WO2006042997A1 - Procede et dispositif de pilotage d'injecteurs piezo-electriques ultrasonores pour moteur thermique - Google Patents

Procede et dispositif de pilotage d'injecteurs piezo-electriques ultrasonores pour moteur thermique Download PDF

Info

Publication number
WO2006042997A1
WO2006042997A1 PCT/FR2005/050860 FR2005050860W WO2006042997A1 WO 2006042997 A1 WO2006042997 A1 WO 2006042997A1 FR 2005050860 W FR2005050860 W FR 2005050860W WO 2006042997 A1 WO2006042997 A1 WO 2006042997A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
injector
energy
voltage
operating parameters
absorbed
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/050860
Other languages
English (en)
Inventor
Christophe Ripoll
Original Assignee
Renault S.A.S
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault S.A.S filed Critical Renault S.A.S
Publication of WO2006042997A1 publication Critical patent/WO2006042997A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2003—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
    • F02D2041/2006—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening by using a boost capacitor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2003—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
    • F02D2041/201—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening by using a boost inductance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2051—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using voltage control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2058—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using information of the actual current value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2068—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the circuit design or special circuit elements
    • F02D2041/2082—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the circuit design or special circuit elements the circuit being adapted to distribute current between different actuators or recuperate energy from actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2432—Methods of calibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04—Injectors peculiar thereto
    • F02M69/041—Injectors peculiar thereto having vibrating means for atomizing the fuel, e.g. with sonic or ultrasonic vibrations

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling an injection system for an internal combustion engine comprising ultrasonic piezoelectric injectors electronically controlled by the injection computer, particularly in a motor vehicle. It also relates to a device for implementing the method.
  • an ultrasonic injector comprises, inter alia, a cylindrical nozzle supplied with fuel and at the end of which is provided an injection orifice, and means for cyclically vibrating the nozzle, such as a transducer, comprising a piezo ceramic stage.
  • a piezoelectric injector ceramic is first-order equivalent to a capacitance whose charging voltage is high, greater than a hundred volts.
  • the supply voltage is 12 or 42 volts, which involves increasing this voltage to ensure the charging and discharge of the ceramic.
  • transformerless control devices such as the one shown in FIG. 1, which is powered by a DC voltage source E, the vehicle battery for example, whose terminal B is connected to ground and the terminal B + is connected to a first amplification stage of said DC voltage.
  • N injectors II of a heat engine are connected in parallel and sequentially controlled by selector switches S 1 each connected in series with an injector Ij.
  • An electronic injection computer sends a control logic signal to each selection switch so that the high voltage output of the voltage booster is applied to the terminals of the selected injector.
  • the control device comprises a first branch Bi consisting of a first inductor L 1 and a switching switch l D ⁇ at the terminals of which is mounted in anti-parallel a freewheeling diode.
  • a first terminal of the inductor L 1 is connected to the DC voltage source E and the other terminal is connected to a second branch B 2 consisting of a rectifier diode D in series with a filtering capacitor C, at the terminals from which is supplied a high voltage V b0ost supplying a second stage of the converter-elevator.
  • the second stage comprises a second inductor L r connected to a second switching switch I 02 and a second diode d 2 freewheel mounted anti ⁇ parallel.
  • the voltage boost converter generates a high periodic voltage V pi , greater than a hundred volts, with a high frequency f pi , greater than ten kHz, for exciting the injectors Ij ultrasonic.
  • V pi periodic voltage
  • f pi high frequency
  • the value of the inductance L 1 - is a function of the acoustic excitation resonance of the piezoelectric actuator, it is chosen so that the inductor loads sufficiently to cause a high excitation voltage V p order of
  • the filtering capacitor C As for the filtering capacitor C, its dimensions are such that it has a very high reactivity to the rise in voltage V bO ost.
  • FIG. 3 is a graphical representation of the injection flow rate Qi, and therefore of the opening of the needle as a function of the excitation frequency f ⁇ x of the washers of the injector, of the band-pass type, with a voltage of constant excitation.
  • the injection rate Qi is maximal, ie Qi ma ⁇ .
  • the on-board electronic means must recognize this frequency of acoustic resonance f 0 of the controlled injector, as well as the function connecting the flow rate to the parameters influencing the operation, such as the temperature or the excitation voltage, for example.
  • the object of the invention is to propose, on the one hand, a learning phase comprising a calibration of the injectors as well as a mapping according to variable operating parameters, and secondly, during the operating phase, a each injector is tested according to a determined periodicity, in order to optimize the control of the injectors according to desired instructions.
  • a first object of the invention is a method for controlling ultrasonic piezoelectric injectors of an injection system for an internal combustion engine in a motor vehicle, by a control computer, said injectors being selectable successively by said computer, characterized in that it comprises a learning phase with the following steps:
  • control method of the piezoelectric injectors also comprises, in the actual control phase, a step of testing the operation of each injector of the motor, repeated with a determined periodicity, consisting in comparing the energy absorbed, calculated from the measurements current and voltage at the terminals of the injectors for given operating parameters, the energy mapped in memory of the computer.
  • the operating parameters are the choice of injector to be controlled, the operating temperature of the heat engine, the excitation voltage at the terminals of the injector, the time of operation. injection and the excitation frequency of the injector.
  • control method comprises, during the operating phase, a step of testing the operation of each injector of the motor, repeated with a determined periodicity, of comparing the measured absorbed energy, for given operating parameters, with the mapped energy.
  • a second object of the invention is a device for implementing the preceding driving method, comprising a DC voltage source, a first stage for amplifying said DC voltage, a second stage for generating a supply current. injectors mounted with selection means in parallel with each other and controlled by the electronic injection computer, characterized in that it comprises:
  • FIG. 4 a graphical representation of the injection rate and the energy absorbed by an injector as a function of the excitation frequency
  • FIG. 5 a flowchart of the control method according to the invention
  • FIGS. 6a, 6b and 6c the temporal variations respectively of the excitation voltage, the current and the energy absorbed in an ultrasonic piezoelectric injector;
  • the energy e absorbed by a piezoelectric injector is representative of its injection rate Q 1 and its characteristic curve as a function of the excitation frequency f ex of the washers of the injector has the same bandpass shape as that of the injection flow rate, with a maximum e max also at the resonance frequency f 0 , as shown in FIG. 4.
  • the method uses this energy response specific to the injector to perform its calibration and operation mapping.
  • the method consists in measuring, in step a), the current i and the voltage u at the terminals of the injector to determine the energy absorbed according to determined parameters such as the choice of the injector Ii of the system, selected by the injection computer, the temperature ⁇ of the heat engine, the excitation voltage Vj and the excitation frequency f ex , as well as the injection time T
  • the method performs a step b) of multiplying the current i by the voltage u to calculate the power before realizing its integration.
  • This excitation energy measured from the voltage and current information in the injector at the desired injection moment for the measurement, can be either an instantaneous measurement or an average over the entire injection duration. .
  • FIG. 6a shows the temporal variations of the excitation voltage Vj of an injector, the instant to correspond to the beginning of the command.
  • This voltage Vi is periodic, of frequency f ⁇ x .
  • the injection time T 1 is chosen equal to five excitation periods for example.
  • FIG. 6b shows the temporal variations of the excitation current i in an injector: it is also a periodic function of the same frequency f ex .
  • FIG. 6c shows the energy e absorbed by the injector, where ⁇ e is the active energy per pulse supplied to the injector.
  • the method performs a step c) of calibrating each injector by determining its resonance frequency which corresponds to the maximum energy absorbed while all the other operating parameters are set.
  • a selected injector I 1 is excited over a relatively restricted frequency range, while the temperature ⁇ of the motor, the voltage V, of excitation and the injection time T, in particular are predetermined: the injection computer receives the values the voltage and current measured at the terminals of the injector and determines the resonance frequency from the calculation of the maximum value of the energy absorbed by said injector.
  • each injector is driven according to its own driving characteristics, in particular its resonant frequency.
  • the injection computer also establishes a step d) of mapping the energy absorbed by each injector by determining the function F connecting the energy absorbed to the various electrical characteristics of the injector and the operating parameters such as the temperature ⁇ , the voltage V 1 and the excitation frequency f ex , the injector time T, for a selected injector I 1 .
  • the injection computer which has in memory the different maps, will control in step e) optimally each injector of the system according to the desired engine control instructions by the driver of the vehicle, from the measurement of the voltage and current in the injectors delivered by sensors. It is not necessary to equip the injection system with displacement or flow sensors.
  • An additional advantage of the invention lies in the ability to monitor the proper operation of the injectors over time and to detect any significant defects or drifts for each injector individually.
  • a second object of the invention is a device for implementing the control method previously described, (FIG. 7) which comprises a DC voltage source E, the vehicle battery for example, a first amplification stage A of said DC voltage and a second generation stage G of an injector supply current h. The latter are connected in series each with a selection means S 1 , each branch thus formed and connected in parallel with the others being controlled by the electronic injection computer Q.
  • the implementation device comprises:
  • measuring means M it which are an excitation current sensor i and an excitation voltage sensor u at the terminals of the set of injectors;
  • the means for determining M ⁇ of the energy in an injector consist, for example, of a multiplier M of the current i by the voltage u, followed by an integrator J of the power thus obtained.
  • the device further comprises a comparator C 0 of the energy measured with the mapped energy, connected to the injection computer which will consider the state of the injectors and deliver a fault message if necessary is after a determined number of tests.

Abstract

L'invention concerne un procédé de pilotage des injecteurs piézo-électriques ultrasonores pour moteur thermique de véhicule automobile, par un calculateur de contrôle qui les sélectionne successivement , comportant une phase d'apprentissage avec : - mesures du courant (i) et de la tension (u) aux bornes de chaque injecteur li) ; - détermination de l'énergie (e) absorbée par chaque injecteur (li) pour plusieurs paramètres de fonctionnement donnés, à partir des mesures précédentes ; - calibration de chaque injecteur (li) par détermination de sa fréquence de résonance (fo) correspondant à l'énergie maximale (Emax) absorbée, les autres paramètres de fonctionnement étant fixés ; cartographie de l'énergie (e) absorbée par chaque injecteur en fonction des variations des différents paramètres de fonctionnement ; et une phase de pilotage des différents injecteurs successivement à partir de la mesure du courant (i) et de la tension (u) et des consignes de commande du moteur souhaitées par le conducteur.

Description

Procédé et dispositif de pilotage d'injecteurs piézo-électriques ultrasonores pour moteur thermique.
La présente invention concerne un procédé de pilotage d'un système d'injection pour moteur à combustion interne comprenant des injecteurs piézo-électriques ultrasonores pilotés électroniquement par le calculateur d'injection, tout particulièrement dans un véhicule automobile. Elle concerne de plus un dispositif de mise en œuvre du procédé.
Plus précisément, le problème que vise à résoudre l'invention est l'excitation des cellules piézo-électriques pour faire vibrer la structure d'un injecteur ultrasonore, telle que décrite dans la demande de brevet français, déposée sous le numéro 99 14548 au nom de la Demanderesse. Ce type d'injecteur pulvérise très finement le carburant en gouttelettes calibrées pour assurer un dosage précis et suffisamment petites pour assurer la vaporisation complète et homogène du carburant injecté. Un tel injecteur ultrasonore comporte entre autres une buse cylindrique alimentée en carburant et à l'extrémité de laquelle est ménagé un orifice d'injection, et des moyens de mise en vibration cyclique de la buse, tel un transducteur, comportant un étage en céramique piézo-électrique aux bornes de laquelle on fait varier la tension électrique pour modifier son épaisseur entre deux positions extrêmes correspondant à l'ouverture et à la fermeture de l'injecteur, à un rapport de démultiplication près. Une céramique piézo-électrique d'injecteur est équivalente au premier ordre à une capacité dont la tension de chargement est élevée, supérieure à une centaine de volts.
Dans un véhicule automobile, la tension d'alimentation a pour valeur 12 ou 42 volts, ce qui implique d'augmenter cette tension pour assurer la charge et la décharge de la céramique.
Il existe actuellement des dispositifs de pilotage sans transformateur, tel que celui représenté sur la figure 1 , qui est alimenté par une source de tension continue E, la batterie du véhicule par exemple, dont la borne B- est reliée à la masse et la borne B+ est reliée à un premier étage d'amplification de ladite tension continue.
Les N injecteurs Ii d'un moteur thermique, N étant un entier égal généralement à 4, 6 ou 12, sont montés en parallèle et commandés séquentiellement grâce à des interrupteurs Si de sélection montés chacun en série avec un injecteur Ij. Un calculateur électronique d'injection envoie un signal logique de commande à chaque interrupteur de sélection pour que la sortie haute tension du convertisseur-élévateur de tension soit bien appliquée aux bornes de l'injecteur sélectionné.
Le dispositif de pilotage comporte une première branche Bi constituée d'une première inductance L1 et d'un interrupteur de découpage lDι aux bornes duquel est montée en anti-parallèle une diode ^ de roue libre. Une première borne de l'inductance L1 est reliée à la source de tension continue E et l'autre borne est reliée à une seconde branche B2 constituée d'une diode D de redressement en série avec une capacité C de filtrage, aux bornes de laquelle est délivrée une haute tension Vb0ost alimentant un second étage du convertisseur-élévateur.
Le second étage comprend une deuxième inductance Lr reliée à un deuxième interrupteur de découpage I02 et à une deuxième diode d2 de roue libre montée en anti¬ parallèle.
Le convertisseur-élévateur de tension génère une haute tension périodique Vpi, supérieure à une centaine de volts, avec une haute fréquence fpi, supérieure à une dizaine de kHz, destinée à exciter les injecteurs Ij ultrasonores. Une représentation temporelle de la tension d'excitation Vpi des injecteurs fait l'objet de la figure 2.
La valeur de l'inductance L1- étant fonction de la résonance d'excitation acoustique de l'actionneur piézo-électrique, elle est choisie pour que l'inductance se charge suffisamment pour provoquer une tension d'excitation Vpi élevée, de l'ordre de
1200 V. Quant à la capacité C de filtrage, ses dimensions sont telles qu'elle a une réactivité très forte à la montée en tension VbOost.
L'ouverture d'un injecteur ultrasonore, donc le déplacement de son aiguille et par conséquent son débit d'injection, sont liés d'une part à la fréquence ultrasonore de l'ensemble des éléments constituant l'injecteur, c'est-à-dire sa sonotrode, son aiguille, ses rondelles d'excitation, et d'autre part à la fréquence et à l'amplitude de l'excitation comme à la température ambiante ou au temps d'injection. La figure 3 est une représentation graphique du débit d'injection Qi, donc de l'ouverture de l'aiguille en fonction de la fréquence fβx d'excitation des rondelles de l'injecteur, de type passe- bande, à tension d'excitation constante. Le débit d'injection Qi est maximal, soit Qimaχ. pour une amplitude d'excitation donnée, lorsque la fréquence fex d'excitation électrique de l'injecteur est voisine de la fréquence de résonance f0 de l'injecteur. C'est pourquoi les moyens électroniques embarqués doivent reconnaître cette fréquence de résonance acoustique f0 de l'injecteur piloté, ainsi que la fonction reliant le débit aux paramètres influant le fonctionnement, comme la température ou la tension d'excitation par exemple.
En plus de la calibration des injecteurs, il est nécessaire de tester régulièrement le système d'injection afin de détecter d'éventuels défauts survenant sur l'un des injecteurs et de repérer cet injecteur défectueux.
Pour cela, le but de l'invention est de proposer d'une part une phase d'apprentissage comprenant une calibration des injecteurs ainsi qu'une cartographie en fonction de paramètres variables de fonctionnement, et d'autre part en phase de fonctionnement, un test de chaque injecteur selon une périodicité déterminée, afin d'optimiser le pilotage des injecteurs en fonction de consignes souhaitées.
Un premier objet de l'invention est un procédé de pilotage des injecteurs piézo¬ électriques ultrasonores d'un système d'injection pour moteur à combustion interne dans un véhicule automobile, par un calculateur de contrôle, lesdits injecteurs étant sélectionnables successivement par ledit calculateur, caractérisé en ce qu'il comporte une phase d'apprentissage avec les étapes suivantes :
- mesures du courant et de la tension traversant chaque injecteur ;
- détermination de l'énergie absorbée par chaque injecteur pour plusieurs paramètres de fonctionnement donnés, à partir des mesures précédentes ; calibration de chaque injecteur par détermination de sa fréquence de résonance correspondant à l 'énergie maximale absorbée, les autres paramètres de fonctionnement étant fixés ;
- cartographie de l'énergie absorbée par chaque injecteur en fonction des variations des différents paramètres de fonctionnement ; et une phase de fonctionnement avec pilotage des injecteurs successivement à partir de la mesure du courant et de la tension aux bornes de chaque injecteur et des consignes de commande du moteur souhaitées par le conducteur du véhicule.
Selon une autre caractéristique du procédé de pilotage des injecteurs piézo¬ électriques, il comporte de plus, en phase de pilotage proprement dit, une étape de test du fonctionnement de chaque injecteur du moteur, répétée avec une périodicité déterminée, consistant à comparer l'énergie absorbée, calculée à partir des mesures du courant et de la tension aux bornes des injecteurs pour des paramètres de fonctionnement donnés, à l'énergie cartographiée en mémoire du calculateur.
Selon une autre caractéristique du procédé de pilotage des injecteurs piézo- électriques ultrasonores, les paramètres de fonctionnement sont le choix de Pinjecteur à piloter, la température de fonctionnement du moteur thermique, la tension d'excitation aux bornes de l'injecteur, le temps d'injection et la fréquence d'excitation de l'injecteur.
Selon une autre caractéristique du procédé de pilotage, il comporte en phase de fonctionnement une étape de test du fonctionnement de chaque injecteur du moteur, répétée avec une périodicité déterminée, consistant à comparer l'énergie absorbée mesurée, pour des paramètres de fonctionnement donnés, à l'énergie cartographiée.
Un second objet de l'invention est un dispositif de mise en œuvre du procédé de pilotage précédent, comprenant une source de tension continue, un premier étage d'amplification de ladite tension continue, un second étage de génération d'un courant d'alimentation des injecteurs montés avec des moyens de sélection en parallèle les uns des autres et pilotés par le calculateur électronique d'injection, caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens de mesure du courant et de la tension aux bornes des injecteurs ;
- des moyens de mesure de l'énergie absorbée par chaque injecteur à partir du courant et de la tension précédemment mesurés, pour plusieurs paramètres de fonctionnement donnés ;
- des moyens de calibration de chaque injecteur par détermination de sa fréquence de résonance correspondant à la valeur maximale de l'énergie, les autres paramètres de fonctionnement étant fixés ; - des moyens de cartographie de cette énergie absorbée par chaque injecteur en fonction des différents paramètres de fonctionnement du système d'injection.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de - la description illustrée par les figures suivantes qui sont, outre les figures 1 à 3 déjà décrites : la figure 4 : une représentation graphique du débit d'injection et de l'énergie absorbée par un injecteur en fonction de la fréquence d'excitation ;
- la figure 5 : un organigramme du procédé de pilotage selon l'invention ; les figures 6a, 6b et 6c : les variations temporelles respectivement de la tension d'excitation, du courant et de l'énergie absorbée dans un injecteur piézo-électrique ultrasonore ;
- la figure 7 ; le schéma électronique du dispositif de mise en œuvre du procédé de pilotage selon l'invention.
L'énergie e absorbée par un injecteur piézo-électrique est représentative de son débit d'injection Q1 et sa courbe caractéristique en fonction de la fréquence d'excitation fex des rondelles de l'injecteur a la même forme en passe-bande que celle du débit d'injection, avec un maximum emax également à la fréquence de résonance f0, comme le montre la figure 4.
L'invention utilise cette réponse énergétique spécifique de l'injecteur pour réaliser sa calibration et sa cartographie de fonctionnement. Pour cela, comme le montre l'organigramme de la figure 5, dans une phase d'apprentissage, le procédé consiste à mesurer, à l'étape a), le courant i et la tension u aux bornes de l'injecteur pour déterminer l'énergie absorbée en fonction de paramètres déterminés tels que le choix de l'injecteur Ii du système, sélectionné par le calculateur d'injection, la température θ du moteur thermique, la tension d'excitation Vj et la fréquence d'excitation fex, ainsi que le temps d'injection T|. Pour calculer cette énergie e, le procédé réalise une étape b) de multiplication du courant i par la tension u pour calculer Ia puissance avant d'en réaliser son intégration. Cette énergie d'excitation, mesurée à partir des informations en tension et en courant dans l'injecteur au moment d'injection souhaitée pour la mesure, peut être soit une mesure instantanée, soit une moyenne sur l'ensemble de la durée d'injection.
La figure 6a montre les variations temporelles de la tension d'excitation Vj, d'un injecteur, l'instant to correspondant au début de la commande. Cette tension Vi est périodique, de fréquence fθx. Le temps d'injection T1 est choisi égal à cinq périodes d'excitation par exemple.
La figure 6b montre les variations temporelles du courant d'excitation i dans un injecteur : c'est également une fonction périodique de même fréquence fex. La figure 6c montre l'énergie e absorbée par l'injecteur, Δe étant l'énergie active par impulsion fournie à l'injecteur.
A partir de cette énergie calculée, le procédé réalise une étape c) de calibration de chaque injecteur par détermination de sa fréquence de résonance qui correspond à l'énergie maximale absorbée alors que tous les autres paramètres de fonctionnement sont fixés. Un injecteur I1 sélectionné est excité sur une plage de fréquences relativement restreinte, pendant que la température θ du moteur, la tension V, d'excitation et le temps d'injection T, notamment sont prédéterminés : le calculateur d'injection reçoit les valeurs de la tension et du courant mesurés aux bornes de l'injecteur et détermine la fréquence de résonance à partir du calcul de la valeur maximale de l'énergie absorbée par ledit injecteur. Ainsi, chaque injecteur est piloté suivant ses caractéristiques de pilotage propres, en particulier sa fréquence de résonance.
Le calculateur d'injection établit également une étape d) de cartographie de l'énergie absorbée par chaque injecteur en déterminant la fonction F reliant l'énergie absorbée aux différentes caractéristiques électriques de l'injecteur et aux paramètres de fonctionnement tels que la température θ, la tension V1 et la fréquence d'excitation fex, le temps d'injecteur T, pour un injecteur sélectionné I1.
Ainsi, lors des phases de fonctionnement du système d'injection, le calculateur d'injection qui possède en mémoire les différentes cartographies, va piloter à l'étape e) de façon optimale chaque injecteur du système en fonction des consignes de commande du moteur souhaitées par le conducteur du véhicule, à partir de la mesure de la tension et du courant dans les injecteurs délivrée par des capteurs. Il n'est pas nécessaire d'équiper le système d'injection de capteurs de déplacement ou de débit.
Un avantage supplémentaire de l'invention réside dans la possibilité de surveiller le bon fonctionnement des injecteurs au cours du temps et de détecter d'éventuels défauts ou dérives significatives pour chaque injecteur individuellement.
Pour cela, le calculateur électronique d'injection teste périodiquement à l'étape f) l'ensemble des injecteurs du système en comparant l'énergie absorbée, calculée à partir des mesures de tension et de courant à température θ, tension V1 et fréquence fex d'excitation et temps d'injection T1 donnés, aux valeurs mémorisées dans les cartographies. Des seuils de disparité entre ces valeurs peuvent être préétablis pour mettre en défaut un injecteur qui dépasserait ces seuils (étape g)). Un second objet de l'invention est un dispositif de mise en œuvre du procédé de pilotage précédemment décrit, (figure 7) qui comprend une source de tension continue E, la batterie du véhicule par exemple, un premier étage d'amplification A de ladite tension continue et un second étage de génération G d'un courant d'alimentation des injecteurs h. Ces derniers sont montés en série chacun avec un moyen de sélection S1, chaque branche ainsi constituée et montée en parallèle avec les autres étant pilotée par le calculateur électronique d'injection Q. Le dispositif de mise en œuvre comprend :
- des moyens de mesure Mit qui sont un capteur de courant d'excitation i et un capteur de tension d'excitation u aux bornes de l'ensemble des injecteurs ;
- des moyens de mesure Me de l'énergie e absorbée par chaque injecteur à partir du courant et de la tension précédemment mesurées ;
- des moyens de calibration Mc de chaque injecteur par détermination de sa fréquence de résonance f0 correspondant à la valeur maximale Emax de l'énergie, pendant que tous les autres paramètres de fonctionnement sont fixés ; - des moyens de cartographie M9 de cette énergie absorbée par chaque injecteur en fonction des différents paramètres de fonctionnement du système d'injection.
Les moyens de détermination Mβ de l'énergie dans un injecteur sont constitués par exemple d'un multiplicateur M du courant i par la tension u, suivi d'un intégrateur J de la puissance ainsi obtenue.
Pour tester le bon fonctionnement de chaque injecteur, le dispositif comprend de plus un comparateur C0 de l'énergie mesurée avec l'énergie cartographiée, relié au calculateur d'injection qui considérera l'état des injecteurs et délivrera un message de défaut si besoin est au bout d'un nombre déterminé de tests.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de pilotage des injecteurs piézo-électriques ultrasonores d'un système d'injection pour moteur à combustion interne dans un véhicule automobile, par un calculateur de contrôle, lesdits injecteurs étant sélectionnables successivement par ledit calculateur, caractérisé en ce qu'il comporte une phase d'apprentissage avec les étapes suivantes :
- mesures du courant (i) et de la tension (u) aux bornes de chaque injecteur (Ii) ;
- détermination de l'énergie (e) absorbée par chaque injecteur (Ij) pour plusieurs paramètres de fonctionnement donnés, à partir des mesures précédentes ;
- calibration de chaque injecteur (h) par détermination de sa fréquence de résonance (f0) correspondant à l'énergie maximale (Emax) absorbée, les autres paramètres de fonctionnement étant fixés ;
- cartographie de l'énergie (e) absorbée par chaque injecteur en fonction des variations des différents paramètres de fonctionnement ; et une phase de pilotage des différents injecteurs successivement à partir de la mesure du courant (i) et de la tension (u) aux bornes de chaque injecteur et des consignes de commande du moteur souhaitées par le conducteur.
2. Procédé de pilotage selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte de plus, en phase de pilotage proprement dit, une étape de test du fonctionnement de chaque injecteur (Ij) du moteur, répétée avec une périodicité déterminée, consistant à comparer l'énergie (e) absorbée, calculée à partir des mesures du courant (i) et de la tension (u) aux bornes des injecteurs pour des paramètres de fonctionnement donnés, à l'énergie cartographiée en mémoire du calculateur.
3. Procédé de pilotage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les paramètres de fonctionnement sont le choix de l'injecteur (Ij) à piloter, la température (θ) de fonctionnement du moteur thermique, la tension d'excitation (Vi) et la fréquence d'excitation (fex) de l'injecteur et le temps d'injection (T,).
4. Procédé de pilotage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la détermination de l'énergie (e) absorbée par un injecteur (Ii) est obtenue par multiplication de la valeur du courant (i) mesuré avec celle de la tension (u) mesurée aux bornes dudit injecteur, suivie d'une intégration du produit obtenu.
5. Dispositif de mise en œuvre du procédé de pilotage selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant une source de tension continue (E), un premier étage d'amplification (A) de ladite tension continue, un second étage de génération (G) d'un courant d'alimentation des injecteurs (I1) montés avec des moyens de sélection (S1) en parallèle les uns des autres et pilotés par le calculateur électronique d'injection (C1), caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens (Mlt) de mesure du courant (i) et de la tension (u) aux bornes de chaque injecteur ;
- des moyens de mesure (M6) de l'énergie absorbée par chaque injecteur à partir du courant (i) et de la tension (u) précédemment mesurés, pour plusieurs paramètres de fonctionnement donnés ;
- des moyens (Mc) de calibration de chaque injecteur par détermination de sa fréquence de résonance (f0) correspondant à la valeur maximale (Emax) de l'énergie, les autres paramètres de fonctionnement étant fixés ;
- des moyens (M9) de cartographie de cette énergie (e) absorbée par chaque injecteur en fonction des différents paramètres de fonctionnement du système d'injection.
6. Dispositif de mise en œuvre selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un comparateur (C0) de l'énergie mesurée avec les valeurs cartographiées de l'énergie, relié au calculateur d'injection (C,).
7. Dispositif de mise en œuvre selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (M6) de détermination de l'énergie dans un injecteur sont constitués par un multiplicateur (M) du courant (i) par la tension (u) mesurés, suivi d'un intégrateur (J) de la puissance obtenue à partir de ce produit.
PCT/FR2005/050860 2004-10-18 2005-10-18 Procede et dispositif de pilotage d'injecteurs piezo-electriques ultrasonores pour moteur thermique WO2006042997A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0411006A FR2876740B1 (fr) 2004-10-18 2004-10-18 Procede et dispositif de pilotage d'injecteurs piezo-electriques ultrasonores pour moteur thermique
FR0411006 2004-10-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006042997A1 true WO2006042997A1 (fr) 2006-04-27

Family

ID=34949946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2005/050860 WO2006042997A1 (fr) 2004-10-18 2005-10-18 Procede et dispositif de pilotage d'injecteurs piezo-electriques ultrasonores pour moteur thermique

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2876740B1 (fr)
WO (1) WO2006042997A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4853201B2 (ja) 2006-09-27 2012-01-11 株式会社デンソー インジェクタ駆動装置及びインジェクタ駆動システム
FR2907544B1 (fr) * 2006-10-19 2009-02-13 Renault Sas Systeme d'estimation du debit d'un injecteur de moteur a combustion interne

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4469974A (en) * 1982-06-14 1984-09-04 Eaton Corporation Low power acoustic fuel injector drive circuit
US4732129A (en) * 1985-04-15 1988-03-22 Nippon Soken, Inc. Control apparatus for electroexpansive actuator enabling variation of stroke
US20030116641A1 (en) * 2001-10-02 2003-06-26 Ngk Insulators, Ltd. Liquid injection apparatus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2801346B1 (fr) 1999-11-19 2002-10-31 Renault Dispositif d'injection de carburant pour moteur a combustion interne

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4469974A (en) * 1982-06-14 1984-09-04 Eaton Corporation Low power acoustic fuel injector drive circuit
US4732129A (en) * 1985-04-15 1988-03-22 Nippon Soken, Inc. Control apparatus for electroexpansive actuator enabling variation of stroke
US20030116641A1 (en) * 2001-10-02 2003-06-26 Ngk Insulators, Ltd. Liquid injection apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
FR2876740A1 (fr) 2006-04-21
FR2876740B1 (fr) 2006-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006042997A1 (fr) Procede et dispositif de pilotage d'injecteurs piezo-electriques ultrasonores pour moteur thermique
WO2003044874A2 (fr) Dispositif de commande d'un actuateur piezo-electrique ultrasonore pilote electroniquement, et son procede de mise en oeuvre
EP2045594A1 (fr) Procédé et système pour la détermination de la viscosité d'un produit.
EP2158672B1 (fr) Machine electrique tournante et son procede de commande
EP2173999B1 (fr) Dispositif de generation de plasma radiofrequence
EP1422764B1 (fr) Dispositif de commande d'un actuateur piézo-électrique ultrasonore et procédé de mise en oeuvre
EP3894680A1 (fr) Dispositif de conversion au bioéthanol agencé pour produire un signal d'injection modifié
EP1828584B1 (fr) Dispositif de commande electronique pour actionneurs piezo-electriques ultrasonores
FR2816709A1 (fr) Procede et dispositif pour le diagnostic d'un etage final de systeme d'echappement de vehicule automobile
EP0549464A1 (fr) Procédé de mesure de l'état de charge d'un générateur électro-chimique et dispositif mettant en oeuvre ce procédé
FR2907544A1 (fr) Systeme d'estimation du debit d'un injecteur de moteur a combustion interne
EP1469183B1 (fr) Dispositif de commande d'actuateur piézo-électrique ultrasonore et son procédé de mise en oeuvre
EP1528605B1 (fr) Dispositif de commande d'actionneurs piézo-électriques ultrasonores
EP1471239A1 (fr) Dispositif de commande d'actuateur piézo-électrique ultrasonore et son procédé de mise en oeuvre
EP1828583A1 (fr) Procede de pilotage electronique d'un actionneur piezo-electrique ultrasonore
EP1420156A2 (fr) Dispositif de pilotage d'injecteurs de carburant pour véhicule automobile
FR2861919A1 (fr) Dispositif de commande de plusieurs actionneurs piezo-electriques ultrasonores
WO2007135339A1 (fr) Dispositif de commande d'un injecteur piezo-electrique ultrasonore
FR2813455A1 (fr) Dispositif de commande d'une ceramique piezo-electrique, notamment pour un actionneur d'injecteur de moteur a combustion interne
WO2020007517A1 (fr) Procede d'analyse d'un fluide d'un vehicule automobile a partir d'un capteur optique
FR3133106A1 (fr) Batterie avec circuit de maintenance intégré, véhicule et procédé associés
FR2989840A1 (fr) Dispositif de charge d'une batterie d'un vehicule automobile a traction electrique comprenant des moyens de diagnostic embarques
EP1398488A1 (fr) Dispositif et procédé de commande d'injecteur piézo-électrique
FR2879256A1 (fr) Dispositif de commande electronique d'actionneurs piezo-electriques
EP0323318A1 (fr) Dispositif de commande et de contrôle d'injecteurs de combustible d'un moteur à combustion interne multicylindre notamment à deux temps

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05815535

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1