Brevet FR2570181A1 — publié le 19860314

TRANSDUCTEUR DU MOUVEMENT D'UN ORGANE SE DEPLACANT ENTRE DEUX POSITIONS EXTREMES L'invention se rapport à un dispositif transducteur destiné à la transcription du mouvement d'un organe pouvant se déplacer entre une première et une deuxième position extrême, ledit dispositif transducteur comportant un capteur et un circuit électrique qui reçoit le signal de sortie de ce capteur et fournit un signal de sortie corrigé indiquant si ledit organe est à ladite deuxième position extrême ou à proximité de celle-ci. Un dispositif tranducteur de ce type peut être utili- sé dans une pompe d'injection de carburant destinée à l'a- limentation en carburant d'un moteur à combustion interne, du genre utilisant une valve électromagnétique d'échappement que l'on vient fermer lorsque l'on veut alimenter en car- burant, à l'aide de la pompe d'injection, le moteur corres- pondant. Avec une telle valve, c'est le temps -correspondant au mouvement de l'organe de pompage de la pompe pendant que la valve est fermée qui détermine la quantité de carbu- rant délivrée au moteur associé. Le fonctionnement du dis- positif à valve électromagnétique n'est pas suffisamment fidèle pour permettre une détermination précise de la quan- tité de carburant injectée au moteur par simple examen du courant électrique ayant parcouru ladite valve électromagné- tique. IL a été suggéré d'utiliser un capteur de position reproduisant le mouvement de la valve d'échappement, mais l'utilisation d'un tel capteur entraîne un certain nombre d'inconvénients. En premier le déplacement de la valve est faible en amplitude, de sorte que le signal de sortie du capteur est faible et qu'une importante amplification est nécessaire pour obtenir une précision suffisante. Deu- xièmement le signal de sortie possède une composante conti- nue importante,de sorte que la marge d'amplification avant saturation de l'amplificateur est limitée. Troisièmement, le signal de sortie du capteur peut dériver en fonction de la température, et enfin, en raison des tolérances relati- ves au capteur et aux composants, des différences apparais- sent entre différentes installations. L'invention a pour objet la réalisation d'un dispo- sitif transducteur par des moyens simples et bien appro- priés. Conformément à l'invention; un dispositif transduc- teur tel que ci-dessus défini est caractérisé en ce que ledit circuit électrique comporte un amplificateur diffé- rentiel dont une entrée reçoit le signal de sortie dudit capteur, un premier circuit échantillonneur-bloqueur ayant une borne de sortie et comportant des moyens de commuta- tion mis en oeuvre lorsque ledit organe est en sa première position et fournissant à sa borne de sortie une tension correspondant à la tension de sortie de l'amplificateur différentiel, un échantillonneur-bloqueur de crête connecté à la sortie de l'amplificateur différentiel et comportant des moyens de commutation pouvant être mis en oeuvre lors- que ledit organe est en sa seconde position pour remettre à zéro la sortie du circuit échantillonneur-bloqueur de crête, un deuxième circuit échantillonneur-bloqueur ayant une borne de sortie et comportant des moyens de commutation pouvant être mis en oeuvre lorsque ledit organe est en sa première-position pour fournir à sa borne de sortie une tension correspondant à la tension de sortie de l'échantil- lonneur-bloqueur de crête, un circuit de résistances reliant les bornes de sortie desdits premier et second circuits échantillonneurs-bloqueurs à un comparateur, ledit circuit de résistances alimentant une entrée dudit comparateur, 1' autre entrée du comparateur étant connectée à la sortie de l'amplificateur différentiel, et un circuit de réaction connecté à l'autre entrée de l'amplificateur différentiel et recevant la tension de sortie du premier échantillonneur- bloqueur, ledit comparateur ayant une borne de sortie sur laquelle apparaît ledit signal de sortie corrigé. On décrira maintenant un exemple de dispositif trans- ducteur-conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels: -la figure 1 représente schématiquement une pompe d'injection de carburant dans un moteur à combustion inter- ne, La figure 2 montre la relation existant entre le mouvement de la valve d'échappement et l'impulsion de com- mande fournie au circuit électromagnatique de puissance de la valve d'écappement, La figure 3 représente la tension de sortie d'un cap- teur, La figure 4 représente en schéma-blocs le circuit électrique associé au capteur, et La figure 5 montre les impulsions ce commutation et les différentes tensions en différents points de l'instal- lation. En se reportant à la figure 1 des dessins, une pompe d'injection de carburant référencée généralement en 10 com- porte un piston 11 glissant dans un alésage 12. Le piston est mû en concordance avec le moteur associé et peut être commandé par une came. Dans la paroi de l'alésage 12 est perçée une entrée de carburant 13 qui est connectée à une source de carburant non représentée. Le carburant peut se déverser dans l'alésage par l'entrée 13 quan cette derniè- re n'est pas obturée par le piston puis au cours du mouve- ment d'enfoncement du piston, l'entrée 13 est obturée et le carburant emprisonné dans l'extrémité close de l'alésa- ge 12 est pressurisé. Une bue d'injection de carburant, référencée en 14, est connectée à l'extrémité close de l'a- lésage et reçoit du carburant au cours du mouvement d'en- foncement du piston après que celui-ci ait obstrué l'entrée 13. La quantité de carburant s'écoulant dans la buse d'in- jection est déterminée par une valve d'échappement 15 qui, lorsqu'elle est ouverte, permet au carburant contenu dans l'alésage d'être expédié par exemple vers un drain de sorte qu'aucun carburant n'est alors expédié vers la buse. La valve d'échappement 15 est commandée par un actionneur électromécanique 16 qui reçoit de la puissance électrique d'un circuit de régulation 17 recevant lui-même des signaux en provenance de capteurs non représentés, et lui permettant de déterminer les positions du piston et du moteur pour que l'envoi de carburant commence à la position voulue du mo- teur et se poursuit jusqu'à ce que la quantité requise de carburant ait été fournie au moteur. Le mouvement de la valve d'échappement 15 est détecté par un capteur de posi- tion 18 qui, au moyen d'un circuit 19 qui sera décrit ultérieurement, fournit un signal de position de la valve d'échappement au circuit de régulation 17. Le circuit de régulation 17 comporte un étage de sor- tie de puissance qui reçoit une impulsion de commande réfé- rencée en 20 sur la figure 2, lorsque l'on désire refer- mer la valve d'échappement. Bien que l'on fasse le maximum pour s'assurer que la valve d'échappement commence son opération de fermeture aussi vite que possible, le régula- teur 17 est un circuit inductif de sorte que le courant ne peut pas augmenter instantanément. Un intervalle de temps TD1 s'écoule donc avant que la valve d'échappement ne se mette en mouvement. Ce n'est seulement que lorsqu'un inter- valle de temps TD3 s'est écoulé que l'on peut considérer que la valve d'échappement est totalement fermée, la posi- tion de fermeture totale étant indiquée en "A". En outre, lorsque l'impulsion de commande disparaît, ce qui doit commander l'ouverture de la valve, la valve d'échappement reste fermée jusqu'à ce qu'un intervalle de temps TD2 se soit écoulé, à la suite de quoi la valve d'échappement com- mence à s'ouvrir, mais est seulement totalement ouverte après un intervalle de temps TD4 suivant la fin de l'impul- sion de commande. La position de totale ouverture est indi- quée en "B". En réalité la construction de la valve d'échap- pement est telle qu'un léger dépassement a lieu après la fin de l'intervalle de temps TD4. En outre, on a constaté qu'avec cette sorte de valve,l'envoi de carburant commen- çait à s'effectuer dans la buse d'injection avant que la soupape de la valve d'échappement ne se soit placée en po- tion de fermeture totale, et de même que la délivrance de carburant continuait à s'effectuer après que la valve d' échappement ait commencé à se déplacer vers sa position d'ou- verture. Le "temps effectif de fermeture" de la valve d'é- chappement est indiqué en "C" sur les figures 2 et 3, et on voit donc que la valve d'échappement est considéréecom- me effectivement fermée légèrement avant la fin de l'inter- valle de temps TD3 et pendant une certaine durée après la fin de l'intervalle de temps TD2. Le capteur 18 est un capteur de position du type à effect Hall et sa tension de sortie est représentée sur la figure 3. La variation D du signal de sortie est rela- tivement faible vis-à-visde la tension continue résiduelle V et le signal de sortie du capteur est traité en consé- quence dans le circuit 19 de façon à obtenir la précision nécessaire. Le circuit 19 est représenté en détails sur la figure 4. En référence à cette figure 4, la sortie VS du capteur 18 est appliquée, à travers un diviseur potentio- métrique comprenant les résistances R1 et R2, à la borne d'entrée (+) d'un amplificateur à grand gain 21 connecté en amplificateur différentiel ayant sa borne de sortie connectée à travers une résistance R3 à sa borne d'entrée (-). La sortie de l'amplificateur 21 est connectée à un échantillonneur-bloqueur de crête 22 comprenant un conden- sateur C1, et comportant également un commutateur SW2 qui peut être refermé comme il sera expliqué ultérieurement pour mettre à zéro la sortie de l'échantillonneur-bloqueur de crête. Le sortie de l'amplificateur différentiel 21 est aussi reliée à un premier échantillonneur-bloqueur 23 qui comprend un condensateur C2 et également un commutateur SW3 qui peut être fermé afin que le circuit puisse jouer son rôle d'échantillonneur-bloqueur pour la tension de sor- tie de l'amplificateur différentiel 21. Le premier échantil- lonneur -bloqueur 23 est équipé d'une borne de sortie 24 et le circuit comporte un deuxième échantillonneur-bloqueur 25 comportant une capacité C3 et un commutateur SW1 lui permettant d'échantillonner la tension de sortie de l'échan- tillonneur-bloqueur de crête 22. Le deuxième échantillon- neur-bloqueur 25 est équipé d'une borne de sortie 26 et les bornes de sortie 24 et 26 sont interconnectées au moyen du circuit à résistances en série R5 et R6. Le point commun de ces résistances est connecté à une des entrées d'un comparateur 27 dont l'autre entrée est connectée à la sortie de l'amplificateur différentiel 21. La borne d'entrée (-) de l'amplificateur 21 est connectée à travers une résistance R4 à un circuit de réac- tion 28 qui comporte un amplificateur à grand gain dont l'entrée (+) est reliée à la borne de sortie 24 du premier échantillonneur-bloqueur 23.Un condensateur C4 relie la borne de sortie de l'amplificateur du circuit de réaction à sa borne d'entrée (-) et cette dernière est également reliée à travers une résistance R7 à une tension de réfé- rence VINT de valeur proche de la masse. Le circuit de réaction 28 fonctionne en circuit intégrateur. En se référant maintenant à la figure 5, l'impul- sion de commande 20 est utilisée pour actionner les commu- tateursSW1, SW2 et SW3. Les commutateursSW1 et SW3 sont momentanément fermés après le front de montée de l'impul- sion de commande 20 alors que le commutateur SW2 est momen- tanément fermé après le front de descente de l'impulsion 20. La fermeture du commutateur SW3 entraîne la charge du condensateur C2 à la valeur de la tension de sortie de 1' amplificateur différentiel. Par suite, une tension égale à la tension de sortie VS1 de l'amplificateur différentiel lorsque la valve d'échappement est en position d'ouverture apparaît sur la borne de sortie 24 du premier échantillon- neur-bloqueur. Lorsque la valve commence à-se refermer, la tension sur la capacité C1 commence à croître, la tension maximale VS2 étant atteinte lorsque la valve d'échappement est totalement fermée. La tension de sortie du détecteur de valeur de crête 22 au moment de la fermeture des commu- tateurs SWletSW3 est celle que l'on obtient lorsque la valve d'échappement est totalement fermée. Lorsque SW2 est momentanément fermé par le front de descente de l'impulsion de commande 20, le circuit détecteur de valeur de crête 22 est remis à zéro, mais il se recharge rapidement à la ten- sion VS2 avant que la valve d'échappement ait le temps de se rouvrir. Par suite, lorsque les commutateurs SW1 et SW3 se referment ensuite, les tensions aux bornes 24 et 26 correspondent aux positions d'ouverture et de fermeture de la valve d'échappement. Les valeurs des résistances R5 et R6 sont choisies en tenant compte du fait que la valve d'échappement peut être considérée comme effectivement fer- mée avant qu'elle atteigne sa position de fermeture totale et le comparateur compare la tension divisée avec la ten- sion de sortie effective de l'amplificateur différentiel 21. Lorsque les deux tensions sont égales, le comparateur fournit le signal de sortie corrigé VC représenté sur la figure 5, la longueur des impulsions déterminant le temps de fermeture effectif de la valve d'échappement. La tension sur la borne de sortie 24 du premier échantillonneur-bloqueur est appliquée àa travers le circuit de réaction 28 à l'amplificateur différentiel 21. On se reférera maintenant plus particulièrement à l'amplificateur différentiel 21 et au circuit de réaction 28. La caractéristique de transfert de l'amplificateur différentiel est la suivante: Vol = (VS -VF) K o: -K est une constante dépendant des résistances R1 à R4 -Vol est la tension de sortie de l'amplificateur -VS est la tension d'entrée en provenance du cap- teur et -VF est une tension continue de réaction. Lorsque VF = VS1, correspondant à la tension en provenance du capteur lorsque la valve est totalement ou- verte, alors: VOl = (VS - VS1) K K peut alors être choisi élevée sans que l'amplificateur soit saturé. Ceci est obtenu en faisant en sorte que la tension VF soit telle que VOl ait une valeur proche de la masse lorsque la valve est totalement ouverte. La tension VF est créée par comparaison de la ten- sion de sortie V04 du premier échantillonneur-bloqueur avec une tension de référence de valeur proche du potentiel de masse. Lorsque V04 dépasse la tension de référence, VF est augmentée jusqu'à ce que V04 soit égale à la tension de référence et vice-versa. Les valeurs de la-résistance R7 et de la capacité C4 doivent être choisies soigneusement de façon à assurer la stabilité du système lorsque la fréquence de répétition des impulsions de commande 20 est faible, c'est-à-dire aux basses vitesses du moteur. En cas de surcharge du moteur, les impulsions de commande 20 disparaîtront puisque dans un tel cas il n'y aura pas besoin d'appel de carburant. Les commutateurs SWl, SW2, SW3 resteront par suite ouverts et les tensions V03 et V04 resteront essentiellement inchangées, leurs amplitudes étant seulement faiblement affectées par les divers courants de fuite. La tension de sortie VF du circuit de réaction 28 peut certainement varier en raison de la dérive de la ten- sion V04 et lorsque les impulsions de commande 20 réappa- raissent, la tension VOl peut certainement être à une valeur incorrecte si la sortie du circuit 28 a varié. Néanmoins, lorsque l'échantillonnage commence, la tension VF va varier rapidement dans la direction requise jusqu'à ce que la ten- sion V04 soit égale à la valeur VINT. Il est donc possible que la tension de sortie VC soit incorrecte pendant un court laps de temps, la longueur de ce laps de temps dépendant de la dérive de la tension VF, de la durée de l'impulsion de commande et de la constante de temps de C4 et de R7. Si le moteur est arrêté, puis redémarré, la durée requise pour corriger la valeur de la tension VC sera plus longue car la capacité C4 aura été déchargée. Le signal produit par le capteur 18 peut être négatif au lieu de positif comme montré ci-dessus. Dans ce g cas, la polarité de la diode dans le circuit 22 doit être inversée, le commutateur SW2 doit être connecté à la borne d'alimentation positive, et la tension de référence VINT doit aussi être positive. D'autres sortes de capteurs peuvent être utilisés tel que par exemple un capteur à réluctance variable et les capteurs peuvent être à sortie unique comme représenté, ou à sortie double, dans lequel cas il est nécessaire de pré- voir un amplificateur différentiel er amont de l'amplifica- teur 21. REVENDICATION Dispositif tranducteur du mouvement d'un organe pouvant se déplacer entre une première et une deuxième position extrême, le dit dispositif transducteur comportant un capteur (18) fournissant un signal électrique et un circuit électrique (19) recevant le signal de sortie du capteur et fournissant un signal de sortie corrigé (VC) lorsque ledit organe est en sa seconde position extrême ou à proximité de celle-ci, caractérisé en ce que ledit circuit électrique (19) comporte un amplificateur différentiel (21) dont une entrée reçoit le signal de sortie dudit capteur, un premier circuit échantillonneur-bloqueur (23) ayant une borne de sortie (24) et comportant des moyens de commuta- tion (SW3) mis en oeuvre lorsque ledit organe est en sa première position pour fournir à sa borne de sortie une ten- sion correspondant à la tension de sortie de l'amplifica- teur différentiel, un échantillonneur-bloqueur de crête (22) connecté à la sortie de l'amplificateur différentiel et comportant des moyens de commutation (SW2) pouvant être mis en oeuvre lorsque ledit organe est en sa seconde position pour remettre à zéro la sortie de l'échantillonneurbloqueur de crête, un deuxième circuit échantillonneur-bloqueur (25) ayant une borne de sortie (26) et comportant des moyens de commutation (SW1) pouvant être mis en oeuvre lorsque ledit organe est en sa première position pour fournir à sa borne de sortie une tension correspondant à la sortie de l'échan- tillonneur-bloqueur de crête (22), un circuit de résistan- ces (R5, R6) reliant les bornes de sortie desdits premier et second circuits échantillonneurs-bloqueurs, un compara- teur (27), ledit circuit de résistances alimentant une entrée dudit comparateur, l'autre entrée du comparateur étant connectée à la sortie de l'amplificateur différentiel (21), et un circuit de réaction (28) connecté à l'autre - entrée de l'amplificateur différentiel (21) et recevant la tension de sortie du premier échantillonneur-bloqueur (23), ledit comparateur (27) ayant une borne de sortie sur laquel- le apparaît ledit signal de sortie corrigé (VC).