FR2798536A1 - Procede et dispositif de commande d'au moins un organe de de reglage capacitif - Google Patents
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Abstract
La commande s'effectue à l'aide d'une valeur de consigne d'une tension de charge (UL ) pouvant être préfixée, notamment pour l'actionnement d'un injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne.En début de fonctionnement avant la première commande d'organe de réglage et pendant les pauses de commande, donc à l'état déchargé de l'organe de réglage (P), la tension de charge (UL ) est amenée à la valeur de consigne pouvant être préfixée et est maintenue à celle-ci jusqu'à l'opération suivante de commande.
Description
L'invention concerne un procédé de commande d'au moins un organe de réglage de position de type capacitif à l'aide d'une valeur de consigne d'une tension charge pouvant être préfixée, notamment pour l'actionnement d'un injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne. I1 peut plus particulièrement s'agir de commander un injecteur de carburant à actionnement type piezoélectrique.
L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé du type considéré, comprenant au moins un organe de réglage de position de type capacitif est chargé par un circuit série constitué d'un condensateur de charge, qui est situé entre le pole plus le pôle moins d'une source de tension pouvant être réglée, d'un interrupteur de charge et d'un condensateur de transfert, et éventuellement d'une bobine de transfert, et qui est déchargé dans le condensateur de transfert par une bobine ou la bobine de transfert et un interrupteur de décharge relié au potentiel de référence.
Pour réaliser une course la plus constante possible, un organe de réglage de position (ci-après également appelé plus brièvement "organe de réglage") de type capacitif, par exemple un actionneur piézoélectrique, est chargé à l'aide d'une valeur d'énergie préfixée ou d'une autre grandeur de guidage associée à la course, telle que exemple la charge ou la tension.
Par DE 197 23 932, il est connu de charger un organe réglage capacitif à l'aide d'une tension de charge <B>us</B> = Ucl + U12 appliquée à un circuit série constitué d'un condensateur de charge C1, qui est relié en permanence à une source d'énergie réglable, et d'un condensateur de transfert de charge C2, ci-après également appelé plus succinctement condensateur de transfert , de le décharger dans ce condensateur de transfert C2 Une fois l'opération de décharge terminée, la tension du condensateur de charge C1 est remise à niveau, au moyen d'une régulation, une valeur Uc1 qui correspond à la différence US - U, En début de fonctionnement, le condensateur de transfert est en général déchargé. Entre les opérations de commande, dans le cas d'injecteurs de carburant dans les pauses entre injections, lesquelles peuvent par exemple durer assez longtemps en régime de coupure d'injection en décélération d'un véhicule automobile, le condensateur de transfert est déchargé lentement du fait des courants de fuite (courants de fuite superficiels) sous l'effet d'un encrassement dans les faisceaux de câbles, ou dus à des diviseurs de tension à résistance ohmique élevée ou des éléments de commutation entachés de pertes).
L'invention a pour but de fournir un procédé qui soit en mesure de charger le condensateur de transfert en début de fonctionnement et de compenser la lente décharge de celui-ci entre les opérations de commande, en faisant en sorte qu'encore après une pause aussi longue, chaque commande de l'organe de réglage s'effectue avec la tension de charge de consigne totale. L'invention a également pour but de fournir un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce qu'en début de fonctionnement avant la première commande d'organe de réglage et pendant les pauses de commande, donc à l'état déchargé de l'organe de réglage, la tension de charge est amenée à la valeur de consigne pouvant être préfixée et est maintenue à celle-ci jusqu'à l'opération suivante de commande.
Ainsi, en début de fonctionnement avant la première charge d'organe de réglage, le condensateur de transfert est chargé et, pendant les pauses de commande, c'est-à- dire après une décharge de l'organe de réglage et avant une nouvelle charge de celui-ci, il fait en permanence l'objet d'une remise à niveau de la charge, ci-après également appelée "recharge", de sorte qu'à chaque commande, c'est la tension de consigne totale qui disponible.
L'invention a également pour objet un dispositif générique défini en introduction, qui est caractérisé par l'une ou l'autre des combinaisons de particularités suivantes - il est prévu, disposé en parallèle au circuit série constitué de l'interrupteur de charge et du condensateur de transfert, un circuit série d'un interrupteur de remise à niveau de charge et d'une source courant constant, - il est prévu, disposé en parallèle au circuit série constitué de l'interrupteur de charge et du condensateur de transfert, un circuit série d'un interrupteur de remise à niveau de .charge, d'une résistance et d'une diode de blocage laissant passer courant vers le condensateur de transfert, - il est prévu, disposé en parallèle a 'interrupteur de décharge, un circuit série d un interrupteur de remise à niveau de charge et d'une pompe charges inverseuse ou d'un régulateur de commutat inverseur.
Le dispositif conforme à l'invention présentant la première ou la deuxième combinaison de particularités dessus peut aussi présenter l'une des particularités suivantes - en début de fonctionnement avant la première commande d'organe de réglage et pendant les pauses de commande, le condensateur de transfert est chargé à une tension de consigne au moyen d'une commande synchronisée impulsions, de l'interrupteur de remise à niveau charge et de l'interrupteur de décharge, - de manière inverse à la commande synchronisée, impulsions, de l'interrupteur de remise à niveau de charge et de l'interrupteur de décharge, un interrupteur de court-circuit disposé en parallèle à l'organe de réglage de position est actionné.
Le dispositif présentant la troisième combinaison de particularités ci-dessus peut aussi présenter la particularité suivante - en début de fonctionnement avant la première commande d'organe de réglage et pendant les pauses de commande, le condensateur de transfert est chargé à une tension de consigne à l'aide de la pompe de charges ou du régulateur commutation, au moyen d'une commande de l'interrupteur de décharge.
Dans trois cas, il peut avantageusement être prévu que tension de consigne du condensateur de transfert chargé soit égale à la tension sur le condensateur charge.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortent la description de deux exemples de mise en oeuvre de l'invention qui suit ci-après en regard des dessins annexés. Aux dessins, on voit à la figure 1, un premier exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention et, à la figure 2, un second exemple de mise en oeuvre. La figure 1 représente d'abord essentiellement un circuit, connu par DE 196 32 837 A1, figure 3, qui sert à commander au moins un injecteur de carburant, non représenté, d'un moteur à combustion interne, à l'aide, pour chaque injecteur, d'un organe de réglage de position de type piézoélectrique respectif et au moyen d'un circuit de commande ST qui fait partie d'un dispositif de commande de moteur commandé par microprocesseur, non représenté en détail.
Un condensateur de charge C1 est connecté entre le pôle plus + (point c) et le pôle moins GND d'une source de tension objet d'une régulation, de préférence une alimentation commutée, ce condensateur de charge C1 étant chargé par source de tension à une tension U1 préfixée par le circuit de commande ST. Un circuit série constitué d'un interrupteur de charge S1, relié au pôle plus +, et d'un interrupteur de décharge S2, relié au pôle moins GND, est disposé en parallèle au condensateur charge C1. Deux diodes de blocage D1 et D2 laissant passer le courant suivant la direction du pôle plus + au pole moins GND sont interposées entre les deux interrupteurs S1 et S2. Le point de jonction des deux diodes de blocage est désigné par "a".
Lorsqu'on parle d'interrupteurs, il s'agit d interrupteurs électroniques, constitués d'au moins un élément à semi-conducteur, par exemple d'un interrupteur type thyristor ou MOSFET, qui sont commandés par le circuit de commande ST.
Un circuit série constitué d'un condensateur de transfert C2, relié au point de jonction a, d'une bobine transfert de charge L, ci-après également appelée bobine de transfert , et d'un interrupteur court- circuit S3 est disposé entre le point de jonction a et la borne de masse GND. Un organe de réglage de position P de capacitif est disposé, en série avec un interrupteur de sélection TA, en parallèle à l'interrupteur court- circuit S3. Le point de jonction entre le condensateur de transfert C2 et la bobine de transfert L est désigné par il b " .
D'autres circuits série analogues peuvent être disposés en parallèle au circuit série constitué de 1 organe de réglage P et de l'interrupteur de 'lection T ces autres circuits série étant constitués chacun d'un organe de réglage et d'un interrupteur de sélection associé à celui-ci, ce qui n'est indiqué ici par une flèche en trait interrompu.
L'interrupteur de sélection TA est représenté sous forme d'un interrupteur du type MOSFET de puissance. Les MOSFET contiennent habituellement des diodes inverses, comme ici représenté.
Tous les interrupteurs représentés sont actionnés le circuit de commande ST, en fonction de signaux d'entrée E du dispositif de commande de moteur non représenté.
En début de charge, l'interrupteur de sélection TA de l'organe de réglage chargé et l'interrupteur de charge<B>Si</B> est commandé, par le circuit de commande ST, de façon être conducteur. De ce fait, la tension de charge UL = U1 + U2 présente aux bornes du circuit série constitué de C1 et C2 se décharge, pendant une demi-oscillation sinusoïdale complète, jusque dans l'organe de réglage P sélectionné et par l'intermédiaire de la bobine de transfert L et cet organe de réglage ouvre l'injecteur, non représenté. La source de tension - l'alimentation commutée SNT - est reliée à demeure au condensateur de charge de sorte qu'elle introduit également de l'énergie dans le circuit oscillant. Après le transfert, l'interrupteur de charge Si est non conducteur et l'organe de réglage P reste chargé.
Pour décharger l'organe de réglage, l'interrupteur de décharge S2 est commandé de façon à être conducteur. Le circuit de courant de décharge se ferme par l'interrupteur TA du type MOSFET de puissance (ou, lorsque celui-ci n'est pas conducteur, par la diode inverse de celui-ci . L'énergie accumulée dans l'organe de réglage retourne, au moins partiellement, dans le condensateur C2 par l'intermédiaire de la bobine de transfert L et elle peut être utilisée pour le cycle suivant, la tension U1 + U2 étant de nouveau élevée jusqu'à une valeur U, préfixée, ainsi que cela est connu par DE 196 32 837 A1 déjà mentionné.
Etant donné qu'à l'état non conducteur, les interrupteurs électroniques ne présentent pas une résistance de valeur infinie, il passe des courants de fuite qui peuvent décharger lentement le condensateur de transfert C2, notamment pendant d'assez longues pauses entre injections pendant lesquelles l'organe de réglage est déchargé, de sorte que, lors de l'opération suivante de commande, l'organe de réglage sélectionné ne peut plus être chargé avec la tension de consigne totale.
Pour éviter cette situation, dans un premier exemple de mise en oeuvre conforme à l'invention, désigné par "A)" à la figure 1, un circuit série constitué d'un interrupteur de remise à niveau de charge ou recharge S4, commandé par le circuit de commande ST, et d'une source de courant constant Q qui peut être mise en circuit au moyen de ce dernier, est interposé du point c vers le point b. En début de fonctionnement (avant la première charge de l'organe de réglage) et pendant les pauses entre commandes, situations dans lesquelles tous les organes de réglage existants sont déchargés et le point b est au potentiel de masse (le point a est un potentiel négatif lorsque le fonctionnement est en cours), l'interrupteur de décharge S2 et l'interrupteur de, recharge S4 sont mis en circuit et hors circuit d'une manière synchronisée par le circuit de commande ST (par impulsions, comme indiqué sur le tracé de signal s). Pendant chaque impulsion, le potentiel du point a est relevé au potentiel de masse (le point b :reçoit un potentiel positif) et le condensateur de transfert C2 est de plus en plus chargé, à chaque impulsion, jusqu'à une tension U2 qui ne peut pas être supérieure à la tension U1. La tension aux bornes de l'alimentation commutée SNT est judicieusement réglée d'une manière telle que U1 = U2. Ainsi, la somme U1 + U2 des deux tensions, qui correspond la tension de charge UL, vaut : UL = Ul + U2 = 2.U1. La tension de sortie U1 de la source de tension SNT est alors chaque fois réglée à la valeur U1 = UL/2.
Etant donné que, lors de la remise à niveau de charge ou recharge du condensateur de transfert C2 due au fait que l'interrupteur de sélection TA n'est pas un interrupteur idéal, l'organe de réglage P est également chargé en même temps jusqu'à un certain degré, il est prévu, de manière inverse à l'actionnement synchronisé, par impulsions, de l'interrupteur de recharge S4 et de l'interrupteur de décharge S2, d'actionner l'interrupteur de court-circuit S3. De ce fait, pendant pauses entre impulsions pendant lesquelles le condensateur de transfert n'est pas rechargé, l'organe réglage est de nouveau libéré de la charge due aux courants de fuite. Sous l'action des diodes de blocage D1 et , il ne se produit pas de décharge du condensateur de transfert C2 lorsque l'interrupteur de court-circuit S3 à l'état conducteur étant donné qu'un courant ne peut pas passer par ce condensateur.
L'avantage de l'utilisation d'une source de courant constant réside dans le fait que, même lors d'un court- circuit dans l'organe de réglage ou dans le reste du circuit, il ne passe pas par les interrupteurs un courant plus élevé que le courant constant réglé.
Une solution plus simple consiste, comme représenté en lignes en trait interrompu sous "B)" à la figure 1, à utiliser, à la place d'une source de courant constant Q, une simple résistance R en série avec un interrupteur de recharge S4' et une diode de blocage D3. I1 se présente alors une intensité des impulsions de courant, dépendant de l'état de charge du condensateur de transfert C2, qui s'emballe toutefois lors d'un court-circuit et peut provoquer des endommagements dans le circuit Un second exemple de réalisation permettant de mettre en oeuvre le procédé conforme à 'invention est représenté à la figure 2, les éléments qui sont identiques à ceux de la figure 1 présentant les mêmes repères. Le circuit de commande ST, tel représenté à la figure 1, qui est ici également nécessaire, est toutefois omis à la figure 2 pour raisons de simplicité La di férence en comparaison du circuit de la figure 1 réside dans le fait qu'à la place du circuit série de l'interrupteur de recharge S4 ou S4' et la source de courant constant Q (réalisation A)) ou de la résistance R (réalisation B)), on utilise ici un circuit série, constitué d'un interrupteur de recharge S4 et d'une pompe de charges inverseuse LP (ou d'un régulateur de commutation inverseur), qui est disposé entre le point a et le potentiel de masse GND.
Les régulateurs de commutation et pompes de charge inverseurs sont en eux-mêmes connus, les seconds par exemple par MAXIM Ingeneering Journal, Fascicule 24, et c'est pour cette raison qu'ils n'ont pas besoin d'être décrits ici en détail. Ils produisent au point a un potentiel négatif par rapport au potentiel de référence GND également appliqué au point b, la différence de potentiel correspondant à la tension U2 appliquée aux bornes du condensateur de transfert C2.
Dans cet exemple de réalisation, la charge et la décharge de l'organe de réglage ont lieu de manière déj décrite. Après la décharge de l'organe de réglage P, le point b est au potentiel de masse GND et le point a à un potentiel négatif et, en début de fonctionnement, les deux points a et b sont au potentiel de masse. Afin de ne pas chaque fois créer une élévation du potentiel présent aux points a et b lors de la recharge du condensateur de transfert C2 à une tension préfixée, comme cela est le cas dans les exemples de réalisation de la figure 1, la pompe de charges inverseuse LP est ici mise en circuit par l'interrupteur de recharge S4, en début de fonctionnement et pendant les pauses entre commandes, situations dans lesquelles tous les organes de réglage existants sont déchargés. Elle assure une régulation du potentiel au point a (qui est négatif) d'une manière telle que la tension U2 voulue est appliquée aux bornes du condensateur de transfert C2.
Pour que le courant de recharge prévu pour le condensateur de transfert C2 ne passe pas dans l'organe de réglage P et ne charge pas celui-ci, l'interrupteur de court-circuit S3 est commuté à l'état conducteur et à l'état non conducteur d'une manière synchronisée avec l'interrupteur de recharger S4.
Dans cet exemple de réalisation également, il est judicieux de rendre la tension de consigne U2 présente aux bornes du condensateur de transfert C2, ou la tension de régulation présente aux bornes de la pompe de charges inverseuse, égale à la tension U1 aux bornes du condensateur de charge C1.
Claims (3)
1. Procédé de commande d'au moins un organe de réglage de position (P) de type capacitif à l'aide d' valeur de consigne d'une tension de charge (UL) pouvant être préfixée, notamment pour l'actionnement d un injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'en début de fonctionnement avant la première commande d'organe de réglage et pendant les pauses de commande, donc à l'état déchargé de l'organe de réglage (P), la tension de charge (UL) est amenée à la valeur de consigne pouvant être préfixée et est maintenue à celle-ci jusqu'à l'opération suivante de commande.
2. Dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comprenant au moins un organe de réglage de position (P) de type capacitif qui est chargé un circuit série constitué d'un condensateur de charge (Ci), qui est situé entre le pôle plus (c) et le pole moins (GND) d'une source de tension (SNT) pouvant être réglée, d'un interrupteur de charge (S1) et d'un condensateur de transfert (C2), et d'une bobine de transfert (L), et qui est déchargé dans le condensateur transfert (C2) par la bobine de transfert (L) et un interrupteur de décharge (S2) relié au potentiel de reférence (GND), caractérisé en ce qu'il est prévu, disposé en parallèle au circuit série constitué de l'interrupteur de charge (S1) et du condensateur de transfert (C2), un circuit série d'un interrupteur de remise à niveau de charge (S4) et d'une source de courant constant (Q).
3. Dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comprenant au moins un organe de réglage de position (P) de type capacitif qui est chargé un circuit série constitué d'un condensateur de charge (C1), qui est situé entre le pôle plus (c) et le pole moins (GND) d'une source de tension (SNT) pouvant être réglée, d'un interrupteur de charge (S1) et d'un condensateur de transfert (C2), et qui est déchargé dans le condensateur de transfert (C2) par une bobine de transfert (L) et un interrupteur de décharge (S2) rel au potentiel de référence (GND), caractérisé en ce qu'il est prévu, disposé en parallèle au circuit série constitué de l'interrupteur de charge (Si) et du condensateur de transfert (C2), un circuit série d'un interrupteur de remise à niveau de charge (S4'), d'une résistance (R) et d'une diode de blocage (D3) laissant passer le courant vers le condensateur de transfert (C2). Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'en début de fonctionnement avant la première commande d'organe de réglage et pendant les pauses de commande, le condensateur de transfert (C2) est chargé à une tension de consigne au moyen d'une commande synchronisée, par impulsions, de l'interrupteur de remise à niveau de charge (S4, S41) et de l'interrupteur de décharge (S2). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que, de manière inverse à la commande synchronisée, par impulsions, de l'interrupteur de remise à niveau de charge (S4, S4') et de l'interrupteur de décharge (S2), un interrupteur de court-circuit (S3) disposé en parallèle à l'organe de réglage de position est actionné. 6. Dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comprenant au moins un organe de réglage de position (P) de type capacitif qui est chargé par circuit série constitué d'un condensateur de charge (C1), qui est situé entre le pôle plus (c) et le pôle moins (GND) d'une source de tension (SNT) pouvant être réglée, d'un interrupteur de charge (Si) et d'un condensateur de transfert (C2), et qui est déchargé dans le condensateur de transfert (C2) par une bobine de transfert (L) et un interrupteur de décharge (S2) rel' au potentiel de référence (GND), caractérisé en ce qu'il est prévu, disposé en parallèle à l'interrupteur de décharge (S2), un circuit série d'un interrupteur de remise niveau de charge (S4) et d'une pompe de charges inverseuse (LP) ou d'un régulateur de commutation inverseur. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'en début de fonctionnement avant la première commande d'organe de réglage et pendant les pauses de commande, le condensateur de transfert (C2) est chargé à une tension de consigne (U2) à l'aide de la pompe de charges (LP) ou du régulateur de commutation, au moyen d'une commande de l'interrupteur de décharge (S2). 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 7, caractérisé en ce que la tension de consigne (U2) du condensateur de transfert (C2) chargé est égale à la tension (U1) sur le condensateur de charge (C1).
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 447 (E - 1594) 19 August 1994 (1994-08-19) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2798536B1 (fr) | 2007-04-13 |
| DE19944249A1 (de) | 2001-03-29 |
| DE19944249B4 (de) | 2007-01-04 |
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20100531 |