FR2990998A1 - Procede de pilotage d'au moins un actionneur piezoelectrique d'injecteur de carburant d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de pilotage d'un actionneur piézoélectrique d'injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne d'un véhicule, l'actionneur piézoélectrique agissant sur un moyen de vanne pour ouvrir ou fermer l'injecteur, respectivement autorisant ou stoppant l'injection de carburant dans une chambre de combustion du moteur, comprenant les étapes suivantes : . appliquer une première charge (Qc) nominale électrique à l'actionneur, nécessaire à l'ouverture de l'injecteur, en fonction du couple demandé et du régime moteur, en sorte d'ouvrir le moyen de vanne de l'injecteur pour une injection du carburant, . commander la fermeture de l'injecteur afin de stopper l'injection de carburant, par l'application d'une décharge (Qd) électrique à l'actionneur en sorte de fermer le moyen de vanne, ledit procédé de pilotage étant caractérisé en ce qu'il est appliqué à partir d'une unité de contrôle moteur embarquée sur le véhicule en fonctionnement, et en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à appliquer à l'actionneur sur la première charge nominale, après l'ouverture du moyen de vanne et avant l'étape consistant à commander une fermeture de l'injecteur, au moins une deuxième charge (Qp) électrique, dite charge de polarisation, en sorte de polariser l'actionneur piézoélectrique durant une phase d'ouverture de l'injecteur et pendant l'injection du carburant dans la chambre de combustion.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de pilotage d'au moins un actionneur piézoélectrique d'injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne d'un véhicule, ledit au moins un actionneur piézoélectrique agissant sur un moyen de vanne pour ouvrir ou fermer ledit injecteur, respectivement autorisant ou stoppant l'injection de carburant dans une chambre de combustion du moteur, comprenant les étapes suivantes : - appliquer une première charge nominale électrique à l'actionneur piézoélectrique, nécessaire à l'ouverture de l'injecteur, dite charge nominale de commande, en fonction du couple demandé et du régime moteur, en sorte d'ouvrir le moyen de vanne de l'injecteur pour une injection du carburant dans la chambre de combustion, - commander la fermeture de l'injecteur afin de stopper l'injection de carburant, par l'application d'une décharge électrique à l'actionneur piézoélectrique. Il est connu d'utiliser un actionneur piézoélectrique pour la commande 15 d'ouverture et de fermeture d'un injecteur dans un moteur à combustion interne, fonctionnant au moyen d'un carburant du type essence ou gasoil. Un actionneur piézoélectrique est principalement composé de manière connue d'un empilement de céramiques définissant une longueur déterminée, qui possède la propriété de voir cette longueur modifiée sous l'effet d'un champ électrique et 20 inversement de produire un champ électrique sous l'effet d'une contrainte mécanique ; cet empilement est disposé dans un injecteur entre une butée et un moyen de vanne et fonctionne en résumé de la manière suivante : lors de l'application d'une charge électrique, au moyen d'une tension électrique, à l'actionneur piézoélectrique, sa longueur augmente et ouvre le moyen de vanne de l'injecteur qui libère du carburant sous pression, 25 dans la chambre de combustion. Au repos, c'est-à-dire en position de fermeture du moyen de vanne, il existe un jeu entre l'actionneur piézoélectrique et le moyen de vanne afin de garantir la fermeture de ce moyen de vanne et d'éviter des fuites de carburant non contrôlées vers la chambre de combustion. Pour être stable et avoir un comportement reproductible, un actionneur 30 piézoélectrique doit être polarisé à une valeur de référence, ce qui est fait en usine lors de la fabrication dudit actionneur et avant la mise en service du moteur dans un véhicule. Une telle polarisation, dite polarisation initiale, consiste à appliquer une charge électrique par l'intermédiaire d'une tension déterminée, dite tension de polarisation, pendant un temps également déterminé, aux bornes de l'actionneur piézoélectrique, ce qui a pour 35 effet d'orienter la structure cristalline de ce dernier selon la direction du champ électrique imposé à l'empilement piézoélectrique, qui correspond à la direction suivant laquelle la variation de dimension de l'actionneur piézoélectrique est souhaitée. Après suppression de cette tension de polarisation initiale aux bornes de l'empilement piézoélectrique, ce dernier conserve pour son utilisation ultérieure un état de polarisation rémanente.

Cependant, en cours d'utilisation dans un moteur à combustion interne, un actionneur piézoélectrique a tendance à perdre cette polarisation initiale, notamment en raison d'un usage essentiellement urbain du véhicule qui entraîne des régimes moteurs faibles et donc des tensions électriques nominales faibles de commande des injecteurs sous une faible pression de carburant, largement au-dessous de la tension de polarisation. En effet, la valeur de tension électrique nominale d'alimentation ou de commande appliquée à un actionneur piézoélectrique pour l'ouverture d'un injecteur est ajustée en fonction du couple demandé et du régime moteur. En particulier et le cas échéant, elle est ajustée en fonction de la valeur de la pression de carburant qui s'oppose à l'ouverture du moyen de vanne de l'injecteur, et plus généralement à l'énergie nécessaire à l'ouverture du moyen de vanne de l'injecteur. Cet ajustement de la charge électrique fournie à l'actionneur piézoélectrique, par exemple via la tension électrique, est ainsi optimisé notamment en fonction de la force de résistance opposée par la pression de carburant et de ce fait évite ou vise à réduire un claquement de l'injecteur sous l'effet de l'application d'une force d'ouverture du moyen de vanne très supérieure à cette force de résistance. Le claquement d'un injecteur est essentiellement dû au choc de l'actionneur piézoélectrique lorsqu'il arrive en butée mécanique lors de son allongement sous l'effet d'une commande d'ouverture de l'injecteur. Il y a lieu de noter que les injecteurs, notamment pour moteur à combustion interne fonctionnant au carburant diesel sous pression élevée, sont de préférence conçus de telle sorte que la pression du carburant est utilisée de façon à ce qu'elle s'applique, dans la position de fermeture de l'injecteur, du côté du moyen de vanne maintenant celui-ci en position d'appui sur son siège. En outre, la charge électrique nécessaire pour la commande de l'ouverture des injecteurs peut être ajustée en évitant que le bruit généré par cette ouverture des injecteurs soit audible au-delà du bruit moteur général, c'est-à-dire qu'une cartographie des tensions nominales d'ouverture des injecteurs est établie en usine en fonction du régime moteur. D'autres conditions d'utilisations, comme des cycles répétés d'augmentation/diminution de la température du moteur, ou de longues périodes sans utilisation de l'actionneur piézoélectrique, correspondant à des périodes d'immobilisation prolongée du véhicule, peuvent également entraîner dans le temps une modification de la polarisation de l'actionneur piézoélectrique.

La dépolarisation, ou dérive, provoque une rétraction de l'empilement des céramiques de l'actionneur piézoélectrique et une augmentation consécutive du jeu entre l'actionneur piézoélectrique et le moyen de vanne. L'augmentation de ce jeu induit un contrôle moins précis de l'actionneur, ou dérive, qui peut aboutir jusqu'à la perte d'une ou 5 plusieurs injections de faibles quantités de carburant, par exemple des injections dites pilotes, l'injecteur n'ayant plus le temps de compenser le jeu et d'ouvrir la vanne pour des faibles durées d'ouverture, ce qui entraîne un surcroît de bruits moteurs de type cliquetis (combustion de l'injection principale avec un fort gradient de pression du fait du manque de l'injection pilote), et de pollution, ainsi qu'un désagrément de conduite. Pour des 10 durées d'ouverture de l'injecteur plus élevées, la dérive de l'actionneur piézoélectrique provoque un mauvais contrôle de la quantité de carburant réellement injectée dans la chambre de combustion. Les figures la et lb se rapportent à des diagrammes schématiques d'un exemple de pilotage, selon l'art antérieur, d'injecteur à actionneur piézoélectrique, pour 15 lesquels : le diagramme de la figure la est un exemple de profil de la tension électrique appliquée aux bornes de l'actionneur piézoélectrique en fonction du temps durant l'ouverture de l'injecteur ; et le diagramme de la figure lb représente un exemple de profil d'intensité de courant de charge appliqué à l'actionneur piézoélectrique en fonction du temps. L'échelle de temps sur les deux diagrammes est représentée de manière 20 synchronisée : par exemple, les quatre traits pointillés verticaux 1, 2, 3, 4 tracés à cheval sur les deux figures la et 1b correspondent à quatre instants t1, t2, t3, t4 différents sur l'échelle de temps, respectivement, chacun de ces quatre instants t1, t2, t3, t4 étant le même pour les deux diagrammes. Sur la figure la, on peut voir que la tension électrique Uinj de charge 25 appliquée, représentée sur l'axe des ordonnées, comporte un gradient constant et continu à partir de l'instant t1 qui correspond à la commande d'ouverture de l'injecteur jusqu'à l'instant t2 correspondant à un niveau de tension nominale de commande Uc de l'actionneur piézoélectrique appliqué pour l'ouverture de l'injecteur, c'est-à-dire pour l'allongement ou la décontraction de l'actionneur piézoélectrique ; ce niveau de tension 30 nominale Uc est prédéterminé par une cartographie d'injection du moteur (non représentée), et correspond à la tension minimale nécessaire pour obtenir une ouverture de l'injecteur produisant notamment un bruit minimal, adaptée pour un couple moteur demandé et un régime du moteur. La tension nominale Uc représentée sur la figure la est inférieure à la tension de polarisation Up de l'actionneur piézoélectrique. La tension Uinj 35 appliquée à l'actionneur piézoélectrique est ensuite maintenue constante au niveau de la tension nominale Uc, en général du fait que l'élément piézoélectrique se comportant comme un condensateur, il conserve sa tension Uc appliquée à ses bornes. Cette tension nominale Uc est maintenue constante jusqu'à l'instant t3 correspondant sensiblement à la fermeture de l'injecteur, qui est représenté sur l'axe des abscisses t correspondant à l'échelle de temps, c'est-à-dire durant un temps t3 - t2 d'ouverture complète de l'injecteur. Puis, à partir de l'instant t3, la tension Uinj décroît jusqu'à l'instant t4 pour la fermeture de l'injecteur, résultant d'une décharge électrique de l'actionneur piézoélectrique qui retrouve ainsi sa longueur initiale contractée correspondant à la fermeture de l'injecteur. La décharge électrique peut être obtenue par exemple au moyen d'une mise en court-circuit des bornes de l'actionneur piézoélectrique. La figure lb montre de manière schématique sur l'axe des ordonnées I correspondant au courant de charge/décharge traversant l'actionneur piézoélectrique, une première courbe d'intensité de courant de charge Ic, entre les instants t1 et t2, correspondant à l'application de la tension nominale Uc en vue de l'ouverture de l'injecteur par accroissement de la longueur de l'actionneur, et une deuxième courbe d'intensité de courant de décharge Id pour la fermeture de l'injecteur qui correspond à la chute de la tension Uinj entre les instants t3 et t4, résultant d'une décharge électrique de l'actionneur piézoélectrique, par exemple par une mise en court-circuit des bornes de ce dernier, en vue d'obtenir une contraction rapide de ce dernier et ainsi la fermeture de l'injecteur. La charge électrique Qc appliquée à l'actionneur piézoélectrique pour l'ouverture de l'injecteur peut être calculée de manière connue à partir de l'aire 9 sur la figure 1 b, définie entre la courbe de l'impulsion du courant de charge Ic et l'axe t des abscisses ; il en est de même avec la décharge électrique Qd appliquée à l'actionneur piézoélectrique pour fermer l'injecteur, à partir de l'aire 10 sur la figure lb, définie entre la courbe de l'impulsion du courant Id de décharge et l'axe t des abscisses pour la fermeture de l'injecteur, et qui est par exemple sensiblement égale à -Qc.

Il existe des procédés de compensation de la dépolarisation d'un actionneur piézoélectrique, qui visent à polariser à nouveau ce dernier après la polarisation initiale donnée en sortie d'usine, plus ou moins efficaces et onéreux, nécessitant en général le démontage de l'injecteur et/ou une intervention en atelier du véhicule. Souvent, l'actionneur piézoélectrique, voire l'injecteur, est remplacé lorsque la dépolarisation est trop importante et que l'on ne sait plus la compenser efficacement. On connaît notamment le fait de pré-charger un élément piézoélectrique d'un injecteur en polarisant initialement cet élément piézoélectrique par l'application d'une tension de polarisation avant une injection de carburant, la polarisation initiale étant effectuée uniquement lorsque la vitesse de rotation du moteur dépasse une valeur prédéterminée dans un but d'ouvrir plus rapidement l'injecteur. L'invention vise à pallier les inconvénients ci-dessus et plus largement à améliorer la performance d'un injecteur à commande piézoélectrique, et propose un procédé embarqué de pilotage d'un injecteur à commande piézoélectrique. Plus précisément, l'invention consiste en un procédé de pilotage d'au moins un actionneur piézoélectrique, tel que défini en début de description dans le domaine technique auquel se rapporte l'invention, caractérisé en ce qu'il est appliqué à partir d'une unité de contrôle 5 moteur embarquée sur le véhicule en fonctionnement, et en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à appliquer à l'actionneur piézoélectrique sur ladite charge nominale de commande, après l'ouverture du moyen de vanne et avant l'étape consistant à commander une fermeture de l'injecteur, au moins une deuxième charge électrique, dite charge de polarisation, additionnelle à ladite charge nominale de commande, en sorte de 10 polariser l'actionneur piézoélectrique durant une phase d'ouverture de l'injecteur et pendant l'injection du carburant dans la chambre de combustion. La présente invention permet de maintenir l'actionneur piézoélectrique polarisé depuis sa sortie usine, durant l'utilisation du véhicule, de manière automatique au cours de l'utilisation de celui-ci, sans nécessiter un arrêt du moteur, et permet ainsi 15 d'accroître la longévité desdits actionneurs tout en diminuant les interventions de maintenance. En outre, la présente invention permet d'améliorer la performance de l'injecteur, en diminuant la dérive du jeu entre l'actionneur piézoélectrique et le moyen de vanne, et finalement en permettant un meilleur contrôle de la quantité de carburant injectée dans une chambre de combustion. L'application d'une charge de polarisation à 20 un actionneur piézoélectrique en fonctionnement sur un véhicule n'est normalement pas possible en raison du bruit qu'une telle tension de polarisation génèrerait, affectant l'agrément de conduite du véhicule. L'application selon l'invention en deux temps au moins d'une charge électrique sur l'actionneur, un premier temps pour la commande nominale de l'actionneur piézoélectrique en fonction de la calibration d'injection, puis un 25 deuxième temps pour la polarisation de celui-ci, permet d'éviter que l'opération de polarisation ne génère des bruits moteurs et notamment des claquements d'injecteurs. Le procédé selon l'invention peut être avantageusement implémenté dans une unité de contrôle moteur (ECU pour Engine Control Unit en anglais) du véhicule au moyen d'un logiciel de mise en oeuvre du procédé, pour le pilotage de l'ensemble des injecteurs du 30 moteur. Il y a lieu de noter que le procédé selon l'invention peut être intégré dans le calculateur ECU des véhicules existant au moyen d'un simple logiciel modifié de commande/pilotage des actionneurs piézoélectriques des injecteurs du moteur. Selon une caractéristique avantageuse, ladite charge de polarisation est appliquée lorsque ledit actionneur piézoélectrique est en position de butée mécanique 35 d'ouverture de l'injecteur. Cette caractéristique participe à la diminution du bruit de claquement des injecteurs en ce que la mise en butée de l'actionneur piézoélectrique qui est génératrice de bruit se fait au moyen de la première charge nominale et minimale pour l'ouverture de l'injecteur. L'application de la charge de polarisation additionnelle ne génère ainsi pas de bruit supplémentaire puisque l'actionneur piézoélectrique est en butée mécanique au moment de son application, et donc cette application n'entraîne pas de choc mécanique.

Selon une caractéristique avantageuse, ladite charge de polarisation, définie par un profil correspondant de courant appliqué à l'actionneur piézoélectrique, est découplée de ladite charge nominale de commande. Le découplage des charges permet de ne pas modifier la charge nominale de commande de l'actionneur piézoélectrique, conventionnellement appliquée par l'unité de contrôle moteur en liaison avec le couple moteur demandé ou le régime moteur, et de rendre la surcharge de polarisation indépendante de cette charge nominale de commande. Selon une caractéristique avantageuse, lesdites première et deuxième charges électriques sont obtenues par l'application respective de première et deuxième 15 tensions électriques, dites tension de charge nominale et tension de polarisation, ladite deuxième tension électrique étant supérieure à la première. L'application d'une tension de polarisation, qui est une tension élevée, à la place d'une tension nominale de commande de l'actionneur n'est normalement pas envisageable en raison des bruits d'injecteurs que cela provoquerait, au moins dans des 20 régimes moteurs excluant les régimes les plus élevés. La division de la tension appliquée à l'actionneur offre une solution à ce problème, et permet avantageusement un découplage des courants de charge nominale et de polarisation appliqués à l'actionneur piézoélectrique. Selon une caractéristique avantageuse, lesdites première et deuxième 25 tensions électriques forment un palier dans le gradient de la tension de charge appliqué à l'actionneur piézoélectrique. Ce palier de la tension appliquée à l'actionneur en fonction du temps permet d'agir en vue d'une diminution du bruit de l'injecteur lors de son ouverture. En effet, l'application de la première tension électrique avec une énergie limitée (afin de réduire le 30 cas échéant le bruit mécanique de choc sur la butée) va ouvrir l'injecteur, l'élément piézoélectrique ayant atteint sa butée mécanique, la deuxième tension dite de polarisation sera appliquée. Le palier peut être réduit au minimum et être quasiment imperceptible, par exemple diminué à une fraction très réduite de seconde, de l'ordre de la microseconde environ, ou bien former un palier plus marqué égal ou supérieur à plusieurs 35 microsecondes, par exemple de 10 à 100 ps. Le palier permet avantageusement d'agir sur le temps séparant la charge nominale et la charge de polarisation appliquées à l'actionneur piézoélectrique, par exemple en fonction du temps disponible pour l'application de la charge de polarisation entre la charge d'ouverture de l'injecteur et la décharge pour la fermeture de ce dernier. Selon une caractéristique avantageuse, l'injection de carburant à travers ledit injecteur est réalisée en plusieurs fois réparties en au moins une injection pilote et au 5 moins une injection principale, ladite tension de polarisation étant appliquée durant l'injection principale. L'injection principale permet de disposer d'un temps plus long pour une polarisation plus efficace durant la phase d'injection. Selon une caractéristique avantageuse, l'étape consistant à commander la 10 fermeture de l'injecteur, comprend l'application d'une première décharge électrique de l'actionneur piézoélectrique jusqu'à la charge nominale de commande de celui-ci, suivie d'une deuxième décharge électrique de l'actionneur jusqu'à la fermeture du moyen de vanne. La division des décharges électriques permet le cas échéant une diminution 15 du bruit de la fermeture de l'injecteur, au moyen d'une décharge de l'actionneur réalisée en deux temps. Selon une caractéristique avantageuse, lesdites première et deuxième décharges électriques de l'actionneur piézoélectrique sont découplées. Selon une caractéristique avantageuse, la première décharge électrique de 20 l'actionneur piézoélectrique jusqu'à la charge nominale de commande est obtenue par l'application d'un premier courant électrique de décharge, réduisant la tension aux bornes de l'actionneur piézoélectrique jusqu'à la tension de charge nominale, et la deuxième décharge électrique de l'actionneur est obtenue par l'application d'un deuxième courant électrique de décharge. 25 La division des décharges électriques formant un palier dans la tension électrique lors de la décharge appliquée à l'actionneur piézoélectrique permet le cas échéant la réduction du bruit de l'injecteur lors de sa fermeture, et permet avantageusement un découplage des courants de décharge appliqués à l'actionneur. Selon une caractéristique avantageuse, lesdites première et deuxième 30 tensions électriques de décharge de l'actionneur piézoélectrique forment un palier dans le gradient de la tension de décharge appliqué à l'actionneur piézoélectrique. Ce palier de la tension appliquée à l'actionneur en fonction du temps permet d'agir en vue d'une diminution du bruit de l'injecteur lors de sa fermeture, le cas échéant. Le palier peut être réduit au minimum et être quasiment imperceptible, par exemple 35 diminué à une fraction très réduite de seconde, de l'ordre de la microseconde environ, ou bien former un palier plus marqué égal ou supérieur à plusieurs microsecondes, par exemple 10 à 100 ps. Le palier permet avantageusement d'agir sur le temps séparant les décharges appliquées à l'actionneur piézoélectrique pour la fermeture de l'injecteur, par exemple en fonction du temps disponible restant avant cette fermeture de l'injecteur. Dans le gradient de tension de décharge, le palier permet avantageusement d'agir sur le découplage des courants de décharge de polarisation et nominal appliqués à l'actionneur.

Selon une caractéristique, la charge de polarisation est désactivée au-dessus d'un seuil prédéterminé de valeurs couple/vitesse de rotation du moteur. La charge de polarisation est de préférence appliquée en permanence et de manière continue sur l'ensemble des régimes moteurs. Cependant, il est envisageable de désactiver cette charge de polarisation à haut régime moteur ou à forte charge car la tension nominale de commande d'un actionneur piézoélectrique est alors proche de la tension de polarisation. L'application d'une charge de polarisation est d'autant plus efficace et utile que la charge nominale de commande de l'actionneur est faible. Selon une caractéristique avantageuse, l'accroissement de tension électrique entre la tension de charge et la tension de polarisation est compris entre 5 et 40 Volts, 15 pour atteindre une valeur de tension de polarisation maximale de l'ordre de 140 Volts, par exemple. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui suit de deux exemples de mode de réalisation d'un procédé selon l'invention, accompagnée des dessins annexés, exemples donnés à titre illustratif non limitatif. 20 Les figures la et 1b, déjà commentées plus haut, représentent deux diagrammes schématiques synchronisés d'un exemple de procédé de pilotage d'un exemple actionneur piézoélectrique, selon l'art antérieur, se rapportant respectivement à : - Un exemple de profil de la tension aux bornes de l'actionneur piézoélectrique en fonction du temps durant l'ouverture de l'injecteur, 25 - Un exemple de profil d'intensité du courant de charge/décharge traversant l'actionneur piézoélectrique en fonction du temps. La figure 2a représente deux diagrammes schématiques synchronisés du profil de la tension aux bornes de l'actionneur piézoélectrique en fonction du temps durant l'ouverture de l'injecteur, suivant un premier (pointillé) et un deuxième (trait continu) 30 exemples de mode de réalisation d'un procédé de pilotage selon l'invention d'un actionneur piézoélectrique. La figure 2b représente deux diagrammes schématiques synchronisés avec la figure 2a, d'un premier (pointillé) et d'un deuxième (trait continu) profils d'intensité du courant de charge/décharge traversant l'actionneur piézoélectrique en fonction du temps, 35 correspondant respectivement aux premier et deuxième exemples de profil de la tension de la figure 2a.

Les figures 2a et 2b vont maintenant être décrites relativement au premier exemple de mode de réalisation (pointillé). Il est à noter que ce premier exemple sur les figures 2a et 2b utilise les mêmes diagrammes schématiques de base que les figures la et lb selon l'art antérieur, respectivement, sur lesquels a été appliqué le premier exemple de procédé selon l'invention, comme cela va être décrit plus en détail ci-dessous. Les exemples correspondants de profils de base de tension électrique et d'intensité de courant, correspondant à l'ouverture et à la fermeture de l'injecteur, sont donc identiques sur les figures 2a et 2b et sur les figures la et lb, respectivement, traduisant le même premier exemple de base de pilotage d'un actionneur piézoélectrique pour l'ouverture et la fermeture d'un injecteur. Ces signaux de base de la commande d'un actionneur piézoélectrique ne seront donc pas décrits plus amplement dans le cadre de la description du premier exemple de mode de réalisation du procédé selon l'invention avec l'aide des figures 2a et 2b, le lecteur étant renvoyé à la description faite plus haut des figures la et lb pour ces signaux de base. Sur les figures 2a et 2b, il a été ajouté deux traits pointillés verticaux 5 et 6 tracés à cheval sur les deux figures 2a et 2b, qui correspondent respectivement à deux instants t5 et t6 différents sur l'échelle de temps t, chacun de ces deux instants t5 et t6 étant le même pour les deux diagrammes 2a et 2b, les instants t5 et t6 étant compris entre les instants t2 et t3 comme expliqué en détail au-dessous.

Par ailleurs, l'électronique de commande d'un actionneur piézoélectrique est également connue de l'homme du métier et ne sera pas décrite plus en détail ici. Pour l'application du procédé de pilotage de l'actionneur piézoélectrique selon l'invention, l'électronique de commande telle que connue peut convenir. Le procédé de pilotage de l'actionneur piézoélectrique selon l'invention peut être mis en oeuvre au moyen d'un logiciel de pilotage qui sera implémenté dans l'unité de contrôle moteur du véhicule. Le premier exemple de procédé représenté schématiquement sur les figures 2a et 2b est un exemple de procédé de pilotage d'au moins un actionneur piézoélectrique d'injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne d'un véhicule, ledit au moins un actionneur piézoélectrique agissant sur un moyen de vanne pour ouvrir ou fermer ledit injecteur, respectivement autorisant ou stoppant l'injection de carburant dans une chambre de combustion du moteur. Il est spécifié ici que les expressions « ouverture et fermeture du moyen de vanne de l'injecteur » et « ouverture et fermeture de l'injecteur » sont équivalentes. Il est à noter que seuls les signaux de commande en tension et en intensité de courant de charge appliqués à, et traversant l'actionneur piézoélectrique ont été représentés sur les figures, le procédé selon l'invention décrit pouvant être appliqué sur un moteur à combustion interne de type connu muni d'injecteurs également de type connu, qui n'ont donc pas été représentés.

Le procédé de pilotage selon les figures 2a et 2b est appliqué à partir d'une unité de contrôle moteur ECU (non représentée) de type connu embarquée sur le véhicule en fonctionnement, par exemple au moyen d'un logiciel de pilotage implémenté dans l'unité de contrôle moteur, et comprend les étapes suivantes consistant à : - appliquer de manière connue une première charge Qc nominale électrique à l'actionneur piézoélectrique, nécessaire à l'ouverture de l'injecteur, dite charge nominale de commande Qc, entre les instants t1 et t2, en fonction du couple demandé et du régime moteur, par exemple selon un gradient de tension conventionnel prédéterminé dans l'unité de contrôle moteur, en sorte d'ouvrir le moyen de vanne de l'injecteur pour une injection du carburant dans la chambre de combustion, comme représenté sur la figure 2b, - appliquer selon l'invention à l'actionneur piézoélectrique sur ladite charge nominale de commande Qc, à partir d'un instant t5 postérieur à t2, après l'ouverture du moyen de vanne et avant l'étape consistant à commander une fermeture de l'injecteur, donc avant l'instant t3, une deuxième charge électrique Qp, dite charge de polarisation Qp, additionnelle à ladite charge nominale de commande Qc, en sorte de polariser l'actionneur piézoélectrique durant une phase d'ouverture de l'injecteur et pendant l'injection du carburant dans la chambre de combustion, comme représenté sur la figure 2b, - commander ensuite la fermeture de l'injecteur à l'instant t3 afin de stopper l'injection de carburant, par l'application d'une décharge électrique Qd à l'actionneur piézoélectrique, entre les instants t3 et t4, par exemple comme représenté sur la figure 2b. La charge de polarisation Qp est de préférence appliquée lorsque l'actionneur piézoélectrique est en position de butée mécanique d'ouverture de l'injecteur, c'est-à-dire que l'application de la charge nominale de commande Qc entraîne la mise en butée mécanique de l'actionneur piézoélectrique entre ses deux extrémités longitudinales, à l'instant t2. Comme représenté sur la figure 2b, la charge de polarisation Qp, définie par un profil correspondant de courant appliqué à l'actionneur piézoélectrique, est avantageusement découplée de la charge nominale de commande Qc, se traduisant dans l'exemple par le fait que la fin de la charge de commande Qc et le début de la charge polarisation Qp sont séparées d'un temps t5 - t2 non nul. Comme représenté sur la figure 2a, les première Qc et deuxième Qp charges 35 électriques sont par exemple obtenues par l'application d'une première Uc et d'une deuxième Up tensions électriques, dites tension de charge nominale Uc et tension de polarisation Up de l'actionneur piézoélectrique, respectivement, la tension électrique de polarisation étant supérieure à la tension électrique de charge nominale Uc. On notera que, dans les exemples de modes de réalisation suivant la figure 2a, les première Uc et deuxième Up tensions électriques forment un palier 7 dans le gradient de la tension appliqué aux bornes de l'actionneur piézoélectrique. Ce palier 7 de tension, représentant le délai s'écoulant entre la fin de l'application de la charge électrique de commande Qc d'ouverture de l'actionneur et le début de l'application de la charge de polarisation, soit un temps égal à t5 - t2, peut être compris entre 0 (exclu) et quelques microsecondes, ou bien former un palier plus marqué de l'ordre de plusieurs microsecondes, par exemple de 10 à 100 ps, suivant le temps conventionnel disponible pour appliquer une charge de polarisation pendant l'ouverture de l'injecteur, donné par l'unité de contrôle moteur. Le temps minimal est défini de préférence afin que les charges Qc et Qp soient découplées, c'est-à-dire qu'elles soient séparées dans le temps. Par ailleurs, les gradients de tension appliqués aux bornes de l'actionneur piézoélectrique, entre les instants t1 et t2 d'une part pour la commande de l'ouverture de l'injecteur, et après l'instant t2 d'autre part en vue de la polarisation de l'actionneur, sont représentés sur la figure 2a comme ayant la même valeur ou sensiblement la même valeur. Il y a lieu de noter cependant que ces gradients peuvent être différents l'un de l'autre.

Il est à noter que les figures 2a et 2b illustrent par exemple une injection principale de carburant, étant entendu que le procédé selon l'invention peut être appliqué à un cycle comportant des injections multiples, par exemple réalisées en plusieurs fois réparties en au moins une injection pilote et au moins une injection principale, ladite charge Qp ou tension de polarisation Up étant de préférence dans ce cas appliquée durant l'injection principale. La tension de polarisation Up aux bornes de l'actionneur piézoélectrique reste constante, en général du fait que l'élément piézoélectrique se comportant comme un condensateur il conserve la tension appliquée à ses bornes, jusqu'à la décharge électrique de l'actionneur pour la fermeture de l'injecteur ou jusqu'à la décharge électrique de la polarisation, c'est-à-dire jusqu'à l'instant t3, comme détaillé plus loin. Suivant le premier exemple de mode de réalisation représenté en pointillé sur les figures 2a et 2b, l'étape consistant à commander la fermeture de l'injecteur, comprend l'application d'une première décharge électrique Qdp de l'actionneur piézoélectrique jusqu'à la charge nominale de commande Qc de celui-ci, ou sensiblement cette charge nominale Qc, suivie d'une deuxième décharge électrique Qdc1 de l'actionneur jusqu'à la fermeture du moyen de vanne, comme représenté sur la partie en pointillé de la figure 2b.

Dans ce premier exemple, la première décharge Qdp est appliquée avant l'instant t3, soit avant la fermeture de l'injecteur, de telle sorte que la première Qdp et la deuxième Qdc1 décharges électriques de l'actionneur piézoélectrique soient découplées, comme représenté sur la figure 2b. Dans l'exemple, le découplage des décharges Qdp et Qdc1 se traduit par l'existence d'un délai non nul entre l'instant t6 correspondant à la fin de la décharge de polarisation Qdp et l'instant t3 ultérieur correspondant au début de la décharge de commande Qdc1 de la fermeture de l'injecteur. Comme représenté sur la figure 2a en pointillé en correspondance synchronisée avec la figure 2b, la première décharge électrique Qdp de l'actionneur piézoélectrique jusqu'à la charge nominale de commande Qc est avantageusement constituée d'un premier courant électrique de décharge réduisant par exemple la tension aux bornes de l'actionneur piézoélectrique jusqu'à la tension de charge nominale Uc, la deuxième décharge électrique Qdc1 de l'actionneur étant constituée d'un deuxième courant électrique de décharge jusqu'au retour de l'actionneur piézoélectrique à sa longueur initiale entraînant la fermeture de l'injecteur. Les premier et deuxième courants électriques de décharge peuvent par exemple être obtenus par une mise en court-circuit des bornes de l'actionneur piézoélectrique. On notera sur la figure 2a et sur la courbe en pointillé du premier exemple, que les première et deuxième tensions électriques de décharge de l'actionneur piézoélectrique forment un palier 8 dans le gradient de la tension de décharge appliqué à l'actionneur piézoélectrique. Ce palier 8 de tension, représentant le délai s'écoulant entre l'instant t6 de la fin de l'application de la décharge électrique de polarisation Qdp de l'actionneur et l'instant t3 ultérieur du début de l'application de la décharge de commande Qdc1, soit un temps égal à t6 - t3, peut être compris entre 0 (exclu) et quelques microsecondes, ou bien former un palier plus marqué de l'ordre de plusieurs microsecondes, par exemple de 10 à 100 ps, suivant le temps conventionnel disponible pour appliquer la décharge de commande pour la fermeture de l'injecteur, donné par l'unité de contrôle moteur qui impose le délai d'ouverture de l'injecteur. Le temps minimal est défini de préférence afin que les décharges électriques Qdp et Qdc1 soient découplées, c'est-à-dire qu'elles soient séparées dans le temps. Par ailleurs, les gradients de chute de tension appliqués à l'actionneur piézoélectrique sur la figure 2a (pointillé), pour la décharge de polarisation d'une part (avant l'instant t3), et pour la décharge de l'actionneur en vue de la fermeture de l'injecteur (à partir de l'instant t3), sont représentés sur la figure 2a comme ayant la même valeur ou sensiblement la même valeur. Il y a lieu de noter cependant que ces gradients peuvent être différents l'un de l'autre. En outre, le ou les gradients de décharge peuvent être différents du ou des gradients de charge.

Les figures 2a et 2b vont maintenant être décrites relativement au deuxième exemple de mode de réalisation (trait continu). Il est à noter que ce deuxième exemple présente sur les figures 2a et 2b, une partie commune avec le premier exemple décrit plus haut, qui comprend la commande de la charge Qc d'ouverture de l'injecteur et la commande de la charge de polarisation Qp, comme représenté. La différence réside dans un mode différent de pilotage de la décharge de l'actionneur piézoélectrique en vue de la fermeture de l'injecteur, après avoir appliqué la charge de polarisation Qp. Cette différence réside plus précisément dans l'absence de palier de tension dans la décharge de l'actionneur, résultant d'une décharge Qdc2 électrique de l'actionneur dans ce deuxième exemple réalisée en une seule fois à partir de l'instant t3 jusqu'à l'instant t4, comme représenté sur la figure 2b. Sur la figure 2a, on voit que la tension de décharge chute entre les instants t3 et t4, pour atteindre une valeur nulle à l'instant t4, correspondant à la position de fermeture de l'injecteur, selon un gradient constant. Dans ce deuxième exemple, la première décharge Qdp du premier exemple est donc inexistante, et la seule décharge Qdc2 est ici appliquée à l'instant t3 à partir de la tension de polarisation Up, et représente la fermeture de l'injecteur en une commande unique à partir de la tension de polarisation Up. L'application de ce deuxième mode de réalisation dépend du temps disponible d'ouverture de l'injecteur et le cas échéant du niveau de bruit admissible pour la fermeture 20 de l'injecteur. Ce deuxième mode de réalisation si applicable, permet de disposer d'un temps plus long de maintien de l'actionneur à la tension de polarisation Up. De manière préférentielle, la charge de polarisation est appliquée en permanence et de manière continue lors du fonctionnement du moteur dans le véhicule, afin de s'assurer d'une tension de polarisation unique sur la plage de valeurs 25 couple/vitesse de rotation du moteur. De manière alternative, la charge de polarisation peut être désactivée au-dessus d'un seuil prédéterminé de valeurs couple/vitesse de rotation du moteur correspondant à des valeurs de tensions de commande des actionneurs piézoélectriques voisines de la tension de polarisation. A titre d'exemple, l'accroissement de tension électrique entre la tension de 30 charge Uc et la tension de polarisation Up, peut être compris entre 0 (exclu) et 40 Volts, pour atteindre une valeur de tension de polarisation Up maximale de l'ordre de 140 Volts par exemple, la plage utilisée de tensions de commande Uc de l'actionneur piézoélectrique en fonction du régime moteur et du couple moteur demandé étant sensiblement comprise entre 100 et 140 Volts dans l'exemple.

35 La charge de polarisation telle que décrite à l'aide des figures 2a et 2b est par exemple avantageusement appliquée en continue à l'ensemble des injecteurs du moteur du véhicule, à chaque ouverture d'un injecteur pour une injection principale de carburant.

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de pilotage d'au moins un actionneur piézoélectrique d'injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne d'un véhicule, ledit au moins un actionneur piézoélectrique agissant sur un moyen de vanne pour ouvrir ou fermer ledit injecteur, respectivement autorisant ou stoppant l'injection de carburant dans une chambre de 5 combustion du moteur, comprenant les étapes suivantes : - appliquer une première charge (Qc) nominale électrique à l'actionneur piézoélectrique, nécessaire à l'ouverture de l'injecteur, dite charge nominale de commande (Qc), en fonction du couple demandé et du régime moteur, en sorte d'ouvrir le moyen de vanne de l'injecteur pour une injection du carburant dans la 10 chambre de combustion, - commander la fermeture de l'injecteur afin de stopper l'injection de carburant, par l'application d'une décharge (Qd) électrique à l'actionneur piézoélectrique en sorte de fermer le moyen de vanne, ledit procédé de pilotage étant caractérisé en ce qu'il est appliqué à partir d'une unité de 15 contrôle moteur embarquée sur le véhicule en fonctionnement, et en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à appliquer à l'actionneur piézoélectrique sur ladite charge nominale de commande (Qc), après l'ouverture du moyen de vanne et avant l'étape consistant à commander une fermeture de l'injecteur, au moins une deuxième charge (Qp) électrique, dite charge de polarisation (Qp), additionnelle à ladite charge 20 nominale de commande (Qc), en sorte de polariser l'actionneur piézoélectrique durant une phase d'ouverture de l'injecteur et pendant l'injection du carburant dans la chambre de combustion.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite charge de polarisation (Qp) est appliquée lorsque ledit actionneur piézoélectrique est en position de 25 butée mécanique d'ouverture de l'injecteur.
3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel ladite charge de polarisation (Qp), définie par un profil correspondant de courant appliqué à l'actionneur piézoélectrique, est découplée de ladite charge nominale de commande (Qc).
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdites 30 première (Qc) et deuxième (Qp) charges électriques sont obtenues par l'application respective de première (Uc) et deuxième (Up) tensions électriques, dites tension de charge nominale (Uc) et tension de polarisation (Up), ladite deuxième tension (Up) électrique étant supérieure à la première (Uc). . Procédé selon la revendication 4, dans lequel lesdites première (Uc) et deuxième (Up) tensions électriques forment un palier (7) dans le gradient de la tension appliqué à l'actionneur piézoélectrique. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel 5 l'injection de carburant à travers ledit injecteur est réalisée en plusieurs fois réparties en au moins une injection pilote et au moins une injection principale, ladite charge ou tension de polarisation étant appliquée durant l'injection principale. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'étape consistant à commander la fermeture de l'injecteur, comprend l'application d'une première décharge électrique (Qdp) de l'actionneur piézoélectrique jusqu'à la charge nominale de commande (Qc) de celui-ci, suivie d'une deuxième décharge électrique (Qdc1) de l'actionneur jusqu'à la fermeture du moyen de vanne. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel lesdites première (Qdp) et deuxième (Qdc1) décharges électriques de l'actionneur piézoélectrique sont découplées. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8 prise en combinaison avec la revendication 4 ou 5, dans lequel la première décharge électrique (Qdp) de l'actionneur piézoélectrique jusqu'à la charge nominale de commande (Qc) est obtenue par l'application d'un premier courant électrique de décharge réduisant la tension aux bornes de l'actionneur piézoélectrique jusqu'à la tension de charge (Uc) nominale, et dans lequel la deuxième décharge électrique (Qdc1) de l'actionneur est obtenue par l'application d'un deuxième courant électrique de décharge. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel lesdites première et deuxième tensions électriques de décharge de l'actionneur piézoélectrique forment un palier (8) dans le gradient de la tension de décharge appliqué à l'actionneur piézoélectrique. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la charge de polarisation est désactivée au-dessus d'un seuil prédéterminé de valeurs couple/vitesse de rotation du moteur. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, dans lequel l'accroissement de tension électrique entre la tension de charge (Uc) et la tension de 30 polarisation (Up) est compris entre 5 et 40 Volts, pour atteindre une valeur de tension de polarisation (Up) maximale de l'ordre de 140 Volts.