Brevet FR2625260A1 — publié le 19890630

l'invention concerne un dispositif de commande et de contr8le d'injecteurs de combustible d'un moteur à combustion interne avantageusement multicylindre et notamment à deux temps, par décharge d'un condensateur dans le bobinage du circuit de commande de levée de l'aiguille de chaque injecteur. Il est connu que l'alimentation en carburant d'un moteur à deux temps multi-cylindre par injection électronique nécessite dans certains cas des temps d'injection courts par exemple de 1 à 2 millisecondes. Pour bien contrôler ce temps d'injection, il est nécessaire de réduire le délai d'ouverture de l'injecteur. Pour ce faire, il est déjà connu de réaliser un système d'alimentation d'un injecteur du type décrit plus haut, par la décharge d'un condensateur de par exemple 1./F que l'on charge à une haute tension-de 250 volts. Ce système d'alimentation connu a pour inconvénient majeur que la haute tension de 250 volts est fournie par un volant magnétique et que chaque injecteur a sa propre alimentation. La présente invention a pour but de proposer un dispositif de commande et de contrôle d'injecteur qui ne présente pas les inconvénients qui viennent d'être énoncés. Pour atteindre ce but, le dispositif de commande et de contr8le selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un seul condensateur pour une pluralité d'injecteurs, un seul circuit de charge de ce condensateur, un circuit interrupteur pour chaque injecteur, susceptible de relier électriquement ledit condensateur à cet injecteur et des moyens de commande sélective de chaque circuit interrupteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de commande sélectivedes injecteurs comportent pour chaque injecteur un module de commande ayant une entrée réceptrice d'un signal de temps d'injection et adapté pour produire en réponse à ce signal pendant des durées de temps prédéterminées respectivement un signal de sortie de fermeture de l'interrupteur auquel il est associé et un signal de sortie de blocage du circuit de charge du condensateur. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, un module de commande sélectif précité comprend un circuit commutateur et des moyens de commande de fermeture de celui-ci pendant la durée du signal de temps d'injection, ce commutateur étant relié d'une part, à une source de basse tension telle qu'une batterie et, d'autre part, à la borne de sortie de l'interrupteur, qui est connecté à l'injecteur associé, le temps de présence du signal de temps d'injection pouvant être supérieur aux durées de temps précitée de blocage des circuits de charge du condensateur haute tension et de fermeture de l'interrupteur de façon que la phase d'écoulement du courant à travers l'injecteur, par la décharge du condensateur haute tension est prolongeable par l'écoulement d'un courant en provenance de ladite source de basse tension et, le cas échéant, la nouvelle charge du condensateur en vue de la commande d'un autre injecteur puisse commencer pendant l'injection en cours. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 montre sous forme d'un schéma bloc, la structure générale d'un dispositif de commande et de contrôle selon l'invention; - la figure 2 donne le schéma bloc du bloc de commande 6 du dispositif représenté à la figure 1; - la figure 3 montre le montage électrique du circuit de charge du condensateur haute tension selon la présente invention; - les figures 4 et 5 illustrent le montage de deux modes de réalisation d'un circuit interrupteur selon la présente invention; et - les figures 6 et 7 montrent le montage électrique des modules de commande sélective des interrupteurs respectivement selon les figures 4 et 5. La figure 1 montre à titré d'exemple la structure générale d'un dispositif de commande et de contrôle pour trois injecteurs 1,2 et 3 équipant le moteur indiqué en 4. Ces injecteurs sont alimentés à partir d'une batterie 5 dont la borne de potentiel positif est reliée aux bornes A1, A2 et A3 respectivement des injecteurs 1, 2, 3 et commandés par le bloc de commande 6 auquel ils sont reliés par des bornes de sortie S1, S2 et S3. Le symbole de référence 7 désigne un calculateur qui est adapté pour donner au bloc de commande 6 les signaux de temps d'injection. Ces signaux sont appliqués aux entrées El, E2 et E3 du bloc 6. On constate que la borne de potentiel positif A6 de la batterie 5 est également reliée à des bornes respectivement du bloc 6 et du calculateur 7. La figure 2 représente la structure d'un bloc de commande 6 et comporte un convertisseur 8 destiné à charger un condensateur C à une haute tension de par exemple 250 volts à partir de la tension d'alimentation de la batterie 5 connectée entre les bornes A6 et de masse, trois circuits interrupteur Il, I2, I3 chacun relié par sa borne de sortie SI1, S2 ou S3 respectivement aux injecteurs 1, 2, 3, et trois modules Ml, M2, M3 de commande sélective respectivement des interrupteurs Il, I2 et I3. On constate que chaque module Ml, M2, M3 est relié par ses sorties S6, S7 respectivement aux entrées E6 et E7 de l'interrupteur Il, I2, I3 auquel il est associé. Chaque module est connecté à une borne d'entrée El, E2 ou E3 du bloc de commande 6 et par une borne de sortie S5 à une entrée E5 du convertisseur 8. Chacun des interrupteurs Il, I2, I3 est relié par sa borne d'entrée E4 à la borne S4 du condensateur C. Chaque interrupteur et module est relié au potentiel positif A6 de la batterie 5. Les modules de commande présentent en outre une borne de mise à la masse. La figure 3 montre le montage électrique du convertisseur 8 de charge du condensateur C à une haute tension de par exemple 250 volts, à partir de la tension de la batterie 5 de par exemple 12 volts. Le convertisseur- a également pour fonction de maintenir chargé le condensateur C à cette haute tension. On constate que le condensateur C est monté dans le circuit de l'enroulement secondaire ES d'un transformateur TR comportant également une diode D3. On reconnaît dans ce circuit la borne S4 relié aux entrées E4 des trois interrupteurs Il, I2, I3, comme cela ressort de la figure 2. L'enroulement primaire EP du transformateur TR est monté dans le circuit d'un organe de commande tel que le transistor T4. L'enroulement primaire EP est relié plus précisément entre la borne A6 de potentiel positif de la tension d'alimentation du convertisseur et l'électrode de drain du transistor. L'électrode de source de celui-ci est mise à la masse. Par son électrode de grille, le transistor T4 est relié au émetteurs réunis de deux transistors T2, T3 de type de conductivité différente dont les collecteurs sont reliés respectivement à la borne A6 d'alimentation en tension continue de la batterie 5 et à la masse. La base du transistor T2 du type NPN est directement reliée à la base du transistor T3 et par le montage en série d'une diode Zener Z4 et d'une diode D2 à l'électrode de drain du transistor T4. La base du transistor T2 est en outre reliée par une résistance R13, d'une part, à la borne A6 par le montage en série de deux résistances R9, R10 et, d'autre part, aux sorties de deux comparateurs C01, C02. La sortie du comparateur C02 est reliée à l'entrée de commande E5 connectée aux sorties S5 des trois modules de commande M1, M2, M3 (figure 2). L'entrée positive du comparateur C02 est reliée, d'une part, à la masse par un condensateur C3 et, d'autre part, par une résistance R3 au point commun d'une résistance R2 et d'un potentiométre R4. La borne libre de ce dernier est reliée au collecteur d'un transistor T1 et à la masse, par l'intermédiaire d'un condensateur C4. La base du transistor T1 est reliée à la masse par une résistance R5 et à la sortie du comparateur C02 par une résistance R6. L'émetteur de T1 est mis à la masse. La borne libre de la résistance R2 est reliée à la borne d'alimentation A6 de la batterie 5 par une résistance R1. Une diode Zener Z2 est connectée entre la borne commune des résistances R1 et R2 et la masse. L'entrée négative du comparateur C02 est reliée par un montage en parallèle d'une résistance R7 et d'une diode D1 à l'électrode de drain du transistor T4. De plus, une diode Zener Z3 est montée entre l'entrée négative du comparateur C02 et la masse. Le comparateur C01, également a deux entrées, est relié par l'intermédiaire d'une diode Zener Z1 à la borne de potentiel positif A6 et à la masse, par l'intermédiaire d'une résistance R14. Un condensateur Cl est connecté en parallèle à la diode Zener Zl. L'entrée positive du comparateur C01 est reliée par une résistance R12 à la sortie S4 du condensateur C et, par une résistance Rll, à la borne commune des deux résistances R9 et R10, ainsi que par un condensateur C2 à la borne A6. Les figures 4 et 5 montrent deux modes de réalisation d'un circuit interrupteur I1 identique aux interrupteur I2 ou I3. Le mode de réalisation selon la figure 6 utilise un photo-coupleur à thyristor TH1, par exemple du type Hll C6. L'émetteur du photo-coupleur est connecté entre la borne positive A6 de la batterie 5 et l'entrée E7 de l'interrupteur (figure 2), par l'intermédiaire d'une résistance R16 de limitation du courant. Le photo-thyristor récepteur est monté entre la borne d'entrée E4 et la borne de sortie S1 de l'interrupteur. Une résistance R17 est monté entre la gachette et la borne E4. L'entrée E6 de l'interrupteur est reliée à la borne de sortie S1 par un montage en série d'une résistance R18 et d'une diode D5. L'interrupteur selon la figure 5 utilise un transistor haute tension T6 du type C-MOS. Le circuit source-drain est relié entre les bornes d'entrée E4 et de sortie S1. La grille du transistor T6 est reliée, d'une part, par une diode Zener Z5 à la source du transitor et, d'autre part, par une résistance R19 au collecteur d'un transistor T7 dont l'émetteur est relié au potentiel positif A6 de la batterie 5. La base du transistor T7 est connectée par une résistance R20 à l'entrée E7 de l'interrupteur, et par une résistance R21 à la borne d'alimentation A6. L'entrée E6 de l'interrupteur est reliée à l'électrode de drain du transistor T6, à travers le montage en série de la diode D5 et de la résistance R18 de la figure 4. La figure 6 montre le schéma électrique d'un module de commande M1 identique au module M2 ou M3, destiné à commander un interrupteur tel que représenté à la figure 4. Le module de commande comprend deux comparateurs C03, C04 dont les entrées respectivement négative et positive sont reliées, par l'intermédiaire d'un condensateur C6 à la. borne d'entrée E1 qui reçoit le signal de temps d'injection en provenance du calculateur 7 (figure 1). Ces entrées sont également connectées à la borne de potentiel positif A6 de la batterie 5, par un montage en parallèle d'une résistance R24 et d'une diode D6. Les bornes A6 et de masse du module sont reliées par un montage en série formé des trois résistances R25, R26 et R27. La borne commune des résistances R25 et R26 est reliée à l'entrée négative du comparateur C04, tandis que la borne commune des résistances R26 et R27 est reliée à l'entrée positive du comparateur C03. La sortie de ce dernier est reliée à la grille d'un transistor du type à effet de champ T9 connecté par ces électrodes de source et de drain respectivement à la masse et à la borne de sortie S7 de commande du circuit interrupteur associé. D'autre part, la sortie du comparateur C03 est reliée à la borne A6 de potentiel d'alimentation positif, par une résistance R28. La sortie du comparateur C04 est reliée à la borne de sortie S5 à connecter à l'entrée E5 du convertisseur 8 (figure 2, 3). L'entrée El du module de commande est encore reliée par une résistance R29 à la grille d'un transistor à effet de champ TlO. Cette grille est également reliée par une résistance R30 à la borne d'alimentation A6. Les électrodes de source et de drain du transistor T10 sont reliées respectivement à la masse et, par l'intermédiaire d'une résistance R31, à la borne A6. L'électrode de drain attaque en plus, par l'intermédiaire d'une résistance R32 la base d'un transistor Tll qui est relié par son émetteur à la masse et par son collecteur à la borne de sortie S6 du module de commande, destinée à être reliée à l'entrée E6 de l'interrupteur associé. La base et le collecteur des transistors Tll sont reliés par une diode Zener Z6. La figure 7 montre un autre mode de réalisation d'un module de commande Mi, M2 ou M3, par exemple du module M1 destiné à commander un interrupteur tel que représenté à la figure 5, qui se distingue du module de commande selon la figure 6 par le fait qu'il n'utilise qu'un seul comparateur C05 dont l'entrée positive est 1C reliée au condensateur C6, comme le comparateur C04 de la figure 6. L'entrée négative du comparateur C05 est connectée à la borne commune de deux résistances R33, R34 qui sont connectées par leurs bornes libres respecti- vement à la borne A6 d'alimentation et à la masse. La sortie du comparateur C05 est directement reliée à la sortie S7 du module et, par l'intermédiaire d'une diode D7, à la sortie S5. On décrira ci-après le fonctionnement du dispositif de commande et de contr8le d'une pluralité d'injecteurs, qui vient d'être décrit: Le convertisseur haute tension 8 a pour fonction de charger le condensateur C à la haute tension et le maintenir chargé. Pour commander un des trois interrupteurs, par exemple l'interrupteur 1, le calculateur 7 applique un signal de temps d'injection SI à l'entré El du bloc de commande 6. En réponse à ce signal, ce module ferme le circuit interrupteur Il, ce qui provoque la décharge du condensateur C à travers l'injecteur 1, via cet interrupteur, et le blocage du convertisseur 8 pendant le temps de cette décharge. Le module de commande M1 assure le maintien d'un courant dans l'injecteur durant tout le temps d'injection. A cette fin, même après la décharge du condensateur C, l'injecteur peut être traversé par un courant en provenance de la batterie 5 jusqu'à la fin du signal SI de temps d'injection. Ainsi la recharge du condensateur C pour la commande de l'interrupteur suivant peut déjà débuter avant la fin de l'injection précédente. Le cycle, oui vient d'être décrit, se répéte successivement pour les autres injecteurs 2, 3 via les entrées E2 et E3 mettant en oeuvre respectivement les modules de commande 2, M3 et les interrupteurs I2 et I3, dans l'ordre imposé par le calculateur 7. Concernant le fonctionnement du convertisseur 8, la charge du condensateur C se fait en plusieurs cvrcles. Au début d'un tel cycle, les comparateurs C01 et C02 ne conduisent pas. Par contre, le transistor Tl est conducteur et courtcircuite le condensateur C4. Le transistor T4 conduit également, via le transistor T2, polarisé par les résistances R_3, R9.et RIO. Un courant s'établit dans l'enroulement primaire EP du transfor- mateur TR. Lorsque la tension drain-source VDS du transistor T4, qui est égale au produit du courant traversant l'enroulement primaire par la résistance de R4 T4, atteint la valeur Vi VZ2 x R2 + R4, le compara- teur C02 est rendu conducteur, ce qui provoque le blocage du transistor T4 à travers le transistor T3 polarisé par la résistance R13. La tension VDs augmente et la diode Zener Z3 conduit à travers la résistance R7 en imposant cette tension à l'entrée négative du comparateur C02. Le choix de la tension VZ3 est la suivante: Vi Etant donné que le transistor Tl est aussi bloqué, le condensateur C4 se charge à travers les résistances R2, R4. Lorsque la tension de l'entrée positive du comparateur C02 atteint la valeur VZ3 de la diode Zener Z3, le comparateur ne conduit plus (le temps de charge du condensateur C4 donnant ainsi le temps de blocage du transistor T4), le transistor T4 redevient conducteur et la tension de l'entrée négative du comparateur C02 de- vient égale à VS, la diode Dl servant à annuler l'effet de condensateur de la diode Z3. De même le transistor T1 est conducteur déchargeant le condensateur C4 et la tension de l'entrée positive du comparateur C02 devient égale à Vi. Un nouveau cycle-peut alors commencer. Au blocage du transistor T4, l'énergie emmagasinée dans la self primaire de l'enroulement primaire ER du transformateur TR est transféré à l'enroulement secondaire ES de celui-ci et le condasateur C est chargé à travers la diode D3. La tension de charge du condensateur C est comparée, à travers le diviseur de tension Rll, R12 à la tension Vz! de la diode Zener Z1, par le comparateur C01. Lorsqu'il y a égalité des deux tensions à ces entrées, le comparateur C01 devient conducteur, ce qui arrête le fonctionnement du - convertisseur, tant que le condensateur C est suffisament charge. La combinaison des résistances R9, R10 donne la valeur de la tension d'hystéresis du comparateur C01. Lorsque le condensateur C se décharge lors de la fermeture d'un interrupteur Il, I2 ou I3, sous la commande du module de commande associé, l'entrée E5 est mise au niveau 0 par le signal produit à la sortie S5 du module de commande, ce qui assure le blocage du convertisseur le temps de cette décharge. En se référant aux figures 4 et 6, on expliquera ci-après l'établissement du circuit de décharge du condensateur C du convertisseur 8 à travers l'injecteur 1, à la suite d'un signal appliqué à l'entrée E1 du bloc de commande 6 par le calculateur 7. Dans l'exemple représenté, le signal de temps d'injection Si se manifeste à l'entrée E1 par le passage à "0" du potentiel présent à cette entrée. Le signal Si provoque le blocage du transistor T10, ce qui rend conducteur le transistor Tll. Par conséquent, un courant peut s'écouler à travers le transistor Tll, la borne de sortie S6 du module M1, l'entrée E6 de l'interrupteur selon la figure 4, la borne de sortie S1 de l'interrupteur et l'injecteur 1 entre la masse et le p8le positif de la batterie 5. D'autre part, au moment de passage de l'entrée El à "0", le condensateur C6 se charge à travers la résistance R24. Pendant le temps mis par ce condensateur pour se charger à la tension égale à celle présente aux bornes de la résistance R27, le comparateur C03 ne conduit plus et le transistor T9 devient conducteur, polarisé par la résistance R28, et produit un signal de commande à sa sortie S7. Ce signal sera transmis à l'entrée E7 de l'interrupteur Il et active par exemple pendant 10 à /sec l'émetteur du photo-thyristor TH1. Le récepteur du photo-thyristor devient conducteur et le restera tant que le condensateur C ne sera pas déchargé, ce qui établit le circuit de décharge du condensateur C à travers l'interrupteur I1 (figure 2). Le signal Si de temps d'injection à l'entrée El du module M1 provoque la conduction du comparateur C04 pendant la durée de temps que met le condensateur C6 pour se charger à la tension à la borne commune des résistances R25 et R26. Pendant cet intervalle de temps, le comparateur C04 produit à sa sortie S5 le signal de blocage du convertisseur 8, que celui-ci reçoit à son entrée E5 (figure 3). Lorsque le signal Si de temps d'interruption cesse, le transistor TO10 redevient conducteur et bloque le transistor Tll, la diode Zener Z6 protégeant celui-ci contre les surtensions. Le condensateur C6 se décharge à travers les résistances R30, R29 et la diode D6. Dans le cas d'utilisation de l'interrupteur selon la figure 5 et d'un module de commande selon la figure 7, les opérations sont les mêmes. La différence réside uniquement au niveau de la structure des circuits. On constate notamment que le circuit du module selon la figure 7 est simplifié par rapport au mode de réalisation représenté à la figure 6. On comprend aisément que le dispositif selon l'invention permet de n'avoir qu'une seule source de tension élevée chargeant un condensateur unique pour alimenter plusieurs injecteurs. De plus, l'emploi d'interrupteurs haute tension tel que Il, I2, I3 permet d'isoler les injecteurs 1, 2, 3 de la source haute tension et de prolonger le passage du courant dans celui-ci à l'aide de la source basse tension alimentant ce dispositif. Par conséquent le passage d'un courant à travers un interrupteur et la recharge du condensateur haute tension C en vue de la commande d'un autre interrupteur peuvent donc se recouvrir partiellement, lorsque le signal de temps d'injection du signal Si est supérieur à l'intervalle de temps de charge du condensateur C6 du module M1 correspondant à la tension du seuil du comparteur C04. L'invention rend possible la variation du temps d'injection dans des limites importantes. Le dispositif selon l'invention peut facilement être commandé par un calculateur à base de micro-processeur. En outre la réalisation du dispositif selon l'invention ne nécessite pas l'emploi de composants coûteux. R E V E ND I C A T I O NS 1. Dispositif de commande et de contr8le d'injecteurs de combustile d'un moteur à combustion interne, avantageusement multicylindre et notamment à deux temps, par la décharge d'un condensateur dans le circuit de commande des injecteurs, caractérisé en ce qu'il comporte un seul condensateur (C) pour une pluralité d'injecteurs (1, 2, 3), qui est relié à un seul circuit de charge, un circuit interrupteur (Il, I2, I3) associé à chaque injecteur (1, 2, 3) et susceptible d'établir un circuit de décharge dudit condensateur à travers le circuit de commande dudit injecteur et des moyens de commanide sélective (M;1, M2, M3) de chaque circuit interrupteur (Il, I2, 13). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de charge précité comprend un batterie (5) de faible tension et un convertisseur de tension (8) adapté pour charger le condensateur (C) à une haute tension et pour maintenir celui-ci à cette tension. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le condensateur haute tension (C) se trouve dans le circuit d'un enroulement secondaire (ES) d'un transformateur (TR), caractérisé en ce que l'enroulement primaire (EP) est monté dans le circuit de courant d'un organe commutateur tel qu'un transistor (T4), commandé par un circuit générateur de signaux de commande périodique pour assurer la charge du condensateur (C) à la haute tension désirée par une suite de périodes de conduction dudit transistor. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de commande du transistor (T4) comporte un comparateur (C02) à deux 1 4 entrées reliées respectivement à la borne libre de l'enroulement primaire (EP) du transformateur (TR) et à n circuit de charge d'un condensateur (C4) ayant une constante de temps prédéterminée et pourvue d'un circuit de décharge rapide comportant un organe commutateur tel cu'un transistor (T1), la sortie du comparateur (C02) commandant les transistors (T4 et T1) 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le convertisseur (8) comporte un deuxième comparateur (C01) dont une entrée est reliée à ne tension de référence tandis qu'à l'autre entrée est appliquée une tension proportionnelle à la tension du condensateur haute tension (C) et un circuit d'arrêt dudit convertisseur en cas d'égalité des tensions aux deux entrées dudit comparateur (C01). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande sélectives (MI1, M2 ou M13) d'un circuit interrupteur (Il, i2 ou I3) comporte une entrée réceptrice (El) d'un signal de temps d'injection (Si) produit par un module de commande et de contrôle des injecteurs, tel qu'un calculateur (7), ledit module étant adapté pour produire en réponse à ce signal pendant des durées de temps prédéterminées des signaux respectivement de fermeture dudit circuit interrupteur (Il, I2 ou 13) et de blocage du convertisseur (8). 7. Dispositif selon la revendication (6), caractérisé en ce qu'un module de commande sélective (Mi, M2 ou M3) comprend un organe commutateur (Tll) et des moyens (T10) de commande de fermeture de celui-ci pendant la présence à l'entrée (El) dudit signal de temps d'injection (Si), ce commutateur étant relié, d'une part, à la batterie (5) et, d'autre part, à la borne de sortie (S1) de l'interrupteur, qui est connectée à l'entrée du circuit de commande de l'injecteur (1, 2 ou 3) associé, de façon que la phase d'écoulement d'un courant à travers ledit circuit de commande d'injecteur, par la décharge du condensateur haute tension (C) puisse être prolongé par l'écoulement d'un courant en provenance de ladite batterie (5). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le temps de la présence à l'entrée (El) d'un module de commande (M1, M2 ou M3) du signal de temps d'injection (Si) peut être supérieur à la durée du temps de blocage du convertisseur (8) et de fermeture d'un interrupteur (Il, I2 ou I3).