Brevet FR3089564A1 — publié le 20200612

Description Titre de l'invention : Dispositif de décharge d'un interrupteur Domaine technique [0001] La présente invention est relative à un dispositif de décharge d'un interrupteur électrique à haute tension agencé dans un circuit de détection de positionnement d'une aiguille d'un injecteur de carburant pour moteur à combustion interne. Technique antérieure [0002] Un injecteur de carburant comprend classiquement une aiguille pilotée en ouverture et en fermeture en fonction de la pression régnant dans une chambre de commande, laquelle pression est fonction de la position d'une électrovanne de commande. Ces petits déplacements s'effectuent à grande vitesse. Les performances régulièrement accrues nécessitent maintenant pour un pilotage optimal un retour d'information quant à la position réelle de l'aiguille. [0003] On tonnait des dispositifs dans lesquels un capteur est agencé sur l'injecteur, voire un injecteur dans lequel certaines surfaces des composants du corps sont pourvues dc revêtements résistifs de sorte qu'une mesure de résistance électrique puisse être réalisée entre deux éléments de l'injecteur. [0004] Pour améliorer l'injection de carburant diesel dans les cylindres d'un moteur à combustion interne, une stratégie de boucle fermée est mise en oeuvre dans laquelle une unité de commande reçoit un signal relatif à la position de l'aiguille dc l'injecteur de carburant. Plusieurs dispositifs d'interrupteurs électriques ont été conçus en utilisant l'extrémité de l'aiguille et la face d'appui complémentaire pour établir un contact électrique. [0005] L'interrupteur électrique appelé « ICL », acronyme anglais dc « injcctor closed loop » qui veut dire boucle fermée d'injecteur. L'interrupteur électrique « ICL » est basé sur le fait que le circuit électrique de commutation est en série avec des résistances de tirage, alimentées par une tension continue. La résistance de l'injecteur est liée à la position de l'aiguille de l'injecteur et change généralement en fonction de la position de l'aiguille et du contact physique entre l'aiguille et un corps de la buse ou avec un ensemble de vanne de contrôle d'injecteur. Le circuit élecnique de commutation est un circuit de détection de positionnement de l'aiguille de l'aiguille Afin d'améliorer la précision et la stabilité de la lecture de l'interrupteur élecnique, une tension plus élevée est appliquée aux bornes du circuit de détection de positionnement de l'aiguille, ce qui donne de meilleurs résultats. L'inconvénient de cette solution est la décharge électrique lors du passage d'un niveau haute tension à un niveau basse tension correspondant au passage de la position ouverte à la position fermée de 2 l'interrupteur électrique appelé 1CL. L'énergie électrique est dissipée au niveau de de l'extrémité conique de l'aiguille et du siège conique complémentaire d'un corps d'injecteur causant une dégradation au niveau des surfaces de l'aiguille ou du corps de buse. Le revêtement des surfaces est détruit en partie soit sur l'extrémité conique de l'aiguille soit sur le siège conique du corps d'injecteur. C'est ce qu'on appelle l'électroérosion causée par la fermeture de l'interrupteur du circuit de détection de positionnement de l'aiguille lors de la fin de l'injection. [0006] Dans ce contexte, l'objet de l'invention est de résoudre les problèmes mentionnés précédemment. Résumé de l'invention [0007] La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés précédemment en proposant un dispositif de décharge du passage de l'état ouvert à l'état fermé d'un interrupteur. Le dispositif de décharge est agencé dans un circuit de détection de positionnement d'une aiguille d'un injecteur de carburant pour moteur à combustion interne, le circuit de détection de positionnement étant agencé dans unc unité de commande d'un injecteur. Dans un premier mode de réalisation le dispositif de décharge comprend un transistor dont le trajet collecteur - émetteur est connecté en série entre la source de tension et la masse. Le transistor est commandé par un signal logique en provenance de l'unité de commande. Dans un deuxième mode de réalisation le dispositif de décharge comprend de plus unc diode Zener de sorte à garder une tension minimale dans l'injecteur. De plus une Méthode de détection du passage de l'état ouvert à l'état fermé de l'interrupteur par le dispositif de décharge agencé dans le circuit de détection de positionnement de l'aiguille La méthode de détection comprend les étapes suivantes : [0008] 100) mettre en forme un signal électrique et envoie du signal à une unité de commande, [0009] 110) détecter unc chute du signal de l'ordre de 0,10 V, appelé Pré-chute, par l'algorithme de l'unité de commande ; [0010] 120) activer le dispositif de décharge de l'interrupteur par l'envoi d'un courant sur la hase du transistor de sorte à rendre passant le trajet collecteur - émetteur du transistor ; [0011] 130) désactiver le dispositif de décharge au bout d'un temps compris entre 10 micro- secondes et 100 microsecondes après la détection de la Pré-chute. Brève description des dessins 100121 D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif. 100131 Ifig.1l 3 est une vue schématique du premier mode de réalisation de l'invention, [0014] [fig.2] est une vue en coupe agrandie de l'injecteur en position fermée, [0015] [fig.3] est une vue en coupe agrandie de l'injecteur en position ouverte, [0016] [fig.4] est une vue schématique du deuxième mode de réalisation de l'invention, [0017] [fig.5] est le logigramme de la méthode de détection selon l'invention, [0018] [fig.6] est la courbe de tension aux homes du circuit de détection de positionnement de l'aiguille de l'injecteur. Description des modes de réalisation [0019] L'invention est maintenant décrite en référence aux figures en annexe. Pour faciliter et clarifier la description qui suit, l'orientation de haut en bas est choisi arbitrairement et, les mots et expressions tels que "ci-dessus, ci-dessous, dessus, dessous ..." peuvent être utilisé sans aucune intention de limiter l'invention. [0020] Selon les figures 1 et 4 est décrit l'invention se rapportant à un dispositif de décharge 10 d'un interrupteur électrique 12 à haute tension appelé aussi ICL agencé dans le circuit de détection de positionnement 14 d'une aiguille 16 d'un injecteur 18 de carburant pour moteur à combustion interne. L'injecteur 18 est un injecteur diesel bien que l'invention soit intégralement transposable à un injecteur essence ou de tout autre carburant ou toute autre forme liquide. La description détaillera les éléments de l'invention et restera plus succincte et générale quant aux éléments environnants. [0021] Selon les figures 1 et 4 est représenté l'injecteur 18 de carburant faisant parti d'un système d'injection d'un moteur à combustion interne (non représenté). L'injecteur 18 est représenté en section axiale selon un axe longitudinal X. L'injecteur 18 comprend un ensemble de vanne de contrôle 20 maintenu serrée par un écrou d'injecteur (non représenté) entre un corps d'actionneur 22 et un ensemble de buse 24. [0022] Comme décrit dans la figure 1, l'injecteur 18 s'étend selon l'axe longitudinal X et comprend de bas en haut, selon le sens conventionnel et non limitatif des figures, l'ensemble de buse 24 comprenant l'aiguille 16 agencée dans un corps de buse 26, l'ensemble de vanne de contrôle 20 comprend un corps de vanne 27, un actionneur 28 agencé dans le corps d'actionneur 22. L'aiguille 16 est agencée axialement coulissante dans un alésage 30 du corps de buse. [0023] L'injecteur 18 comprend de plus le circuit de détection de positionnement 14 de l'aiguille 16, appelé aussi communément ICL. Le circuit de détection de posi- tionnement 14 de l'aiguille 16 est un circuit électrique. La mesure électrique consiste en une mesure de différence de potentiel compris entre la masse M et la source de tension Vicl. La valeur de tension maximale est la valeur de la source de tension. [0024] Comme décrit dans la figure 1, le circuit de détection de positionnement 14 de l'aiguille 16 permet de réaliser une mesure électrique entre une cosse du connecteur (non représenté) et la niasse M à laquelle se trouvent le corps de buse 16, le corps d'actionneur 22 et l'écrou d'injecteur (non représenté). [0025] Comme décrit dans la figure 2, lorsque l'aiguille 16 est en position fermée PF, le circuit de détection de positionnement 14 comprend une liaison électrique qui s'étend de la cosse (non représenté) à un ressort 32 d'aiguille, puis le ressort 32 d'aiguille lui-même, puis l'aiguille 16 jusqu'à une première extrémité 34 de l'aiguille et enfin le corps de buse 26 depuis un siège 36 de corps de buse jusqu'à la masse M. [0026] Comme décrit dans la figure 3, lorsque l'aiguille 16 est en position ouverte PO, le circuit de détection de positionnement 14 comprend une liaison électrique qui s'étend de la cosse (non représenté) au ressort 32 d'aiguille, puis le ressort 32 lui-même, puis l'aiguille 14 jusqu'à une deuxième extrémité 38 de l'aiguille, et enfin le corps de vanne 27 depuis une face inferieure du corps de vanne 27 qui est en contact avec la deuxième extrémité 38 de l'aiguille jusqu'à la masse M. [0027] Dans ces deux positions extrêmes PO, PF, le circuit de détection de positionnement 14 est fermé et une mesure électrique peut être réalisée, ladite mesure étant significative d'une position extrême. Un cycle d'injection comprend une ouverture principale au cours de laquelle l'aiguille 16 parcours l'intégralité du déplacement entre les deux positions extrêmes. [0028] Comme décrit dans les figures 1, 2 et 3, le premier mode de réalisation est le dispositif de décharge 10 de l'interrupteur électrique 12 qui détecte le passage de la position ouverte PO à la position fermée PF de l'interrupteur 12. L'interrupteur électrique 12 fonctionne avec une tension à ses bornes de l'ordre de 5 Volts à 30 Volts. : L'interrupteur électrique 12 est défini ainsi : en position ouverte PO lorsque l'aiguille 16 est séparée du siège 36 agencé à une première extrémité du corps de buse 26, en position fermée PF lorsque l'aiguille 16 et le siège 36 agencé à une première extrémité du corps de buse 26 sont en contact et, [0029] Le dispositif de décharge 10 est agencé dans le circuit de détection de positionnement 12 de l'aiguille 16 de l'injecteur 18 de carburant. Le dispositif de décharge 10 et le circuit de détection de positionnement 14 de l'aiguille 16 dans l'injecteur 18 sont agencés dans une unité de commande 40. [0030] Comme décrit dans la figure 1, le dispositif de décharge 10 comprend un transistor 42 dont le trajet collecteur C - émetteur E est connecté en série entre la source de tension Vicl et la masse M, le transistor 42 étant commandé au niveau de sa hase B par un signal logique en provenance de l'unité de commande 40. Le dispositif de décharge 10 est là pour éviter l'électroérosion qui se produit soit sur la première extrémité 34 de l'aiguille soit sur le siège 36 du corps de buse ou sur ces deux pièces. Le dispositif de décharge 10 sert à évacuer les électrons lors de la fermeture de l'interrupteur 12 du circuit de détection de positionnement 14 vers la masse M en passant par le transistor 42. Les électrons présents dans le circuit de détection de positionnement 14 sont stockés dans l'injecteur 18 et proviennent d'un condensateur parasite correspondant à une surface isolante du guide haut 43, à une surface isolante du guide bas 46 et les fils électriques reliés à la source de tension Vicl et à la masse M. [0031] Comme décrit dans les figures 1 et 3, l'interrupteur 12 du circuit de détection de po- sitionnement 14 est en position ouverte PO c'est-à-dire que la tension dans le circuit électrique est à une tension maximale correspondant à la valeur de la source de tension Vicl. Comme décrit dans les figures 1 et 2, l'interrupteur 12 électrique est en position fermée PF, c'est-à-dire que la tension dans le circuit électrique est à la valeur minimale c'est à dire 0 Volts qui est la valeur de la masse M. Comme décrit dans la figure 6, la courbe de tension du circuit de détection de positionnement 14 permet de connaitre la position fermée PF et la position ouverte PO de l'aiguille 16 de l'injecteur 18. Le passage de la position ouverte PO, c'est-à-dire une tension maximale correspondant à la tension Vicl dans le circuit de détection de positionnement 14, à la position fermée PF de l'injecteur 18 correspond à la décharge électrique créée par le passage de la tension maximale à la tension minimale. De plus la courbe de tension présente aussi une Pré-chute PC qui est une pré-décharge électrique créée par la fin de l'injection du carburant de l'injecteur 18. La Pré-chute PC est le moment où l'aiguille 16 se détache du siège 36 du corps de buse avec la présence d'un film de carburant agencé entre l'aiguille 16 et le siège 36. Le film de carburant crée à ce moment-là un champ électrique. [0032] Dans un second mode de réalisation de l'invention décrit dans la figure 4, le dispositif de décharge 10 comprend le transistor 42 dont le trajet collecteur - émetteur est connecté en série entre la source de tension Vicl et la masse M, le transistor 42 étant commandé par un signal logique en provenance de l'unité de commande 40, une diode Zener DZ1 de sorte à garder une tension minimale dans l'injecteur 18, c'est-à-dire une tension de l'ordre de 1,5 Volt. Lorsque l'interrupteur 12 électrique est fermé, la tension électrique est à la valeur minimum. La diode Zener DZ1 évite un court-circuit franc ce qui permet de conserver une partie du signal électrique lors de la fermeture et ainsi de pouvoir détecter la Pré-chute PC décrite précédemment. La Pré-chute PC est une pré-décharge électrique créée par la fin de l'injection du carburant de l'injecteur 18. Le deuxième mode de réalisation permet d'identifier avec une plus 6 grande probabilité la Pré-chute PC de tension qui se produit à la fin de l'injection et évite le risque d'une confusion avec un évènement parasite. [0033] Dans la figure 5 est décrite la méthode de détection 44 du passage de la position ouverte PO à la position fermée PF de l'interrupteur 12 par le dispositif de décharge 10, telle que décrit précédemment, qui est agencé dans le circuit de détection de positionnement 14 de l'aiguille 16 de l'injecteur 18, ladite méthode de détection 44 comprend les étapes suivantes : [0034] 100) mettre en forme un signal électrique et envoyer le signal à l'unité de commande 40, [0035] 110) détecter une chute du signal, appelé Pré-chute PC, de l'ordre de 1% de la valeur maximal Vicl par un algorithme de l'unité de commande 40 ; [0036] 120) activer le dispositif de décharge 10 de l'interrupteur 12 par l'envoi d'un courant 1h sur la hase du transistor 42 de sorte à rendre passant le trajet collecteur C-émetteur E ; [0037] 130) désactiver le dispositif de décharge (10) au bout d'un temps compris entre 10 microsecondes et 100 microsecondes après la détection de la Pré-chute PC. [0038] Comme décrit dans les figures 1 et 4, l'injecteur 18 est pourvu d'un circuit de cir- culation de carburant qui permet d'amener du carburant haute pression via un circuit haute pression depuis un orifice d'entrée (non représenté) agencé dans une partie haute de l'injecteur 18 jusqu'aux trous d'injection agencés dans une partie basse du corps de buse 26 l'injecteur 18. [0039] Nous allons décrire brièvement le fonctionnement de l'injecteur 18. Comme décrit dans les figures 1 et 3, lorsque l'actionneur 28 est électriquement alimenté, il attire une armature magnétique et une tige de de vanne qui sont fixés ensemble, ce qui ouvre un canal d'évacuation et permet au carburant enfermé dans une chambre de contrôle de s'évacuer vers un circuit basse pression (non représenté). Alors la pression diminue dans la chambre de contrôle et l'aiguille 16 se déplace dans l'alésage 30 du corps de buse 26 vers la position ouverte PO dans laquelle la première extrémité 34 de l'aiguille 16 s'éloigne du siège 36 du corps de buse 26. Par voie de conséquence la deuxième extrémité 38 de l'aiguille 16 vient au contact d'une face inférieure du corps de vanne 27. [0040] Lorsque l'actionneur 28 n'est pas alimenté, l'ensemble armature magnétique et tige de commande est repoussé par un ressort de vanne vers une position qui empêche au carburant de s'écouler vers le canal d'évacuation qui est fermé, ce qui retient le carburant à haute pression qui y an-ive. Alors la pression dans la chambre de contrôle remonte et l'aiguille 16 est repoussée vers le bas par le ressort 32 de l'aiguille 16 et la première extrémité 34 de l'aiguille 16 est en contact avec le siège 36 du corps de buse 26 et la deuxième extrémité 38 de l'aiguille 16 est éloignée de la face inferieure du 7 corps de vanne 27. Liste des signes de référence [0041] 10 dispositif de décharge [0042] 12 interrupteur électrique à haute tension [0043] 14 circuit de détection de positionnement [0044] 16 aiguille [0045] 18 injecteur [0046] 20 ensemble de vanne de contrôle [0047] 22 corps d'actionneur [0048] 24 ensemble de buse [0049] 26 corps de busc [0050] 27 corps de vanne [0051] 28 actionneur [0052] 30 alésage [0053] 32 ressort [0054] 34 première extrémité [0055] 36 siège [0056] 38 deuxième extrémité [0057] 40 unité de commande [0058] 42 transistor [0059] 43 guide haut [0060] 44 Méthode de détection [0061] 46 guide bas [0062] X axc longitudinal [0063] 100 mettre en forme le signal [0064] 110 détecter une chute de tension [0065] 120 activer le dispositif de décharge [0066] 130 désactiver le dispositif de décharge [0067] Vicl source de tension [0068] PO position ouverte [0069] PF position fermée [0070] PC Pré-chute [0071] M Masse [0072] DZ1 Diode Zener [0073] Ib courant [0074] C Collecteur [0075] E Emetteur [0076] B Base 8 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]