Brevet FR2861428A1 — publié le 20050429

L'invention concerne un dispositif de pilotage électronique d'un actionneur piézo-électrique ultrasonore, en particulier l'actionneur d'un injecteur de carburant à étage piézo-électrique du moteur thermique d'un véhicule automobile. La fonction essentielle du dispositif électronique de pilotage est d'exciter des cellules piézo-électriques pour faire vibrer la structure d'un injecteur. La description d'un tel injecteur, selon l'invention, a fait l'objet d'une demande de brevet n 99 14548 déposée le 19 novembre 1999. Pour pulvériser plus finement le carburant, on réalise une ouverture oscillante à fréquence ultrasonore du nez de la buse de l'injecteur. Ainsi, on doit générer un signal alternatif de fréquence élevée pour exciter les cellules piézo-électriques de cet injecteur. L'électronique de pilotage des injecteurs génère une haute tension périodique Vpki (supérieure à une centaine de volts) et une haute fréquence Frki (supérieure à une dizaine de kilo Hertz) sur une cellule piézo-électrique à partir d'une source de tension continue telle que la batterie d'une automobile ou la sortie d'un convertisseur DC de puissance. Les différentes topologies qui ont été proposées permettent de commander séquentiellement de 1 à N injecteurs (typiquement 4 ou 6 injecteurs). Une topologie permettant de satisfaire cet objectif et servant d'illustration est représentée sur la figure 1. Sur ce shéma, Lr désigne une inductance, Ir, l'intensité de courant, E la source de tension continue, U11 la tension engendrée dans le premier étage, U12 la tension engendrée dans le deuxième étage. La figure 2 montre la variation de la tension Vpki aux bornes des capacités des injecteurs piézo-électriques, en fonction du temps. La figure 3 représente les chronogrammes de fonctionnement d'un système d'injection à quatre injecteurs, dont l'injection est sélectionnée par les interrupteurs S1, S2, S3, S4 de la figure 1. Les injecteurs piézo-électriques résonants du type ci-dessus présentent des caractéristiques d'ouverture du nez fonction de la fréquence d'excitation. Cette ouverture est liée au débit maximal que peut injecter l'injecteur. Le gain d'ouverture maximum est obtenu pour une fréquence Frki. La variation de l'ouverture du nez des injecteurs, en fonction de la fréquence d'excitation est représentée sur la figure 4. La fréquence ci-dessus dépend elle-même de deux paramètres: la température de l'injecteur ainsi que la tension d'excitation des rondelles piézo-électriques composant cet injecteur par l'électronique elle-même. Ainsi, le débit d'injection dépend du point de fonctionnement en température et en tension de l'injecteur. Le but de l'invention consiste ainsi à tenir compte de ces deux paramètres pour avoir un débit optimal de l'injecteur, quels que soient la température et la tension d'excitation de l'injecteur. Suivant l'invention, le dispositif électronique de commande alternative d'injecteurs piézo-électriques résonants pour un moteur thermique, comprenant un circuit électronique de puissance pour générer la fréquence et la tension d'excitation des éléments piézo-électriques des injecteurs est caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur pour déterminer la fréquence d'excitation optimale coopérant avec des moyens de commande du circuit électronique de puissance, de telle sorte que les éléments piézoélectriques des injecteurs soient excités par la dite fréquence optimale. De préférence, le dit calculateur est adapté pour calculer la fréquence optimale, en fonction de la température de chaque injecteur. Ce calculateur peut, en outre, être adapté pour recevoir une consigne optimale d'excitation des injecteurs en fonction de leur tension d'excitation. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après: - La figure 5 représente à titre d'exemple, non limitatif, le dispositif électronique de commande d'injecteurs piézo-électriques selon l'invention. En référence à la figure 5, le dispositif électronique de commande alternative d'injecteurs piézo-électriques (1) résonants pour un moteur thermique comprend un circuit électronique de puissance (2) pour générer la fréquence et la tension d'excitation des éléments piézo-électriques des injecteurs (1). Conformément à l'invention, le dispositif électronique de commande comprend un calculateur (3) pour déterminer la fréquence d'excitation optimale coopérant avec des moyens (4) de commande du circuit électronique de puissance (2), de telle sorte que les éléments piézo- électriques des injecteurs (1) soient excités par la dite fréquence optimale. De préférence, le calculateur (3) est également adapté pour calculer la fréquence optimale, en fonction de la température de chaque injecteur (1). Dans l'exemple du schéma de la figure 5, le calculateur (3) reçoit en outre une consigne optimale (5) d'excitation des injecteurs en fonction de leur tension d'excitation. En outre, le calculateur (3) coopère avec une mémoire ayant en mémoire un tableau indiquant les valeurs des fréquences optimales d'excitation des injecteurs en fonction de leur tension de commande. Un exemple d'un tel tableau est montré ci-après: Température 600V 800V 1000V 1200V -20 C 41 khZ 41,1 kHz 41,2kHz 41,3kHz 0 C 41,1khZ 41,2kHz 41,3kHz 41,4kHz 80 C 41,2kHz 41,3kHz 41,4kHz 41,5kHz 100 C 41,3kHz 41,4kHz 41,5kHz 41,6kHz Ces valeurs varient bien entendu en fonction des caractéristiques des injecteurs qui peuvent varier pour des injecteurs du même type produits en grande série. A cet effet, le calculateur (3) est adapté pour déterminer la fréquence optimale, en fonction des paramètres déterminés par une calibration des injecteurs. Le tableau ci-dessus indique des valeurs de fréquences optimales qui tiennent compte du calibrage de l'injecteur. L'invention permet ainsi d'optimiser le fonctionnement d'un moteur thermique. Tension 4 REVENDICATIONS 1) Dispositif électronique de commande alternative d'injecteurs piézoélectriques résonants pour un moteur thermique, comprenant un circuit électronique de puissance (2) pour générer la fréquence et la tension d'excitation des éléments piézo-électriques des injecteurs (1) , caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur (3) pour déterminer la fréquence d'excitation optimale coopérant avec des moyens de commande (4) du circuit électronique de puissance (2) de telle sorte que les éléments piézo-électriques des injecteurs (1) soient excités par la dite fréquence optimale. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit calculateur (3) est adapté pour calculer la fréquence optimale, en fonction de la température de chaque injecteur (1) 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dit calculateur (3) est en outre adapté pour recevoir une consigne optimale (5) d'excitation des injecteurs (1) en fonction de leur tension d'excitation. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dit calculateur (3) coopère avec une mémoire ayant en mémoire un tableau indiquant les valeurs des fréquences optimales d'excitation des injecteurs en fonction de leur tension de commande. 5) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dit calculateur (3) est adapté pour déterminer la fréquence optimale, en 25 fonction de paramètres déterminés par une calibration des injecteurs.