FR2811715A1 - Procede de commande d'un actionneur piezoelectrique dans l'injecteur de moteur thermique - Google Patents

Procede de commande d'un actionneur piezoelectrique dans l'injecteur de moteur thermique Download PDF

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Abstract

Proc ed e de commande d'un actionneur pi ezo electrique dans l'injecteur de moteurs thermiques selon lequel, notamment en phase de d emarrage, lorsque la pression dans le système est trop faible, on neutralise le signal de commande (UA ) de l'actionneur (2). La commande se fait avec un algorithme tenant compte de la pression (PR ) de la rampe et d'autres paramètres tels que la temp erature de l'eau (Tw) pour lib erer la tension de commande (UA ) avec hyst er esis. Une unit e d'hyst er esis (43) assure un seuil de pression sup erieur et un seuil de pression inf erieur utilis es pour lib erer la tension de commande (UA ). Au-dessus du seuil sup erieur, on libère la tension de commande (UA ) alors qu'en dessous du seuil inf erieur, cette tension est bloqu ee. Une unit e de d ecalage (Os) permet de commander les seuils.

Description

Etat de la technique La présente intervention concerne un procédé de
commande d'un actionneur piézoélectrique d'un injecteur d'un système d'injection, qui commande une aiguille d'injecteur par l'intermédiaire d'une soupape de commutation avec un organe d'obturation, une commande définissant,
à la demande d'une quantité minimale de carburant, une durée de com-
mande minimale ou une durée de maintien minimale de l'organe d'obturation. Dans un injecteur connu, par exemple dans un système à rampe commune, une pompe à carburant établit une certaine pression dans le système des conduites. Une commande électronique actionne la soupape de commutation à l'aide d'une impulsion de tension appliquée à l'actionneur piézoélectrique, pour déterminer une certaine quantité de
carburant, prédéfinie, à injecter.
Lorsque la pression du système est faible, notamment au
démarrage du moteur thermique, il peut arriver que la pression du sys-
tème soit tellement faible qu'elle ne permet pas toujours d'ouvrir l'aiguille de l'injecteur. A cela s'ajoute que la durée de commande ou que la durée
de maintien, minimale, prédéterminée, déplace la soupape de commuta-
tion en direction de son second siège, ce qui entraîne nécessairement une
certaine sortie de carburant du système à haute pression à travers la con-
duite de retour. Cela retarde d'autant l'établissement rapide d'une pres-
sion risquant à l'entrée une difficulté de démarrage. En particulier, lorsque la température extérieure est froide, par exemple lorsqu'un moteur diesel a de toute façon des difficultés de démarrage plus importantes, cela
peut compliquer d'autant le démarrage.
Avantages de l'invention
La présente invention a pour but de remédier à ces incon-
vénients et concerne à cet effet un procédé de commande d'un actionneur piézoélectrique d'un injecteur du type défini ci-dessus, caractérisé ce que la commande détecte la pression du système et/ou un autre paramètre de
fonctionnement du moteur et si la pression du système n'est pas suffi-
sante, à l'aide d'un algorithme, libère ou bloque la commande de
l'actionneur en fonction de la pression instantanée dans le système.
Ce procédé offre l'avantage par rapport à l'état de la techni-
que d'avoir une montée en pression plus rapide dans le système des con-
duites de carburant et ainsi la quantité de carburant prévue sera fournie au moteur notamment dans sa phase de démarrage. De plus, à l'aide de l'algorithme, on a l'avantage de libérer la commande en fonction de la
pression régnant instantanément dans le système.
Il est particulièrement avantageux qu'en mesurant et en ex-
ploitant la pression du système, on puisse empêcher la commande de l'actionneur, évitant ainsi le mouvement correspondant de la soupape de commutation. Il est également avantageux que la libération dépende d'un
autre paramètre, par exemple de la température de l'eau. Comme la tem-
pérature de l'eau est un paramètre important de l'état de fonctionnement du moteur, en tenant compte de ce paramètre, on peut prédéfinir une
quantité optimale de carburant, par exemple du point de vue de la régle-
mentation relative aux gaz d'échappements. Les valeurs correspondantes peuvent être prédéfinies sous la forme d'une courbe caractéristique ou
d'un tableau, ce qui permet de les appliquer simplement.
En particulier, la conception des conditions de commande
sous la forme d'un programme, offre des possibilités d'adaptation avanta-
geuses à chaque type de moteur. On peut avantageusement utiliser un programme existant que l'on étend selon le programme de commande de
l'invention. On minimise ainsi de manière avantageuse les moyens sup-
plémentaires.
Pendant le fonctionnement du moteur, en général la pres-
sion est suffisante dans le système de carburant car assez de carburant est débité aux régimes élevés. Le cas critique à faible pression dans le système se produit en général dans la phase de démarrage, de sorte que
l'invention permet de remédier avantageusement à cet inconvénient.
Dessin La présente intervention sera décrite ci-après de manière
avantageuse à l'aide d'un exemple de réalisation représentée schémati-
quement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un injecteur, - la figure 2 est un schéma par bloc d'une commande, - la figure 3 montre un diagramme de commande,
- la figure 4 montre un diagramme de courant.
Description de l'exemple de réalisation:
Selon la figure 1, l'injecteur 1, considéré comme connu pour ses parties principales, sera brièvement décrit ci-après pour une meilleure compréhension de l'invention. L'injecteur 1 comporte un perçage central
avec une section variable dans différentes zones. Dans la partie supé-
rieure, on a un piston d'actionnement 3 muni d'un actionneur piézoélec-
trique 2; le piston d'actionnement 3 est relié solidairement à l'actionneur 2. Le piston d'actionnement 3 termine la partie supérieure d'un coupleur hydraulique 4; celui-ci comporte en partie inférieure une ouverture avec un canal de liaison muni d'un premier siège 6 recevant un piston 5 avec
un organe d'obturation 12. L'organe d'obturation 12 est en forme de sou-
pape de commande à double commutation. Cette soupape ou organe d'obturation ferme le premier siège 6 quand l'actionneur 2 est en phase de
repos. Lorsque l'actionneur 2 est commandé électriquement avec une ten-
sion de commande UA appliquée à ses bornes (+), (-), l'actionneur 2 agit sur le piston d'actionnement 3 qui pousse par l'intermédiaire du coupleur hydraulique 4, le piston 5 et son organe d'obturation 12 vers le second
siège 7.
Sous le second siège 7, un canal correspondant comporte une aiguille d'injecteur 11, mobile, qui ferme ou libère la sortie du canal de haute pression 13 (pression de la rampe commune) suivant la tension
de commande UA appliquée à l'actionneur 2.
Dans la zone à haute pression, le fluide à injecter par exemple de l'essence ou du gazole, est fourni par une alimentation 9 à destination du moteur thermique. Un organe d'étranglement d'alimentation 8 et un organe d'étranglement de sortie 10 commandent la
quantité de fluide fournie à l'aiguille d'injecteur 11 et au coupleur hydrau-
lique 4. Le coupleur hydraulique 4 a pour fonction d'une part d'amplifier
la course du piston 5 et d'autre part de découpler la soupape de com-
mande vis-à-vis des dilatations statiques de température de l'actionneur 2. Le nouveau remplissage du coupleur 4 n'est pas représenté pour des
raisons de simplification du dessin.
Le fonctionnement de cet injecteur sera détaillé ci-après. A
chaque commande de l'actionneur 2, le piston d'actionnement 3 est dépla-
ce en direction du coupleur hydraulique 4. Le piston 5 avec l'organe d'obturation 12 se déplace également en direction du second siège 7. Une partie du carburant du coupleur hydraulique 4 est ainsi éjectée dans les
intervalles de fuite. Entre deux injections, il faut pour cela remplir de nou-
veau le coupleur hydraulique 4 pour garantir son fonctionnement.
Une pression élevée règne dans le canal d'alimentation 9; dans un système à rampe commune, cette pression peut être comprise par exemple entre 200 et 1600 bars. Cette pression agit contre l'aiguille d'injecteur 11 et la maintient en position fermée, si bien que le carburant ne peut sortir; si maintenant à la suite de la tension de commande UA, l'actionneur 2 est mis en oeuvre et que l'organe d'obturation 12 est déplacé en direction du second siège 7, alors la pression PR dans la plage à haute
pression diminue et l'aiguille 11 libère le canal d'injection 13. A la dé-
charge de l'actionneur 2, l'organe d'obturation 12 se déplace de nouveau
en direction du premier siège 6.
La figure 2 montre un schéma par blocs, d'une commande 21 générant l'intensité électrique nécessaire à la commande de la soupape
d'injection ou injecteur 1. La commande comprend un générateur de ten-
sion avec une source de courant permettant de charger ou de décharger l'actionneur piézoélectrique 2 de l'injecteur 1. La commande 21 comporte en outre un calculateur commandé par programme. Le programme de ce calculateur est enregistré dans la mémoire 25. La mémoire 25 contient également les coûts caractéristiques ou les tableaux des paramètres de
fonctionnement des moteurs ainsi que l'algorithme avec l'hystérésis pré-
déterminée. Une unité d'entrée 24 est reliée à la commande 21 pour intro-
duire une valeur de décalage. D'autres branchements sont prévus pour une liaison avec un capteur de pression 22 qui détecte par exemple la pression PR de la rampe du système à rampe commune. Il est également prévu un capteur de température 23 qui détecte la température Tw de l'eau du moteur thermique, et fournit cette information en continu à la commande. D'autres capteurs, par exemple pour la vitesse de rotation peuvent être branchés sur la commande. La sortie de la commande 21 est reliée à plusieurs injecteurs 1 groupés (ensemble d'injecteurs) et qui sont
commandés par des commutateurs électroniques appropriés. Les injec-
teurs 1 peuvent être ainsi associés à chaque cylindre du moteur thermi-
que pour être commandés de manière précise par la commande 21.
La figure 3 montre un diagramme de commande pour une impulsion de tension UA commandant un injecteur 1. Par exemple, à l'instant to, on charge l'actionneur 2 à la tension U1 de sorte que l'organe d'obturation 12 se déplace du premier siège 6 vers le second siège 7. Le
moteur fonctionnant, l'actionneur reste chargé pendant l'intervalle com-
pris entre les instants tl et t2. La durée de charge dépend de l'état de
fonctionnement du moteur thermique. Pour atteindre la pression de fonc-
tionnement souhaitée pour la pression du rail PR, il faut maintenir la ten-
sion U1 pendant une durée de commande minimale dépendant de l'état de fonctionnement du moteur thermique. Après l'instant t2, l'aiguille 11 de
l'injecteur libère le canal d'injection 13 de sorte que le carburant est in-
jecté. Pour pouvoir injecter une quantité minimale de carburant, il faut que l'organe d'obturation (soupape de commande) 12 soit maintenu à la tension U2 pendant une durée minimale de maintien comprise entre les instants t3 et t4. Pendant cette durée, le canal de retour, non représenté (figure 1) est traversé par une partie du carburant, si bien que la pression de la rampe PR diminue. Après l'instant t4, l'actionneur 2 se décharge de sorte que l'organe d'obturation 12 se trouve de nouveau appliqué contre
son premier siège 6 à l'instant ts.
Selon l'invention, notamment dans la phase de démarrage, io lorsque la pression de rail PR ou par exemple la température de l'eau Tw
comme autre paramètre de fonctionnement, ne sont pas encore à un ni-
veau suffisant, on interdit la tension de commande UA pour accélérer la montée en pression PR. Pour cela, on intègre une hystérésis de préférence
dans le programme existant de la commande 21.
Comme cela apparaît en outre dans la figure 4, l'unité d'hystérésis 43 comporte des entrées pour la pression de rampe PR à la
température d'eau Tw. Pour la température de l'eau, on mémorise de pré-
férence une courbe caractéristique 41 pour laquelle des valeurs de tension correspondant pour la pression de commande UA sont enregistrées par exemple suivant d'autres paramètres de fonctionnement tels que la vitesse de rotation, la charge. A partir de cette caractéristique 41, on forme le seuil d'hystérésis supérieur et inférieur pour la pression. De plus, l'unité
d'hystérésis 43 reçoit la pression de rampe PR.
Pour effectuer une adaptation, il est prévu une unité de dé-
calage Os par laquelle on peut appliquer une valeur de décalage à un
soustracteur 42. Ainsi, par l'unité de décalage Os, on peut s'adapter sim-
plement à différents types de moteur. L'unité d'hystérésis 43 forme en
sortie un signal qui actionne notamment un interrupteur 44 pour le dé-
marrage. Cet interrupteur 44 est réalisé pour que la commande 21 reste
neutralisée, par exemple lorsqu'on n'atteint pas la pression PR.
Suivant une variante de réalisation de l'invention, il est pré-
vu de couper l'alimentation de l'injecteur 1. Cela est toujours le cas si la
pression de rail PR est inférieure au seuil inférieur de l'hystérésis. Au con-
traire, si la pression de rail PR est supérieure au seuil supérieur, la com-
mande 21 passe en mode actif et le mode d'injection normal sera libéré.
Avec la valeur de décalage on peut alors régler le seuil d'hystérésis supé-
rieur et le seuil d'hystérésis inférieur. Cela est nécessaire pour comman-
der les variations de pression qui se produisent en permanence dans le
système à rampe commune, pour éviter le battement de la soupape (or-
gane d'obturation) dans la plage limite. En effet, le battement aboutirait à des injections non voulues et ainsi à une mauvaise combustion dans le moteur. Selon un autre développement de l'invention, l'interrupteur
44 est couplé au contact d'allumage, si bien que l'interrupteur 44 sera li-
béré pour le démarrage.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1 ) Procédé de commande d'un actionneur piézoélectrique (2) d'un injec-
teur (1) d'un système d'injection, qui commande une aiguille d'injecteur (11) par l'intermédiaire d'une soupape de commutation avec un organe d'obturation (12), une commande (21) définissant, à la demande d'une quantité minimale de carburant, une durée de commande minimale ou une durée de maintien minimale de l'organe d'obturation (12), caractérisé en ce que
la commande (21) détecte la pression (PR) du système et/ou un autre pa-
i0 ramètre de fonctionnement du moteur et si la pression du système (PR)
n'est pas suffisante, à l'aide d'un algorithme, libère ou bloque la com-
mande de l'actionneur (2) en fonction de la pression instantanée (PR) dans
le système.
2 ) Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on réalise l'algorithme avec une hystérésis dépendant de la pression pour que si la pression de rampe (PR) est inférieure à un seuil inférieur
d'hystérésis, la commande de l'actionneur (2) soit neutralisée.
3 ) Procédé de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'algorithme libère la commande de l'actionneur (2) en fonction d'au moins un autre paramètre, de préférence en fonction de la température de l'eau
(Tw).
4 ) Procédé de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' on mémorise la relation entre la pression de système PR et la température
de l'eau Tw sous la forme d'une courbe caractéristique ou d'un tableau.
) Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que
la commande de l'actionneur (2) est réalisée sous la forme d'un pro-
gramme logiciel.
6 ) Procédé de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que
le programme logiciel est intégré dans un programme de commande exis-
tant. 7 ) Procédé de commande selon la revendication 1 caractérisé en ce que
la commande de l'actionneur (2) est neutralisée pendant la phase de dé-
marrage du moteur.
8 ) Procédé de commande selon la revendication 1 caractérisé en ce que
l'injecteur piézoélectrique (1) comporte une soupape de commutation (or-
gane d'obturation) à double commutation.
9 ) Procédé de commande selon la revendication 1 caractérisé en ce que
l'injecteur 1 est appliqué à un système de rampe commune.
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 251 (M - 718) 15 July 1988 (1988-07-15) *

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