FR2789821A1 - Procede et dispositif de reglage et d'ajustement d'actionneurs piezoelectriques - Google Patents
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Abstract
Ce procédé et ce dispositif servent au réglage et à l'ajustement d'actionneurs piézoélectriques (1) constitués d'un empilement d'éléments piézoélectriques disposés les uns au-dessus des autres, une course morte se présentant lorsqu'aucune tension de commande (u) n'est appliquée, entre l'actionneur piézoélectrique (1), qui peut être commandé par une tension de commande (uv ), et un élément d'actionnement (piston de valve 3).Pour le réglage d'une valeur de consigne de course morte (ho ') préfixée pendant le montage de l'actionneur piézoélectrique (1) et/ ou pour l'ajustement de la course morte pendant le fonctionnement de l'actionneur piézoélectrique (1), une tension continue (uv ) est envoyée à au moins une partie des éléments piézoélectriques de l'actionneur piézoélectrique (1), cette tension continue ayant pour effet une variation de longueur de l'actionneur piézoélectrique (1) indépendante de la tension de commande.
Description
L'invention concerne un procédé et un dispositif de réglage et
d'ajustement d'actionneurs piézoélectriques constitués d'un empilement d'éléments piézoélectriques disposés les uns au-dessus des autres, une course morte se présentant lorsqu'aucune tension de commande n'est appliquée, entre l'actionneur piézoélectrique, qui peut être commandé par une tension de commande, et un élément d'actionnement (piston de valve), le dispositif comprenant par ailleurs un générateur d'impulsions comportant un amplificateur connecté en aval pour
produire la tension de commande.
Pour commander des éléments de réglage de position de type électromécanique, électro-hydraulique ou électropneumatique, on utilise d'une manière de plus en
plus répandue des actionneurs piézoélectriques.
Notamment, les commandes des valves d'injection des moteurs à combustion interne pour véhicule automobile comptent également parmi ceux-ci. En effet, pour l'alimentation des moteurs à combustion interne en carburant, on utilise de plus en plus des systèmes d'injection à accumulateur haute pression. De tels systèmes d'injection, par exemple pour des moteurs Diesel, sont appelés systèmes à rampe commune. Dans ces systèmes d'injection, le carburant est refoulé par une pompe haute pression dans un accumulateur de pression, commun à tous les cylindres du moteur, à partir duquel les valves d'injection associées aux différents cylindres sont alimentées. L'ouverture et la fermeture des valves d'injection, que l'on appelle injecteurs dans le cas des systèmes à rampe commune, sont par exemple commandés électriquement au moyen des actionneurs piézoélectriques indiqués. Dans ce cas, l'actionneur piézoélectrique exerce en général son action sur une valve d'asservissement qui commande par la voie hydraulique la pression qui est exercée sur l'aiguille d'injection de la
valve d'injection.
Les exigences techniques essentielles imposées à de telles commandes piézoélectriques sont: - une force de réglage de position élevée, - un grand domaine de réglage de position (course), - un rendement électromécanique élevé (faible puissance électrique de commande), - un temps de réaction réduit, - une longue durée de vie ou un nombre de cycles de commutation important et
- une faible dépendance vis-à-vis de la température.
La combinaison d'une force de réglage de position élevée avec un grand domaine de réglage de position peut s'obtenir à l'aide d'actionneurs piézoélectriques multicouches ("multilayer stacks") qui sont constitués d'un empilement d'éléments piézoélectriques en forme de plaquette disposés les uns au-dessus des autres. De tels actionneurs sont déjà connus sous différentes formes structurelles et réalisations. Outre des actionneurs dans lesquels l'excursion mécanique a lieu d'une manière exclusivement perpendiculaire au plan des couches (empilement linéaire), par exemple conformément à DE 196 15 695 ou à DE 196 46 676, on connaît également des réalisations qui exécutent un déplacement en biais ou excursion angulaire, par exemple ce qu'il est convenu d'appeler un bloc de couple, conformément à DE 196 46 511. En principe, dans la plupart des applications, le but visé est d'utiliser approximativement toute la course de l'actionneur piézoélectrique également pour le déplacement mécanique de l'élément de réglage de position (ci-après appelé plus brièvement "élément de réglage"), étant donné que l'encombrement croît avec la course nécessaire. Il en résulte que le jeu existant entre l'actionneur piézoélectrique et l'élément de réglage, que l'on appelle également course morte, doit être le plus petit possible. Une petite course morte sert en outre à réduire la sollicitation dynamique sur l'actionneur piézoélectrique et l'élément de réglage, étant donné que, pour une tension électrique de commande constante, la vitesse d'excursion de l'actionneur dans le domaine des petites excursions croît avec la course. Par ailleurs, la force de réglage de position diminue d'une manière
approximativement linéaire avec une excursion croissante.
D'autre part, il convient qu'un jeu minimal soit constamment assuré entre l'actionneur et l'élément de réglage afin d'éviter des dysfonctionnements lors d'un fonctionnement normal (ci-après plus brièvement "en fonctionnement"). C'est pourquoi, dans la pratique, on fait actuellement en général en sorte que la course morte soit réglée, lors du montage de l'actionneur et de l'élément de réglage, d'une manière telle que le jeu minimal recherché se présente également dans les conditions les plus défavorables et qu'il soit tenu compte autant que possible des effets de vieillissement connus (entre autres rodage, tassement). C'est pourquoi, malgré les moyens importants de mesure et de réglage nécessaires pendant le montage du système, la course morte n'est en général pas fonctionnellement optimale en fonctionnement. En outre, dans le cas d'un comportement du système qui dévie, elle peut prendre, en
fonctionnement, une faible valeur qui est inadmissible.
Il en résulte par exemple que la valve d'asservissement d'un injecteur à rampe commune ne se ferme pas complètement et qu'ainsi une injection définie de
carburant n'est pas possible.
La présente invention a pour but de fournir un procédé et un dispositif dans le cas desquels les moyens nécessaires pour le réglage de la course morte pendant le montage, notamment dans la fabrication en série, sont réduits et dans le cas desquels un ajustement dynamique sQr de la course morte est possible d'une manière simple
en fonctionnement.
Dans ce but, l'invention a pour objet un procédé, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce que, pour le réglage d'une valeur de consigne de course morte préfixée pendant le montage de l'actionneur piézoélectrique et/ou pour l'ajustement de la course morte pendant le fonctionnement de l'actionneur piézoélectrique, une tension continue est appliquée à au moins une partie des éléments piézoélectriques de l'actionneur piézoélectrique, cette tension continue ayant pour effet une variation de longueur de l'actionneur piézoélectrique indépendante de la tension
de commande.
Dans le même but, l'invention a également pour objet un dispositif, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce que, pour le réglage d'une valeur de consigne de course morte préfixée pendant le montage de l'actionneur piézoélectrique et/ou pour l'ajustement de la course morte pendant le fonctionnement de l'actionneur piézoélectrique, une tension continue est appliquée à au moins une partie des éléments piézoélectriques de l'actionneur piézoélectrique à partir d'une source de tension continue, cette tension continue étant éventuellement superposée à la tension de commande dans un circuit de sommation et ayant pour effet une variation de longueur de l'actionneur piézoélectrique indépendante
de la tension de commande.
Le procédé conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - pour le réglage de la valeur de consigne de course morte préfixée, il est prévu que, lors de l'assemblage du piézo-actionneur avec un élément d'actionnement (piston de valve), le piézo-actionneur soumis à la tension continue est déplacé en direction de l'élément d'actionnement jusqu'à ce que l'actionneur piézoélectrique et l'élément d'actionnement (piston de valve) viennent mécaniquement en contact, à la suite de quoi l'actionneur piézoélectrique est immobilisé en position vis-à-vis de l'élément d'actionnement et la tension continue est coupée, - pour le réglage de la valeur de consigne de course morte préfixée, il est prévu que, avec un actionneur piézoélectrique monté à demeure, la tension continue est augmentée à partir d'une valeur minimale jusqu'à ce que l'élément d'actionnement (piston de valve) soit actionné et, ensuite, la tension continue est réduite d'une valeur qui correspond à la valeur souhaitée pour la course morte, - pour l'ajustement dynamique de l'actionneur piézoélectrique en fonctionnement, la valeur actuelle de la course morte est déterminée à partir du décalage de temps entre la tension de commande en forme d'impulsions et le déroulement dans le temps de l'action (chute de pression) déclenchée par l'élément d'actionnement (piston de valve) et ce décalage dans le temps est réglé au moyen de la superposition de la tension continue d'une manière telle qu'il se présente la valeur souhaitée pour la
course morte.
Le dispositif conforme à l'invention peut aussi présenter la particularité suivante: - il comprend un microprocesseur qui relève l'action déclenchée par l'élément d'actionnement (piston de valve) et qui agit sur la source de tension continue d'une
manière telle que la tension continue voulue est obtenue.
Le procédé et le dispositif conformes à l'invention peuvent aussi présenter l'une des particularités suivantes: - l'actionneur piézoélectrique comporte deux zones qui peuvent être commandées électriquement d'une manière séparée, mais sont toutefois montées mécaniquement en série, la course morte étant réglée sur l'une des zones au moyen de la tension continue et l'autre zone étant soumise à la tension de commande, - l'actionneur piézoélectrique est constitué d'au moins deux empilements d'éléments piézoélectriques disposés l'un à côté de l'autre sur lesquels peuvent être appliquées respectivement des tensions de commande différentes, la course morte correspondant à un angle d'excursion morte qui peut être réglé et ajusté au moyen
de la différence des tensions de commande.
Ainsi, conformément à l'invention, le but indiqué plus haut est atteint grâce au fait qu'une composante de tension continue est superposée à la tension électrique de commande de l'actionneur servant à l'excursion dynamique, cette composante de tension continue pouvant être commandée d'une manière indépendante de la tension de commande. Cette composante de tension continue détermine une nouvelle position de repos de l'actionneur et peut ainsi être utilisée pour le réglage de la course morte et pour l'ajustement de la course morte en fonctionnement. Un avantage en est que l'actionneur piézoélectrique ne prélève presque pas de puissance
électrique sur la source de tension continue.
La grandeur de la course morte peut par exemple être déterminée au moyen d'une mesure du courant consommé par l'actionneur et au moyen de la mesure de grandeurs secondaires qui peuvent se déduire du fonctionnement du système, par exemple au moyen de la variation dans le temps de la pression sur l'injecteur pendant l'opération d'injection. Il se présente ainsi un circuit de régulation fermé. Etant donné qu'une variation de la course morte ne se déroule en général que très lentement en comparaison du fonctionnement dynamique, cette régulation n'est pas critique en ce qui concerne le temps. D'une manière particulièrement avantageuse, la mesure et l'ajustement de la course morte vont s'effectuer en intégrant un algorithme séparé de réglage pendant l'opération de démarrage d'un moteur à combustion interne. Dans la pratique, la fourchette utilisable de réglage vaut environ 10% de la course totale. Par exemple, une course totale de l'actionneur d'environ 40 à Mm est exigée dans le cas d'injecteurs à rampe commune. Il en résulte une fourchette de régulation d'environ 5 pm. Cette fourchette de valeurs est suffisante pour la compensation d'effets de
vieillissement et d'effets dus à la température.
D'une manière analogue, on utilise une tension continue, pouvant être appliquée séparément, pour régler d'une manière exacte, pendant le montage, le jeu entre l'actionneur et l'élément de réglage. Pour ce faire, on fait avantageusement en sorte que, lors du montage, l'actionneur soit soumis à une valeur de tension constante qui entraîne une excursion statique qui corresponde au jeu à régler ou à une valeur déduite de celui-ci. Dès que, pendant l'opération de montage, le contact mécanique de l'actionneur et de l'élément de réglage a lieu, il est mis fin à l'opération de réglage et les éléments constitutifs sont immobilisés en position l'un vis-à-vis de l'autre. Une fois la tension continue coupée, l'actionneur retourne dans sa position de repos,
d'une manière telle qu'il se présente le jeu recherché.
Etant donné que la relation existant entre la tension électrique et l'excursion de l'actionneur est connue d'une manière très exacte, le jeu peut se régler avec une
précision élevée (exactitude meilleure que 1 ym).
De cette manière, on évite dans une large mesure des opérations de mesure et d'appariement géométrique ou des déplacements mécaniques de rattrapage qui sont critiques en ce qui concerne les erreurs. Le contact mécanique de l'actionneur et de l'élément de réglage peut se détecter d'une manière très simple, par exemple au moyen d'une mesure de distance parcourue effectuée sur l'élément de réglage ou au moyen de grandeurs indirectes, par exemple
au moyen d'un contrôle pneumatique de la perte de charge.
En principe, le but visé qui a été décrit peut également être atteint grâce au fait que l'actionneur est constitué de deux empilements d'éléments piézoélectriques qui sont montés mécaniquement en série et peuvent être commandés d'une manière indépendante l'un de l'autre, l'un des deux empilements étant soumis à une tension continue en vue du réglage de la course morte, tandis que l'autre empilement est utilisé pour commander l'élément
de réglage ou l'élément d'actionnement.
Les avantages de la solution décrite résident dans: - une possibilité de réalisation sur le plan de la technique des circuits qui est simple, - une efficacité technique élevée, - une possibilité de déduire des fonctions de diagnostic concernant l'état de l'injecteur en fonctionnement, - une économie sur les coûts et une sécurité du processus dans la fabrication en série. Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont exposés ci-après en détail en regard des dessins. On voit: aux figures 1A et lB, la structure d'une commande de valve comportant un actionneur piézoélectrique, l'actionneur étant en position de repos et la valve fermée à la figure 1A et l'actionneur étant l'objet d'une excursion et la valve ouverte à la figure lB, - aux figures 2A et 2B, schématiquement, la course morte dans l'agencement de la figure 1, la course morte étant représentée dans la position de repos de l'actionneur à la figure 2A et une course morte ajustée, par application d'une tension continue, à la figure 2B, à la figure 3, la variation dans le temps de la tension électrique u aux bornes, de la course h et de la dérivée dh/dt de la course par rapport au temps, à la figure 4, la fonction de transfert h(u), à la figure 5, un schéma-bloc correspondant à la superposition de la tension de commande dynamique u, et de la tension préalable ou de polarisation statique uv, à la figure 6, la variation dans le temps de la tension de commande dynamique u,, de la pression Pv et de la dérivée de la pression dp,/dt par rapport au temps, à la figure 7, un graphe de variation en fonction du temps correspondant au réglage de la course morte lors du démarrage du moteur, aux figures 8A à 8D, les opérations effectuées lors du montage d'un actionneur piézoélectrique, la figure 8A représentant l'état au début de l'assemblage, la figure 8B un état pendant l'assemblage, la figure 8C l'état après l'assemblage et la figure 8D un graphe de variation en fonction du temps correspondant à l'assemblage, aux figures 9A et 9B, un actionneur piézoélectrique servant à produire une excursion angulaire, la figure 9A représentant l'état de repos et la figure 9B l'état objet d'une excursion, aux figures 10A et 0lB, schématiquement, des agencements de circuit correspondant au réglage de l'angle d'excursion angulaire morte p0 dans le cas de l'agencement de la figure 9, ces figures représentant des variantes comportant respectivement une et deux sources de tension continue et, à la figure 11, une variante d'agencement d'un actionneur piézoélectrique linéaire qui est divisé en deux empilements d'éléments piézoélectriques pouvant être
commandés séparément.
Les figures lA et lB des dessins représentent, schématiquement et à titre d'exemple, la structure d'une commande de valve comportant un actionneur piézoélectrique 1 constitué d'un empilement d'éléments piézoélectriques en forme de plaquette. Dans la forme de mise en oeuvre représentée, l'excursion mécanique a lieu, lors de l'application d'une tension, perpendiculairement au plan des couches des différentes plaquettes formant les éléments piézoélectriques, c'est-à-dire suivant la
direction longitudinale (direction z) de l'actionneur.
Les différents éléments piézoélectriques sont reliés électriquement à des bornes de connexion 2 au moyen de
contacts d'empilement extérieurs communs.
En position de repos, c'est-à-dire sans qu'une tension électrique u soit appliquée, l'actionneur piézoélectrique 1 a une longueur 10 (figure lA). Lors de l'application d'une tension électrique u = ul aux bornes de connexion 2 de l'actionneur 1, celui-ci s'allonge suivant la direction z et prend une longueur 11, avec 1il> 10 (figure lB). La différence 1,-10 est appelée course h. La distance qui sépare l'actionneur 1 non allongé de la figure lA et l'élément de réglage ou d'actionnement mécanique (ici un piston de valve 3) constitue la course morte h0. Ainsi que la figure lB le montre, la course de valve effective h, vaut
h, = h - h0 = 11 - 10 - h0.
Dans l'état représenté à la figure 1A, étant donné qu'aucune tension électrique u n'est appliquée, l'actionneur piézoélectrique 1 se trouve dans sa position de repos, la valve est fermée et une pression P0 règne dans la chambre de commande 4 de la valve. Dans l'état représenté à la figure lB, la tension u, est appliquée aux bornes de connexion 2, l'actionneur 1 est l'objet d'une excursion, le piston de valve 3 a soulevé un obturateur sphérique de valve 5 de son siège à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel 6, la valve est de ce fait ouverte et une pression P1 règne dans la chambre de
commande.
La figure 2A représente, une fois encore et en détail, la course morte ho dans la position de repos de l'actionneur piézoélectrique 1, lorsqu'aucune tension u n'est appliquée. Il existe alors la possibilité de réduire la course morte, c'est-à-dire la distance ou le jeu séparant l'actionneur 1 et le piston de valve 3, au moyen de l'application d'une tension continue uV aux bornes de connexion 2 de l'actionneur 1. La tension continue uv est plus petite que la tension de commande ul de la figure lB. C'est pourquoi, dans le cas de la tension continue uv, l'actionneur 1 ne vient pas en contact mécanique avec le piston de valve 3, mais ne fait que s'en approcher. Ainsi, lors de l'application de la tension continue u, l'actionneur 1 s'allonge à une longueur 10' qui est plus petite que la longueur a pour laquelle l'actionneur 1 vient juste en contact avec le piston de valve 3, sans déplacer celui-ci. En conséquence, à la figure 2B, la course morte est réglée, par l'application de la tension continue u, à la valeur
de consigne h0' avec h0' < h0.
La figure 3 représente la variation dans le temps de la tension électrique u sur les bornes de connexion 2 de l'actionneur piézoélectrique 1, c'est-à-dire u(t), ainsi que la course h(t) et sa dérivée dh/dt par rapport au temps (la vitesse de déplacement). Il est également représenté la fourchette cible h0 opt de la course morte qui est en général souhaitée, la valeur de dh/dt et donc la sollicitation dynamique subie par le piston de valve 3 étant encore suffisamment faibles. La fourchette optimale
prévue pour la course morte h0 est de l'ordre de (0,01...
0,1) * h. La figure 4 représente schématiquement la fonction de transfert h(u). En appliquant une tension préalable ou de polarisation uv dans la fourchette de valeurs Au,, la caractéristique est déplacée de la valeur de la fourchette Ah0 suivant la direction de l'axe des h. La fourchette de valeurs admissible pour Auv est de l'ordre de 0,1 * ul. Dans le cas d'une céramique piézoélectrique classique, l'intensité de champ électrique maximale u/d vaut environ 2 kV/mm (d = épaisseur d'un élément piézoélectrique individuel de l'empilement de l'actionneur). La limite inférieure de la tension électrique est déterminée par l'intensité de champ de dépolarisation. La figure 5 représente un schéma-bloc de principe correspondant à un agencement de circuit servant à la superposition de la tension de commande ul dynamique (formée d'impulsions) et de la tension préalable statique uV correspondant à un ajustement dynamique de la course morte de l'actionneur piézoélectrique 1 en fonctionnement. Le circuit comprend un générateur d'impulsions 10 servant à produire les impulsions de tension de commande qui, dans un amplificateur 11, sont amplifiées au niveau de la tension de commande u, à impulsions. La tension de commande ul est envoyée à l'actionneur 1 de l'injecteur 14 par l'intermédiaire d'un circuit de sommation 12. A partir de l'injecteur 14, des valeurs de pression Xl n sont par exemple relevées sur la valve 15 et envoyées à un microprocesseur HC 16 aux entrées duquel sont également appliquées d'autres valeurs, telles que la tension de commande ul, le courant de commande i et des valeurs analogues. Le microprocesseur 16 calcule alors la tension continue uV nécessaire pour le réglage de la course morte à la valeur de consigne h0,on et règle une source de tension continue 18, pouvant faire l'objet d'une régulation, d'une manière telle que celle-ci délivre la tension continue uV au circuit de sommation 12 dans lequel cette tension
continue uV est superposée à la tension de commande u,.
Comme le montre la figure 6, la valeur actuelle (valeur réelle) de la course morte peut par exemple être déduite, dans le microprocesseur 16, du décalage dans le temps At0 entre le flanc de la tension électrique de commande en forme d'impulsion u1(t) et la variation dans le temps de la pression Pv à l'endroit de la valve 15. La variation de pression dans le temps PV(t) peut se mesurer avec des moyens techniques relativement réduits, par
exemple au moyen d'un capteur de pression existant.
La figure 7 représente, au moyen d'un graphe de variation par rapport au temps, une autre possibilité de réglage de la course morte. Cette opération de réglage peut par exemple être exécutée pendant l'opération de démarrage d'un moteur à combustion interne. Dans ce cas également, le capteur de pression, il est possible d'utiliser avantageusement pour la mesure de la variation de pression dans le temps le capteur de pression qui en général existe en tout état de cause, par exemple dans un
système à rampe commune.
L'opération de réglage de la figure 7 se déroule comme suit: la tension préalable u, est augmentée d'une manière uniforme à partir d'une valeur minimale - u max, jusqu'à ce que, à l'instant tl, pour une tension préalable u,0, la valve s'ouvre et la pression p dans la conduite de carburant diminue. Ensuite, la tension préalable uV est abaissée à une valeur uv,o, qui correspond à la course
morte h0 sou souhaitée.
Pour la détermination de u, il vient:
Uv sol1 = u.O - h0 1o/s avec s = Ah/Au.
En fonction de la conception du système d'ensemble, il est possible que s'établisse de nouveau la pression p d'une manière automatique immédiatement après la fermeture de la valve, à l'instant t2 (ligne en trait interrompu) ou d'une manière indépendante de l'opération de réglage, à un instant ultérieur (ligne en trait continu). Les figures 8A à 8D représentent les opérations dans le cas d'un réglage de la course morte pendant le montage de l'actionneur piézoélectrique 1 dans une valve d'injection. Lors du montage, l'actionneur 1, soumis à une tension continue u., est déplacé mécaniquement vers le piston de valve 3 suivant la direction z (figure 8A). Au moment du contact mécanique de l'actionneur 1 et du piston de valve 3, la pression de contrôle Pv dans la valve diminue (figure 8B, t, à la figure 8D). Le mouvement d'avance mécanique suivant la direction z est alors immédiatement interrompu et l'actionneur 1 est immobilisé dans sa position vis-à-vis du piston de valve 3. Lorsque la tension préalable est coupée à l'instant t2 à la figure 8D, l'actionneur 1 retourne alors dans sa position de repos et la course morte h0 sol a exactement la valeur prévue qui a été choisie au moyen de la tension uV,son Les figures 9A et 9B représentent le bloc de couple ("torque block") connu par DE 196 46 511. Dans ce cas, à la place du déplacement rectiligne, c'est un déplacement en biais ou excursion angulaire qui est produit lorsque les tensions ua et ub appliquées respectivement aux deux empilements d'éléments piézoélectriques 20 et 22 disposés
l'un à côté de l'autre sont différentes l'une de l'autre.
Dans ce cas, l'angle d'excursion angulaire mort (0 correspond à la course morte ho. Cet angle 90 peut, comme la course morte h, faire l'objet d'un préréglage ou d'un ajustement en fonctionnement au moyen de la différence
des tensions de commande ua et ub.
Les figureslOA et 10B représentent schématiquement des agencements de circuit permettant de régler l'angle d'excursion angulaire mort (0. Dans ces agencements, pour désigner des composants qui se correspondent, on a utilisé les mêmes repères qu'à la figure 5, ceux-ci étant complétés par les lettres A et B pour faire la distinction entre les deux branches parallèles correspondant aux empilements d'éléments piézoélectriques et 22. Dans le cas du circuit de la figure IOA, il n'est prévu qu'un seul circuit de sommation 12 disposé dans l'une des deux branches parallèles A et B et une seule source de courant continu 18, fournissant une tension préalable uv, qui peut délivrer des valeurs aussi
bien positives que négatives au circuit de sommation 12'.
Dans le cas du circuit de la figure 0lB, il est prévu, dans chacune des deux branches parallèles, un circuit de sommation respectif 12A, 12B et, pour chacun des deux circuits de sommation 12A, 12B, une source de tension continue 18A, 18B qui lui est propre et sert à fournir la tension préalable respective ua et uvb. Dans cette forme de mise en oeuvre, un avantage réside dans le fait que seules des tensions positives sont nécessaires et qu'ainsi, les intensités de champ agissent constamment sur les éléments piézoélectriques suivant la direction de polarisation. La figure 11 représente enfin une solution dans laquelle un actionneur piézoélectrique linéaire est divisé en deux zones 30, 31 qui sont isolées électriquement et peuvent donc être commandées indépendamment l'une de l'autre, mais qui sont montées mécaniquement en série. Chaque zone comporte une paire de bornes de connexion 32, 33 qui lui est propre. La zone supérieure 30 a uniquement pour rôle de régler la course morte, la tension préalable u, étant appliquée à cet effet aux bornes de connexion 32. C'est au moyen de la zone inférieure 31, à laquelle la tension de commande u, est appliquée, qu'a lieu la commande dynamique de l'élément d'actionnement ou valve. Le rapport de longueur lv/l1 des zones 30, 31 peut, pour une même épaisseur des couches piézoélectriques dans les deux zones, valoir
approximativement 1: 10.
Claims (10)
1. Procédé de réglage et d'ajustement d'actionneurs piézoélectriques (1) constitués d'un empilement d'éléments piézoélectriques disposés les uns au-dessus des autres, une course morte (h0) se présentant lorsqu'aucune tension de commande (u1) n'est appliquée, entre l'actionneur piézoélectrique (1), qui peut être commandé par une tension de commande (u,), et un élément d'actionnement (piston de valve 3), caractérisé en ce que, pour le réglage d'une valeur de consigne de course morte (h0', h0 son) préfixée pendant le montage de l'actionneur piézoélectrique (1) et/ou pour l'ajustement de la course morte pendant le fonctionnement de l'actionneur piézoélectrique (1), une tension continue (uw, u, son) est appliquée à au moins une partie des éléments piézoélectriques de l'actionneur piézoélectrique (1), cette tension continue ayant pour effet une variation de longueur de l'actionneur piézoélectrique (1)
indépendante de la tension de commande (u1).
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour le réglage de la valeur de consigne de course morte (h0 011) préfixée, il est prévu que, lors de l'assemblage du piézo-actionneur (1) avec un élément d'actionnement (piston de valve 3), le piézo-actionneur soumis à la tension continue (u,.so) est déplacé en direction de l'élément d'actionnement jusqu'à ce que l'actionneur piézoélectrique (1) et l'élément d'actionnement (piston de valve 3) viennent mécaniquement en contact, à la suite de quoi l'actionneur piézoélectrique (1) est immobilisé en position vis-à-vis de l'élément d'actionnement et la tension continue (uv
son) est coupée.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour le réglage de la valeur de consigne de course morte (h0 son) préfixée, il est prévu que, avec un actionneur piézoélectrique (1) monté à demeure, la tension continue (uo) est augmentée à partir d'une valeur minimale (- UV x) jusqu'à ce que l'élément d'actionnement (piston de valve 3) soit actionnée et, ensuite, la tension continue (uv) est réduite d'une valeur qui correspond à la valeur (h0,011) souhaitée pour la course morte.
4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour l'ajustement dynamique de l'actionneur piézoélectrique (1) en fonctionnement, la valeur actuelle de la course morte (h0) est déterminée à partir du décalage de temps (At0) entre la tension de commande (u,) formée d'impulsions et le déroulement dans le temps de l'action (chute de pression de pi) déclenchée par l'élément d'actionnement (piston de valve 3) et ce décalage dans le temps est réglé au moyen de la superposition de la tension continue (uv) d'une manière telle qu'il se présente la valeur (h0 oll) souhaitée pour
la course morte.
5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur piézoélectrique (1) comporte deux zones (30, 31) qui peuvent être commandées électriquement d'une manière séparée, mais sont toutefois montées mécaniquement en série, la course morte étant réglée sur l'une des zones au moyen de la tension continue (uJ) et
l'autre zone étant soumise à la tension de commande (ul).
6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur piézoélectrique (1) est constitué d'au moins deux empilements d'éléments piézoélectriques (20, 22) disposés l'un à côté de l'autre sur lesquels peuvent être appliquées respectivement des tensions de commande (ua, ub) différentes, la course morte (h0) correspondant à un angle d'excursion morte (p.) qui peut être réglé et ajusté au moyen de la différence des
tensions de commande (ua, Ub).
7. Dispositif de réglage et d'ajustement d'actionneurs piézoélectriques (1) constitués d'un empilement d'éléments piézoélectriques disposés les uns au-dessus des autres, une course morte (h0) se présentant lorsqu'aucune tension de commande (ul) n'est appliquée, entre l'actionneur piézoélectrique (1), qui peut être commandé par une tension de commande (u,), et un élément d'actionnement (piston de valve 3), le dispositif comprenant un générateur d'impulsions (10) comportant un amplificateur (11) connecté en aval pour produire la tension de commande (u,), caractérisé en ce que, pour le réglage d'une valeur de consigne de course morte (h0', h0 on) préfixée pendant le montage de l'actionneur piézoélectrique (1) et/ou pour l'ajustement de la course morte pendant le fonctionnement de l'actionneur piézoélectrique (1), une tension continue (up, uvo011) est envoyée à au moins une partie des éléments piézoélectriques de l'actionneur piézoélectrique (1) à partir d'une source de tension continue (18), cette tension continue étant éventuellement superposée à la tension de commande (u1) dans un circuit de sommation (12) et ayant pour effet une variation de longueur de l'actionneur piézoélectrique (1) indépendante de la
tension de commande (u1).
8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un microprocesseur (16) qui relève l'action déclenchée par l'élément d'actionnement (piston de valve 3) et qui agit sur la source de tension continue (18) d'une manière telle que
la tension continue (uv, uV,on) voulue est obtenue.
9. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur piézoélectrique (1) comporte deux zones (30, 31) qui peuvent être commandées électriquement d'une manière séparée, mais sont toutefois montées mécaniquement en série, la course morte étant réglée sur l'une des zones au moyen de la tension continue (uv) et l'autre zone étant soumise à la tension
de commande (ul).
10. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur piézoélectrique (1) est constitué d'au moins deux empilements d'éléments piézoélectriques (20, 22) disposés l'un à côté de l'autre sur lesquels peuvent être appliquées respectivement des tensions de commande (ua, ub) différentes, la course morte (h0) correspondant à un angle d'excursion morte ("0) qui peut être réglé et ajusté au moyen de la différence des
tensions de commande (ua, Ub).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20101029 |