressort (2160) destinés à exercer une force sur la soupape pour fermer cette soupape; et des moyens de suppression de force (2231, 2232)
2S89523
qui réagissent à la pression du liquide à l'entrée de liquide sous pression (2040) en supprimant la force des moyens
d'application de force (2160).
3. Injecteur de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'application de force com- prennent un ressort (2161) et un élément de pression (2162) conçu de façon à être pressé par le ressort en direction
de la soupape (2022), afin d'être appliqué contre la soupa-
pe; et les moyens de suppression de force comprennent une seconde chambre de pression (2232) à laquelle est appliquée la pression du liquide provenant de l'entrée de liquide sous
pression (2040), et un piston (2231) destiné à séparer l'élé-
ment de pression (2162) par rapport à la soupape, en venant en contact avec l'élément de pression sous l'effet de la pression du liquide dans la seconde chambre de pression
(2232).
4. Injecteur de carburant pour un moteur à combus-
tion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps de buse (2020); une buse (2032) formée à la partie inférieure du corps de buse; un actionneur piézoélectrique (1010) ayant un effet piézoélectrique; une soupape (2022) montée de façon coulissante à l'intérieur du corps de buse, pour
ouvrir et fermer la buse (2032); et une chambre de carbu-
rant (1096), formée entre l'actionneur piézoélectrique (1010) et la soupape (2022); la dilatation de l'actionneur
piézoélectrique réduisant le volume de la chambre de carbu-
rant (1096, ce qui déplace la soupape dans la direction de
fermeture de la buse (2032); et la contraction de l'action-
neur piézoélectrique (1010) augmentant le volume de la cham-
bre de carburant (1096), ce qui déplace la soupape (2022)
dans la direction d'ouverture de la buse (2032).
5. Procédé ce commande d'injection de carburant dans un moteur Diesel comportant des moyens d'injection de carburant du type piézoélectrique, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: on détecte un point d'allumage du moteur Diesel; on lit les données de point d'allumage détecté; on compare avec des données de référence les données de point d'allumage détecté qui sont lues, et on calcule une différence de point d'allumage; on compare la différence de point d'allumage avec une valeur de seuil pré-
déterminée, pour déterminer si la différence de point d'allu-
mage dépasse ou non la valeur de seuil prédéterminée; on produit des données de correction de point d'injection pilote sur la base du résultat de la décision; on élabore en tant qu'instruction des données de commande de point d'injection
pilote, sur la base des données de correction de point d'in-
jection pilote qui ont été produites; on produit un signal d'attaque de commande de point d'injection pilote sur la base de l'instruction correspondant aux données de commande de
point d'injection pilote; et on attaque des moyens d'injec-
tion de carburant sur la base du signal d'attaque de commande de point d'injection pilote qui a été produit, grace à quoi on utilise une commande en boucle fermée faisant appel à un
signal basé sur le résultat de la détection du point d'allu-
mage du moteur Diesel, pour commander un point d'injection
pilote de façon que l'allumage s'effectue à un point d'allu-
mage désiré.
6. Dispositif destiné à commander l'injection de carburant dans un moteur Diesel comportant un injecteur de carburant du type piézoélectrique, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de détection de point d'allumage (618) destinés à détecter un point d'allumage du moteur Diesel; des moyens de lecture de données de point d'allumage (710, 7i2) destinés à lire des données provenant des moyens de détection de point d'allumage (618); des moyens de calcul de différence de point d'allumage (713) destinés à comparer des données de référence avec les données lues par les moyens de lecture de données de point d'allumage (710, 712) et à calculer une différence de point d'allumage; des
moyens de décision concernant la différence de point d'allu-
mage (713) destinés à comparer une valeur de seuil prédéter-
minée avec la différence de point d'allumage et à déterminer si la différence de point d'allumage dépasse ou non la valeur de seuil prédéterminée; des moyens de correction de point d'injection pilote (713) destinés à produire des données de correction de point d'injection pilote sur la base du signal de sortie de décision des moyens de décision concernant la différence de point d'allumage; des moyens de génération d'instruction de commande de point d'injection pilote (717)
destinés à recevoir les données de correction de point d'in-
jection pilote provenant des moyens de correction de point d'injection pilote, et à produire des données de commande de point d'injection pilote; des moyens d'attaque de commande de point d'injection pilote (718) destinés à recevoir
l'instruction de commande de point d'injection pilote prove-
nant des moyens de génération d'instruction de commande de
point d'injection pilote; et des moyens d'injection de car-
burant attaqués par les moyens d'attaque de commande de
point d'injection pilote; ces moyens d'injection de carbu-
rant comprenant un injecteur de carburant (2000) qui reçoit toujours du carburant sous une pression élevée et qui est ouvert sous l'effet de l'instruction de commande de point d'injection pilote, pour effectuer l'injection; grâce à quoi on utilise une commande en boucle fermée utilisant un signal basé sur la sortie des moyens de détection de point d'allumage, pour commander le point d'injection pilote de
façon que l'allumage se produise à un point d'allumage dési-
ré.
7. Dispositif de commande pour un actionneur piézoélectrique, caractérisé en ce qu'il comprend: un actionneur piézoélectrique (1411); des moyens (1410, 1413,
1414) destinés à appliquer une charge à l'actionneur piézo-
électrique (1411); et des moyens (1415 - 1419) destinés à commander la valeur de la charge qui est déchargée à partir de l'actionneur piézoélectrique, et en ce qu'on commande la course de l'actionneur piézoélectrique conformément à la
valeur de la charge qui est déchargée à partir de ce dernier.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens fournissant une charge comprennent une source d'énergie continue (1410), un premier élément de limi- tation de courant (1413) et un premier élément de commutation (1414) connecté entre la source d'énergie continue (1410) et
l'actionneur piézoélectrique (1411); et les moyens de com-
mande comprennent un condensateur (1417) qui reçoit la charge déchargée à partir de l'actionneur piézoélectrique (1411), des moyens (1419) destinés à commander le potentiel résiduel du condensateur avant que la charge soit déchargée à partir
de l'actionneur, et un second élément de limitation de cou-
rant (1415) et un second élément de commutation (1416) con-
nectés entre l'actionneur piézoélectrique (1411) et le con-
densateur (1417).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'entrée de signal
d'attaque (160), les premier et second éléments de commuta-
tion (1414, 1416) recevant des signaux de déclenchement qui sont respectivement produits en synchronisme avec les fronts
avant et arrière du signal d'attaque.
10. Dispositif selon la revendication 8, caractéri-
sé en ce que les premier et second éléments de commutation
(141!4, i1i)!ont des tyristors-.
11. Dispositif selon la revendication 8, caractéri-
sé en ce que les premier et second éléments de limitation de
courant sont des bobines (1413, 1415) ayant des inductances.
12. Dispositif selon la revendication 8, caractéri-
sé en ce qu'il comprend en outre des moyens destinés à décharger l'actionneur piézoélectrique (1701), et ces moyens de décharge comprennent un troisième élément de limitation de courant (1715) et un troisième élément de commutation (1716) connectés en série entre les deux extrémités de
l'actionneur piézoélectrique (1701).
13. Dispositif selon la revendication 12, caractéri-
sé en ce que le troisième élément de commutation (1716) est un thyristor.
14. Dispositif selon la revendication 12, caractéri-
sé en ce que le troisième élément de limitation de courant
(1715) est une bobine ayant une inductance.
15. Dispositif de commande pour un injecteur de carburant, caractérisé en ce qu'il comprend: un actionneur piézoélectrique (1701); des moyens destinés à appliquer une charge à cet actionneur piézoélectrique (1700, 1702, 1703, 1704); des moyens (1705 - 1714) destinés à commander la
valeur d'une charge qui est déchargée à partir de l'action-
neur piézoélectrique (1701); et une aiguille d'injecteur (2211) qui vient en contact avec un siège de soupape (2217) ou est soulevée par rapport à ce dernier, conformément à la dilatation ou la contraction de l'actionneur piézoélectrique
lorsque la charge est appliquée à l'actionneur piézoélectri-
que ou est déchargée à partir de ce dernier, grâce à quoi la levée de l'aiguille d'injecteur est commandée conformément à la valeur de la charge qui est déchargée à partir de
l'actionneur piézoélectrique (1701).
16. Dispositif selon la revendication 15, caracté-
risé en ce que les moyens de commande comprennent un conden-
sateur (1707) qui reçoit la charge déchargée à partir de
l'actionneur piézoélectrique (1701), et des moyens (1708 -
1714) destinés à commander le potentiel résiduel de ce con-
densateur avant que la charge soit déchargée à partir de l'actionneur.
17. Dispositif selon la revendication 16, caracté-
risé en ce qu'on change le potentiel résiduel conformément à
la vitesse d'un moteur.
18. Dispositif selon la revendication 16, caracté-
risé en ce que les moyens de commande de potentiel résiduel
comprennent un élément à transistor (1709) destiné à déchar-
ger le condensateur (1707), jusqu'à ce que la tension de ce
condensateur prenne une valeur prédéterminée.
19. Dispositif selon la revendication 16, caracté-
risé en ce que les moyens de commande de potentiel résiduel comprennent des moyens d'entrée de tension de référence (1714), de façon que le condensateur (1707) soit déchargé
jusqu'à ce que sa tension devienne égale à la valeur prédé-
terminée correspondant à une tension de référence.
20. Dispositif selon la revendication 19, caracté-
risé en ce que l'actionneur piézoélectrique (1701) est com-
mandé par une fréquence d'attaque pour ce dernier et par la
tension de référence conformément à une quantité de- carbu-
rant injectée.
21. Dispositif selon la revendication 15, caracté-
risé en ce qu'il comprend en outre une région de levée dans
laquelle une section d'ouverture d'une buse n'est pas chan-
gée, et la levée de l'aiguille d'injecteur (2211) est com-
mandée de façon à se trouver dans cette région.
22. Dispositif selon la revendication 21, caracté-
risé en ce que la levée de l'aiguille d'injecteur (2211) est commandée de façon à se trouver dans ladite région de levée lorsque le degré d'ouverture d'un levier ou d'une pédale d'accélérateur d'un moteur est inférieur à une valeur fixée
à l'avance.
23. Dispositif selon la revendication 16, caracté-
risé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mémorisa-
tion de valeur de tension, ces moyens de mémorisation de
valeur de tension mémorisant une valeur de tension qui cor-
respond à l'instant auquel cesse une variation de vitesse du moteur ou de puissance du moteur liée à une variation du potentiel résiduel du condensateur (1707), de façon que le potentiel résiduel du condensateur soit commandé de manière
à coïncider avec la valeur de tension mémorisée.
24. Dispositif selon la revendication 15, caracté-
risé en ce que les moyens d'application de charge compren-
nent une source d'énergie continue (1700), un premier élément
de limitation de courant (1703) et un premier élément de com-
mutation (1704) connectés entre la source d'énergie continue (1700) et l'actionneur piézoélectrique (1701); et les moyens de commande comprennent un condensateur (1707) qui reçoit la charge déchargée à partir de l'actionneur piézoélectrique, des moyens (1708 - 1714) destinés à commander le potentiel résiduel du condensateur avant que la charge soit déchargée à
partir de l'actionneur (1701), et un second élément de limi-
tation de courant (1705) et un second élément de commutation (1706) connectés entre l'actionneur piézoélectrique (1701) et
le condensateur (1707).
25. Dispositif selon la revendication 24, caracté-
risé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'entrée de signal d'attaque (174), et les premier et second éléments de
commutation (1704, 1706) reçoivent des signaux de déclenche-
ment qui sont respectivement produits en synchronisme avec
des fronts avant et arrière du signal d'attaque.
26. Dispositif selon la revendication 24, caracté-
risé en ce que les premier et second éléments de commutation
(1704, 1706) sont des thyristors.
27. Dispositif selon la revendication 24, caracté-
risé en ce que les premier et second éléments de limitation
de courant (1703, 1705) sont des bobines ayant des inductan-
ces.
28. Dispositif selon la revendication 24, caracté-
risé en ce qu'il comprend en outre des moyens (1715, 1716) pour décharger l'actionneur piézoélectrique, ces moyens de décharge comprenant un troisième élément de limitation de courant (1715) et un troisième élément de commutation (1716) connectés en série entre les deux extrémités de l'actionneur
piézoélectrique (1701).
29. Dispositif selon la revendication 28, caracté-
risé en ce que le troisième élément de commutation (1716)
est un thyristor.
30. Dispositif selon la revendication 28, caracté-
risé en ce que le troisième élément de limitation de courant
(1715) est une bobine ayant une inductance.
31. Dispositif selon la revendication 15, caracté-
risé en ce que l'actionneur consiste en un élément piézo-
électrique (1701).
32. Procédé pour commander un injecteur de carbu-
rant comprenant un actionneur piézoélectrique (1401) et une aiguille d'injecteur (2412), caractérisé en ce qu'on utilise
un signal d'injection pilote et un signal d'injection princi-
pale en tant que signaux d'injection de carburant, on réduit la levée de l'aiguille d'injecteur (2412) à partir d'un état de levée complète, conformément à une tension appliquée à l'actionneur piézoélectrique (1401) sur la base du signal d'injection pilote, et l'aiguille d'injecteur (2412) est complètement levée par une tension qui est appliquée à
l'actionneur piézoélectrique sur la base du signal d'injec-
tion principale, ce qui permet d'effectuer l'injection de
carburant avec différents débits d'injection.
33. Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce qu'on divise une op&ration d'injection d'une quantité prédéterminée de carburant en une opération d'injection avec un faible débit d'injection, basée sur le signal d'injection
pilote, --et e urrne-opératiom d'injection avec un débit d'in-
jection élevé, basée sur le signal d'injection principale.
34. Procédé selon la revendication 32, caractérisé
en ce qu'on effectue une opération d'injection d'une quanti-
té prédéterminée de carburant de façon que l'opération d'in-
jection avec le débit d'injection faible soit effectuée ini-
tialement, et que l'opération d'injection avec le débit
d'injection élevé soit effectuée ensuite.
35. Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce qu'on effectue une opération d'injection avec un débit
d'injection élevé, basée sur le signal d'injection principa-
le, lorsque la vitesse d'un moteur dépasse une valeur prédé-
terminée, et on effectue une opération d'injection avec un débit d'injection faible, basée sur le signal d'injection pilote, lorsque la vitesse du moteur est inférieure à la
vitesse prédéterminée.
36. Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce qu'on diminue la valeur du débit d'injection faible
lorsque la vitesse du moteur diminue.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60245313A JPS62107265A (ja) | 1985-11-02 | 1985-11-02 | 電歪式油圧制御弁 |
Publications (2)
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