Brevet FR2693508A1 — publié le 19940114

-1 Procédé et dispositif de commande d'un appareil électromagnétique, en particulier une électrovanne pour l'injection d'un moteur à combustion interne " L'invention concerne un procédé et un dispo- sitif pour commander un appareil électromagnétique en particulier une électrovanne d'une installation d'in- jection d'un moteur à combustion interne.5 Un tel procédé et un tel dispositif pour commander un appareil électromagnétique sont connus par le document SAE-Paper 85 OS 42 Dans ce document, il est décrit un dispositif de commande pour une pompe de carburant, dans lequel l'une des unités électroni-10 ques de commande pilote via un étage final de puissance une vanne actionnée de façon électromagnétique as- sociée à la pompe de carburant Cette unité de comman- de détermine en fonction de l'état de marche du moteur à combustion interne l'instant voulu pour le début de refoulement et la fin du refoulement de la pompe de carburant A partir de ces instants voulus l'unité de commande calcule les instants d'excitation de l'étage final de puissance, de telle façon que la vanne élec- tro-magnétique prenne une position telle, que la pompe20 de carburant refoule du carburant ou arrête le refou- lement Dans ce cas, l'impulsion d'excitation se pro- duit un certain temps avant l'instant voulu auquel la vanne électromagnétique doit être actionnée de telle façon que le carburant soit refoulé ou que le refoule-25 ment soit arrêté. Cette temporisation repose sur les temps de commutation des électrovannes Le temps d'enclenche- ment indique le retard entre l'impulsion d'excitation et la fermeture de l'électrovanne Le temps de déclen- chement indique le retard entre l'impulsion d'excita- tion et l'ouverture de l'électrovanne. Par le document DE-OS 40 18 320, on connait un dispositif pour commander un appareil électro- magnétique, en particulier pour une électrovanne d'une installation d'injection pour un moteur à combustion interne Dans le cas de ce dispositif pour la forma- tion du processus d'injection, on excite brièvement l'électrovanne de telle façon que l'injection soit in- terrompue ou que la chute de pression soit retardée. Dans le cas de cette excitation pour la formation du processus d'injection, on prolonge les temps de commu- tation de l'électrovanne qui sont petits sans cela. Une variation du temps de commutation pour déterminer le début de l'injection et la fin de l'injection est dans ce dispositif exclue. Dans le cas des dispositif selon l'état de la technique, il se produit en particulier aux basses vitesses de rotation, des émissions gênantes de bruit L'invention a pour objet, dans le cas d'un procédé et d'un dispositif de commande d'un appareil électromagnétique, en particulier d'une électrovanne d'une installation d'injection, d'éviter dans une lar- ge mesure qu'il se produise des émissions de bruit. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci- dessus, caractérisé en ce que les temps de commutation de l'appareil électromagnétique peuvent être prédéfinis lors de la commande pour dé- terminer le début de l'injection et/ou la fin de l'in- jection en fonction de paramètres de fonctionnement. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, les temps de commutation peuvent être prédéfinis en fonction de la vitesse de rotation. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, dans le cas de vitesses de rotation élevées, on peut prédéfinir des temps de commutation petits et dans le cas de basses vitesses de rotation des temps de commutation grands. L'invention concerne également un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que des Io moyens sont prévus qui prédifinissent les temps de commutation de l'appareil électromagnétique lors de la commande pour déterminer le début de l'injection et/ou la fin de l'injection en fonction de paramètres de fonctionnement. Le dispositif est aussi caractérisé en ce qu'un dispositif de commande actionne un premier moyen de commutation, qui libère le passage du courant à travers l'appareil électromagnétique, et un deuxième moyen de commutation qui active un circuit de roue li- bre. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, les temps de commutation peuvent être réglés au moyen du deuxième moyen de commutation. Le deuxième moyen de commutation est fermé dans le cas de basses vitesses de rotation et est ou- vert dans le cas de vitesses de rotation élevées. Dans le cas de vitesses de rotation moyen- nes, on ferme d'abord le deuxième moyen de commutation et au bout d'un temps prédéfini, on ouvre le deuxième moyen de commutation. Le dispositif selon l'invention évite dans une large mesure l'émissions de bruit. Dessins On va expliciter l'invention ci-après à par- tir de la forme de réalisation représentée sur les dessins. La figure 1 montre un schéma par blocs du système selon l'invention. La figure 2 montre l'évolution dans le temps du courant passant à travers l'électrovanne ain- si que la course du pointeau de l'électrovanne et La figure 3 montre un schéma fonctionnel du mode d'action selon l'invention. Description des exemples de réalisation A la figure 1, on a représenté schématique- ment une forme de réalisation du dispositif selon l'invention Une unité électronique de commande 100 est en liaison avec un premier moyen de commutation 110 Ce moyen de commutation est en liaison avec la masse par l'une de ses bornes L'autre borne est re- liée à la tension de la batterie U Bat via un appareil électromagnétique 120 qui dans la suite est désigné aussi comme vanne électromagnétique ou électrovanne, et via une résistance 130 L'unité électronique de commande 100 est en liaison en outre avec différents détecteurs 105 qui comprennent au moins un détecteur de la vitesse de rotation. Une diode à extinction rapide 150 relie la ligne de sortie de l'unité électronique de commande, qui déclenche le premier moyen de commutation 110, au point de liaison situé entre le premier moyen de com- mutation 110 et la vanne électromagnétique 120 Ce point de liaison est en outre en contact via une diode de roue libre 160 et via un deuxième moyen de commuta- tion 165 avec la tension de la batterie U Bat Le deuxième moyen de commutation est désigné dans ce qui suit aussi comme commutateur de roue libre Le commu- tateur de roue libre 165 est également actionné par l'unité électronique de commande 100 envoyant des si- gnaux. Le commutateur de roue libre 165 ainsi que le premier moyen de commutation 110 sont de préférence réalisés sous la forme de transistors à effet de champ Mais d'autres réalisation sont également possi- bles La résistance 130 sert de dispositif de mesure pour détecter le courant qui passe à travers la vanne électromagnétique 120. De manière habituelle, dans le cas de char- ges inductives, quand il s'agit d'une électrovanne, on prévoit des diodes à roue libre 160 qui sont montées en parallèle à la charge inductive En outre, on peut prévoir de monter ce qu'on appelle une diode d'extinc- tion rapide 150 entre l'entrée du moyen de commutation 110 et la charge inductive Ceci a pour effet que le temps de commutation de l'électrovanne est très petit. Ceci est en particulier à considérer lors des grandes vitesses de rotation, car sans cela on arrive à des imprécisions lors du dosage du carburant On obtient ces brefs temps de débranchement entre autres au moyen de l'extinction rapide du courant de l'électrovanne, lors de laquelle une tension opposée définie est in- duite du fait de l'induction de la bobine magnétique. Dans le cas de temps de commutation bref, il se produit aux basses vitesses de rotation des émis- sions de bruit accrues On élimine celles-ci selon l'invention grâce au fait que dans le cas de faibles vitesses de rotation, on choisit des temps de commuta- tion de l'électrovanne plus longs Ceci est réalisé grâce au fait que dans le cas de faibles vitesses de rotation, le commutateur de roue libre 165 est pleine- ment commandé par l'unité électronique de commande Dans ce cas, il ne peut se produire aucune ten- sion opposée Le courant est ici réduit par les pertes ohmiques dans le circuit d'extinction, ce qui a pour effet d'augmenter le temps de tombée du courant d'un multiple du temps correspondant à l'extinction rapide. Comme le dispositif selon l'invention com- prend aussi bien une extinction rapide s'appuyant sur la diode à extinction rapide 150 qu'un circuit à roue libre également reposant sur le commutateur de roue libre 165 et la diode de roue libre 160, on peut obte- nir en activant le circuit de roue libre dans le cas de faibles vitesses de rotation et en activant l'ex- tinction rapide dans le cas de vitesses de rotation élevées une amélioration en ce qui concerne l'émission de bruit avec en même temps une précision élevée du dosage du carburant Dans le cas de vitesses de rota- tion moyennes, on active d'abord de préférence l'ex- tinction de roue libre, qui se termine alors au bout d'un temps défini par l'ouverture du commutateur de roue libre 165, l'influence de l'extinction rapide étant alors prépondérante Le temps pendant lequel l'extinction rapide est activée est choisi de façon de plus en plus petite dans le cas des vitesses de rota- tion plus élevées A partir d'une vitesse de rotation préd 6 finie, on n'active plus le circuit de roue libre et il ne se produit uniquement que l'extinction rapi- de. Ces différentes possibilités sont représen- tées à la figure 2 A la figure 2 a, on a reproduit l'intensité et la course du pointeau de l'électrovanne pour de petites vitesse de rotation A l'instant T 1, le moyen de commutation 110 est actionné de telle fa- çon qu'il coupe la tension d'alimentation arrivant à l'électrovanne Le commutateur de roue libre est fer- mé Le courant qui passe à travers l'électrovanne 120 tombe à zéro selon une fonction exponentielle A l'in- stant T 2 le courant est tombé à la valeur zéro et l'é- lectrovanne est passée sur sa deuxième position L'in- tervalle de temps entre les instants Tl et T 2 est re- lativement long. A la figure 2 b, on a reproduit l'intensité et la course du pointeau de l'électrovanne pour des vitesses de rotation moyennes A l'instant Tl, le moyen de commutation 110 est actionné de telle façon qu'il coupe la tension d'alimentation arrivant à l'é- lectrovanne Le commutateur de roue libre est fermé. Le courant passant à travers l'électrovanne 120 tombe à zéro selon une fonction exponentielle. A l'instant T 2 le commutateur de roue libre s'ouvre A partir de cet instant c'est l'influence de la diode à extinction rapide 150 qui est prépondé- rante Ceci signifie que l'intensité I tombe très vite à zéro Après quelque temps à l'instant T 3 le pointeau de la vanne atteint sa nouvelle position L'intervalle de temps entre les instants T 1 et T 3 est plus court que dans le cas de la figure 2 a. A la figure 2 c, on a reproduit l'intensité et la course de l'électrovanne pour des vitesses de rotation élevées A l'instant T 1, le moyen de commuta- tion 110 est actionné de telle façon qu'il coupe l'a- limentation en tension de l'électrovanne Le commuta- teur de roue libre est ouvert Dans ce cas, c'est l'influence de la diode à extinction rapide 150 qui est prépondérante Ceci signifie que l'intensité I tombe très vite à zéro Après quelque temps à l'in- stant T 4 le pointeau de la vanne atteint sa nouvelle position L'intervalle de temps entre les instants T 1 et T 4 est encore plus court que dans le cas de la f i- gure 2 b. La figure 3 reproduit un schéma fonctionnel de différentes formes de réalisation des modes de fonctionnement selon l'invention A la figure 3 b, on a représenté une réalisation simple A la séquence 300 le moyen de commutation 110 est activé de telle façon qu'il s'ouvre Par là se termine l'excitation de l'è- lectrovanne A la séquence 305, on détecte la vitesse de rotation Lors de l'interrogation 310, on vérifie si la vitesse de rotation est plus grande qu'une va- leur de seuil NS Si c'est le cas, on active le commu- tateur de roue libre 165 d'une façon telle qu'il s'ou- vre Ceci a pour conséquence que le circuit de roue libre n'est pas actif Dans ce cas dans le cas de vi- tesses de rotation élevées, seule a lieu une extinc- tion rapide Ceci a pour conséquence un temps de com- mutation très petit de l'électrovanne. Si par l'interrogation 310, on détecte que la vitesse de rotation est plus petite que la valeur de seuil NS, on actionne alors à la séquence 320 le commutateur de roue libre 165 d'une façon telle qu'il se ferme Dans ce cas, le circuit de roue libre entre en action et le temps de commutation de l'électrovanne se trouve prolongé en conséquence Au moyen de ce pro- cessus, on peut réduire considérablement les émissions de bruit qui sont causées par les brefs temps de com- mutation de l'électrovanne dans le cas de petites vi- tesses de rotation. Comme au moyen de ce mode d'action, on peut uniquement choisir deux temps différents de commuta- tion, cn obtient pas une marche optimale dans la zone de la vitesse de rotation correspondant au seuil NS. On réussit à éliminer cet inconvénient au moyen du processus correspondant à la figure 3 b. A la séquence 300, on actionne le moyen de commutation 110 de telle sorte qu'il s'ouvre Par là on met fin à l'excitation de l'électrovanne A la sé- quence 305, on détecte la vitesse de rotation Ensui- te, à la séquence 330, on sélectionne le temps optimal de commutation TF en fonction d'au moins la vitesse de rotation à partir d'un champ caractéristique ou on la calcule au moyen d'une fonction F en partant d'au moins la vitesse de rotation Pour déterminer le temps optimal de commutation TF, on peut encore prendre en considération d'autres paramètres tels que par exemple la charge ou les valeurs de la température. A la séquence 335, on actionne le commuta- teur de roue libre 165 d'une façon telle qu'il se fer- me Par l'interrogation 340, on vérifie si le temps optimal de commutation TF s'est déjà écoulé Si ce n'est pas encore le cas, le commutateur de roue libre demeure ouvert Si le temps est écoulé, on action- ne à la séquence 345 le commutateur de roue libre 165 de telle façon qu'il se ferme Ceci signifie qu'à par- tir de cet instant c'est l'extinction rapide qui de- vient active et que l'intensité retombe immédiatement à zéro. On a représenté une autre forme de réalisa- tion à la figure 3 c Dans ce cas il s'agit d'un mélan- ge des formes de réalisation selon la figure 3 a et la figure 3 b Une fois qu'on a actionné à la séquence 300 le premier moyen de commutation 110 de façon qu'il s'ouvre, on procède à la séquence 305 à l'interroga- tion au sujet de la vitesse de rotation N Par l'in- terrogation 350, on vérifie si la vitesse de rotation est plus petite qu'une première valeur de seuil de vi- tesse de rotation N 51 Si c'est le cas, on ferme le commutateur de roue libre 165 à la séquence 352. Si la vitesse de rotation est plus grande que la première valeur de seuil N 51, on vérifie par la deuxième interrogation 355, si la vitesse de rotation est plus grande qu'une seconde valeur de seuil de vi- tesse de rotation N 52 Si c'est le cas, on ouvre à la séquence 363 le commutateur de roue libre 165 Si la vitesse de rotation se trouve entre les deux valeurs de seuil de vitesse de rotation, on détermine en cons- équence comme à la figure 3 b à la séquence 365 le temps optimal de commutation TF en partant d'au moins la vitesse de rotation et on ferme à la séquence 370 le commutateur de roue libre 165 Par l'interrogation 375, on vérifie si le temps de commutation TF est déjà écoulé Quand le temps de commutation TF est écoulé, on ouvre à la séquence 363 le commutateur de roue li- bre 165 à nouveau. Avec le dispositif selon l'invention, on peut choisir la vitesse de commande, dans le cas des pompes d'injection de moteur diesel commandées par électrovanne, en fonction de la vitesse de rotation. En particulier dans le cas des faibles vitesses de ro- tation, on règle un temps de commutation long et dans le cas des vitesses de rotation élevées un temps de commutation court pour l'électrovanne pour obtenir des émissions de bruit plus faibles. il R E V E N D I C A T I O N S 1) Procédé pour commander un appareil élec- tro-magnétique ( 120) en particulier une électrovanne d'une pompe d'injection d'un moteur à combustion in- terne, procédé caractérisé en ce que les temps de com- mutation de l'appareil électromagnétique ( 120) peu- vent être prédéfinis lors de la commande pour détermi- ner le début de l'injection et/ou la fin de l'injec- tion en fonction de paramètres de fonctionnement. 2) Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les temps de commutation peuvent être prédéfinis en fonction de la vitesse de rotation. 3) Procédé selon la revendication 2, carac- térisé en ce que dans le cas de vitesses de rotation élevées, on peut prédéfinir des temps de commutation petits et dans le cas de basses vitesses de rotation des temps de commutation grands. 4) Dispositif pour commander un appareil électromagnétique ( 120), en particulier une électro- vanne d'une installation d'injection d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce que des moyens sont prévus qui prédifinissent les temps de commuta- tion de l'appareil électromagnétique lors de la com- mande pcur déterminer le début de l'injection et/ou la fin de l'injection en fonction de paramètres de fonc- tionnement. ) Dispositif selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce qu'un dispositif de commande ( 100) ac- tionne un premier moyen de commutation ( 110), qui li- bère le passage du courant à travers l'appareil élec- tro-magnétique ( 120), et un deuxième moyen de commuta- tion ( 165) qui active un circuit de roue libre. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les temps de commutation peuvent être réglés au moyen du deuxième moyen de commutation ( 165). 7) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le deuxième moyen de com- mutation ( 165) est fermé dans le cas de basses vites- ses de rotation et est ouvert dans le cas de vitesses de rotation élevées. 8) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que dans le cas de vitesses de rotation moyennes, on ferme d'abord le deuxième moyen de commutation ( 165) et au bout d'un temps pré- défini, on ouvre le deuxième moyen de commutation ( 165).