Brevet FR2749990A1 — publié le 19971219

La présente invention concerne un dispositif autosurvolteur pour actionneur. Plus particulièrement ce dispositif est adapté pour déclencher le fonctionnement d'un injecteur de carburant, dans un moteur à combustion interne. II est connu d'associer à un injecteur de carburant un dispositif autosurvolteur, capable de délivrer une forte tension dans un temps très court pour provoquer l'injection de carburant. Ces dispositifs autosurvolteurs stockent dans une capacité de stockage la tension qui leur sera nécessaire pour la prochaine mise en action de l'injecteur, pendant que l'injecteur est inactif. Bien entendu non seulement les dispositifs autosurvolteurs doivent reconstituer rapidement cette surtension de mise en action de l'injecteur (après utilisation), mais encore il est nécessaire que pendant l'inactivité de l'injecteur un niveau de surtension suffisant soit maintenu dans la capacité de stockage. En effet, une tension non maintenue dans une capacité a tendance à diminuer avec le temps. En conséquence les dispositifs autosurvolteurs doivent, alors que l'injecteur est inactif, reconstituer rapidement et maintenir une certaine tension dans la capacité de stockage. Pour reconstituer cette surtension, ils doivent néanmoins utiliser de faibles courants, afin de ne pas commander la mise en action de l'injecteur. Or, lorsqu'un dispositif autosurvolteur est utilisé avec un faible courant pour recharger la capacité de stockage, les pertes dues aux courants de Foucault circulant dans le circuit magnétique diminuent énormément, voire annulent, le courant de recharge de la capacité. Pour pallier cet inconvénient on utilise pour recharger la capacité de stockage, pendant le temps d'inaction de l'injecteur, un convertisseur de tension de plus faible puissance. Mais ceci nécessite l'ajout d'un dispositif spécifique, et une augmentation des coûts de fabrication. Le but de la présente invention est de créer un dispositif autosurvolteur non sujet aux courants de Foucault, lorsqu'il est alimenté sous faible intensité, et permettant de recharger la capacité de stockage du dispositif autosurvolteur, sans rajouter de convertisseur. On cherche également à utiliser le moins d'éléments supplémentaires, afin de diminuer les coûts de fabrication d'un tel dispositif. A cet effet la présente invention concerne un dispositif autosurvolteur adapté pour commander un actionneur, le dit dispositif autosurvolteur étant du type comportant: - une capacité de stockage d'une surtension, - un circuit de charge de cette capacité comportant une première self de forte puissance et assurant le fonctionnement de l'actionneur, et un ensemble de diodes et d'interrupteurs associés, le dit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre: - une seconde self, de faible puissance et de faible perte associée à au moins un interrupteur appartenant au circuit de charge de la capacité de stockage, afin de recharger la capacité de stockage sous faible intensité sans pertes générées par des courants de Foucault. Grâce à de telles dispositions, la première self est maintenue sous une très faible différence de potentiel et ne perturbe plus le rendement du système. Sous faible courant, la seconde self du circuit de charge génère de très faibles pertes par courants de Foucault, puisqu'elle présente une faible puissance. Ainsi, la charge de la capacité de stockage s'effectue dans les meilleures conditions possibles. Différents montages du circuit de charge dits backward (inverse), backward / forward (bidirectionnel) et push-pull (symétrique) permettent d'harmoniser au mieux les temps des phases de charge et de décharge des première et seconde selfs. Ceci permet d'améliorer encore le rendement du circuit de charge. Avantageusement, I'utilisation d'un interrupteur du circuit de charge, déjà existant pour réaliser le circuit de charge selon l'invention, réduit les éléments nécessaires à la réalisation du dispositif selon l'invention. Ceci permet d'optimiser la fonction de charge de la capacité à moindre coût. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux dessins annexés dans lesquels: - La figure 1 est une vue schématique représentant un autosurvolteur de type connu, - La figure 2 est une vue schématique représentant un dispositif selon la présente invention selon un circuit de montage dit backward (inverse) dans lequel les première et seconde selfs sont montées en parallèle, - La figure 3 est une vue représentant les variations de l'intensité du courant parcourant la première self (courbe b) et la seconde self (courbe a), dans le cas d'un premier mode de fonctionnement du dispositif représenté à la figure 2, - La figure 4 est une vue analogue à la figure 3, montrant un second mode de fonctionnement du dispositif représenté à la figure 2, - La figure 5 est une vue schématique d'un second mode de réalisation de l'invention montrant un circuit de charge dit forward / backward (bidirectionnel) dans lequel les première et seconde selfs sont montées en série et, - La figure 6 est une vue schématique d'un troisième mode de réalisation de l'invention montrant un circuit de charge dit push / pull (symétrique) dans lequel les première et seconde selfs sont montées en parallèle. Un autosurvolteur 10 de type connu se compose essentiellement (figure 1): - d'une capacité de stockage 11 d'une surtension et, - d'un circuit de charge C de cette capacité. Ce circuit de charge comprend une première self de forte puissance 12 et un ensemble d'interrupteurs S1, S2, ainsi que deux diodes D1, D2. Un tel circuit de charge est adapté pour créer une surtension dans la capacité de stockage 11 et pour délivrer cette surtension, sur commande, à un actionneur selfique (non représenté), par exemple un injecteur de carburant, pour un moteur à combustion interne. Avantageusement, la self de l'actionneur et la première self 12 ne forme qu'un seul et même élément. Le circuit de charge est alimenté par le pôle positif de la batterie d'un véhicule automobile (+V). Le problème inhérent à un tel système est le suivant: - lorsque l'actionnneur est inactif, la première self 12 doit être traversée par un courant de faible intensité (pour ne pas provoquer le fonctionnement l'actionneur). Or, pendant ce même temps d'inactivité, la première self 12 doit permettre la reconstitution de la surtension dans la capacité de stockage 11. Lorsqu'une self de forte puissance avec de fortes pertes dues aux courants de Foucault, comme la self 12, est utilisée avec un courant de faible intensité, ces courants de Foucault sont prépondérants et l'énergie emmagasinée dans la self de l'injecteur, pour essayer de recharger la capacité, est entièrement dissipée par les courants de Foucault. De ce fait, le rendement du circuit de charge C de la capacité de stockage est très faible. II en résulte que la recharge de la capacité de stockage n'est pas optimum. Selon l'invention (figure 2), I'autosurvolteur 10 comporte une première self 12, une seconde self 13 de faible puissance, et une diode D3. Lorsque la seconde self 13 est reliée à une forte tension, du fait de sa faible puissance, elle crée peu de pertes par courants de Foucault, ce qui rend son rendement de charge beaucoup plus satisfaisant. La première self 12 est maintenue à une faible tension, et ne génère pas de pertes de courants de Foucault. Dans l'exemple représenté à la figure 2, les première et seconde selfs 12, 13 sont montées en parallèle, c'est pourquoi ce circuit est appelé backward (inverse) parallèle. Mais les première et seconde selfs 12, 13 pourraient tout aussi bien être montées en série. Dans ce cas le circuit de charge C serait dit backward (inverse) série. On notera que pendant la phase de repos de l'actionneur, on alterne deux a étapes, à savoir: - une étape A dans laquelle l'interrupteur S2 est passant, et S1 bloquant, et - une étape B1 dans laquelle l'interrupteur S2 est bloquant, et S1 passant, ou bien - une étape A dans laquelle l'interrupteur S2 est passant, et S1 bloquant, et - une étape B2 dans laquelle les interrupteurs S1 et S2 sont bloquants. L'alternance des étapes A et B1 donne les variations de l'intensité du courant dans la première self 12 (courbe b en pointillés) et dans la seconde self 13 (courbe a) représentées à la figure 3. L'alternance des étapes A et B2 donne les courbes a et b représentées à la figure 4. En référence à la figure 3, on remarquera que le courant dans la première self 12 (self de l'injecteur) croît lentement et décroît de même (courbe b). Le courant dans la seconde self 13 croît et décroît plus fortement (courbe a). C'est pendant la phase de décroissance rapide (trait gras, courbe a) de la seconde self 13 que l'on recharge la capacité de stockage 11. On remarquera que chaque cycle de charge et de décharge de la seconde self 13 (une fois que le courant dans la première self 12 a atteint une valeur limite lo) est déclenché après un temps mort AT, AT', lorsqu'un début de décroissance du courant parcourant la première self 12 est atteint. Ceci permet de ne pas augmenter le niveau lo du courant de maintien dans la première self 12. Une élévation trop importante de ce courant dans la première self provoquerait en effet la mise en action de l'injecteur, ce qui est à éviter. Un tel mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention génère beaucoup de temps morts et des temps de recharge de la capacité 11 relativement faibles. Les temps morts permettent cependant d'harmoniser les temps de charge et de décharge des première et seconde self, qui en raison de leur tension appliquée différente, ne sont pas analogues. Selon le mode de fonctionnement représenté à la figure 4, il y a décharge de la première self 12 à chaque cycle. Ceci permet d'obtenir des temps de décharge de la seconde self 13 plus longs (donc une meilleure recharge de la capacité de stockage), mais cela génère plus de pertes par courants de Foucault (à chaque fois que la première self se décharge). Cependant, grâce au dispositif selon l'invention, la charge de la capacité de stockage est nettement améliorée, par rapport à celle obtenue avec le dispositif représenté à la figure 1. Avantageusement, il n'a pas été nécessaire d'adjoindre au dispositif de la figure 1 un convertisseur complet (une diode + un interrupteur + une self), puisque l'interrupteur S2 permet de faire fonctionner l'injecteur d'une part, et d'autre part de commander la charge et la décharge de la seconde self. On notera que dans le montage représenté à la figure 2 (montage backward (inverse)), il existe deux temps distincts pendant lesquels on assiste d'abord à la charge de la seconde self 13, puis à sa décharge ; seule cette décharge génère la charge de la capacité de stockage 13. Dans les modes de réalisation représentés aux figures 5 et 6, la charge de la capacité de stockage 11 est effectuée, à la fois pendant les temps de charge et les temps de décharge de la seconde self 13. Il en résulte un chargement beaucoup plus rapide de cette capacité 11. La figure 5 illustre un mode de réalisation utilisant un montage forward / backward (bidirectionnel) dans lequel la seconde self 13 est montée en série. Cette seconde self aurait d'ailleurs (en variante) pu être montée en parallèle avec la première self 12. Pour être plus exact, dans l'exemple représenté à la figure 5, la seconde self 13 est constituée de deux selfs en série 1 3a et 13b. II s'agit là en fait d'un autotransformateur monté en série avec la première self 12. Le fonctionnement d'un tel dispositif est cependant analogue à celui précédemment décrit. L'intérêt d'un tel montage réside dans le fait que la charge de la capacité de stockage s'effectue pendant les étapes de charge et de décharge de la seconde self 13. La figure 6 illustre un troisième mode de réalisation de l'invention, dans lequel le circuit de charge C est un montage de type push-pull (symétrique). La seconde self 13 est montée en parallèle avec la première self 12. Par rapport au montage précédent, il a simplement été ajouté un primaire en opposition dans la boucle de roue libre. Un montage de même type avec des première et seconde selfs montées en série aurait également été possible (en variante). La seconde self 13 se compose en fait de trois selfs 13a, 13b et 13c. La self 13b peut être placée soit dans la branche de la diode D2 (cas représenté), soit dans la branche de l'interrupteur S1. Lorsque l'actionneur est à l'état de repos, la recharge de la capacité 11 est effectuée en faisant croître le courant dans la première self 12 jusqu'à sa limite (inférieure à l'intensité de mise en action de l'actionneur), et ensuite en alternant des décharges de la self 13b et des charges de la self 1 3a. Les valeurs respectives de 1 3a et 13b sont optimisées (de manière connue en soi) pour éviter la saturation de l'autotransformateur et assurer un meilleur rendement. On notera que lorsque le circuit de charge est du type forward / backward (bidirectionnel), I'interrupteur S2 du circuit de charge est adapté pour imposer à la seconde self 13 des temps de charge et de décharge analogues à ceux de la première self 12. Par contre, dans le cas d'un circuit de charge du type push-pull (symétrique), I'interrupteur S2 du circuit de charge est adapté pour imposer à la première self 12 des temps de charge et de décharge analogues à ceux de la seconde self 13. On notera que a deuxième self doit être saturable à haut courant de manière à ne pas perturber le fonctionnement de l'actionneur à fort courant (lors de la mise en marche de l'actionneur), ceci quelque soit le mode de réalisation du circuit de charge choisi. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et englobe toute variante à la portée de l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1] Dispositif autosurvolteur (10) adapté pour commander un actionneur, le dit dispositif autosurvolteur étant du type comportant: - une capacité de stockage (11) d'une surtension, - un circuit de charge (C) de cette capacité comportant une première self (12) de forte puissance assurant le fonctionnement de l'actionneur et un ensemble de diodes (D1, D2) et d'interrupteurs (S1, S2) associés, le dit dispositif (10) étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre: - une seconde self (13), de faible puissance, associée à au moins un interrupteur (S2) appartenant au circuit de charge (C) de la capacité de stockage (11), afin de recharger la capacité de stockage sous faible intensité sans générer de pertes par courants de Foucault. 2] Dispositif autosurvolteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde self inductance (13) est montée en série avec la première (12). 3] Dispositif autosurvolteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde self inductance (13) est montée en parallèle avec la première (12). 4] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de charge (C) est dit du type backward (inverse), I'interrupteur (S2) du circuit de charge de la seconde self (13) étant adapté pour introduire des temps morts dans les cycles de charges et de décharges de la seconde self, afin d'harmoniser les temps de charge et de décharge des première et seconde selfs (12, 13). 5] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de charge est dit forward I backward (bidirectionnel), I'interrupteur (S2) du circuit de charge (C) étant adapté pour imposer à la seconde self (13) des temps de charge et de décharge analogues à ceux de la première self (12). 6] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit de charge est dit push I pull (symétrique), I'interrupteur (S2) du circuit de charge (C) étant adapté pour imposer à la première self (12) des temps de charge et de décharge analogues à ceux de la seconde self (13). 7] Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la capacité de stockage (11) est chargée à la fois, pendant les phases de charge et de décharge des première et seconde selfs (12, 13).