Brevet FR2767355A1 — publié le 19990219

L'invention concerne un dispositif de commande d'au moins un organe de réglage capacitif, notamment pour au moins un injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne, au moyen de signaux envoyés à un circuit de commande, comprenant un agencement servant à produire une tension élevée à partir d'une source de tension continue, un condensateur, une bobine de charge, une bobine de décharge et au moins un interrupteur de charge et un interrupteur de décharge. L'invention concerne aussi un procédé de mise en oeuvre de ce dispositif. Par JP 3-199650 A (Patent Abstracts of Japan M-1183, novembre 1991, tome 15, n 463), on connaît un circuit de commande d'un organe de réglage capacitif au moyen d'un circuit de commande, qui comprend une source de tension servant à produire une tension élevée, un condensateur, une bobine de charge, une bobine de décharge, un interrupteur de charge et un interrupteur de décharge. Si, en raison de signaux perturbateurs, l'interrupteur de charge et l'interrupteur de décharge sont simultanément commandés à l'état passant, le circuit est isolé de la source de tension. Par DE 36 21 541 A1, on connaît un dispositif de commande d'organes de réglage capacitifs, comprenant un condensateur pouvant être chargé par une source de tension, une bobine de charge et une bobine de décharge. La tension Up pouvant être atteinte sur les organes de réglage capacitifs est limitée à une valeur Up source de tension. Ce circuit ne convient pas pour une alimentation à tension élevée d'organes de réglage capacitifs pour injecteurs de carburant d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile avec Up 15UB. On sait que des tensions plus élevées peuvent être produites au moyen de parties formant réseau de commutation (SNT). Du fait des dimensions des enroulements de la partie formant réseau de commutation SNT (transformateur), de la bobine de charge et de la bobine de décharge, ainsi que de leur poids, des problèmes se posent lorsqu'il s'agit de les monter dans un boîtier spécial pour véhicule. L'invention a pour but de réduire les dimensions et le poids d'un dispositif de commande d'au moins un organe de réglage capacitif de façon telle qu'il s'adapte sans complication dans un boîtier spécial pour véhicule. L'invention a aussi pour but de fournir un procédé de mise en oeuvre de ce dispositif. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande, du type générique défini en introduction, caractérisé - en ce que l'agencement servant à produire une tension élevée est une partie formant réseau de commutation contenant un transformateur, - en ce que l'enroulement primaire du transformateur est connecté, en série avec un interrupteur électronique, aux bornes de la source de courant continu, - en ce que l'enroulement secondaire du transformateur est connecté par sa première borne, par l'intermédiaire du condensateur, au pôle moins de la source de tension et par sa seconde borne à des premières bornes des organes de réglage capacitifs connectés en parallèle, - en ce que l'enroulement secondaire du transformateur remplit la fonction à la fois de la bobine de charge et de la bobine de décharge, - en ce que l'autre borne de chaque organe de réglage est reliée au pôle moins par l'intermédiaire d'un interrupteur de charge ne laissant passer le courant qu'en direction du pôle moins, - en ce qu'un interrupteur de décharge laissant passer le courant en provenance du pôle moins est connecté en parallèle à l'interrupteur de charge, - en ce qu'un circuit série d'une bobine de commutation et d'un interrupteur laissant passer le courant vers le pôle moins est disposé entre la seconde borne de l'enroulement secondaire et le pôle moins et - en ce qu'une diode laissant passer le courant en provenance du pôle moins est disposée en parallèle à ce circuit série. Dans un tel dispositif, il peut aussi être prévu que l'interrupteur de charge soit un transistor MOS positif. L'invention a aussi pour objet un procédé de mise en oeuvre de ce dispositif, caractérisé - en ce que le circuit de commande actionne les interrupteurs en fonction de signaux de commande, de la tension du condensateur, de la tension d'organe de réglage et du numéro de l'organe de réglage à commander, - en ce que, pour charger le condensateur, l'interrupteur est commandé par impulsions jusqu'à ce que la tension de condensateur atteigne une valeur de consigne préfixée - en ce que, pour commander un organe de réglage, un signal de commande est appliqué au circuit de commande qui, à la suite de cette application, amorce l'interrupteur de charge associé à l'organe de réglage, afin de charger l'organe de réglage, à partir du condensateur et par l'intermédiaire de l'enroulement secondaire servant de bobine de charge, jusqu'à ce que la tension d'organe de réglage ait atteint une valeur de consigne préfixée, en ce que, lorsque la valeur de consigne est atteinte, l'interrupteur de commutation est amorcé, de sorte que l'interrupteur de charge n'est pas passant, que l'organe de réglage reste chargé et que le condensateur est polarisé négativement, à la suite de quoi l'interrupteur de commutation s'éteint, et - en ce que, pour décharger l'organe de réglage à la fin du signal de commande, l'interrupteur de décharge associé à l'organe de réglage est amorcé, de sorte que l'organe de réglage est déchargé dans le condensateur à travers l'enroulement secondaire servant de bobine de décharge, avec x = 1... n. Un couplage de la partie formant réseau de commutation avec l'étage final de commutation permet que la fonction de bobine de charge et de bobine de décharge soit remplie par la bobine secondaire LS du transformateur-partie formant réseau de commutation T. Il est de ce fait possible de faire l'économie de la bobine de charge (ou la bobine de décharge) de grandes dimensions et lourde. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention est exposé ci-après en détail en regard des dessins schématiques. On voit: à la figure 1, le circuit de l'exemple de mise en oeuvre et, à la figure 2, un ordinogramme concernant le déroulement du procédé de commande conforme à l'invention. La figure 1 représente le circuit d'un exemple de réalisation, conforme à l'invention, permettant de commander des injecteurs de carburant, non détaillés d'une manière plus précise, d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, par l'intermédiaire d'organes de réglage capacitifs (piézocéra-miques) Px (x = 1 à n) et au moyen d'un circuit de commande ST qui n'est pas présenté en détail et qui fait partie d'un appareil de commande de moteur ECU commandé par microprocesseur, indiqué sous forme d'une case. Il est prévu, connecté aux bornes B+ et GND d'une source de tension de bord B, qui fournit une tension de batterie de par exemple 12V, un circuit série formée de l'enroulement primaire Lp d'un transformateur T et d'un interrupteur électronique Tl, de préférence un transistor MOS positif, qui est commandé par le circuit de commande ST. Le transformateur R et l'interrupteur de charge T1 appartiennent à une partie formant réseau de commutation SNT qui n'est pas détaillée d'une manière plus précise, mais n'est indiquée que par une case en trait interrompu. Cette partie formant réseau de commutation SNT fonctionne suivant le principe du convertisseur à blocage. L'enroulement secondaire LS du transformateur T est connecté par sa première borne, par l'intermédiaire d'un condensateur C, au pôle moins GND de la source de tension B et par sa seconde borne à des premières bornes d'organes de réglage capacitifs Px montés en parallèle. L'autre borne de chacun des organes de réglage capacitifs Px (Pl à Pn) est connectée au pôle moins GND de la source de tension B par l'intermédiaire, pour chacun de ces organes, de deux interrupteurs électroniques T3x et T4x associés ne laissant chacun passer le courant que dans un sens, l'un T3x de ces interrupteurs associés servant d'interrupteur de charge et pouvant être commandé à l'état passant de l'organe de réglage Px considéré vers le pôle moins GND et l'autre T4x de ces interrupteurs servant d'interrupteur de décharge et pouvant être commandé à l'état passant du pôle moins GND vers l'organe de réglage Px considéré. Il est prévu, disposés entre la seconde borne de l'enroulement secondaire LS et le pôle moins GND, un circuit série formé d'une bobine de commutation LA et d'un interrupteur électronique de commutation T2 pouvant être commandé à l'état passant du courant vers le pôle moins GND et, en parallèle à ce circuit série, une diode D qui laisse passer le courant du pôle moins GND vers la seconde borne de l'enroulement secondaire LS. De préférence, l'interrupteur de commutation T2, l'interrupteur de charge T3x et l'interrupteur de décharge T4x sont des interrupteurs à thyristor qui s'éteignent d'eux-mêmes lors du passage du courant par zéro (lorsque le courant qui les traverse change de signe). Un procédé de mise en oeuvre du circuit de commande décrit est exposé ci-après en regard des dessins. En partant d'un régime permanent, dans lequel tous les interrupteurs Tl, T2, T3x et T4x sont non passants, le transformateur T est sans courant, les organes de réglage capacitifs Px (Pl à Pn) sont déchargés et le condensateur C est chargé approximativement à moitié, l'interrupteur de charge T1 est commandé par impulsions suivant le principe de convertisseur à blocage (Tl = 1; I à la figure 2) pour charger le condensateur C. Un courant de charge IL (figure 1) passe, à partir de l'enroulement secondaire Ls, dans le condensateur C et la diode D pour revenir à l'enroulement secondaire LS. Lorsque la tension de condensateur UC a atteint une valeur de consigne UCcons préfixée (figure 2; II), l'interrupteur de charge Tl est désactivé (figure 2; III). Le condensateur C est ainsi par exemple chargé à une tension UCcons- Pour charger un condensateur C totalement déchargé (après d'assez longues pauses de fonctionnement), l'interrupteur de charge Tl doit nécessairement être commandé par impulsions pendant une durée assez longue pour charger le condensateur C jusqu'à la valeur de consigne UCcons. Si alors un organe de réglage, par exemple Pi, doit être commandé, un signal de commande st (st = 1; figure 2, IV) étant appliqué à cet effet au circuit de commande ST, l'interrupteur de charge T31 est amorcé (figure 2; V). Un courant de charge Ip passe alors, par l'intermédiaire de l'enroulement secondaire LS, qui joue maintenant le rôle de bobine de charge, du condensateur C servant de source de tension à l'organe de réglage Pi et en retour de celui-ci au condensateur C par l'interrupteur de charge T31 à l'état passant. L'injecteur de carburant est ouvert. Dès que la tension d'organe de réglage Up a atteint une valeur de consigne Upcons préfixée, l'interrupteur de commutation T2 est amorcé (figure 2; VI). De ce fait, l'interrupteur de charge T31 devient immédiatement non passant (le thyristor s'éteint et passe à l'état bloqué), étant donné que le courant de charge passant dans l'organe de réglage est nul et est dévié jusque dans le condensateur C en passant par la bobine de commutation LA et l'interrupteur de commutation T2; lorsqu'il devient nul, l'interrupteur de commutation T2 s'éteint. La branche de commutation permet d'une part une augmentation dosée de tension, qui est simple, pour l'organe de réglage considéré et d'autre part une opération de charge négative du condensateur C (polarisation négative). La polarisations négative du condensateur C permet d'assurer une décharge totale des organes de réglage. Ainsi, l'opération de charge de l'organe de réglage Pl est terminée et l'organe de réglage reste chargé jusqu'à ce que le signal de commande st se termine (st = 0 figure 2, VIII). Pour décharger l'organe de réglage Pl, l'interrupteur de décharge T41 est amorcé (figure 2; IX), de sorte qu'un courant de décharge passe de l'organe de réglage Pl jusque dans le condensateur C par l'intermédiaire de l'enroulement secondaire LS jouant maintenant le rôle de bobine de décharge. Le circuit de courant se ferme, du condensateur C à l'organe de réglage Pl, en passant par l'interrupteur de décharge T41. Lorsque l'organe de réglage P1 est déchargé (Up = 0V), la diode D reçoit le courant qui passe encore. Si celui-ci descend au-dessous de la valeur du courant de maintien de l'interrupteur de décharge T41, celui-ci s'éteint et passe à l'état bloqué; l'organe de réglage est déchargé (Up= 0) et l'opération de commande est ainsi achevée. L'opération suivante de commande du même organe de réglage Pl ou d'un autre organe de réglage P2 à Pn se déroule de la même manière que celle décrite pour l'organe de réglage Pl. Pour l'exécution du procédé décrit, outre le signal de commande st, ce sont la tension de condensateur UC, la tension d'organe de réglage Up et le numéro x = 1... n correspondant à l'organe de réglage Px de l'injecteur de carburant à actionner qui sont envoyés au circuit de commande ST. A l'aide de ces données et d'autres données non mentionnées, telles que par exemple vitesse de rotation du moteur, position du vilebrequin, charge (ou position de la pédale d'accélérateur), etc., le circuit de commande ST calcule les signaux de mise en circuit et hors circuit destinés à l'interrupteur de charge Tl ou les signaux de commande st servant à amorcer l'interrupteur T2, l'interrupteur de charge T3x et l'interrupteur de décharge T4x de la manière indiquée ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'au moins un organe de réglage capacitif (Px; x = 1 à n), notamment pour au moins un injecteur de carburant d'un moteur à combustion interne, au moyen de signaux (st, UC, Up, x) envoyés à un circuit de commande (ST), comprenant un agencement servant à produire une tension élevée à partir d'une source de tension continue (B), un condensateur (C), une bobine de charge, une bobine de décharge et au moins un interrupteur de charge (T3x) et un interrupteur de décharge (T4x), caractérisé - en ce que l'agencement servant à produire une tension élevée est une partie formant réseau de commutation (SNT) contenant un transformateur (T), - en ce que l'enroulement primaire (Lp) du transformateur (T) est connecté, en série avec un interrupteur électronique (Ti), aux bornes (+B, GND) de la source de courant continu (B), - en ce que l'enroulement secondaire (LS) du transformateur (T) est connecté par sa première borne, par l'intermédiaire du condensateur (C), au pôle moins (GND) de la source de tension (B) et par sa seconde borne à des premières bornes des organes de réglage capacitifs (Px) connectés en parallèle, - en ce que l'enroulement secondaire (Ls) du transformateur (T) remplit la fonction à la fois de la bobine de charge et de la bobine de décharge, - en ce que l'autre borne de chaque organe de réglage (Px) est reliée au pôle moins (GND) par l'intermédiaire d'un interrupteur de charge (T3x) ne laissant passer le courant qu'en direction du pôle moins (GND), en ce qu'un interrupteur de décharge (T4x) laissant passer le courant en provenance du pôle moins (GND) est connecté en parallèle à l'interrupteur de charge (T3x), - en ce qu'un circuit série d'une bobine de commutation (LA) et d'un interrupteur (T2) laissant passer le courant vers le pôle moins (GND) est disposé entre la seconde borne de l'enroulement secondaire (LS) et le pôle moins (GND) et - en ce qu'une diode (D) laissant passer le courant en provenance du pôle moins (GND) est disposée en parallèle à ce circuit série. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur de charge (Tl) est un transistor MOS positif. 3. Procédé de mise en oeuvre du dispositif suivant la revendication 1, caractérisé - en ce que le circuit de commande (ST) actionne les interrupteurs (T1, T2, T3x et T4x) en fonction de signaux de commande (st), de la tension (Us) du condensateur (C), de la tension d'organe de réglage (Up) et du numéro (x) de l'organe de réglage à commander (Px), en ce que, pour charger le condensateur (C), l'interrupteur (T1) est commandé par impulsions jusqu'à ce que la tension de condensateur (UC) atteigne une valeur de consigne (UCcons) préfixée et - en ce que, pour commander un organe de réglage (Px), un signal de commande (st) est appliqué au circuit de commande (ST) qui, à la suite de cette application, amorce l'interrupteur de charge (T3x) associé à l'organe de réglage (Px), afin de charger l'organe de réglage (Px), à partir du condensateur (C) et par l'intermédiaire de l'enroulement secondaire (LS) servant de bobine de charge, jusqu'à ce que la tension d'organe de réglage (Up) ait atteint une valeur de consigne (Upcons) préfixée, - en ce que, lorsque la valeur de consigne (Upcons) est atteinte, l'interrupteur de commutation (T2) est amorcé, de sorte que l'interrupteur de charge (T3x) n'est pas passant, que l'organe de réglage (Px) reste chargé et que le condensateur (C) est polarisé négativement, à la suite de quoi l'interrupteur de commutation (T2) s'éteint, et - en ce que, pour décharger l'organe de réglage (Px) à la fin du signal de commande (st), l'interrupteur de décharge (T4x) associé à l'organe de réglage (Px) est amorcé, de sorte que l'organe de réglage (Px) est déchargé5 dans le condensateur (C) à travers l'enroulement secondaire (LS) servant de bobine de décharge, avec x = 1... n.