FR2784204A1 - Procede et dispositif de commande d'un organe de reglage capacitif, notamment injecteur de carburant a commande piezoelectrique pour moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Ce procédé consiste à charger un condensateur de charge (C1) au moyen d'une source de tension (SNT), à mesurer la chute de tension de charge (Uc2 ) aux bornes d'un condensateur d'inversion de charge (C2) en série avec le condensateur de charge, à assurer, dans une première boucle de régulation, la régulation de la tension de la source (SNT) pour charger le condensateur de charge, en fonction de la tension de charge (Uc2 ), et à décharger ce condensateur dans l'organe de réglage (P1), pendant une opération de réglage, par le condensateur d'inversion de charge et une bobine d'inversion de charge (L). Dans une seconde boucle de régulation, l'énergie de charge (EIST ) reçue par l'organe de réglage pendant une opération de réglage est déterminée et la tension de la source (SNT) fait l'objet d'une régulation en fonction de l'énergie de charge.
Description
L'invention concerne un procédé de commande d'au moins un organe de
réglage capacitif, notamment un injecteur de carburant à commande piézoélectrique pour moteur à combustion interne, comprenant les opérations consistant à charger un condensateur de charge au moyen d'une source de tension présentant une tension de sortie préfixée et pouvant être commandée, à mesurer la chute de tension de charge aux bornes d'un condensateur d'inversion de charge monté en série avec le condensateur de charge, à assurer, dans une première boucle de régulation, la régulation de la tension de sortie de la source de tension, prévue pour charger le condensateur de charge, en fonction de la tension de charge mesurée sur le condensateur d'inversion de charge, et à décharger le condensateur de charge dans l'organe de réglage, pendant une opération de réglage, en passant par le condensateur
d'inversion de charge et une bobine d'inversion de charge.
L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé ci-dessus, comprenant une source de tension présentant une tension de sortie pouvant être commandée, une alimentation commutée servant à relier la source de tension à l'organe de réglage et comportant un condensateur de charge, un condensateur d'inversion de charge, une bobine d'inversion de charge et des éléments de commutation pouvant être commandés, un appareil de commande servant à commander, pour une opération de réglage de l'organe de réglage, les éléments de commutation, pouvant être commandés, de l'alimentation commutée, et une première boucle de régulation reliée du côté entrée au condensateur d'inversion de charge et du côté sortie à la source de tension et servant à assurer la régulation de la tension de sortie de la source de tension, prévue pour charger le condensateur de charge, en fonction de la tension de charge sur le condensateur
d'inversion de charge.
Un organe de réglage piézoélectrique est constitué de multiples couches piézocéramiques qui sont disposées d'une manière empilée l'une au-dessus de l'autre et forment ce qu'il est convenu d'appeler une "pile" qui, lorsqu'on applique une tension électrique, voit ses dimensions varier, notamment sa longueur, ou, dans le cas d'une compression ou traction mécanique, produit une tension électrique. Les propriétés électriques d'une telle pile piézoélectrique varient avec la température ambiante, la capacité et la variation de dimension de la pile croissant avec la température ambiante. Dans le cas des températures de - 40 C à + 150 OC à prendre en considération dans la construction automobile, il se présente des variations de
capacité pouvant atteindre un facteur 2.
Si, en tous les points de fonctionnement, un organe de réglage piézoélectrique est par exemple chargé au moyen d'une tension constante qui entraîne la variation de dimensions nécessaire à de faibles températures, on obtient, à des températures élevées, une variation de dimension nettement plus grande que cela n'est nécessaire, ce qui, dans le cas d'injecteurs de carburant à pression constante du carburant, signifie une quantité de carburant injecté trop grande. Etant donné que la capacité de l'organe de réglage piézoélectrique est également plus grande à des températures élevées, une charge et une énergie beaucoup plus importantes que cela n'est
effectivement nécessaire sont dans ce cas consommées.
Des recherches ont prouvé que d'une part l'énergie électrique fournie à un organe de réglage capacitif constitue une mesure beaucoup plus précise pour la variation de dimension que la tension appliquée, et d'autre part la charge de l'organe de réglage au moyen d'une énergie électrique constante entraîne une variation de dimension beaucoup plus constante de l'organe de réglage. A une température déterminée, la variation de dimension varie d'une manière sensiblement linéaire par rapport à la tension appliquée. Si la température varie, la variation de dimension varie également pour une tension restant constante. En revanche, la variation de dimension varie proportionnellement au carré de l'énergie fournie,
mais d'une manière indépendante de la température.
Par la demande de brevet allemand 196 44 521.3 ayant une date de publication antérieure, on connaît un procédé selon lequel l'organe de réglage piézoélectrique est chargé au moyen d'une énergie électrique préfixée, afin d'obtenir une variation de dimension la plus constante
possible, d'une manière indépendante de la température.
Dans ce cas, pendant les opérations de réglage, le courant électrique traversant pour chacune d'elles l'organe de réglage piézoélectrique et la chute de tension aux bornes de cet organe sont mesurés, afin de calculer à partir de ceux-ci l'énergie électrique fournie à l'organe de réglage et de mettre fin à l'opération de réglage lorsque l'énergie préfixée est obtenue. Toutefois, un inconvénient réside dans ce cas dans la mesure d'énergie complexe sur l'organe de réglage piézoélectrique et dans le fait que la régulation ne fonctionne que d'une opération de réglage
sur la suivante.
Un autre procédé de ce type, permettant de charger l'organe de réglage piézoélectrique au moyen d'une énergie constante, est connu par la demande de brevet allemand 196 52 801 ayant une date de publication antérieure. Dans ce cas, l'organe de réglage piézoélectrique est chargé à travers un condensateur de charge, un condensateur d'inversion de charge et une bobine d'inversion de charge, tandis que sont mesurées la tension de charge appliquée au début d'une opération de réglage aux bornes des condensateurs et la chute de tension aux bornes de l'organe de réglage pendant une opération de réglage. A partir des valeurs mesurées de la tension d'organe de réglage et de la tension de charge, la capacité de l'organe de réglage, dépendant de la température, est alors déterminée en - utilisant un faisceau de caractéristiques ou table caractéristique. Ensuite, à partir de la capacité d'organe de réglage et de la tension de charge, l'énergie de charge est calculée en utilisant un second faisceau de caractéristiques ou table caractéristique et est comparée à une valeur de consigne préfixée. Dans le cas o l'énergie de charge s'écarte de la valeur de consigne préfixée, la tension de charge fait l'objet, lors de l'opération de réglage suivante, d'un ajustement de réglage correspondant. Un inconvénient se présentant dans ce cas réside dans le fait que la régulation de la tension de charge n'a lieu que d'une opération de réglage à la suivante, mais non pas pendant une opération de réglage. C'est pourquoi, dans le cas d'un injecteur de carburant à commande piézoélectrique, la régulation n'est possible que d'une manière synchrone avec la vitesse de rotation, le comportement dynamique de régulation dépendant de la vitesse de rotation et du nombre des opérations d'injection. Un autre inconvénient doit être vu dans le fait qu'une courbe caractéristique est nécessaire pour transformer la tension d'organe de réglage mesurée en énergie de charge. Enfin, l'étage final ne fait l'objet d'une régulation qu'au moyen de la détection complexe, et demandant beaucoup de moyens, de
l'énergie de charge.
Enfin, par la demande de brevet allemand 197 23 932.3 bénéficiant d'une date antérieure, on connait un autre procédé selon lequel la charge de l'organe de réglage
capacitif s'effectue au moyen d'une énergie constante.
D'une part, la tension aux bornes du condensateur d'inversion de charge est mesurée, afin de pouvoir assurer la régulation de la tension de charge à une valeur de consigne constante. D'autre part, l'énergie électrique reçue par l'organe de réglage lors d'une opération de réglage est mesurée, afin d'assurer la régulation de la valeur de consigne de la tension de charge de façon que l'écart de l'énergie reçue effectivement pendant une opération de réglage, par rapport à la valeur de consigne préfixée de l'énergie soit minimal. Toutefois, il se présente l'inconvénient que la régulation s'effectue d'une manière discontinue, étant donné que les valeurs de mesure
sont analysées par échantillonnage.
L'invention a donc pour but de fournir un procédé et un dispositif de commande d'un organe de réglage capacitif pour lesquels la charge de l'organe de réglage ait lieu au moyen d'une énergie constante dont la régulation est assurée d'une manière indépendante de la fréquence des
opérations de réglage.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce qu'en outre, dans une seconde boucle de régulation, l'énergie de charge reçue par l'organe de réglage pendant une opération de réglage est déterminée et la tension de sortie de la source de tension prévue pour charger le condensateur de charge fait l'objet d'une régulation en
fonction de l'énergie de charge déterminée.
Dans le même but, l'invention a également pour objet un dispositif, du type générique défini en introduction, caractérisé par une seconde boucle de régulation servant à assurer la régulation de la tension de sortie de la source de tension prévue pour charger le condensateur de charge, en fonction de l'énergie de charge reçue par l'organe de
réglage pendant une opération de réglage.
L'invention englobe l'enseignement technique consistant à prévoir deux circuits de régulation pour la régulation de l'énergie de charge destinée à l'organe de réglage capacitif, le premier circuit de régulation mesurant du côté entrée la chute de tension aux bornes du condensateur d'inversion de charge et assurant la régulation de la tension de charge à la valeur de consigne, tandis que cette valeur de consigne de la tension de charge est préfixée au moyen du second circuit
de régulation.
Le circuit de régulation de la tension de charge est de préférence essentiellement plus rapide que le circuit de régulation de l'énergie de charge, lequel ne doit tenir compte que d'écarts paramétriques du circuit et des
propriétés de l'organe de réglage.
La mesure de l'énergie de charge reçue effectivement lors d'une opération de régulation, mesure qui est prévue pour assurer la régulation de cette énergie de charge, peut s'effectuer de diverses manières, certains procédés servant à déterminer l'énergie de charge étant déjà décrits dans les demandes de brevet précédemment citées
auxquelles on se reporte à cet égard.
Le procédé conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - la chute de tension de charge aux bornes du condensateur de charge et la chute de tension de charge aux bornes du condensateur d'inversion de charge sont additionnées pour donner la tension de charge totale et la tension de sortie de la source de tension prévue pour charger le condensateur de charge fait l'objet d'une régulation en fonction de la tension de charge totale, - l'écart valeur de consigne-valeur réelle entre la valeur de mesure de la tension de charge totale et une valeur de consigne préfixée de la tension de charge totale est déterminé et la tension de sortie de la source de tension fait l'objet d'une régulation en fonction de l'écart valeur de consigne-valeur réelle de la tension de charge totale, - l'écart valeur de consigne-valeur réelle entre l'énergie de charge mesurée de l'organe de réglage et une valeur de consigne préfixée de l'énergie de charge est calculé et la valeur de consigne de la tension de charge totale fait l'objet d'une régulation en fonction de l'écart valeur de consigne-valeur réelle de l'énergie de charge, - pendant une opération de réglage, le courant) passant dans l'organe de réglage et la chute de tension aux bornes de l'organe de réglage sont mesurés et, à partir de ceux-ci, l'énergie de charge reçue par l'organe de réglage pendant une opération de réglage est calculée, la capacité, dépendant de la température, de l'organe de réglage est déterminée à partir de la tension de charge totale et de la tension d'organe de réglage obtenue avec celle-ci sur l'organe de réglage et l'énergie de charge fournie à l'organe de réglage pendant une opération de réglage est calculée à partir de la capacité, ainsi déterminée, de l'organe de réglage et de la tension
de charge totale.
Le dispositif conforme à l'invention peut également présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - il est prévu un sommateur relié du côté entrée au condensateur de charge et au condensateur d'inversion de charge et servant à calculer la tension de charge totale à partir de la chute de tension de charge aux bornes du condensateur de charge et de la chute de tension de charge aux bornes du condensateur d'inversion de charge, - il est prévu un premier soustracteur relié du côté entrée au sommateur et servant à calculer l'écart valeur de consigne-valeur réelle entre la tension de charge totale mesurée et une valeur de consigne préfixée pour la tension de charge totale, - il est prévu un second soustracteur servant à calculer l'écart valeur de consigne-valeur réelle entre l'énergie de charge reçue par l'organe de réglage pendant une opération de réglage et une valeur de consigne préfixée pour l'énergie de charge, tandis qu'entre le second soustracteur et le premier soustracteur, il est disposé un régulateur qui détermine la valeur de consigne de la tension de charge totale en fonction de l'écart valeur de consigne-valeur-réelle de l'énergie de charge, - les deux boucles de régulation ont des constantes de temps différentes, - il est prévu une unité de mesure servant à mesurer l'énergie de charge reçue par l'organe de réglage pendant une opération de réglage, au moyen d'une unité de mesure de courant, montée en série avec l'organe de réglage, et d'une unité de mesure de tension montée en parallèle à
l'organe de réglage.
D'autres développements avantageux de l'invention sont exposés ci- après en détail en liaison avec la
description du mode préféré de mise en oeuvre de
l'invention qui est faite en regard des dessins. On voit: à la figure 1, en tant qu'exemple préféré de mise en oeuvre de l'invention et sous forme d'un schéma-bloc, un dispositif de commande de plusieurs organes de réglage piézoélectriques, à la figure 2, un autre exemple de réalisation d'un circuit, conforme à l'invention, de commande d'organes de réglage piézoélectriques et, à la figure 3, deux faisceaux ou familles de caractéristiques servant au calcul de l'énergie de charge à partir des valeurs de mesure de la tension d'organe de réglage et de la tension de charge dans le cas du circuit
représenté à la figure 2.
Le procédé conforme à l'invention est exposé ci-après à l'aide du circuit, représenté à la figure 1, servant à commander plusieurs organes de réglage capacitifs P1 à Pn, ces organes de réglage Pl à Pn étant destinés à l'actionnement d'injecteurs de carburant d'un moteur à combustion interne, ici non représentés, et étant
commandés au moyen d'un appareil de commande ST.
Pour faire apparaître plus clairement les fonctions des différents composants, on expose d'abord ci-après l'agencement structurel du circuit, afin de pouvoir
ensuite exposer le fonctionnement du circuit.
Un condensateur de charge Cl est connecté, par l'intermédiaire d'une diode Dl, entre le pôle plus +UST et le pôle moins GND d'une de source de tension à régulation SNT, de préférence une alimentation commutée. Un circuit série est monté en parallèle au condensateur de charge Ci, ce circuit série étant constitué d'un interrupteur de charge Ta, de deux autres diodes D2 et D3 et d'un
interrupteur de décharge Tb relié au pôle moins GND.
Un circuit série est situé entre le point de jonction des deux diodes D2 et D3 et la borne de masse GND, ce circuit série étant constitué d'un condensateur d'inversion de charge C2, d'une bobine d'inversion de charge L, d'un premier organe de réglage Pl et d'un
premier interrupteur de sélection commandé T1.
Pour chaque autre organe de réglage P2 à Pn, un circuit série constitué de cet organe de réglage et d'un autre interrupteur de sélection T2 à Tn est connecté en parallèle au circuit série du premier organe de réglage P1
et du premier interrupteur de sélection Tl.
Les interrupteurs de sélection Tl à Tn, l'interrupteur de décharge Tb et l'interrupteur de dérivation Tc mentionné ci-après, sont, dans le présent exemple de réalisation, réalisés sous forme d'interrupteurs formés de MOSFET de puissance de type n
qui contiennent habituellement des diodes inverses.
L'interrupteur de charge Ta est, dans le présent exemple de réalisation, un interrupteur formé d'un MOSFET de puissance de type p. Par ailleurs, il est prévu un interrupteur de dérivation Tc, déjà mentionné, dont la borne de drain est reliée au point de jonction entre la bobine d'inversion de charge L et les organes de réglage P1 à Pn et dont la borne de source est reliée à la borne de source d'au moins
l'interrupteur de sélection T1.
L'interrupteur de dérivation Tc disposé en parallèle aux organes de réglage Pi à Pn est commandé par l'appareil de commande ST lorsque la tension d'organe de réglage dépasse une valeur limite préfixée ou lorsqu'est constatée, dans le moteur à combustion interne, une erreur se présentant jusqu'aux étages finals de puissance des injecteurs, et il décharge les organes de réglage capacitifs Pl à Pn, à la façon d'un court-circuit, à travers les diodes inverses des interrupteurs de sélection Ti à Tn. L'interrupteur de dérivation Tc est également nécessaire pour charger le condensateur de décharge C2 avant le premier actionnement d'organe de réglage et pour sa décharge entre deux actionnements d'organe de réglage
séparés l'un de l'autre dans le temps.
A la place de l'interrupteur de dérivation Tc, il peut également être prévu une diode ou une diode Zener ayant la même polarisation que la diode inverse de l'interrupteur de dérivation Tc, mais la charge du condensateur de décharge C2 doit alors s'effectuer au moyen d'un actionnement d'organe de réglage, ce qui a de préférence lieu sans pression de carburant dans le cas
d'un injecteur de carburant.
Les interrupteurs Ta, Tb, Tc et T1 à Tn sont commandés par l'appareil de commande ST en fonction de signaux de commande st, ces signaux st étant produits par un appareil de commande de moteur qui n'est pas représenté pour des raisons de simplification. Le condensateur de charge Cl peut être réalisé sous forme d'un condensateur
de sortie de l'alimentation commutée SNT.
Il est en outre prévu un circuit de mesure S&H, réalisé sous forme d'un circuit d'échantillonnage et de maintien ("sample-and-hold"), qui est relié du côté entrée d'une part au point de jonction du condensateur d'inversion de charge C2 avec la bobine d'inversion de charge L et d'autre part au point de jonction situé entre
le condensateur d'inversion de charge C2 et la diode D2.
Le circuit de mesure S&H détecte donc la chute de tension
aux bornes du condensateur d'inversion de charge C2.
Par ailleurs, le circuit comprend un sommateur A qui est relié du côté entrée d'une part à la sortie du circuit de mesure S&H et d'autre part au point de jonction de la diode D1 et du condensateur de charge Ci, de sorte que la tension de charge totale UIST = UC, + UC2 apparaît à la sortie du sommateur A. Du côté sortie, le sommateur A est relié à un soustracteur Si qui calcule la différence entre la tension de charge mesurée UIST. Uc + Uc2 et une tension de consigne préfixée USOLL et assure la régulation de la tension de l1 sortie USNT de l'alimentation commutée SNT en fonction de l'écart valeur de consigne-valeur réelle AU, comme exposé
ci-après en détail.
De plus, le circuit représenté dispose d'une unité de mesure de courant M qui est disposée sur la ligne de masse entre l'interrupteur de dérivation Tc et l'interrupteur de décharge Tb et mesure ainsi le courant électrique Ip qui, lors d'une opération de réglage de l'un des organes de réglage Pi à Pn, passe dans l'organe de réglage considéré, ce qui est nécessaire pour pouvoir calculer l'énergie électrique revue par l'organe de réglage considéré pendant une opération de réglage, comme encore exposé ci-après en détail. Pour le calcul de la valeur de consigne USOLL envoyée au soustracteur Sl, le circuit comprend un autre soustracteur S2 qui calcule la différence entre l'énergie EIsT mesurée par l'appareil de commande ST et une valeur de consigne ESOLL préfixée pour l'énergie et qui envoie l'écart valeur de consigne-valeur réelle AE de l'énergie à un régulateur R qui assure la régulation de la valeur de
consigne USOLL de la tension de charge.
On décrit ci-après le procédé de commande prévu pour ce circuit. Pendant le fonctionnement du circuit, le condensateur de charge Cl est chargé à la tension de sortie +USNT, cette tension de sortie +UST étant préfixée,
comme exposé ci-après en détail.
Au début d'un fonctionnement, le condensateur de charge Cl est chargé à travers la diode Dl, alors que le condensateur d'inversion de charge C2 et la bobine d'inversion de charge L sont sans courant. Pour qu'également le condensateur d'inversion de charge C2 soit chargé, l'interrupteur de décharge Ta et l'interrupteur de dérivation Tc sont d'abord commandés à l'état passant. De ce fait, le condensateur de charge Cl se décharge à travers la diode D2, le condensateur d'inversion de charge C2, la bobine d'inversion de charge L et l'interrupteur de dérivation Tc. Ensuite, l'interrupteur de charge Ta et l'interrupteur de dérivation Tc sont de nouveau commandés à l'état non passant et l'interrupteur de décharge Tb est alors commandé à l'état passant. De ce fait, un courant passe en sens inverse dans la bobine d'inversion de charge L, le condensateur d'inversion de charge C2, l'interrupteur de décharge Tb et la diode inverse de l'interrupteur de dérivation Tc, de sorte que C2 est chargé et est donc polarisé de façon telle qu'après un ou plusieurs cycles de charge et décharge, la tension de charge UIST = Uc1 + Uc2 est appliquée sur le circuit série du condensateur de charge Cl et du condensateur d'inversion
de charge C2.
La tension de charge mesurée UIST = UC1 + UC2 est envoyée, par l'intermédiaire du circuit de mesure S&H et du sommateur A, à une entrée du soustracteur Si qui calcule la différence AU entre une valeur de consigne USOLL de la tension de charge et la tension de charge effectivement mesurée UIST et envoie cette valeur de différence AU, en tant que grandeur de régulation, à l'alimentation commutée SNT. Si la tension de charge mesurée UIST s'écarte vers le bas de la valeur de consigne USOLL de la tension de charge, l'alimentation commutée SNT augmente alors la tension de sortie UsT. Si, en revanche, la tension de charge mesurée UIST est supérieure à la valeur de consigne USOLL de la tension de charge, la tension de sortie USNT de l'alimentation commutée SNT est diminuée en conséquence. Ainsi, la régulation de la tension de charge Uc, + Uc2 est assurée dans une boucle de régulation, la tension UIST = UC1 + UC2 étant mesurée, à l'entrée de la boucle de régulation, au moyen du condensateur de charge Ci et du condensateur d'inversion
de charge C2.
Pendant le fonctionnement, un organe de réglage P est chargé en commutant à l'état passant l'interrupteur de charge Ta et l'un des interrupteurs de sélection T1 à Tn sélectionné, la charge sur l'organe de réglage P est maintenue en bloquant l'interrupteur de sélection et de préférence en commutant à l'état passant l'interrupteur de dérivation Tc et l'organe de réglage P est déchargé par un blocage de l'interrupteur de dérivation Tc et une commutation à l'état passant de l'interrupteur de décharge Tb. On expose maintenant ci-après la manière dont la valeur de consigne USOLL prévue pour la tension de charge est déterminée, une autre boucle de régulation étant prévue à cet effet. Pour ce faire, l'appareil de commande ST calcule l'énergie électrique EIST reçue par l'organe de réglage pendant une opération de réglage, à partir de la tension d'organe de réglage Up prélevée sur l'organe de réglage Pl à Pn chaque fois considéré et du courant électrique Ip mesuré par l'unité de mesure de courant M. A cet effet, les valeurs instantanées de la tension d'organe de réglage Up et du courant électrique Ip sont multipliées l'une par l'autre d'une manière continue pendant l'opération de réglage, afin de calculer la puissance électrique reçue par l'organe de réglage. La puissance d'organe de réglage calculée de cette manière est intégrée pendant la durée de l'opération de réglage, afin de déterminer l'énergie électrique EIsT reçue par l'organe de réglage pendant une opération de réglage. L'agencement de circuit permettant de calculer l'énergie à partir du courant et de la tension est exposé d'une manière détaillée dans la demande de brevet allemand 196 44 521.3 mentionnée dans l'introduction et n'a donc pas à être décrit en détail. La valeur d'énergie EIST déterminée de cette manière est alors envoyée au soustracteur S2 qui calcule la différence AE entre la valeur de consigne ESOLL prévue pour l'énergie et préfixée de l'extérieur et la valeur d'énergie EIsT mesurée et qui envoie l'écart valeur de consigne-valeur réelle AE au régulateur R qui établit, en fonction de cet écart valeur de consigne-valeur réelle AE, la valeur de consigne USOLL prévue pour la tension de charge. La seconde boucle de régulation détecte donc du côté entrée l'énergie électrique EIsT reçue pendant une opération de réglage par l'organe de réglage chaque fois considéré et assure alors du côté sortie la régulation de la valeur de consigne USOLL prévue pour la tension de charge, servant de grandeur d'entrée pour l'autre boucle de régulation. Donc, conformément à l'invention, la régulation comprend deux boucles de régulation, la première boucle maintenant la tension de charge constante à la valeur de consigne USOLL préfixée, tandis que l'autre boucle détecte l'énergie électrique EsT reçue par l'organe de réglage et ajuste en conséquence le réglage de la valeur de consigne
USOLL de la tension de charge.
La répartition, conforme l'invention, de la régulation sur deux circuits de régulation offre l'avantage que le comportement dynamique de régulation ne dépend pas de la rapidité de la mesure complexe de l'énergie. Un autre avantage doit être vu dans le fait que la détection de l'énergie de charge peut être filtrée ou soumise à une influence paramétrique, sans influer
directement sur le comportement dynamique de régulation.
Le circuit d'étage final fonctionne en ce qui concerne les moyens matériels d'une manière autonome, sans la mesure complexe de l'énergie et il ajuste déjà également le réglage sans nouvelle valeur d'énergie de charge présente (temps mort), étant donné qu'a lieu une régulation continue et non pas une régulation avec analyse par échantillonnage. En raison du circuit de régulation d'énergie superposé, le dimensionnement des condensateurs de charge n'a pas non= plus à être conçu pour une transmission d'énergie constante, mais il peut être rendu optimal vis-à-vis du rendement et de l'aptitude à résister à la tension des composants. Une correction de l'énergie de charge nécessaire en raison des dispersions de fabrication est possible dans l'unité de commande sans moyens supplémentaires, ce qui permet de réduire l'influence de la dispersion des composants.
La figure 2 représente un autre exemple de réalisation d'un circuit conforme à l'invention qui se distingue du circuit précédemment décrit essentiellement par le fait que la mesure d'énergie a lieu sans l'unité de mesure de courant M. Du fait de la similitude pratiquement totale de ce circuit avec le circuit représenté à la
figure 1, on se reportera à la description qui précède en
ce qui concerne l'agencement structurel et le fonctionnement du circuit et on ne décrira ci-après que la nature différente de la mesure de l'énergie, en se référant aux faisceaux ou familles de caractéristiques représentés à la figure 3 Les faisceaux de caractéristiques de la figure 3 représentent la relation existant entre la capacité d'organe de réglage Cp dépendant de la température, la tension de charge Us = Uc, + Uc2, la tension d'organe de réglage Up et l'énergie électrique E reçue par l'organe de réglage. Le graphe supérieur représente, en fonction de la capacité d'organe de réglage Cp dépendant de la température (T ou Cp portée en abscisses), l'énergie E pouvant être atteinte dans l'organe de réglage pour différentes tensions de charge Uc, tandis que le graphe inférieur représente, également en fonction de la capacité d'organe de réglage Cp dépendant de la température en abscisses, la tension d'organe de réglage Up pouvant être
obtenue pour ces tensions de charge U,.
Il peut être prévu un faisceau de caractéristiques propre pour chaque organe de réglage P1 à Pn, mais il peut également être prévu un faisceau de caractéristiques commun pour tous les organes de réglage Pi à Pn ou pour
chaque groupe d'organes de réglage.
Le fait de prendre en considération la tension de charge Uc et la tension d'organe de réglage Up pouvant être obtenue avec celle-ci permet de renoncer à une mesure de courant, une multiplication et une intégration, comme décrit ci-dessus. Du fait de la relation univoque existant entre les grandeurs indiquées, il est possible de procéder à une régulation à une énergie approximativement constante. Une valeur E, ramenée à 100% Ev, est indiquée à
la figure 3 sous forme d'une ligne e en trait mixte.
Pour la détermination de l'énergie, l'appareil de commande ST détecte d'une part la tension d'organe de réglage Up, et d'autre part la tension U,. A partir de ces valeurs Up, Uc, c'est d'abord la capacité d'organe de réglage Cp dépendant de la température qui est déterminée au moyen du faisceau de caractéristiques inférieur de la figure 3, en déterminant le point d'intersection B de la droite b en tireté avec la caractéristique correspondant à la tension de charge Uc préfixée. Ensuite, l'énergie E associée est déterminée sur le faisceau de caractéristiques supérieur de la figure 3, en déterminant le point d'intersection C de la droite c en tireté avec la caractéristique correspondant à la tension de charge Uó préfixée. La valeur d'énergie EIST s'obtient alors directement à partir du point d'intersection D de la
droite d en tireté avec l'axe des ordonnées.
La valeur d'énergie EIST déterminée de cette manière est alors envoyée au soustracteur S2 et est utilisée, de la manière précédemment décrite, pour la régulation de la
valeur de consigne USOLL de la tension de charge.
Dans sa mise en oeuvre, l'invention ne se limite pas
aux exemples préférés de réalisation précédemment exposés.
Il est au contraire possible d'imaginer un certain nombre de variantes qui utilisent les solutions représentées, même dans le cas de réalisations dont le type diffère dans
le principe.
Claims (12)
1. Procédé de commande d'au moins un organe de réglage capacitif (P1 à Pn), notamment un injecteur de carburant à commande piézoélectrique pour moteur à combustion interne, comprenant les opérations suivantes: charger un condensateur de charge (Cl) au moyen d'une source de tension (SNT) présentant une tension de sortie (Usa) préfixée et pouvant être commandée, mesurer la chute de tension de charge (UC2) aux bornes d'un condensateur d'inversion de charge (C2) monté en série avec le condensateur de charge (Cl), assurer, dans une première boucle de régulation, la régulation de la tension de sortie (UsNT) de la source de tension (SNT), prévue pour charger le condensateur de charge (Ci), en fonction de la tension de charge (Uc2) mesurée sur le condensateur d'inversion de charge (C2), décharger le condensateur de charge (Ci) dans l'organe de réglage (Pl à Pn), pendant une opération de réglage, en passant par le condensateur d'inversion de charge (C2) et une bobine d'inversion de charge (L), caractérisé en ce qu'en outre, dans une seconde boucle de régulation, l'énergie de charge (EIST) reçue par l'organe de réglage (Pl à Pn) pendant une opération de réglage est déterminée et la tension de sortie (Usa) de la source de tension (SNT) prévue pour charger le condensateur de charge (C1) fait l'objet d'une régulation
en fonction de l'énergie de charge (EIsT) déterminée.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chute de tension de charge (Uc,) aux bornes du condensateur de charge (C1) et la chute de tension de charge (UC2) aux bornes du condensateur d'inversion de charge (C2) sont additionnées pour donner la tension de charge totale (UIsT) et la tension de sortie (Usa) de la source de tension (SNT) prévue pour charger le condensateur de charge (Ci) fait l'objet d'une régulation
en fonction de la tension de charge totale (UIST).
3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'écart valeur de consigne-valeur réelle (AU) entre la valeur de mesure (UIST) de la tension de charge totale et une valeur de consigne préfixée (UsoLL) de la tension de charge totale est déterminé et la tension de sortie (USNT) de la source de tension (SNT) fait l'objet d'une
régulation en fonction de l'écart valeur de consigne-
valeur réelle (AU) de la tension de charge totale.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'écart valeur de consigne-valeur réelle (AE) entre l'énergie de charge mesurée (EIST) de l'organe de réglage (Pl à Pn) et une valeur de consigne préfixée (ESOLL) de l'énergie de charge est calculé et la valeur de consigne (UsOLL) de la tension de charge totale fait l'objet d'une
régulation en fonction de l'écart valeur de consigne-
valeur réelle (AE) de l'énergie de charge.
5. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pendant une
opération de réglage, le courant (Ip) passant dans l'organe de réglage (Pi à Pn) et la chute de tension (Up) aux bornes de l'organe de réglage (Pi à Pn) sont mesurés et, à partir de ceux-ci, l'énergie de charge (EIST) reçue par l'organe de réglage (Pi à Pn) pendant une opération de
réglage est calculée.
6. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la capacité
(Cp), dépendant de la température, de l'organe de réglage (Pi à Pn) est déterminée partir de la tension de charge totale (UIST) et de la tension d'organe de réglage (Up) obtenue avec celle-ci sur l'organe de réglage (Pl à Pn) et en ce que l'énergie de charge (EIST) fournie à l'organe de réglage (Pi à Pn) pendant une opération de réglage est calculée à partir de la capacité (Cp), ainsi déterminée, de l'organe de réglage (Pi à Pn) et de la tension de
charge totale (UIST)-
7. Dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant
l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant:
une source de tension (SNT) présentant une tension de sortie (USNT) pouvant être commandée, une alimentation commutée servant à relier la source de tension (SNT) à l'organe de réglage (Pl à Pn) et comportant un condensateur de charge (C1), un condensateur d'inversion de charge (C2), une bobine d'inversion de charge (L) et des éléments de commutation (Ta, Tb, Tc, Tl à Tn) pouvant être commandés, un appareil de commande (ST) servant à commander, pour une opération de réglage de l'organe de réglage (Pl à Pn), les éléments de commutation (Ta, Tb, Tc, T1 à Tn), pouvant être commandés, de l'alimentation commutée, une première boucle de régulation reliée du côté entrée au condensateur d'inversion de charge (C2) et du côté sortie à la source de tension (SNT) et servant à assurer la régulation de la tension de sortie (Us) de la source de tension (SNT), prévue pour charger le condensateur de charge (Cl), en fonction de la tension de charge (Uc2) sur le condensateur d'inversion de charge
(C2),
caractérisé par une seconde boucle de régulation servant à assurer la régulation de la tension de sortie (UsNT) de la source de tension (SNT) prévue pour charger le condensateur de charge (Cl), en fonction de l'énergie de charge (EIsT) reçue par l'organe de réglage (Pl à Pn)
pendant une opération de réglage.
8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par un sommateur (A) relié du côté entrée au condensateur de charge (Cl) et au condensateurs d'inversion de charge (C2) et servant à calculer la tension de charge totale (UIST) à partir de la chute de tension de charge (Uc,) aux bornes du condensateur de charge (Ci) et de la chute de tension de charge (Uc2) aux bornes du condensateur
d'inversion de charge (C2).
9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par un premier soustracteur (S1) relié du côté entrée au sommateur (A) et servant à calculer l'écart valeur de consigne-valeur réelle (AU) entre la tension de charge totale mesurée (UIsT) et une valeur de consigne (UsoLL)
préfixée pour la tension de charge totale.
10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé par un second soustracteur (S2) servant à calculer l'écart valeur de consigne-valeur réelle (AE) entre l'énergie de charge (EIST) reçue par l'organe de réglage pendant une opération de réglage et une valeur de consigne (ESOLL) préfixée pour l'énergie de charge, tandis qu'entre le second soustracteur (S2) et le premier soustracteur (Si), il est disposé un régulateur (R) qui détermine la valeur de consigne (UsOLL) de la tension de
charge totale en fonction de l'écart valeur de consigne-
valeur réelle (AE) de l'énergie de charge.
11. Dispositif suivant l'une quelconque des
revendications 7 à 10, caractérisé en ce que les deux
boucles de régulation ont des constantes de temps différentes.
12. Dispositif suivant l'une quelconque des
revendications 7 à 11, caractérisé par une unité de mesure
servant à mesurer l'énergie de charge reçue par l'organe de réglage (Pl à Pn) pendant une opération de réglage, au moyen d'une unité de mesure de courant (M), montée en série avec l'organe de réglage (Pi à Pn), et d'une unité de mesure de tension montée en parallèle à l'organe de
réglage (P1 à Pn).
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