FR3108150A1 - Contrôle d'un injecteur piézo-électrique en lâché de pied accélérateur - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de de décharge de la pression dans un rail d’alimentation de carburant d’un système d’injection de moteur de véhicule, ledit rail d’alimentation de carburant étant relié à un réservoir de carburant par l’intermédiaire d’une pluralité d’injecteurs piézo-électriques, chaque injecteur piézo-électrique comprenant une aiguille et un actuateur piézo-électrique adapté pour appuyer sur une servovalve de l’injecteur. Le système d’injection comprend en outre un capteur de pression de carburant du rail d’alimentation, et un générateur électrique adapté pour envoyer des impulsions de courant électrique à l’actuateur piézo-électrique de chaque injecteur. Lors d’un lâché de pied accélérateur, une première commande électrique à destination de l’actuateur piézo-électrique des injecteurs permet de déterminer un instant d’ouverture de leur servovalve respective sans déclencher d’injection. Une deuxième commande électrique est alors commandé avantageusement pour déclencher une fuite de carburant du rail d’alimentation de carburant vers le réservoir et donc de décharger la pression du rail d’alimentation sans déclencher d’injection. La deuxième commande électrique est déterminée pour charger l’actuateur piézo-électrique des injecteurs entre un premier niveau de tension Uopen permettant l’ouverture de leur servovalve et un deuxième niveau de tension Uinj déclenchant une injection et ceci grâce à la détection de l’ouverture de la servovalve des injecteurs obtenue à partir de la première commande électrique.
Description
La présente invention concerne un procédé de contrôle d’un injecteur piézo-électrique en lâché de pied accélérateur et en particulier la régulation de la pression du carburant dans le rail d’alimentation d’un système à injection.
Traditionnellement, un moteur à injection comprend des injecteurs adaptés pour injecter du carburant dans des cylindres respectifs, et un rail d’alimentation des injecteurs en carburant, le carburant étant soumis à une pression déterminée dans le rail par le biais d’une pompe à haute pression.
Il est toutefois nécessaire de décharger la pression dans le rail d’alimentation de carburant lors de la conduite du véhicule et en particulier lorsque le conducteur lâche son pied de l’accélérateur. En effet, la pression dans le rail d’alimentation est dépendante du régime et du couple moteur demandés par l’utilisateur. Ainsi, en lâché de pied accélérateur, le couple moteur et le régime moteur sont modifiés et ne pas diminuer la pression carburant dans le rail provoquerait une combustion de moins bonne qualité lorsque le conducteur ré-accélérerait ce qui impacterait à la fois le véhicule et le conducteur.
En l’occurrence, des moteurs à injection comprennent une valve de décharge de pression (Pressure Decay Valve) du rail d’alimentation qui permet justement de décharger la pression du rail d’alimentation lorsque c’est nécessaire. Toutefois, l’ajout de ce type de vanne entraîne des coûts supplémentaires et augmente la complexité des systèmes d’injections existants eu égard à l’étanchéité qu’il faut assurer pendant toute sa durée de vie, ainsi qu’à l’ajout de câbles de commande supplémentaires. De la même façon, pour commander la valve, un étage électronique supplémentaire doit être implémenté au niveau du calculateur et une stratégie de commande de la valve doit être introduite. Il est donc avantageux de pouvoir trouver une solution permettant de décharger la pression carburant dans le rail d’alimentation sans nécessiter l’ajout d’un quelconque composant et en particulier sans nécessiter l’ajout d’une valve de décharge.
Plusieurs stratégies ont donc été imaginées pour décharger la pression carburant dans le rail sans ajouter de composants supplémentaires au système d’injection existant.
En l’occurrence, il est connu pour un injecteur piézo-électrique à commande par servovalve d’utiliser une fuite de carburant au niveau des injecteurs faisant directement transiter le carburant du rail d’alimentation vers le réservoir du véhicule sans toutefois déclencher d’injection non désirée lors d’un lâché de pied accélérateur. De cette façon, la pression dans le rail est diminuée et le système d’injection reste le même.
Concrètement, cela se traduit au niveau mécanique par une ouverture de la servovalve de l’injecteur de manière assez fine pour créer un courant de fuite entre le rail d’alimentation de carburant et le réservoir du véhicule sans déclencher d’injection. Par déclencher une injection, il est entendu ici déplacer l’aiguille du nez de l’injecteur et de ce fait déverser du carburant dans un cylindre de combustion.
L’ouverture de la servovalve se traduit par une pression exercée sur ladite servovalve par un actuateur piézo-électrique. A cet égard, l’ouverture de la servovalve est pilotée par le signal électrique appliqué à l’actuateur piézo-électrique.
En l’occurrence, pour déclencher une injection, on soumet l’actuateur piézo-électrique à un courant d’une intensité déterminée pendant un temps déterminé de façon à ce qu’il appuie sur la servovalve pour déclencher l’ouverture de l’aiguille. On comprend ici que lorsque l’on ne veut pas déclencher d’injection, il est nécessaire de commander le signal électrique à destination du piézo-électrique de manière adaptée pour provoquer la fuite de carburant vers le réservoir sans ouvrir l’aiguille de l’injecteur.
Une stratégie connue de commande d’un signal électrique pour produire une fuite de carburant au niveau des injecteurs propose l’utilisation de plusieurs impulsions électrique par cycle moteur. Chaque impulsion électrique positive est d’un temps de charge suffisamment long pour ouvrir la servovalve mais suffisamment court pour que l’aiguille ne s’ouvre pas du fait de son inertie. Il y a donc production d’une fuite de carburant du rail d’alimentation de carburant vers le réservoir à travers les injecteurs sans déclencher d’injection. Plus précisément, il s’agit en réalité d’un train de deux impulsions pour déclencher une seule fuite. La première impulsion est une impulsion de courant positif comprenant un temps de charge suffisamment élevée pour permettre l’ouverture de la servovalve et donc la fuite de carburant. Cette première impulsion est suivie presque immédiatement après par une deuxième impulsion de sensiblement même valeur absolue mais négative permettant de refermer la servovalve et donc d’interrompre la fuite de carburant. L’avantage vient du fait que les deux impulsions se passent dans un laps de temps si court que l’inertie de l’aiguille ne lui permet pas de se déplacer et donc qu’il n’y a pas d’injection non désirée.
Toutefois, dans la mesure où les deux impulsions électriques sont très rapprochées dans le temps pour éviter l’injection, la fuite de carburant à chaque couple d’impulsions est de faible ampleur. Il y a un donc recours à une pluralité d’impulsions à chaque cycle moteur afin de faire chuter la pression dans le rail de façon significative. En l’occurrence, utiliser plusieurs impulsions électriques à chaque cycle moteur sollicite de manière très importante l’actuateur piézo-électrique et provoque une usure prématurée de l’injecteur.
Une seconde stratégie est décrite par le document W02013139723. La stratégie propose l’utilisation d’un seul couple d’impulsions électriques par cycle moteur. Contrairement à la première stratégie, les deux impulsions (positive puis négative) du couple sont séparées dans le temps par une durée relativement importante permettant ainsi d’avoir une fuite de carburant importante si l’impulsion positive est d’un temps de charge suffisant pour que la servovalve s’ouvre sans toutefois être trop élevée. En effet, une durée trop élevée déclencherait une fuite trop importante, engendrant un déséquilibre des pressions exercées sur l’aiguille (dans le sens d’une force plus importante exercée à la base de l’aiguille) tel qu’il provoquerait une levée d’aiguille, c’est-à-dire l’injection de carburant dans le cylindre. Il s’agit en réalité de charger l’actuateur piézo-électrique à un seuil de tension déterminé compris entre un premier seuil correspondant à l’ouverture de la servovalve et un deuxième seuil supérieur au premier seuil correspondant à l’ouverture de l’aiguille.
Dans cette stratégie, le temps de charge des couples d’impulsions électrique est volontairement faible au début de chaque lâché d’accélérateur et est incrémenté à chaque cycle du moteur jusqu’à l’observation d’une chute de pression dans le rail signe de l’ouverture de la servovalve. Lorsque la chute de pression ciblée dans le rail est observée, le temps de charge des couples d’impulsions n’est plus incrémenté. Dans cette stratégie, l’aiguille ne s’ouvre jamais si le pas d’incrémentation du temps de charge n’excède pas la différence de charge entre la valeur d’ouverture de la servovalve et la valeur d’ouverture de l’aiguille.
Toutefois, on comprend qu’il est nécessaire d’attendre un certain nombre de cycles moteur pour que la fuite de carburant puisse s’effectuer, ce qui fait que cette stratégie, dans les conditions d’utilisation des véhicules, n’est pas assez réactive pour faire chuter la pression dans le rail d’alimentation de carburant suffisamment rapidement.
La présente demande cherche donc à répondre aux problèmes posés par les stratégies de l’art antérieur.
Présentation de l’invention
Un objectif de la présente demande est donc de proposer un système d’injection et son procédé associé permettant de diminuer significativement la pression dans le rail d’alimentation de carburant à chaque cycle moteur, donc de manière rapide et réactive, sans pour autant ajouter de composant supplémentaire telle que la vanne de décharge (PDV).
En l’occurrence, le procédé n’entraîne pas d’usure prématurée de l’injecteur et ne sollicite donc pas de manière abusive l’actionneur piézo-électrique.
Il est par ailleurs adapté pour être mis en œuvre indépendamment des paramètres de fonctionnements courants du moteur tels que la température ou encore des paramètres propres à chaque injecteur piézo-électrique.
A cet égard, la présente demande propose un procédé de décharge de la pression dans un rail d’alimentation de carburant d’un système d’injection de moteur de véhicule, ledit rail d’alimentation de carburant étant relié à un réservoir de carburant par l’intermédiaire d’une pluralité d’injecteurs piézo-électriques, chaque injecteur piézo-électrique comprenant une aiguille et un actuateur piézo-électrique adapté pour appuyer sur une servovalve de l’injecteur, le système d’injection comprenant en outre un capteur de pression de carburant du rail d’alimentation, et un générateur électrique adapté pour envoyer des impulsions de courant électrique à l’actuateur piézo-électrique de chaque injecteur.
Le procédé est mis en œuvre lors d’une phase de lâché de pied accélérateur pour laquelle aucune demande d’injection de carburant n’a lieu, et caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes:
- comparaison par un calculateur, à chaque cycle du moteur, d’une consigne en pression déterminée de carburant pour le rail d’alimentation de carburant avec une mesure de pression de carburant dans le rail d’alimentation de carburant effectuée par le capteur de pression, et
lorsque la mesure de pression est supérieure à la consigne en pression:
- envoi, par le générateur électrique, d’une première commande électrique à l’actuateur piézo-électrique d’au moins un injecteur parmi la pluralité, la première commande électrique comprenant une impulsion électrique de charge d’une durée déterminée et une impulsion électrique de décharge de l’actuateur piézo-électrique,
la durée étant déterminée de façon à provoquer une charge complète de l’actuateur piézo-électrique de l’au moins un injecteur,
la première commande électrique comprenant également une durée déterminée correspondant à la durée s’écoulant entre le début de l’impulsion électrique de charge et le début de l’impulsion électrique de décharge de l’actuateur piézo-électrique de l’au moins un injecteur,
la durée étant déterminée de façon à ce que l’aiguille de l’au moins un injecteur reste immobile,
- détermination, à partir d’une valeur de force exercée par l’actuateur piézo-électrique sur la servovalve durant la première commande de courant électrique, d’une durée de temps de charge permettant une ouverture de la servovalve de l’au moins un injecteur,
- envoi, par le générateur électrique, d’une deuxième commande électrique à l’actuateur piézo-électrique dudit au moins un injecteur,
la deuxième commande électrique comprenant une impulsion électrique de charge d’une durée déterminée et une impulsion électrique de décharge de l’actuateur piézo-électrique,
la durée de charge de la deuxième commande électrique étant déterminée à partir de la durée de temps de charge de l’au moins un injecteur de façon à permettre une ouverture de la servovalve dudit au moins un injecteur en maintenant son aiguille immobile.
- comparaison par un calculateur, à chaque cycle du moteur, d’une consigne en pression déterminée de carburant pour le rail d’alimentation de carburant avec une mesure de pression de carburant dans le rail d’alimentation de carburant effectuée par le capteur de pression, et
lorsque la mesure de pression est supérieure à la consigne en pression:
- envoi, par le générateur électrique, d’une première commande électrique à l’actuateur piézo-électrique d’au moins un injecteur parmi la pluralité, la première commande électrique comprenant une impulsion électrique de charge d’une durée déterminée et une impulsion électrique de décharge de l’actuateur piézo-électrique,
la durée étant déterminée de façon à provoquer une charge complète de l’actuateur piézo-électrique de l’au moins un injecteur,
la première commande électrique comprenant également une durée déterminée correspondant à la durée s’écoulant entre le début de l’impulsion électrique de charge et le début de l’impulsion électrique de décharge de l’actuateur piézo-électrique de l’au moins un injecteur,
la durée étant déterminée de façon à ce que l’aiguille de l’au moins un injecteur reste immobile,
- détermination, à partir d’une valeur de force exercée par l’actuateur piézo-électrique sur la servovalve durant la première commande de courant électrique, d’une durée de temps de charge permettant une ouverture de la servovalve de l’au moins un injecteur,
- envoi, par le générateur électrique, d’une deuxième commande électrique à l’actuateur piézo-électrique dudit au moins un injecteur,
la deuxième commande électrique comprenant une impulsion électrique de charge d’une durée déterminée et une impulsion électrique de décharge de l’actuateur piézo-électrique,
la durée de charge de la deuxième commande électrique étant déterminée à partir de la durée de temps de charge de l’au moins un injecteur de façon à permettre une ouverture de la servovalve dudit au moins un injecteur en maintenant son aiguille immobile.
Selon un mode de réalisation, la deuxième commande de courant électrique comprend également une durée déterminée correspondant à la durée s’écoulant entre le début de l’impulsion électrique de charge et le début de l’impulsion électrique de décharge de l’actuateur piézo-électrique de l’au moins un injecteur, la durée déterminée étant supérieure à une durée permettant la rupture de l’inertie de l’aiguille de l’au moins un injecteur.
Selon un mode de réalisation, la détermination d’une durée d’ouverture de la servovalve est effectuée en mesurant une tension appliquée sur l’actuateur piézo-électrique et une valeur de quantité de charges électriques transférées du générateur électrique à l’actuateur piézo-électrique de l’au moins un injecteur.
Selon un mode de réalisation, une ouverture de la servovalve est détectée lorsque la force exercée par l’actuateur piézo-électrique sur la servovalve est à un maximum, la force exercée par l’actuateur piézo-électrique sur la servovalve étant déterminée à partir de la tension appliquée sur l’actuateur piézo-électrique, d’une valeur de capacité de l’actuateur piézo-électrique et d’une valeur de quantité de charges électriques.
Selon un mode de réalisation, la durée de charge de la deuxième commande électrique est égale à la durée d’ouverture de la servovalve obtenue à partir de la première commande électrique à laquelle est ajoutée une durée déterminée.
Selon un mode de réalisation, au moins un laps de temps non nul sépare les deux commandes électriques.
L’invention a également pour objet un produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre des étapes du procédé présenté ci-dessus lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
L’invention porte en outre sur un calculateur caractérisé en ce qu’il est adapté pour commander un système d’injection de moteur de véhicule défini ci-dessus et en ce qu’il est également adapté pour commander la mise en œuvre des étapes du procédé détaillé ci-dessus.
Le procédé permet donc d’effectuer une décharge de pression dans le rail d’alimentation optimale, rapide et réactive.
En effet, la fuite de carburant entre le rail d’alimentation de carburant et le réservoir peut être maximisée à chaque cycle du moteur puisque l’analyse de la force exercée sur la servovalve par l’actuateur piézo-électrique permet d’ouvrir la servovalve de façon adaptée sans déclencher d’injection et ce pour n’importe quelle pression dans le rail, tout au long de la décharge de pression. La décharge de pression peut donc être modifiée de façon adaptée à chaque cycle du moteur en fonction de la pression courante dans le rail.
Pour la même raison, le procédé peut être mis en œuvre indépendamment des conditions de fonctionnements courantes du moteur ou des paramètres propres à chaque injecteur piézo-électrique puisque l’évolution de ces paramètres est prise en considération à chaque nouvelle implémentation du procédé.
Enfin, le procédé peut être mis en œuvre directement dans les systèmes d’injections existants sans ajouter de composant supplémentaire et en particulier sans nécessiter l’ajout d’une vanne de décharge augmentant directement le coût et la complexité du système.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels:
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3a
Fig. 3b
Fig. 4a
Fig. 4b
Fig. 5
Il est maintenant fait référence à la présentant un mode de réalisation d’un système d’injection de moteur de véhicule. Ce système d’injection 1 permet la mise en œuvre d’un procédé de décharge de la pression dans un rail d’alimentation de carburant d’un système d’injection de moteur de véhicule représenté en [Fig. 1].
Le système d’injection 1 comprend un rail d’alimentation de carburant 4 relié à un réservoir de carburant 3 par l’intermédiaire de lignes de retour d’une pluralité d’injecteurs piézo-électriques 5. Le carburant présent dans le rail d’alimentation 4 est soumis à une pression déterminée pour favoriser la bonne combustion du carburant lors des différentes phases d’injection. De ce fait, il suit une consigne de pression Pconsigne déterminée par un calculateur moteur (non représenté). Le calculateur moteur peut être par exemple un processeur, un microprocesseur ou encore un microcontrôleur. Il présente par ailleurs une mémoire qui comprend des instructions de code pour commander la mise en œuvre des étapes du procédé de décharge de la pression représenté en . Le système d’injection 1 comprend également un capteur de pression 6 de carburant du rail d’alimentation 4 et un générateur électrique 8. Le capteur de pression 6 est utilisé pour mesurer si la pression dans le rail Prail suit bien la consigne de pression Pconsigne déterminée par le calculateur moteur.
Un injecteur piézo-électrique 5 du système d’injection 1 est plus précisément représenté sur les figures 3a, 3b, et 4a et 4b. Il comprend une entrée 501 de carburant à haute pression, une sortie 502 de carburant à basse pression vers la ligne de retour de l’injecteur 5 et donc vers le réservoir, et un orifice d’injection 503 de carburant dans une chambre de combustion du moteur. L’injecteur comprend en outre une aiguille 53 mobile dans une première chambre 530, la première chambre étant en communication de fluide avec l’entrée 501 de carburant à haute pression, l’aiguille étant mobile entre une première position (représentée sur les figures 3a et 3b) dans laquelle elle ferme l’orifice 503 d’injection de carburant, et une deuxième position dans laquelle elle libère cet orifice (position représentée sur les figures 4a et 4b), permettant ainsi l’injection de carburant dans une chambre de combustion (non représentée).
L’injecteur comprend en outre une chambre de contrôle 54 (voir figures 3b et 4b) disposée à l’extrémité de l’aiguille opposée à l’orifice d’injection de carburant. La chambre de contrôle 54 est en communication de fluide avec l’entrée 501 de carburant à haute pression via une restriction 540 et en communication de fluide avec la sortie 502 de carburant à basse pression vers le réservoir via une deuxième restriction 541 et une servovalve 52 disposée entre la sortie 502 et la deuxième restriction 541.
L’injecteur comprend en outre un actuateur piézo-électrique 51, qui, lorsqu’il reçoit une impulsion électrique du générateur électrique 8, est adapté pour appuyer sur la servovalve 52. L’appui sur la servovalve 52 permet, comme représenté sur les figures 4a et 4b, d’autoriser une circulation de fluide depuis le circuit haute-pression de carburant de l’injecteur vers la sortie 502 basse pression, ce qui amène la pression dans la chambre de contrôle 54 à diminuer, et à déplacer l’aiguille 53 sous l’effet de la haute pression restant dans la première chambre 530 pour ouvrir l’orifice 503. De la sorte, le carburant peut transiter du rail d’alimentation 4 vers la chambre de combustion par l’intermédiaire de l’orifice 503 et déclencher ainsi une injection dans ladite chambre de combustion. Il s’agit là du fonctionnement traditionnel d’un injecteur piézo-électrique.
L’ouverture de l’aiguille n’est cependant pas immédiate, et en contrôlant l’ouverture de la servovalve par le courant appliqué à l’actuateur piézo-électrique, il est possible de générer un courant de fuite de l’entrée 501 haute-pression vers la sortie 502 basse-pression et le réservoir de carburant sans déplacer l’aiguille, et donc sans générer d’injection.
En l’occurrence, le procédé décrit dans la présente et en référence à la permet de faire transiter du carburant du rail d’alimentation 4 par la pluralité d’injecteurs 5 en le dirigeant vers le réservoir de carburant 3 afin de décharger la pression dans le rail d’alimentation 4. Par exemple, lorsqu’un conducteur rentre en phase de lâché de pied accélérateur, il est nécessaire de décharger la pression Prail pour qu’elle puisse suivre la consigne de pression Pconsigne déterminée par le calculateur moteur. Le procédé propose donc d’exploiter une fuite de carburant créée par la pluralité d’injecteurs 5 lors de l’ouverture de leur servovalve 52 respective pour faire transiter le carburant du rail d’alimentation 4 vers le réservoir de carburant 3 et ainsi décharger la pression Prail.
Le procédé de décharge de la pression dans un rail d’alimentation 4 d’un système d’injection 1 de moteur de véhicule détaillé ci-dessous en référence à la est mis en œuvre dans le véhicule lors d’une phase de lâché de pied accélérateur, c’est-à-dire lorsqu’il n’y a pas de demande de quantité de carburant à injecter. Il sera également fait référence à la [Fig. 5] durant la description du procédé. Le graphe du haut de la figure représente un train d’impulsions électriques envoyées du générateur électrique 8 à destination d’un actuateur piézo-électrique 51 d’un injecteur 5. Sur ce même graphe est également représentée une tension aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51 en réponse aux impulsions électriques. Le graphe du milieu de la figure représente quant à lui la force exercée par l’actuateur piézo-électrique 51 recevant les impulsions sur la servovalve 52 de l’injecteur 5. Enfin, le graphe du bas représente l’ouverture O de la servovalve de l’injecteur en réaction à la force appliquée par l’actuateur piézo-électrique.
Une première étape 110 du procédé comprend une comparaison, à chaque cycle moteur, entre la consigne en pression Pconsignedéterminée par le calculateur moteur et la mesure de pression Prail mesurée par le capteur de pression 6. Il s’agit ici d’identifier si la pression Prailest supérieure à la pression Pconsignepour pouvoir mettre en œuvre la suite des étapes du procédé. De cette façon, s’il n’est pas nécessaire de décharger la pression Praildans le rail d’alimentation 4, le procédé attend le cycle moteur suivant. Le procédé est donc mis en œuvre à chaque cycle moteur.
Avantageusement, la suite des étapes du procédé est mise en œuvre lorsque la différence entre la pression Praildans le rail et la pression de consigne Pconsigne est supérieure à un seuil déterminé. Par exemple, si la différence excède la pression de Pconsigned’un pourcentage déterminé ou d’une valeur absolue déterminée, on met en œuvre la suite des étapes.
Une deuxième étape 120 du procédé comprend l’envoi, par le générateur électrique 8 à l’actuateur piézo-électrique 51 d’au moins un injecteur 5 parmi la pluralité, d’une première commande électrique C1.
En référence à la [Fig .5], la première commande électrique C1comprend une impulsion électrique de charge Icha1d’une durée déterminée Tcha1et une impulsion électrique de décharge Idc ha1de l’actuateur piézo-électrique 51. Par impulsion électrique de charge Icha1, il est entendu que le courant appliqué est positif, faisant augmenter la tension aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51. Par impulsion électrique de décharge Idc ha1, il est entendu que le courant appliqué est négatif, faisant diminuer la tension aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51.
En l’occurrence, une augmentation de tension de l’actuateur piézo-électrique 51 correspond mécaniquement à un allongement du piézo-électrique et donc à l’application d’une force sur la servovalve 52. A l’inverse, une diminution de tension de l’actuateur piézo-électrique 51 correspond mécaniquement à un rétrécissement de l’actuateur piézo-électrique 51.
La durée de temps de charge Tcha1de l’actuateur piézo-électrique 51 est déterminée de façon à effectuer une charge complète de l’actuateur piézo-électrique 51 de l’au moins un injecteur 5. Par charge complète de l’actuateur piézo-électrique 51, il est entendu que l’actuateur piézo-électrique 51 est chargé pour permettre à la fois une ouverture de la servovalve 52 et à la fois une ouverture de l’aiguille 53 de l’injecteur 5. Avantageusement, l’actuateur piézo-électrique 51 de l’au moins un injecteur 5 atteint son niveau de saturation en tension suite à l’impulsion électrique de charge Icha1.
Selon un mode de réalisation, l’impulsion électrique de décharge Idcha1est symétrique par rapport à l’impulsion électrique de charge Icha1. C’est-à-dire que l’impulsion électrique de décharge Idcha1est d’une intensité sensiblement opposée à l’intensité de l’impulsion électrique de charge Icha1et que les durées des deux impulsions sont sensiblement les mêmes (Idcha1≈ - Icha1).
La première commande électrique C1 comprend en outre une durée déterminée Ti1 correspondant à la durée s’écoulant entre le début de l’impulsion électrique de charge Icha1et le début de l’impulsion électrique de décharge Idc ha1de l’actuateur piézo-électrique 51. La durée Ti1 est déterminée avantageusement pour que l’aiguille 53 de l’au moins un injecteur 5 reste immobile.
En l’occurrence ici, la durée Ti1 est donc déterminée avantageusement pour que, même si la durée de temps de charge Tcha1est suffisamment importante pour que le niveau de tension aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51 soit supérieur à un seuil de tension Uinjpermettant une ouverture de l’aiguille 53, l’inertie de l’aiguille 53 maintienne cette dernière immobile. La durée Ti1 peut être déterminée lors d’une phase de calibration, en déterminant, par un dispositif de mesure de quantité injectée, une durée maximale à partir de laquelle une injection a lieu.
Un exemple d’une première commande de courant électrique C1 est représenté en . Il est également représenté sur cette figure le seuil de tension Uinj en pointillé pour lequel l’actuateur piézo-électrique 52 est suffisamment chargé pour permettre une ouverture de l’aiguille 53.
Une troisième étape 130 du procédé comprend la détermination, à partir d’une valeur de force exercée par l’actuateur piézo-électrique 51 sur la servovalve 52, d’une durée de temps de charge Topenpermettant une ouverture de la servovalve 52 de l’au moins un injecteur 5. Plus précisément, la durée de temps de charge Topenest déterminée à partir d’une évolution de la force exercée par l’actuateur piézo-électrique 51 sur la servovalve 52 pendant la première commande électrique C1de l’au moins un injecteur 5.
En effet, la première commande électrique C1effectuant une charge complète de l’actuateur piézo-électrique 51 sans produire d’injection est utilisée dans cette étape pour estimer la durée de temps de charge Topenprovoquant l’ouverture de la servovalve 52. La durée Topencorrespond en réalité à un premier niveau de tension Uopende l’actuateur piézo-électrique 51 pour lequel la servovalve 52 s’ouvre sans pour autant déclencher l’ouverture de l’aiguille 53 elle-même correspondant à un deuxième niveau de tension Uinjde l’actuateur piézo-électrique 51.
Comme représenté sur la figure 5, l’instant de début d’ouverture de la servovalve 52 correspond à un maximum de force Fmax. La force appliquée par l’actuateur piézo-électrique sur la servovalve est déterminée à partir d’une tension U appliquée aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51, d’une valeur de capacité C de l’actuateur piézo-électrique 51 et d’une valeur de quantité de charges électriques Q transférées du générateur électrique 8 à l’actuateur piézo-électrique 51. Ainsi, la détermination de la force exercée par l’actuateur piézo-électrique 51 sur la servovalve 52 est mathématiquement approximée par la formule ci-dessous:
avec F correspondant à la force exercée par l’actuateur piézo-électrique 51 sur la servovalve 52,
U correspondant à une tension appliquée aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51,
C correspondant à une valeur de capacité de l’actuateur piézo-électrique 51, et
Q correspondant à une valeur de quantité de charges électriques transférées du générateur électrique 8 à l’actuateur piézo-électrique 51.
U correspondant à une tension appliquée aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51,
C correspondant à une valeur de capacité de l’actuateur piézo-électrique 51, et
Q correspondant à une valeur de quantité de charges électriques transférées du générateur électrique 8 à l’actuateur piézo-électrique 51.
Par conséquent l’étape 130 comprend la mesure, pendant l’application de la première commande électrique C1, de la tension aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51 et de la quantité de charges électriques transférées à l’actuateur piézo-électrique par le générateur électrique 8, pour en déduire la force exercée par cet actuateur, et la détection du maximum de force pendant l’application de la première commande électrique C1.
La durée Topenpermettant l’ouverture de la servovalve 52 pour l’au moins un injecteur 5 ayant été déterminée, une quatrième étape 140 comprend l’envoi par le générateur électrique 8 audit actuateur piézo-électrique 51 de l’au moins un injecteur 5, d’une deuxième commande électrique C2.
La deuxième commande électrique C2comprend une impulsion électrique de charge Icha 2d’une durée déterminée Tcha 2et une impulsion électrique de décharge Idc ha 2de l’actuateur piézo-électrique 51. La durée de temps de charge Tcha 2de l’actuateur piézo-électrique 51 est déterminée de façon à obtenir une ouverture de la servovalve 52 de l’au moins un injecteur 5 sans déclencher une injection. Elle est donc déterminée à partir de la durée Topen d’ouverture de la servovalve 52, car elle doit être supérieure à cette durée d’ouverture.
De plus, la durée de temps de charge Tcha2est déterminée avantageusement pour que la tension aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51 soit supérieure à un premier seuil de tension déclenchant l’ouverture de la servovalve 52 (non représenté) et inférieure à un deuxième seuil de tension Uinjdéclenchant l’ouverture de l’aiguille 53.
Avantageusement, l’intensité associée à l’impulsion électrique de charge Icha2de la deuxième commande électrique C2est sensiblement la même que l’impulsion électrique de charge Icha1de la première commande électrique C1. Cela permet que l’au moins injecteur 5 se retrouve dans les mêmes conditions que lors de la première commande électrique C1et que, par ce biais, l’instant d’ouverture de sa servovalve 52 soit sensiblement le même. La détermination de la valeur Tcha 2s’en trouve donc facilitée.
Selon un mode de réalisation, la deuxième commande électrique C2est effectuée en laissant au moins un laps de temps Tremnon nul s’écouler après la fin de la première commande électrique C1de façon à limiter l’impact de la rémanence électrique de l’actuateur piézo-électrique 51. En effet, les effets de rémanence électrique perturberaient la similarité entre la réponse de l’actuateur piézo-électrique à l’impulsion électrique Icha1et la réponse de l’actuateur piézo-électrique de l’impulsion électrique Icha2ce qui pourrait modifier l’instant d’ouverture de la servovalve 52.
Selon un mode de réalisation, la durée de temps de charge Tcha 2est égale à la somme de la durée Topenprovoquant l’ouverture de la servovalve 52 avec une autre durée Toffsetpermettant l’ouverture de ladite servovalve 52 plus ou moins largement.
La durée Toffsetest ainsi utilisée comme un régulateur en fonction de la chute de pression désirée. Elle est comprise strictement entre une valeur nulle, pour laquelle Tcha2est égale à Topen ,et une deuxième valeur permettant l’ouverture de l’aiguille 53. On comprend ici que plus on se rapproche de la valeur nulle, moins la fuite de carburant de l’au moins un injecteur 5 vers le réservoir 3 est importante et donc moins la décharge de pression dans le rail d’alimentation de carburant 4 est importante. A l’inverse, plus la durée Toffsetest élevée, plus la fuite de carburant est élevée. En l’occurrence, lorsque la durée Toffestest trop importante, la tension aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51 dépasse le seuil d’injection Uinjet il y a donc déclenchement d’une injection lorsque cette tension est appliquée suffisamment longtemps.
La deuxième valeur, permettant l’ouverture de l’aiguille, est préalablement déterminée sur des bancs de test à partir de la caractéristique de la chute de pression de carburant observée dans le rail d’alimentation en fonction du temps de charge de l’actuateur piézo-électrique. Cette caractéristique fait clairement apparaitre une valeur de temps de charge à partir de laquelle la chute de pression s’intensifie sensiblementdu fait de l’injection de carburant dans le cylindre. On est ainsi capable de déterminer la deuxième valeur associée à la durée Toffset. Bien entendu, la deuxième valeur peut être volontairement fixée en dessous de la valeur critique provoquant l’injection par mesure de sécurité.
On comprend également que lorsque l’actuateur piézo-électrique 51 est dans la plage de tension désirée comprise entre l’ouverture de la servovalve et l’ouverture de l’aiguille 53, il ne peut y avoir d’injection. La servovalve 52 peut donc rester ouverte pour décharger en pression le rail d’alimentation de carburant 4, pendant une durée maximale dépendant de la capabilité du générateur électrique et de l’évolution de la pression dans le rail d’alimentation de carburant 4 qui ne doit pas influer sur le niveau d’ouverture de la servovalve, au risque de trop ouvrir la servovalve 52 et de déclencher une injection.
Dans cette mesure, la deuxième commande électrique C2comprend également une durée déterminée Ti 2correspondant à la durée s’écoulant entre le début de l’impulsion électrique de charge Icha 2et le début de l’impulsion électrique de décharge Idcha2de l’actuateur piézo-électrique 51. La durée Ti 2 est déterminée avantageusement pour que l’évolution de la pression dans le rail d’alimentation 4 durant le cycle de combustion courant du moteur n’influe pas suffisamment sur le niveau d’ouverture de la servovalve 52 pour déclencher une injection.
La durée déterminée TI2est ainsi déterminée avantageusement supérieure à une durée permettant la rupture de l’inertie de l’aiguille 53 de l’au moins un injecteur 5 puisque le niveau de tension de l’actuateur piézo-électrique 51 n’est pas suffisant pour provoquer l’ouverture de l’aiguille 53.
La durée Ti2retranchée de la durée Topenpermettant l’ouverture de la servovalve 52 de l’au moins un injecteur 5 (Ti2– Topen) correspond en réalité au temps de fuite de carburant de l’au moins un injecteur 5. Dans la mesure où le procédé est mis en œuvre à chaque cycle de combustion du moteur en phase de lâché de pied accélérateur, la durée Ti2est déterminée en fonction du régime moteur, de la pression dans le rail d’alimentation de carburant 4 et du niveau de chute de pression souhaitée.
Un exemple d’une deuxième commande de courant électrique C2 est représenté en . La tension aux bornes de l’actuateur piézo-électrique 51 est ainsi inférieure au seuil de tension Uinj mais est suffisante pour ouvrir la servovalve 52 et donc provoquée une fuite de carburant du rail d’alimentation 4 vers le réservoir 3.
Le procédé décrit ci-dessus est donc optimisé par rapport aux conditions de fonctionnements courantes du moteur puisqu’il permet d’adapter la fuite de carburant vers le réservoir à chaque cycle de combustion du moteur sans risque d’injection. L’optimisation va même au-delà des conditions de fonctionnement du moteur puisqu’elle s’étend aux conditions de fonctionnement de chaque injecteur dans la mesure où la détermination de l’instant d’ouverture de la servovalve est propre à chaque injecteur. Le procédé propose donc une alternative à la mise en place d’une vanne de décharge de la pression du rail d’alimentation de carburant tout en étant moins complexe et de moindre coût, sans ajout de composant supplémentaire.
En outre, la succession de seulement deux commandes électriques à destination de l’actuateur piézo-électrique de l’injecteur à chaque cycle de combustion moteur, lors d’une phase de lâché de pied accélérateur, ne sollicite pas l’actuateur piézo-électrique de manière abusive et n’entraîne donc pas d’usure prématurée de l’injecteur.
Claims (8)
- Procédé de décharge de la pression dans un rail d’alimentation de carburant (4) d’un système d’injection (1) de moteur de véhicule, ledit rail d’alimentation de carburant (4) étant relié à un réservoir de carburant (3) par l’intermédiaire d’une pluralité d’injecteurs piézo-électriques (5), chaque injecteur piézo-électrique comprenant une aiguille (53) et un actuateur piézo-électrique (51) adapté pour appuyer sur une servovalve (52) de l’injecteur, le système d’injection (1) comprenant en outre un capteur de pression (6) de carburant du rail d’alimentation (4), et un générateur électrique (8) adapté pour envoyer des impulsions de courant électrique à l’actuateur piézo-électrique (51) de chaque injecteur (5),
ledit procédé étant mis en œuvre lors d’une phase de lâché de pied accélérateur pour laquelle aucune demande d’injection de carburant n’a lieu, etcaractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes:
- comparaison (110) par un calculateur, à chaque cycle du moteur, d’une consigne en pression déterminée (Pconsigne) de carburant pour le rail d’alimentation de carburant (4) avec une mesure de pression de carburant (Prail) dans le rail d’alimentation de carburant (4) effectuée par le capteur de pression (6), et
lorsque la mesure de pression (Prail) est supérieure à la consigne en pression (Pconsigne):
- envoi (120), par le générateur électrique (8), d’une première commande électrique (C1) à l’actuateur piézo-électrique (51) d’au moins un injecteur (5) parmi la pluralité, la première commande électrique (C1) comprenant une impulsion électrique (Icha1) de charge d’une durée déterminée (Tcha1) et une impulsion électrique de décharge (Idc ha1) de l’actuateur piézo-électrique (51),
la durée (Tcha1) étant déterminée de façon à provoquer une charge complète de l’actuateur piézo-électrique (51) de l’au moins un injecteur (5),
la première commande électrique (C1) comprenant également une durée déterminée (Ti1) correspondant à la durée s’écoulant entre le début de l’impulsion électrique de charge (Icha1) et le début de l’impulsion électrique de décharge (Idc ha1) de l’actuateur piézo-électrique (51) de l’au moins un injecteur (5),
la durée (Ti1) étant déterminée de façon à ce que l’aiguille (53) de l’au moins un injecteur (5) reste immobile,
- détermination (130), à partir d’une valeur de force exercée par l’actuateur piézo-électrique (51) sur la servovalve (52) durant la première commande de courant électrique (C1), d’une durée de temps de charge (Topen) permettant une ouverture de la servovalve (52) de l’au moins un injecteur (5),
- envoi (140), par le générateur électrique (8), d’une deuxième commande électrique (C2) à l’actuateur piézo-électrique (51) dudit au moins un injecteur (5),
la deuxième commande électrique (C2) comprenant une impulsion électrique de charge (Icha 2) d’une durée déterminée (Tcha 2) et une impulsion électrique de décharge (Idc ha 2) de l’actuateur piézo-électrique (51),
la durée (Tcha2) étant déterminée à partir de la durée de temps de charge (Topen) de l’au moins un injecteur (5) de façon à permettre une ouverture de la servovalve (52) dudit au moins un injecteur (5) en maintenant son aiguille immobile (53). - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième commande de courant électrique (C2) comprend également une durée déterminée (Ti 2) correspondant à la durée s’écoulant entre le début de l’impulsion électrique de charge (Icha 2) et le début de l’impulsion électrique de décharge (Idc ha 2) de l’actuateur piézo-électrique (51) de l’au moins un injecteur (5), la durée déterminée (Ti2) étant supérieure à une durée permettant la rupture de l’inertie de l’aiguille (53) de l’au moins un injecteur (5).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détermination d’une durée (To pen) d’ouverture de la servovalve est effectuée en mesurant une tension appliquée sur l’actuateur piézo-électrique (U) et une valeur de quantité de charges électriques (Q) transférées du générateur électrique (8) à l’actuateur piézo-électrique (51) de l’au moins un injecteur (5).
- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’une ouverture de la servovalve est détectée lorsque la force exercée par l’actuateur piézo-électrique sur la servovalve est à un maximum (Fmax), la force exercée par l’actuateur piézo-électrique sur la servovalve étant déterminée à partir de la tension appliquée sur l’actuateur piézo-électrique (U), d’une valeur de capacité (C) de l’actuateur piézo-électrique et d’une valeur de quantité de charges électriques (Q).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée (Tcha2) de charge de la deuxième commande électrique est égale à la durée (Topen) d’ouverture de la servovalve à laquelle est ajoutée une durée (Toffset) déterminée.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins un laps de temps (Trem) non nul sépare les deux commandes électriques.
- Produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre des étapes selon l’une quelconque des revendications précédentes lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
- Calculateur caractérisé en ce qu’il est adapté pour commander un système d’injection (1) de moteur de véhicule, ledit système (1) comprenant un rail d’alimentation de carburant (4) étant relié à un réservoir de carburant (3) par l’intermédiaire d’une pluralité d’injecteurs piézo-électriques (5), chaque injecteur piézo-électrique comprenant une aiguille (53) et un actuateur piézo-électrique (51) adapté pour appuyer sur une servovalve (52) de l’injecteur, le système d’injection (1) comprenant en outre un capteur de pression (6) de carburant du rail d’alimentation (4), et un générateur électrique (8) adapté pour appliquer des impulsions de courant électrique à l’actuateur piézo-électrique (51) de chaque injecteur (5), et en ce que le calculateur étant par ailleurs adapté pour commander la mise en œuvre des étapes du procédé selon les revendications 1 à 6.
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