Brevet FR2873755A1 — publié le 20060203

Domaine de l'invention: La présente invention concerne un procédé de gestion d'un dispositif d'injection de carburant notamment d'un véhicule, comportant un injecteur muni d'un élément piézo-électrique commandé de façon à ouvrir l'injecteur. L'invention concerne également un programme d'ordinateur, une mémoire et un appareil de commande pour la mise en oeuvre de ce procédé. Etat de la technique: On connaît un tel procédé selon le document GB 2 366 664 A. Selon ce document, le dispositif ou système d'injection de carburant comporte un injecteur équipé d'un élément piézo-électrique. L'injecteur peut être commandé en position d'ouverture et en position de fermeture. Pour cela, on applique une tension électrique prédéfinie à l'élément piézo-électrique pour faire passer l'injecteur en position ouverte. Dans cette position ouverte, l'aiguille d'injecteur libère l'orifice d'éjection permettant ainsi d'injecter du carburant dans la chambre de combustion d'un moteur. Pour déterminer la masse ou dose de carburant injecté, il faut déterminer l'instant d'ouverture de l'injecteur. But de l'invention: La présente invention a pour but de développer un procédé de gestion d'un dispositif d'injection de carburant notamment appliqué à un véhicule automobile, permettant d'obtenir l'instant d'ouverture de l'injecteur par des moyens simples. Exposé et avantages de l'invention: A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce que pendant la commande on détermine et/ ou prédéfinit une tension électrique appliquée à l'élément piézo-électrique et/ou un courant électrique passant dans l'élément piézo- électrique et à partir de l'évolution de la tension et/ou de l'intensité, on en conclut l'instant d'ouverture de l'injecteur. Selon l'invention, on prédéfinit ou on détermine la tension et/ou l'intensité électrique sur ou dans l'élément piézo-électrique. La détermination de ces paramètres peut se faire par mesure ou d'une autre manière. L'évolution (courbe) de la tension et/ou celle de l'intensité servent ensuite pour en conclure (obtenir) l'instant d'ouverture de l'injecteur. L'avantage principal du procédé de l'invention est de ne nécessiter aucun capteur supplémentaire ou moyen analogue pour ob- tenir (pour déterminer) l'instant d'ouverture de l'injecteur. Il est par exemple possible de maintenir sensiblement constante la tension appliquée à l'élément piézo-électrique et de déterminer l'intensité du courant passant dans l'élément piézo-électrique. A partir de l'évolution ou courbe d'intensité ainsi obtenue, on définit (on obtient) l'instant d'ouverture de l'injecteur. Cet instant d'ouverture peut alors servir pour déterminer la masse ou dose de carburant injecté. Selon un développement avantageux de l'invention, on vérifie l'intensité pour savoir si l'intensité du courant reste différente de 0, directement après avoir atteint la tension appropriée nécessaire pour faire passer l'injecteur en position ouverte. En principe, l'intensité du courant passant dans l'élément piézo-électrique devrait s'annuler immédiatement après que l'on soit arrivé à la tension indiquée. Si cela n'est pas le cas, c'est-à-dire si l'intensité du courant reste différente de 0, on peut en déduire que l'injecteur ne s'ouvre pas correctement et qu'il en est de même de l'instant d'ouverture. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un exemple de réali- sation d'un dispositif d'injection de carburant selon l'invention, et - la figure 2 donne un diagramme schématique des paramètres de fonctionnement de l'injecteur de la figure 1. Description d'un mode de réalisation de l'invention: La figure 1 montre un injecteur 10 servant à injecter du carburant dans la chambre de combustion d'un MCI. L'injecteur 10 fait partie d'un dispositif ou système d'injection de carburant; il est notamment destiné à équiper un MCI diesel d'un véhicule automobile. Un boîtier 11 essentiellement cylindrique loge un élément piézoélectrique 12 cylindrique. Une extrémité de cet élément est fixée à l'extrémité correspondante du boîtier 11. L'élément piézo-électrique 12 comporte à cette extrémité un branchement électrique 13. L'autre extrémité de l'élément piézo-électrique 12 tient un piston de couplage 14. Un intervalle annulaire 15 existe entre le boîtier 11 et l'élément piézoélectrique 12 ou le piston de couplage 14. En fonctionnement, cet intervalle annulaire est rempli de carburant. A l'extrémité de l'élément piézo-électrique 12 à l'opposé du piston de couplage 14, le boîtier 11 est muni d'une alimentation 16 par laquelle le carburant arrive dans l'intervalle annulaire 15. Une aiguille d'injecteur 17 est logée dans le boîtier dans le prolongement de l'élément piézo-électrique 12. Une extrémité de l'aiguille 17 est située du côté du piston de couplage 14. Une chambre de commande 18 subsiste entre l'aiguille d'injecteur 17 et le piston de couplage 14. Cette chambre est rendue étanche vis-à-vis de l'intervalle annulaire 15. La chambre de commande 18 est remplie de carburant. La pression dans la chambre de commande 18 est en soi indépendante de la pression du carburant dans l'intervalle annulaire 15 et à cause des fuites, la pression dans la chambre de commande 18 suit toutefois avec une temporisation la pression de l'intervalle annulaire 15. L'autre extrémité de l'aiguille d'injecteur 17 et l'extrémité correspondante du boîtier 11 ont une forme adaptée l'une à l'autre. A cette extrémité du boîtier 11, il y a un ou plusieurs orifices d'éjection 19 par lesquels on éjecte le carburant. La forme de l'aiguille d'injecteur 17 et celle du boîtier 11 sont telles que l'aiguille 17 en position de fermeture vient en appui et contre le boîtier 11 de manière étanche suivant une ligne formant siège, de sorte que le carburant ne peut plus arriver aux orifices d'éjection 19 et qu'il n'y a pas injection de carburant. A l'état ouvert, il y a un intervalle entre l'aiguille d'injecteur 17 et le boîtier 11 par lequel le carburant arrive aux orifices d'éjection (19) pour être injecté. La figure 1 montre la position ouverte. L'aiguille d'injecteur 17 est munie d'un ressort qui pousse l'aiguille 17 en position de fermeture. Pendant le fonctionnement de l'injecteur 10, le carburant de l'intervalle annulaire 15 est mis à pression élevée. L'injecteur 10 arrive dans sa position de fermeture en appliquant une tension électrique U au branchement 13, tension supérieure à 0. Cette tension U sera appelée tension de sortie dans la suite de la description. Cette tension U produit l'extension de l'élément piézo- électrique 11 dans sa direction longitudinale. Ce mouvement de l'élément piézo-électrique 11 est transmis à l'aiguille d'injecteur 17 par le piston de couplage 14 et la chambre de commande 18. L'aiguille d'injecteur 17 exécute ainsi une course H dans sa direction longitudinale pour arriver en butée contre le boîtier 11. Comme décrit, l'injecteur 10 est ainsi fermé et il n'y a pas injection de carburant. Lorsque l'injecteur 10 est en position fermée, l'aiguille d'injecteur 17 est soumise d'un côté à la haute pression régnant dans l'intervalle annulaire (cette pression peut atteindre par exemple 1000 bars) et de l'autre côté elle est exposée par les orifices d'injection 19 à la pression régnant dans la chambre de combustion et qui peut être de l'ordre de 100 bars. Entre autre, cette différence de pression maintient l'aiguille d'injecteur 17 en position fermée. La position ouverte de l'injecteur 10 s'obtient en appliquant une tension électrique U au branchement 13, tension significati- vement inférieure à la tension de sortie indiquée ci-dessus. Cette tension U produit une décharge et ainsi la rétraction de l'élément piézo- électrique 11 dans sa direction longitudinale. Ce mouvement d'élément piézo-électrique 11 est transmis par le piston de couplage 14 et la chambre de commande 18 à l'aiguille d'injecteur 17. Il résulte une chute de pression dans la chambre de commande 18. L'aiguille d'injecteur 17 exécute ensuite une course H dans la direction longitudinale et se soulève du boîtier (11). Comme décrit, l'injecteur 10 est ainsi ouvert et permet l'injection de carburant. La figure 2 montre la tension Q évoquée ci-dessus, la courbe H résultante de l'aiguille d'injecteur 17, la pression D dans la chambre de commande 18 ainsi que l'intensité du courant électrique I en fonction du temps t. La figure 2 montre également deux lignes de 0, la tension U, la pression D et l'intensité I correspondent à la ligne 0 référencée du côté gauche, la course H correspond à la ligne 0 référencée du côté droit. A l'instant tO, la tension U est supérieure à 0 et la course H est égale à O. Un courant I inférieur à 0 a traversé l'élément piézo-électrique 12; ce courant dépend de la tension U et de la résistance de l'élément piézoélectrique 12. La pression D dans la chambre de commande 18 est supérieure à O. Après l'instant tO on réduit la tension U sur le branche- ment 13 et cela par une diminution linéaire de la tension U pour qu'elle s'annule à l'instant t1. Comme décrit, cela se traduit par une contraction de l'élément piézo-électrique 12. Cette contraction produit à son tour une réduction de la pression D dans la chambre de commande 18 comme l'indique la figure 2 entre les instants tO et t1. Cette réduction de la pression D modifie également la course H de l'aiguille d'injecteur 17 et cela avec un retard après l'instant t1. Ce retard est représenté à la figure 2 par une augmentation de la course H de l'aiguille d'injecteur 17 après l'instant tl. L'augmentation de la course H de l'aiguille d'injecteur 17 conduit tout d'abord au soulèvement de l'aiguille d'injecteur 17 par rapport au boîtier 11 comme cela a été décrit. Ainsi le carburant peut passer entre l'aiguille 17 et le boîtier 11. Cela signifie également que la pression agissant sur l'aiguille d'injecteur 17 augmente du fait de l'arrivée de carburant. Cette pression est transmise par l'aiguille d'injecteur 17 à la chambre de commande 18 et y produit une augmentation de la pression D. Cette augmentation de la pression D constitue une force hydraulique supplémentaire et est représentée à la figure 2 après l'instant t1. Comme cela a été décrit, on diminue la tension U entre les instants tO et t1. Pendant cet intervalle, un courant électrique I inférieur à 0 traverse l'élément piézo-électrique. Cette plage de temps est caractérisée en outre à la figure 2 par la référence A. Après annulation de la tension à l'instant t1, l'intensité I varie brusquement en direction O. L'augmentation décrite ci-dessus de la pression D dans la chambre de commande 18 aboutit néanmoins à ce que l'élément piézo-électrique 12 se rétracte non seulement à cause de la tension U appli- quée, mais également en ce que l'élément piézo-électrique 12 est en plus comprimé par la pression D. Il en résulte un déplacement de charge dans l'élément piézo-électrique 12 si bien qu'à tension constante, l'élément piézo-électrique 12 génère un courant I représenté à la figure 2 après l'instant t1. Le soulèvement de l'aiguille d'injecteur 17 par rapport au boîtier 11 permet au carburant à haute pression de l'intervalle annulaire 15 et qui agit également sur l'aiguille d'injecteur 17 amplifie son opération de soulèvement. Cela entraîne en outre que l'élément piézo-électrique 12 soit comprimé par la haute pression appliquée alors si bien qu'à tension constante U, l'élément piézo-électrique 12 génère un courant I et fournit ce courant. A l'instant t1, l'intensité I n'atteint pas 0 mais du fait des opérations décrites ci-dessus, l'intensité reste au moins pendant un certain temps encore différente de O. Cette période est indiquée à la fi- gure 2 en plus par la référence B. La période B commence directement après l'instant t1 et se termine sensiblement à l'instant t2. Ce n'est qu'à la fin de cette période B que l'intensité I revient pratiquement à O. Il est à remarquer que pour les opérations décrites ci-dessus, on peut également maintenir constante l'intensité I si bien que la haute pression agissant sur l'élément piézo-électrique 12 modifie alors la tension U. Il est également possible de laisser les deux grandeurs se modifier, de sorte que la haute pression agissant sur l'élément piézo-électrique 12 se traduit par une tension et une intensité générées de manière combinée. La tension U appliquée au branchement 13 de l'élément piézo-électrique 12 et le courant d'intensité I qui passe par le branche-ment 13 et ainsi à travers l'élément piézo-électrique 12 puisse se mesurer ou se déterminer d'une autre manière. Par une exploitation appropriée, on peut déterminer si et quand il y a eu une augmentation supplémentaire de la pression D dans la chambre de commande 18 et ainsi l'action d'une force hydraulique supplémentaire agissant sur l'élément piézo-électrique 12. Cela est synonyme de détection de l'instant d'ouverture de l'injecteur et ainsi synonyme de début d'injection. Dans le cas d'une commande avec une tension prédéfinie U sur la figure 2, on peut par exemple déterminer le début de la période B. Cette détermination peut se faire en utilisant l'évolution ou courbe de la tension U et/ ou de celle de l'intensité I. En particulier, on peut déterminer s'il y a une évolution de l'intensité I comme cela a été indiqué dans la description précédente de la période B. Si l'on constate une évolution de l'intensité correspondant à la période B, on peut en conclure que l'aiguille 17 a ouvert l'injecteur 10. Cela correspond à l'instant d'ouverture de l'injecteur 10. A partir de la position dans le temps de la période B, on peut ainsi en déduire l'instant d'ouverture de l'injecteur 10. En s'appuyant sur la courbe de la tension U et celle de l'intensité I, on peut ainsi déterminer par l'évolution de l'intensité dans la période B, l'instant auquel l'aiguille 17 a ouvert l'injecteur 10. Cet instant d'ouverture peut s'utiliser entre autre pour déterminer la dose de carburant injecté. De plus en liaison avec l'évolution au cours de la tension U et celle de l'intensité I, on peut déterminer si après une commande par la tension U appropriée, l'injecteur 10 s'est ouvert correctement. Cela correspond à un contrôle de fonctionnement de l'opération d'ouverture de l'injecteur 10. Le procédé décrit ci-dessus peut être exécuté avec un appareil de commande analogique ou numérique. En particulier l'appareil de commande peut comporter un microprocesseur muni d'un pro- gramme d'ordinateur programmé pour exécuter le procédé tel que décrit. Le programme d'ordinateur peut être enregistré dans une mémoire électrique ou électronique, par exemple dans une mémoire flash. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de gestion d'un dispositif d'injection de carburant notamment d'un véhicule, comportant un injecteur (10) muni d'un élément piézoélectrique (12) commandé de façon à ouvrir l'injecteur (10), caractérisé en ce que pendant la commande on détermine et/ou prédéfinit une tension (U) électrique appliquée à l'élément piézo-électrique (12) et/ou un courant électrique (I) passant dans l'élément piézo-électrique (12) et à partir de l'évolution de la tension (U) et/ou de l'intensité (I), on en conclut l'instant d'ouverture de l'injecteur (10). 2 ) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' on prédéfinit la tension (U) et on détermine l'intensité (I) et à partir de l'évolution de l'intensité (I), on en conclut l'instant d'ouverture de l'injecteur (10). 3 ) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' on prédéfinit l'intensité (I) et on détermine la tension (U) et à partir de l'évolution de la tension (U), on en conclut l'instant d'ouverture de l'injecteur (10) . 4 ) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' on détermine la tension (U) et l'intensité (I) et on en conclut l'instant d'ouverture de l'injecteur (10) à partir de la tension (U) et de l'intensité (I). 5 ) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu' on vérifie l'intensité (I) pour déterminer si l'intensité (I) reste différente de 0 directement après avoir atteint la tension (U) nécessaire pour faire passer l'injecteur (10) à l'état ouvert. 6 ) Procédé selon la revendication 5 selon lequel l'injecteur (10) comporte une aiguille (17) effectuant une course (H), caractérisé en ce que sensiblement et immédiatement après avoir atteint la tension (U) néces- safre pour faire passer l'injecteur (10) en position ouverte, il y a une modification de la course (H) de l'aiguille (17), l'injecteur (10) étant en position ouverte. 7 ) Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6 Io caractérisé en ce qu' on détermine un éventuel défaut de fonctionnement de l'injecteur (10) si directement après avoir atteint la tension (U) nécessaire pour ouvrir l'injecteur (10), l'intensité (I) devient pratiquement nulle.