Brevet FR2807106A1 — publié le 20011005

Etat de la technique. L'invention concerne un procédé de commande d'un injec- teur à l'aide d'un actionneur piézo-électrique pour manoeuvrer l'aiguille de l'injecteur, selon lequel on applique une tension de commande à l'actionneur piézo-électrique, cette tension produisant une variation de longueur et déplaçant un organe d'obturation de soupape par l'intermédiaire d'un coupleur hydraulique pour que l'aiguille ouvre ou ferme le canal d'injection de l'injecteur. Les injecteurs s'utilisent par exemple pour injecter du car- lo burant dans des moteurs à combustion interne. En particulier pour l'injection à haute pression dans un système dit " à rampe commune ". la difficulté est de doser avec une grande précision la quantité de carburant à injecter, pour respecter en particulier la réglementation stricte relative à la qualité des gaz d'échappement. Les injecteurs équipés d'un actionneur piézo-électrique sont connus en soi. L'actionneur piézo-électrique ne dé- place pas en général directement l'aiguille de l'injecteur mais par un cou- pleur hydraulique. Ce coupleur a essentiellement deux propriétés: il amplifie la course de l'aiguille d'injecteur et il découple l'injecteur des di- latations de température statiques de l'actionneur. A côté de cette dilata- tion statique de température, la capacité de déplacement de l'actionneur varie également avec la température. Il en résulte que la tension de com- mande pour une commande optimale de l'actionneur piézo-électrique dé- pend de cette température. Pour économiser un capteur de température supplémen- taire, on a utilisé jusqu'à présent la capacité de l'actiomnneur pour en dé- terminer la température ou encore l'élévation de température propre de l'actionneur à partir de la quantité de chaleur qui lui a été fournie par la commande. De nouvelles analyses ont toutefois montré que l'échauffement propre de l'actionneur correspond à une participation relativement faible de sa température. Avantages de l'invention. La présente invention a pour but de remédier à ces incon- vénients et concerne à cet effet un procédé de commande d'un injecteur par un actionneur piézo-électrique du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on détermine la température de l'actionneur, et à partir de la tempé- rature obtenue on forme une valeur de correction à l'aide de laquelle on corrige la tension de commande pour compenser le comportement en tem- pérature de l'actionneur. Le procédé selon l'invention offre l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique de ne pas utiliser l'échauffement propre pour déter- miner la température. Au contraire, on saisit la température ambiante et on évalue ainsi la température de l'actionneur pour corriger sa tension de commande. Ainsi, de manière avantageuse, on obtient une valeur de température beaucoup plus précise permettant d'améliorer le dosage, la quantité de carburant injectée. On évite ainsi un capteur de température supplémentaire. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses, on mesure l0 soit la température dans l'environnement de l'injecteur, soit la tempéra- ture d'un moteur à combustion interne dans lequel est monté l'injecteur, ou encore la température du carburant à injecter dans le moteur à com- bustion interne. Comme en général le bloc moteur est en bonne conductivité thermique avec l'eau de refroidissement ou avec son huile, on peut avan- tageusement mesurer directement la température à l'aide d'un capteur déjà existant et utiliser cette température pour évaluer la température de l'actionneur et corriger la tension de commande. Le procédé selon l'invention convient avantageusement pour une application à un injecteur de système de rampe commune pour l'injection directe dans un moteur Diesel ou un moteur à essence. En par- ticulier, dans de tels systèmes, du fait de l'injection à haute pression né- cessaire et comme il faut respecter la réglementation relative aux gaz d'échappement, il est nécessaire d'avoir un dosage particulièrement précis de la quantité de carburant injectée. Dessins. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un injecteur, - la figure 2 montre la disposition d'injecteurs dans un moteur à com- bustion interne, - la figure 3 montre un circuit d'exploitation. Description. La figure 1 montre schématiquement un injecteur 1 com- portant un perçage central. Dans la partie supérieure il y a un piston de réglage 3 avec un actionneur piézo-électrique 2; le piston de réglage 3 est relié solidairement à l'actionneur 2. Le piston de réglage 3 se termine en partie supérieure par un coupleur hydraulique 4 alors que vers le bas il comporte une ouverture avec un canal de liaison vers un premier siège 6 au niveau duquel se trouve un piston 5 avec un organe d'obturation 12. L'organe d'obturation 12 est réalisé pour fermer le premier siège 6 lorsque l'actionnrmeur 2 est en phase de repos. Lorsque l'actionneur 2 est comman- dé, c'est-a-dire lorsqu'on lui applique une tension de commande Ua aux bornes +, -, l'actionneur 2 commande le piston de réglage 3 et pousse le piston 5 par l'intermédiaire d'un coupleur hydraulique 4 avec l'organe d'obturation 12 en direction d'un second siège 7. Sous le second siège un canal correspondant loge une aiguille d'injecteur 11 qui ferme ou ouvre la sortie du canal haute pression 13 (pression de la rampe commune) sui- vant la tension de commande Ua et la pression Pr dans la zone haute pression. La haute pression est fournie par une arrivée 9 de fluide à in- jecter, par exemple de carburant destiné au moteur a combustion interne. Un organe d'étranglement d'alimentation 8 et un organe d'étranglement de sortie 10 commandent la quantité et la durée de la fourniture du fluide en direction de l'aiguille 11 et du coupleur hydraulique 4. Le coupleur hy- draulique 4 a pour fonction, d'une part, d'amplifier la course du piston 5, et, d'autre part, de découpler le piston de commande de la dilatation stati- que en température de l'actionneur 2. Le fonctionnement de cet injecteur sera décrit ci-après de manière plus détaillée. A chaque commande de l'actionneur 2, le piston de réglage 3 est déplacé en direction du coupleur hydraulique 4. Le piston 5 se déplace ainsi avec l'organe d'obturation 12 en direction du second siège 7. Une partie du fluide qui se trouve dans le coupleur hydraulique 4, par exemple le carburant, est expulsée par un intervalle de fuite. Entre les deux injections il faut dans ces conditions remplir de nouveau le coupleur hydraulique 4 pour conserver sa sécurité de fonctionnement. Une pression élevée règne dans le canal d'alimentation 9; dans le cas d'un système à rampe commune, cette pression est par exem- ple comprise entre 200 et 1600 bars. Cette pression agit contre l'aiguille d'injecteur 11 et maintient l'aiguille fermée pour éviter que du carburant ne puisse sortir. Si maintenant, du fait de la tension de commande Ua, l'actionneur 2 est actionné et que l'organe d'obturation 12 se déplace en direction du second siège, la pression diminue dans la plage des hautes pressions et l'aiguille d'injecteur 11 libère le canal d'injection. La figure 2 montre schématiquement une disposition de quatre injecteurs 1 répartis suivant une ligne pour les quatre cylindres d'un moteur à combustion interne 20. Il est également prévu un capteur de température 21 couplé thermiquement aux injecteurs 1. Ce capteur de température 21 est de préférence un capteur de température destiné à mesurer la température du moteur dite "" température du bloc ", de l'eau de refroidissement, la température de l'huile, celle du carburant ou une température analogue. Les valeurs de la température traduisent la tempé- rature dans le bloc moteur qui du fait de la bonne conductivité thermique correspond essentiellement à la température de l'injecteur 1 et ainsi à celle de l'actionneur 2. La figure 3 montre un schéma par blocs d'un circuit d'exploitation pour la correction en température de la tension de com- mande Ua. Le bloc 31 génère une tension de commande qui dépend par exemple de la pression Pr dans la rampe commune dans le cas d'un sys- tème d'injection à rampe commune. Cette tension est appliquée à un élé- ment 33 pour y être multipliée par un coefficient de correction. Ce coefficient de correction résulte de la courbe caractéristique 32 dans laquelle la température mesurée Tmess est la grandeur d'entrée. Au point 34 on dispose alors de la tension de commande corrigée Ua. A la place d'un multiplicateur 33, en variante, on prévoit également un additionneur. Dans ce cas, il y aurait une correction de ten- sion de commande par voie additive ou soustractive. Grâce à cette détermination " extérieure " de la température, il ne faut aucun capteur supplémentaire pour déterminer la température de l'actionneur. REVEND I CATIONS 1 ) Procédé de commande d'un injecteur (1) à l'aide d'un actionneur piézo- électrique (2) pour manoeuvrer l'aiguille (11) de l'injecteur, selon lequel on applique une tension de commande (Ua) à l'actionneur pié- zo-électrique, cette tension produisant une variation de longueur et dépla- çant un organe d'obturation de soupape (12) par l'intermédiaire d'un coupleur hydraulique (4) pour que l'aiguille (11) ouvre ou ferme le canal d'injection (13) de l'injecteur (1), caractérisé en ce qu' on détermine la température de l'actionneur (2), et à partir de la température obtenue on forme une valeur de correction à l'aide de laquelle on corrige la tension de commande (Ua) pour compenser le comportement en température de l'actionneur (2). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on mesure la température dans l'environnement de l'injecteur (1). 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on mesure la température d'un moteur à combustion interne (20) dans lequel est monté l'injecteur (1). 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on mesure la température du carburant à injecter dans le moteur à com- bustion interne (20). ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on mesure la température de l'eau de refroidissement et/ou de l'huile du moteur. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur (1) fait partie d'un système d'injection à rampe commune. 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu' il est appliqué à un système d'injection directe de gasoil ou d'essence.