FR2831727A1 - CONTROL DEVICE FOR AN ELECTRONICALLY PILOT ULTRASONIC PIEZO-ELECTRIC ACTUATOR, AND ITS IMPLEMENTATION PROCESS - Google Patents
CONTROL DEVICE FOR AN ELECTRONICALLY PILOT ULTRASONIC PIEZO-ELECTRIC ACTUATOR, AND ITS IMPLEMENTATION PROCESS Download PDFInfo
- Publication number
- FR2831727A1 FR2831727A1 FR0114023A FR0114023A FR2831727A1 FR 2831727 A1 FR2831727 A1 FR 2831727A1 FR 0114023 A FR0114023 A FR 0114023A FR 0114023 A FR0114023 A FR 0114023A FR 2831727 A1 FR2831727 A1 FR 2831727A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- transformer
- arm
- voltage
- piezoelectric actuator
- switches
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 130
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
- H02N2/067—Large signal circuits, e.g. final stages generating drive pulses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/2003—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/2017—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost current or using reference switching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
<Desc/Clms Page number 1> <Desc / Clms Page number 1>
La présente invention concerne un dispositif de commande d'un actuateur piézo-électrique ultrasonore piloté électroniquement, et plus particulièrement d'un injecteur de carburant à étage piézo-électrique piloté par le calculateur d'injection électronique d'un moteur à combustion interne dans un véhicule automobile. Elle concerne également un procédé de mise en oeuvre dudit dispositif. The present invention relates to a device for controlling an electronically controlled ultrasonic piezoelectric actuator, and more particularly a piezoelectric stage fuel injector controlled by the electronic injection computer of an internal combustion engine in an internal combustion engine. motor vehicle. It also relates to a method of using said device.
Plus précisément, le problème que vise à résoudre l'invention est l'excitation des cellules piézo-électriques pour faire vibrer la structure d'un injecteur décrit dans la demande de brevet français, déposée sous le numéro 99 14548 au nom de la Demanderesse. Ce type d'injecteur est destiné à pulvériser très finement le carburant, avec des gouttelettes calibrées pour assurer un dosage précis et suffisamment petites pour assurer la vaporisation complète et homogène du carburant injecté. Un tel injecteur comporte entre autres une buse cylindrique alimentée en carburant et à l'extrémité de laquelle est ménagé un orifice d'injection, et des moyens de mise en vibration cyclique de la buse, tel qu'un transducteur, comportant un étage en céramique piézo- électrique aux bornes de laquelle on fait varier la tension électrique pour modifier son épaisseur entre deux positions extrêmes correspondant à l'ouverture et à la fermeture de l'injecteur, à un rapport de démultiplication près. More precisely, the problem which the invention aims to solve is the excitation of the piezoelectric cells to vibrate the structure of an injector described in the French patent application, filed under number 99 14548 in the name of the Applicant. This type of injector is intended to spray the fuel very finely, with droplets calibrated to ensure precise dosing and small enough to ensure complete and homogeneous vaporization of the injected fuel. Such an injector comprises, among other things, a cylindrical nozzle supplied with fuel and at the end of which an injection orifice is formed, and means for cyclically vibrating the nozzle, such as a transducer, comprising a ceramic stage. piezoelectric at the terminals of which the electric voltage is varied to modify its thickness between two extreme positions corresponding to the opening and closing of the injector, up to a gear ratio.
Une céramique piézo-électrique d'injecteur est équivalente, au premier ordre, à une capacité dont la tension de chargement est élevée, supérieure à une centaine de volts. Ce transducteur est piloté en durée et en intensité par le système électronique de contrôle moteur pour réaliser une ouverture oscillante à fréquence ultrasonore du nez de la buse. A piezoelectric injector ceramic is equivalent, in the first order, to a capacitor whose charging voltage is high, greater than a hundred volts. This transducer is controlled in duration and in intensity by the electronic engine control system to achieve an oscillating opening at ultrasonic frequency of the nose of the nozzle.
Le but de la présente invention est de générer un signal alternatif de fréquence élevée pour exciter les cellules piézo-électriques à partir d'une source de tension continue. Dans un véhicule automobile, la batterie fournit une tension d'alimentation de valeur 12 ou 42 volts, ce qui implique d'augmenter cette tension par un convertisseur-élévateur de tension en courant continu DC-DC alimenté par la basse tension de la batterie. The object of the present invention is to generate an alternating signal of high frequency to excite the piezoelectric cells from a source of direct voltage. In a motor vehicle, the battery supplies a supply voltage of 12 or 42 volts, which implies increasing this voltage by means of a DC-DC DC voltage step-up converter supplied by the low voltage of the battery.
Pour cela, un premier objet de l'invention est un dispositif de commande d'au moins un actuateur piézo-électrique ultrasonore, piloté électroniquement à partir d'un calculateur de contrôle et d'une source de tension continue, caractérisé en ce qu'il comporte un convertisseur-élévateur de tension For this, a first object of the invention is a control device for at least one ultrasonic piezoelectric actuator, electronically controlled from a control computer and from a DC voltage source, characterized in that it includes a voltage step-up converter
<Desc/Clms Page number 2><Desc / Clms Page number 2>
continue/alternative alimenté par la source de tension continue, dont la sortie haute tension est reliée à un circuit oscillant constitué de l'actuateur et d'une inductance de résonance, ledit convertisseur étant composé d'un montage avec au moins un transformateur à au moins un enroulement primaire relié à la source de tension par au moins un interrupteur commandable et un enroulement secondaire unique délivrant un signal alternatif d'excitation de l'actuateur piézo-électrique. DC / AC powered by the DC voltage source, the high voltage output of which is connected to an oscillating circuit consisting of the actuator and a resonance inductor, said converter being composed of an assembly with at least one transformer at minus one primary winding connected to the voltage source by at least one controllable switch and a single secondary winding delivering an alternating signal for excitation of the piezoelectric actuator.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le convertisseur-élévateur de tension est composé d'un montage en pont à au moins un transformateur, ayant au moins un enroulement primaire, réalisé à partir d'un premier bras constitué de deux interrupteurs de pont en série et d'au moins un deuxième bras en parallèle avec le premier bras et constitué aussi de deux interrupteurs de pont en série, le point milieu du deuxième bras étant relié au point milieu du premier bras par une charge constituée de l'enroulement primaire du transformateur dont l'enroulement secondaire est relié au circuit oscillant constitué d'une inductance de résonance et d'au moins un actuateur piézo- électrique. According to another characteristic of the invention, the voltage step-up converter is composed of a bridge assembly with at least one transformer, having at least one primary winding, produced from a first arm consisting of two bridge switches in series and at least a second arm in parallel with the first arm and also consisting of two bridge switches in series, the midpoint of the second arm being connected to the midpoint of the first arm by a load consisting of the primary winding of the transformer, the secondary winding of which is connected to the oscillating circuit consisting of a resonance inductor and at least one piezoelectric actuator.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le convertisseur-élévateur de tension est composé d'un montage en pont à au moins un transformateur, ayant au moins un enroulement primaire, réalisé à partir d'un premier bras constitué de deux interrupteurs de pont en série et d'au moins un deuxième bras en parallèle avec le premier bras et constitué aussi de deux interrupteurs de pont en série, le point milieu du deuxième bras étant relié au point milieu du premier bras par une charge comprenant l'enroulement primaire du transformateur et une inductance de résonance, l'enroulement secondaire du transformateur étant alors relié à au moins un actuateur piézo-électrique à exciter. According to another characteristic of the invention, the voltage step-up converter is composed of a bridge assembly with at least one transformer, having at least one primary winding, produced from a first arm consisting of two bridge switches in series and at least one second arm in parallel with the first arm and also consisting of two bridge switches in series, the midpoint of the second arm being connected to the midpoint of the first arm by a load comprising the primary winding of the transformer and a resonance inductor, the secondary winding of the transformer then being connected to at least one piezoelectric actuator to be excited.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le convertisseur-élévateur de tension est composé d'un montage de type Push-Pull à au moins un transformateur, ayant deux enroulements primaires bobinés en sens inverse sur le même noyau et montés en parallèle aux bornes de la source de tension par deux interrupteurs de sélection de l'enroulement commandables alternativement, l'enroulement secondaire unique du transformateur étant relié According to another characteristic of the invention, the voltage step-up converter is composed of a Push-Pull type assembly with at least one transformer, having two primary windings wound in opposite directions on the same core and mounted in parallel at the terminals. voltage source by two alternately controllable winding selection switches, the single secondary winding of the transformer being connected
<Desc/Clms Page number 3><Desc / Clms Page number 3>
au circuit oscillant formé d'une inductance de résonance et d'au moins un actuateur piézo-électrique. to the oscillating circuit formed of a resonance inductor and at least one piezoelectric actuator.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le convertisseur-élévateur de tension est composé d'un montage de type Push-Pull à au moins un transformateur ayant deux enroulements primaires bobinés en sens inverse sur le même noyau et montés en parallèle aux bornes de la source de tension, montée en série avec l'inductance de résonance, par l'intermédiaire de deux interrupteurs de sélection de l'enroulement commandables alternativement, l'enroulement secondaire unique du transformateur étant relié à un actuateur piézo-électrique sélectionné par le calculateur de contrôle. According to another characteristic of the invention, the voltage step-up converter is composed of a Push-Pull type assembly with at least one transformer having two primary windings wound in opposite directions on the same core and mounted in parallel at the terminals of the voltage source, connected in series with the resonance inductor, by means of two alternately controllable winding selection switches, the single secondary winding of the transformer being connected to a piezoelectric actuator selected by the computer control.
Un second objet de l'invention est un procédé de mise en oeuvre d'un dispositif de commande d'au moins un actuateur piézo-électrique ultrasonore, composé d'un montage en pont, caractérisé en ce que, pour la commande d'un actuateur donné, le calculateur de contrôle pilote d'une part la fermeture des moyens de sélection reliés audit actuateur et d'autre part simultanément, dans une première phase la fermeture d'un premier couple d'interrupteurs de pont constitué d'un premier interrupteur du premier bras et d'un second interrupteur d'un second bras et l'ouverture du second couple formé des deux autres interrupteurs desdits bras, et dans une seconde phase la commutation desdits quatre interrupteurs dans une position inverse de façon à obtenir une tension périodique aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur, ces deux phases étant répétées un nombre déterminé de fois pendant la durée de fonctionnement de l'actuateur pour générer un signal haute tension et haute fréquence sur l'actuateur piézo-électrique à partir de la source de tension continue. A second object of the invention is a method of using a device for controlling at least one ultrasonic piezoelectric actuator, composed of a bridge assembly, characterized in that, for controlling a given actuator, the control computer controls on the one hand the closing of the selection means connected to said actuator and on the other hand simultaneously, in a first phase the closing of a first pair of bridge switches consisting of a first switch of the first arm and of a second switch of a second arm and the opening of the second pair formed of the other two switches of said arms, and in a second phase the switching of said four switches in an inverse position so as to obtain a periodic voltage at the terminals of the secondary winding of the transformer, these two phases being repeated a determined number of times during the operating time of the actuator to generate a high voltage and high frequency signal on the piezoelectric actuator from the DC voltage source.
Selon une autre caractéristique de l'invention, pour la commande d'un actuateur donné, le calculateur de contrôle pilote, dans une première phase la fermeture simultanée d'un premier couple d'interrupteurs de pont constitué d'un premier interrupteur du premier bras et d'un second interrupteur d'un second bras et l'ouverture du second couple formé des deux autres interrupteurs desdits bras, et dans une seconde phase la commutation desdits quatre interrupteurs dans une position inverse de façon à obtenir une tension périodique aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur, ces deux phases étant répétées un nombre déterminé de fois pendant la durée de According to another characteristic of the invention, for the control of a given actuator, the control computer controls, in a first phase the simultaneous closing of a first pair of bridge switches consisting of a first switch of the first arm and a second switch of a second arm and the opening of the second pair formed of the other two switches of said arms, and in a second phase the switching of said four switches in an inverse position so as to obtain a periodic voltage at the terminals of the secondary winding of the transformer, these two phases being repeated a determined number of times during the duration of
<Desc/Clms Page number 4><Desc / Clms Page number 4>
fonctionnement de l'actuateur pour générer un signal haute tension et haute fréquence sur l'actuateur piézo-électrique à partir de la source de tension continue. operating the actuator to generate a high voltage and high frequency signal on the piezoelectric actuator from the DC voltage source.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé de mise en oeuvre d'un dispositif de commande d'au moins un actuateur piézo-électrique ultrasonore, composé d'un montage de type Push-Pull, est caractérisé en ce que, pour la commande d'un actuateur donné, le calculateur de contrôle pilote dans une première phase, d'une part la fermeture d'un des interrupteurs de sélection du transformateur correspondant à l'actuateur à exciter, et d'autre part la fermeture d'un premier interrupteur de sélection de l'enroulement primaire à alimenter et l'ouverture du second interrupteur de sélection, et dans une seconde phase, l'ouverture du premier interrupteur de sélection et la fermeture du second interrupteur pour obtenir une tension périodique aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur, ces deux phases étant répétées un nombre déterminé de fois pendant la durée d'injection. According to another characteristic of the invention, the method of using a device for controlling at least one ultrasonic piezoelectric actuator, composed of a Push-Pull type assembly, is characterized in that, for the control of a given actuator, the pilot control computer in a first phase, on the one hand the closing of one of the selection switches of the transformer corresponding to the actuator to be excited, and on the other hand the closing of a first selection switch of the primary winding to be supplied and the opening of the second selection switch, and in a second phase, the opening of the first selection switch and the closing of the second switch to obtain a periodic voltage at the terminals of the secondary winding of the transformer, these two phases being repeated a determined number of times during the injection period.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description de plusieurs modes de réalisation d'un dispositif de commande d'un actionneur piézo-électrique, illustrée par les figures suivantes qui sont : les figures 1 à 4 : le schéma électronique de plusieurs modes de réalisation d'une première structure à un transformateur d'un dispositif de commande selon l'invention ; les figures 5a et 5b, 6a à 6i : les variations temporelles des tensions aux bornes des différents éléments d'un dispositif de commande selon l'invention ; les figures 7 à 9 : le schéma électronique de différentes variantes de la première structure d'un dispositif de commande selon l'invention ; les figures 10 à 12 : le schéma électronique de plusieurs modes de réalisation d'une deuxième structure à quatre transformateurs d'un dispositif de commande selon l'invention ; les figures 13 et 14 : le schéma électronique de plusieurs modes de réalisation d'une troisième structure à deux transformateurs d'un dispositif de commande selon l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the description of several embodiments of a device for controlling a piezoelectric actuator, illustrated by the following figures which are: FIGS. 1 to 4: the electronic diagram of several embodiments of a first structure with a transformer of a control device according to the invention; FIGS. 5a and 5b, 6a to 6i: the temporal variations of the voltages at the terminals of the various elements of a control device according to the invention; FIGS. 7 to 9: the electronic diagram of different variants of the first structure of a control device according to the invention; FIGS. 10 to 12: the electronic diagram of several embodiments of a second structure with four transformers of a control device according to the invention; FIGS. 13 and 14: the electronic diagram of several embodiments of a third structure with two transformers of a control device according to the invention.
<Desc/Clms Page number 5> <Desc / Clms Page number 5>
Pour ces exemples non limitatifs de modes de réalisation, les éléments portant les mêmes références sur les différentes figures remplissent les mêmes fonctions en vue des mêmes résultats. For these non-limiting examples of embodiments, the elements bearing the same references in the different figures fulfill the same functions with a view to the same results.
L'invention consistant à générer un signal sinusoïdal haute tension, supérieure à une centaine de volts, et haute fréquence, supérieure à une dizaine de kilohertz, sur la cellule piézo-électrique de chaque injecteur de carburant d'un véhicule à partir d'une source de tension continue, soit la batterie, soit la sortie d'un convertisseur DC de puissance, elle propose différentes topologies assurant l'excitation desdites céramiques piézo- électriques, à travers une inductance pour constituer un circuit résonant. Ces structures sont valables de 1 à N injecteurs, N étant un entier préférentiellement égal à 4,5, 6,8, 10 ou 12. A titre d'exemple non limitatif, le nombre d'injecteurs commandés est 4 dans la description suivante. The invention consists in generating a high voltage sinusoidal signal, greater than one hundred volts, and high frequency, greater than ten kilohertz, on the piezoelectric cell of each fuel injector of a vehicle from a DC voltage source, either the battery or the output of a DC power converter, it offers different topologies ensuring the excitation of said piezoelectric ceramics, through an inductor to constitute a resonant circuit. These structures are valid from 1 to N injectors, N being an integer preferably equal to 4.5, 6.8, 10 or 12. By way of nonlimiting example, the number of injectors ordered is 4 in the following description.
Toutes les topologies décrites représentent des structures avec au moins un transformateur n'ayant qu'un seul enroulement au secondaire et un ou deux enroulements au primaire. All the topologies described represent structures with at least one transformer having only one winding at the secondary and one or two windings at the primary.
Selon une première structure avec un seul transformateur, comme le montre le schéma de la figure 1, le dispositif de commande d'un actuateur piézo-électrique Il parmi 4, i entier variant de 1 à 4, comporte une source B de tension continue E-une batterie ou la sortie d'un convertisseur DC-DC par exemple-, dont la borne (-) est reliée à la masse et dont la borne (+) est reliée à un montage en pont dont la charge du milieu est l'enroulement primaire L1 d'un transformateur. Ce transformateur comprend deux enroulements bobinés autour d'un même noyau, comme le montrent les étoiles sur le schéma, un enroulement primaire L1 et un enroulement secondaire L,, dont la sortie haute tension Vs est reliée à un circuit oscillant constitué de la céramique piézo- électrique t, et d'une inductance L de résonance. Cette inductance de résonance est déterminée en fonction de la fréquence de fonctionnement de l'injecteur piézo-électrique. According to a first structure with a single transformer, as shown in the diagram of FIG. 1, the control device of a piezoelectric actuator Il among 4, i integer varying from 1 to 4, comprises a source B of direct voltage E -a battery or the output of a DC-DC converter for example-, whose terminal (-) is connected to the ground and whose terminal (+) is connected to a bridge assembly whose middle load is the primary winding L1 of a transformer. This transformer comprises two windings wound around the same core, as shown by the stars in the diagram, a primary winding L1 and a secondary winding L ,, whose high voltage output Vs is connected to an oscillating circuit made of piezo ceramic - electric t, and a resonance inductance L. This resonance inductance is determined as a function of the operating frequency of the piezoelectric injector.
Ce montage en pont est réalisé à partir de deux bras montés en parallèle aux bornes de la source de tension B et constitués chacun de deux interrupteurs de pont P1 et P2 en série commandables alternativement, This bridge assembly is produced from two arms mounted in parallel to the terminals of the voltage source B and each made up of two bridge switches P1 and P2 in series which can be controlled alternately,
<Desc/Clms Page number 6><Desc / Clms Page number 6>
respectivement Pg et P4, dont les points milieux J1, respectivement J2, sont reliés aux deux bornes de l'enroulement primaire L1. respectively Pg and P4, the midpoints of which J1, respectively J2, are connected to the two terminals of the primary winding L1.
Dans le cas d'un moteur thermique de véhicule automobile nécessitant quatre injecteurs, le schéma représente quatre céramiques piézo-électriques ! i,...,) ..., t qui sont montées en parallèle et, selon un premier mode de réalisation, choisies successivement grâce à un interrupteur de sélection commandable K, monté en série avec chacune d'elles. Dans le cas d'injecteurs ayant une simple isolation électrique, c'est-à-dire qu'une des deux électrodes de la cellule piézo-électrique est reliée à la masse métallique ou à un potentiel fixe, une de leurs bornes est connectée à la masse. En fonction de l'injecteur piézo-électrique qui doit être ouvert pendant les intervalles d'activité pour assurer l'alimentation en carburant du cylindre correspondant du moteur, l'interrupteur K, est commandé par un signal logique en provenance du calculateur d'injection, pour que la sortie haute tension Vs du transformateur soit connectée précisément à cet injecteur. In the case of a heat engine of a motor vehicle requiring four injectors, the diagram represents four piezoelectric ceramics! i, ...,) ..., t which are connected in parallel and, according to a first embodiment, chosen successively by virtue of a controllable selection switch K, mounted in series with each of them. In the case of injectors having a simple electrical insulation, that is to say that one of the two electrodes of the piezoelectric cell is connected to the metallic mass or to a fixed potential, one of their terminals is connected to the mass. Depending on the piezoelectric injector which must be opened during the activity intervals to ensure the fuel supply to the corresponding cylinder of the engine, switch K is controlled by a logic signal from the injection computer. , so that the high voltage output Vs of the transformer is connected precisely to this injector.
Le fonctionnement de ce circuit de commande est le suivant, en fonction de la commande des différents interrupteurs. Dans une première phase, le signal de commande envoyé par le calculateur d'injection pilote d'une part la fermeture de l'interrupteur de sélection K, relié à l'injecteur t, choisi et d'autre part la fermeture simultanée des interrupteurs de pont P1 et P4, reliant ainsi la borne J1 de l'enroulement primaire L1 à la borne (+) de la batterie B et sa borne J2 à la borne (-) de la batterie. Pendant cet intervalle de temps entre les instants Ta et T1, la tension v1 aux bornes de l'enroulement primaire L1 est égale à +E, de sorte que la tension Vs aux bornes de l'enroulement secondaire L2 est positive et égale à +mE par l'effet du rapport de transformation, pour permettre la charge à travers l'inductance de résonance L de l'actuateur I, sélectionné par l'interrupteur K,, piloté par le calculateur. Puis, dans une deuxième phase pendant l'intervalle de temps suivant entre les instants T1 et T2, le signal commande l'ouverture des interrupteurs P1 et et la fermeture simultanée des deux interrupteurs P2 et P3, reliant ainsi la borne J1 de l'enroulement primaire L1
à la borne (-) de la batterie B et sa borne J2 à la borne (+) et la tension v, à ses bornes négative est égale à-E. Ainsi, la tension Vs aux bornes de l'enroulement secondaire L2 devient négative et égale à-mE. Ces deux phases sont répétées un grand nombre de fois pendant la durée d'injection, entre The operation of this control circuit is as follows, depending on the control of the various switches. In a first phase, the control signal sent by the injection computer controls on the one hand the closing of the selection switch K, connected to the injector t, chosen and on the other hand the simultaneous closing of the control switches. bridge P1 and P4, thus connecting the terminal J1 of the primary winding L1 to the terminal (+) of the battery B and its terminal J2 to the terminal (-) of the battery. During this time interval between the instants Ta and T1, the voltage v1 across the terminals of the primary winding L1 is equal to + E, so that the voltage Vs across the terminals of the secondary winding L2 is positive and equal to + mE by the effect of the transformation ratio, to allow the load through the resonance inductance L of the actuator I, selected by the switch K ,, controlled by the computer. Then, in a second phase during the following time interval between the instants T1 and T2, the signal controls the opening of the switches P1 and and the simultaneous closing of the two switches P2 and P3, thus connecting the terminal J1 of the winding primary L1
to the terminal (-) of the battery B and its terminal J2 to the terminal (+) and the voltage v, at its negative terminals is equal to -E. Thus, the voltage Vs at the terminals of the secondary winding L2 becomes negative and equal to -mE. These two phases are repeated a large number of times during the injection period, between
<Desc/Clms Page number 7><Desc / Clms Page number 7>
100 fs et 8 ms. La tension périodique Vs aux bornes de l'enroulement secondaire L2 en fonction du temps est représentée graphiquement sur la figure 5a. La tension v, aux bornes de l'injecteur t, est alors un signal sinusoïdal de même période que la tension Vg aux bornes de l'enroulement secondaire L2, comme le montre la figure 5b, oscillant entre une valeur maximale + vm et une valeur minimale-vm. Le calculateur d'injection commande ensuite successivement les autres injecteurs t, montés en parallèle. 100 fs and 8 ms. The periodic voltage Vs at the terminals of the secondary winding L2 as a function of time is represented graphically in FIG. 5a. The voltage v, at the terminals of the injector t, is then a sinusoidal signal of the same period as the voltage Vg at the terminals of the secondary winding L2, as shown in FIG. 5b, oscillating between a maximum value + vm and a value minimum-vm. The injection computer then successively controls the other injectors t, mounted in parallel.
Selon un deuxième mode de réalisation, représenté par le schéma de la figure 2, les quatre injecteurs !, sont reliés deux à deux par un relais Rg et R6 respectivement, reliés chacun à une borne d'un interrupteur de sélection Kg et K6 respectivement, dont l'autre borne est connectée à l'inductance L de résonance destinée à constituer un circuit oscillant avec chaque injecteur successivement. Le calculateur d'injection pilote tout d'abord les relais puis simultanément les interrupteurs de sélection et de pont pour sélectionner l'injecteur à commander. Le fonctionnement du dispositif de commande est le suivant illustré par les représentations graphiques des différentes tensions en fonction du temps faisant l'objet des figures 6a à 6i. According to a second embodiment, represented by the diagram of FIG. 2, the four injectors!, Are connected in pairs by a relay Rg and R6 respectively, each connected to a terminal of a selection switch Kg and K6 respectively, the other terminal of which is connected to the resonance inductance L intended to constitute an oscillating circuit with each injector successively. The injection computer first controls the relays then simultaneously the selection and bridge switches to select the injector to be controlled. The operation of the control device is as follows, illustrated by the graphical representations of the various voltages as a function of time which are the subject of FIGS. 6a to 6i.
Pour l'excitation de l'injecteur 11 entre les instants to et t1, le calculateur pilote la mise au repos du relais Rg (figure 6a) vers l'injecteur 11 alors que le relais R6 est en position repos, ainsi que la fermeture de l'interrupteur Kg (figure (6b) et l'ouverture de l'interrupteur K6 (figure 6d), dans le but de connecter l'actuateur 11 à l'inductance L de résonance. Ainsi, entre les instants to et t1, la tension Vs aux bornes de l'enroulement secondaire L2 est un signal périodique carré, oscillant entre les valeurs extrêmes +mE et-mE (figure 6e), et la tension vc1 aux bornes de l'actuateur 11 est un signal sinusoïdal oscillant entre les valeurs extrêmes +mGE et-mGE (figure 6f), G étant le gain à la résonance entre l'inductance de résonance L et le modèle de l'injecteur, alors que les trois autres injecteurs ne reçoivent aucune tension. La durée T de fermeture de chaque interrupteur de sélection correspond au temps d'injection, pouvant varier entre 100 lis et 5 ms pour un moteur à quatre injecteurs. La période Tp, du signal carré vs aux bornes de l'enroulement secondaire de chaque transformateur dépend exclusivement de la structure des injecteurs, la fréquence Fp, de résonance variant entre 10kHz et 1 MHz. For the excitation of the injector 11 between the instants to and t1, the computer controls the setting to rest of the relay Rg (figure 6a) towards the injector 11 while the relay R6 is in the rest position, as well as the closing of the switch Kg (figure (6b) and the opening of the switch K6 (figure 6d), in order to connect the actuator 11 to the resonance inductance L. Thus, between the instants to and t1, the voltage Vs at the terminals of the secondary winding L2 is a square periodic signal, oscillating between the extreme values + mE and -mE (figure 6e), and the voltage vc1 at the terminals of the actuator 11 is a sinusoidal signal oscillating between the values extremes + mGE and -mGE (figure 6f), G being the gain at resonance between the resonant inductor L and the model of the injector, while the other three injectors do not receive any voltage. each selection switch corresponds to the injection time, which can vary between 100 lis and 5 ms for an engine at qu atre injectors. The period Tp, of the square signal vs at the terminals of the secondary winding of each transformer depends exclusively on the structure of the injectors, the resonant frequency Fp varying between 10kHz and 1 MHz.
<Desc/Clms Page number 8> <Desc / Clms Page number 8>
Le basculement de la position repos à la position travail d'un relais étant plus long que l'ouverture ou la fermeture d'un interrupteur, le calculateur pilote à l'instant t2 le basculement du second relais Rg en position travail dans le but de pouvoir exciter l'injecteur tg, à l'instant suivant t3 (figure 6c). The switching from the rest position to the working position of a relay being longer than the opening or closing of a switch, the computer controls at time t2 the switching of the second relay Rg in the working position in order to be able to excite the injector tg at the following instant t3 (FIG. 6c).
A l'instant t3, le relais R5 est basculé vers la position travail alors que le relais Rg est toujours basculé dans la position travail vers l'injecteur 13, et simultanément l'interrupteur Kg est fermé jusqu'à l'instant t4 alors que l'interrupteur K5 est ouvert depuis l'instant t1, de sorte que la tension Vg aux bornes de l'enroulement secondaire L3 provoque la résonance du circuit oscillant constitué par l'inductance L et l'injecteur 13 auquel elle est alors connectée. Le signal de tension vc3 aux bornes de l'injecteur 13 est une sinusoïde d'amplitude maximale mGE entre les instants suivants t3 et t4 (figure 6h). At the instant t3, the relay R5 is switched to the working position while the relay Rg is still switched to the working position towards the injector 13, and simultaneously the switch Kg is closed until the instant t4 while the switch K5 is open from the instant t1, so that the voltage Vg across the terminals of the secondary winding L3 causes the resonance of the oscillating circuit formed by the inductance L and the injector 13 to which it is then connected. The voltage signal vc3 at the terminals of the injector 13 is a sinusoid of maximum amplitude mGE between the following instants t3 and t4 (FIG. 6h).
Entre les instants suivants t5 et tg, l'interrupteur K5 est à nouveau fermé et l'interrupteur Kg est ouvert, mais le relais R5 est basculé vers l'injecteur 12 donc sa commande est l'inverse de celle existant entre les instants to et t1. Between the following instants t5 and tg, the switch K5 is again closed and the switch Kg is open, but the relay R5 is switched to the injector 12 therefore its command is the reverse of that existing between the instants to and t1.
Ainsi, le signal de tension vc2 aux bornes de l'injecteur 12 est une sinusoïde d'amplitude maximale mGE entre les instants suivants t5 et tg (figure 6g). Thus, the voltage signal vc2 at the terminals of the injector 12 is a sinusoid of maximum amplitude mGE between the following instants t5 and tg (FIG. 6g).
Entre les instants suivants t7 et tg, l'interrupteur Kg est à nouveau fermé alors que l'interrupteur K5 est ouvert, et les deux relais R5 et Ra sont en position repos, donc le relais Rg est basculé vers l'injecteur 14, et sa commande est l'inverse de celle existant entre les instants tg et t4. Ainsi, le signal de tension Vc4 aux bornes de l'injecteur 14 est une sinusoïde d'amplitude maximale mGE entre les instants suivants t7 et tg (figure 6i). Between the following instants t7 and tg, the switch Kg is again closed while the switch K5 is open, and the two relays R5 and Ra are in the rest position, therefore the relay Rg is switched to the injector 14, and its command is the reverse of that existing between times tg and t4. Thus, the voltage signal Vc4 at the terminals of the injector 14 is a sinusoid of maximum amplitude mGE between the following instants t7 and tg (FIG. 6i).
Selon un troisième mode de réalisation, représenté sur le schéma de la figure 3, le transformateur du dispositif de commande comporte deux enroulements $ eut $ au primaire constituant un montage de type Push-Pull avec le circuit secondaire. Ces deux enroulements primaires, bobinés en sens inverse sur le même noyau comme le montrent les étoiles sur le schéma, sont montés en parallèle aux bornes de la source de tension B, chacun par un interrupteur commandable de sélection de l'enroulement, P5 et Pg respectivement. L'enroulement secondaire L2 est relié au circuit oscillant According to a third embodiment, shown in the diagram of FIG. 3, the transformer of the control device comprises two windings $ eut $ at the primary constituting a Push-Pull type assembly with the secondary circuit. These two primary windings, wound in the opposite direction on the same core as shown by the stars in the diagram, are connected in parallel across the terminals of the voltage source B, each by a controllable switch for selecting the winding, P5 and Pg respectively. The secondary winding L2 is connected to the oscillating circuit
<Desc/Clms Page number 9><Desc / Clms Page number 9>
constitué par l'inductance de résonance L et chacun des injecteurs t, alternativement. constituted by the resonance inductance L and each of the injectors t, alternately.
Le fonctionnement de ce dispositif de commande dépend du calculateur d'injection qui pilote successivement les interrupteurs P5 et P6 pour que la tension issue de la source de tension B alimente chacun des enroulements primaires 2f et l'un après l'autre. Quand la fermeture de l'interrupteur P5 est commandée en même temps que l'ouverture de l'interrupteur P6, la tension v1 aux bornes de l'enroulement 2f est égale à la tension +E, et crée une tension vs aux bornes de l'enroulement secondaire L2 égale à +mE, et quand la fermeture de l'interrupteur P6 est commandée à son tour en même temps que l'ouverture de l'interrupteur P5, alors la tension v2 aux bornes de l'enroulement est égale à la tension-E, et crée une tension Vs aux bornes de l'enroulement secondaire L2 égale à-mE, pour réaliser l'excitation par une tension alternative carrée du circuit oscillant formé de l'inductance de résonance L et de l'injecteur I, piloté par le calculateur par commande de l'interrupteur K, de sélection correspondant. The operation of this control device depends on the injection computer which successively controls the switches P5 and P6 so that the voltage from the voltage source B supplies each of the primary windings 2f and one after the other. When the closing of the switch P5 is commanded at the same time as the opening of the switch P6, the voltage v1 at the terminals of the winding 2f is equal to the voltage + E, and creates a voltage vs at the terminals of the 'secondary winding L2 equal to + mE, and when the closing of switch P6 is in turn commanded at the same time as the opening of switch P5, then the voltage v2 at the terminals of the winding is equal to voltage-E, and creates a voltage Vs at the terminals of the secondary winding L2 equal to -mE, to achieve the excitation by a square alternating voltage of the oscillating circuit formed of the resonance inductance L and of the injector I, controlled by the computer by command of the switch K, for the corresponding selection.
Le quatrième mode de réalisation, représenté sur la figure 4, concerne un dispositif de commande selon l'invention réalisé par un montage de type Push-Pull, comportant un transformateur à trois enroulements comme décrit précédemment, mais dont les quatre injecteurs i, sont reliés deux à deux par un relais R5 et R6, reliés chacun à l'inductance L de résonance par un interrupteur de sélection commandable K5 et K6 respectivement, comme décrit dans la figure 2. The fourth embodiment, shown in FIG. 4, relates to a control device according to the invention produced by a Push-Pull type assembly, comprising a transformer with three windings as described above, but of which the four injectors i are connected. two by two by a relay R5 and R6, each connected to the resonance inductance L by a controllable selection switch K5 and K6 respectively, as described in figure 2.
Selon une autre variante de la première structure de l'invention, il est possible de ramener l'inductance de résonance L placée dans le circuit secondaire du transformateur vers le circuit primaire, comme le montrent les deux exemples non limitatifs représentés sur les figures 7 et 8. Sur le schéma du mode de réalisation de la figure 7, l'inductance L est placée en série avec l'enroulement primaire L1 du transformateur entre les deux points de jonction J1 et J2 du pont d'interrupteurs, de sorte que la tension v1 aux bornes de cet enroulement est sinusoïdale. Sur le schéma de la figure 8, l'inductance de résonance L est montée entre la borne (+) de la source B de tension et le point de jonction des deux enroulements primaires $ et $ constituant un montage de type Push-Pull. According to another variant of the first structure of the invention, it is possible to bring the resonance inductance L placed in the secondary circuit of the transformer back to the primary circuit, as shown by the two non-limiting examples shown in FIGS. 7 and 8. In the diagram of the embodiment of Figure 7, the inductance L is placed in series with the primary winding L1 of the transformer between the two junction points J1 and J2 of the switch bridge, so that the voltage v1 across this winding is sinusoidal. In the diagram of FIG. 8, the resonance inductance L is mounted between the terminal (+) of the voltage source B and the junction point of the two primary windings $ and $ constituting a Push-Pull type assembly.
<Desc/Clms Page number 10> <Desc / Clms Page number 10>
Il est possible de remplacer l'inductance L de résonance, placée au primaire comme au secondaire du transformateur, par l'inductance de fuite de ce dernier. De même, une autre version peut utiliser plusieurs inductances en série avec chacun des injecteurs. It is possible to replace the resonance inductance L, placed at the primary as well as at the secondary of the transformer, by the leakage inductance of the latter. Likewise, another version can use several inductors in series with each of the injectors.
Dans le cas d'injecteurs à cellules piézo-électriques à double isolation, c'est-à-dire que les deux électrodes de chaque cellule sont isolées de la masse métallique, il est également possible d'intervertir les injecteurs t, et les interrupteurs de sélection K,, dans le circuit secondaire du transformateur. Comme le montre le schéma de la figure 9 selon le deuxième mode de réalisation décrit à propos de la figure 2, où les injecteurs ont une double isolation, ils peuvent donc avoir une de leurs bornes reliées directement à l'inductance de résonance L, et les interrupteurs Kg et K6 ont une de leurs bornes reliée à la masse. In the case of injectors with piezoelectric cells with double insulation, that is to say that the two electrodes of each cell are isolated from the metal mass, it is also possible to invert the injectors t, and the switches selection K ,, in the secondary circuit of the transformer. As shown in the diagram of FIG. 9 according to the second embodiment described with regard to FIG. 2, where the injectors have double insulation, they can therefore have one of their terminals connected directly to the resonance inductor L, and switches Kg and K6 have one of their terminals connected to ground.
Selon l'invention, le dispositif de commande peut être réalisé selon une deuxième structure avec plusieurs transformateurs, notamment avec un nombre N de transformateurs égal au nombre d'actuateurs à commander. According to the invention, the control device can be produced according to a second structure with several transformers, in particular with a number N of transformers equal to the number of actuators to be controlled.
La figure 10 montre un exemple de montage en pont à quatre transformateurs, bobinés sur quatre noyaux différents et ayant chacun un enroulement primaire L11 à L14 et un enroulement secondaire L à L24 bobinés comme l'indiquent les signes figurant sur le schéma. Chaque enroulement secondaire L est connecté aux bornes d'un injecteur de carburant t,, dont une borne est reliée à la masse. FIG. 10 shows an example of a bridge arrangement with four transformers, wound on four different cores and each having a primary winding L11 to L14 and a secondary winding L to L24 wound as indicated by the signs appearing in the diagram. Each secondary winding L is connected to the terminals of a fuel injector t ,, one terminal of which is connected to ground.
Au niveau du circuit primaire, une source de tension B délivre une tension continue E aux bornes d'un montage à quatre ponts en parallèle, réalisés à partir d'un premier bras commun aux quatre ponts et constitué de deux interrupteurs de pont S et. S en série commandables alternativement, et de quatre autres seconds bras en parallèle, constitués également de deux interrupteurs P11 et P2, en série. Le point milieu J, de chaque second bras est relié au point milieu du premier bras par une charge comprenant l'enroulement primaire L1i d'un des transformateurs en série avec une inductance L de résonance. Ainsi, le point de jonction J3 des deux interrupteurs de pont t et t est relié à une borne d'une inductance L de résonance, dont l'autre borne est At the level of the primary circuit, a voltage source B delivers a direct voltage E to the terminals of an assembly with four bridges in parallel, produced from a first arm common to the four bridges and consisting of two bridge switches S and. S in series which can be controlled alternately, and four other second arms in parallel, also made up of two switches P11 and P2, in series. The midpoint J of each second arm is connected to the midpoint of the first arm by a load comprising the primary winding L1i of one of the transformers in series with a resonance inductance L. Thus, the junction point J3 of the two bridge switches t and t is connected to a terminal of a resonance inductance L, the other terminal of which is
<Desc/Clms Page number 11><Desc / Clms Page number 11>
reliée à la première borne J commune aux quatre enroulements primaires Ll,. Chacune de leur seconde borne respective J21 est reliée au point de jonction J21 du deuxième bras correspondant, monté en parallèle avec les deux interrupteurs S et 4 du premier bras. connected to the first terminal J common to the four primary windings L1 ,. Each of their respective second terminal J21 is connected to the junction point J21 of the corresponding second arm, mounted in parallel with the two switches S and 4 of the first arm.
Une variante consiste à remplacer l'inductance de charge située aux circuits primaires des transformateurs par quatre inductances placées chacune entre l'enroulement secondaire de chaque transformateur et chaque injecteur avec lequel elle constitue un circuit oscillant. Cette variante utilise préférentiellement les inductances de fuite des enroulements secondaires. A variant consists in replacing the load inductor located in the primary circuits of the transformers by four inductors each placed between the secondary winding of each transformer and each injector with which it constitutes an oscillating circuit. This variant preferably uses the leakage inductances of the secondary windings.
Le fonctionnement de ce circuit de commande est le suivant, en fonction de la commande des différents interrupteurs. Dans une première phase, le signal de commande, envoyé par le calculateur d'injection en vue de l'excitation d'un injecteur !,, pilote la fermeture simultanée des interrupteurs de pont 9f et
P,, reliant ainsi) a borne J21 de l'enroulement L11 à la borne (-) de la batterie B, par l'intermédiaire de l'inductance L de résonance ou directement selon la variante de réalisation. Pendant cet intervalle de temps, la tension v11 aux bornes de l'enroulement primaire L11 est égale à +GE, de sorte que la tension Vs aux bornes de l'enroulement secondaire L21 a une amplitude égale à +mGE par l'effet du rapport de transformation pour permettre l'excitation de l'actuateur i, sélectionné par le calculateur. Puis, dans une seconde phase pendant l'intervalle de temps suivant, le signal commande la fermeture simultanée des deux autres interrupteurs et P11 des deux bras et l'ouverture des deux interrupteurs 9f et P2, précédemment fermés, reliant ainsi la borne J21 de l'enroulement L11 à la borne (+) de la batterie, par l'intermédiaire de l'inductance L ou directement selon la variante de réalisation, et l'amplitude de la tension v11 à ses bornes devient égale à-GE. Ainsi, l'amplitude de la tension Vg aux bornes de l'enroulement secondaire L2, devient négative et égale à-mGE. Ces deux phases sont répétées un grand nombre de fois pendant la durée d'injection, entre 100 ; j. s et 8 ms. Le calculateur d'injection commande ensuite un autre injecteur en choisissant le transformateur correspondant. The operation of this control circuit is as follows, depending on the control of the various switches. In a first phase, the control signal, sent by the injection computer with a view to energizing an injector! ,, controls the simultaneous closing of the bridge switches 9f and
P ,, thus connecting) a terminal J21 of the winding L11 to the terminal (-) of the battery B, via the resonance inductance L or directly according to the variant embodiment. During this time interval, the voltage v11 at the terminals of the primary winding L11 is equal to + GE, so that the voltage Vs at the terminals of the secondary winding L21 has an amplitude equal to + mGE by the effect of the ratio transformation to allow the excitation of the actuator i, selected by the computer. Then, in a second phase during the following time interval, the signal controls the simultaneous closing of the other two switches and P11 of the two arms and the opening of the two switches 9f and P2, previously closed, thus connecting the terminal J21 of the winding L11 at the terminal (+) of the battery, via the inductor L or directly according to the variant embodiment, and the amplitude of the voltage v11 at its terminals becomes equal to -GE. Thus, the amplitude of the voltage Vg at the terminals of the secondary winding L2 becomes negative and equal to -mGE. These two phases are repeated a large number of times during the injection period, between 100; j. s and 8 ms. The injection computer then controls another injector by choosing the corresponding transformer.
La figure 11 montre un deuxième exemple de montage de type PushPull à quatre transformateurs distincts, ayant chacun deux enroulements primaires L11 et L'11, i entier variant de 1 à 4, bobinés autour du même noyau en sens inverse et un enroulement secondaire L21 à L24 bobinés comme le Figure 11 shows a second example of PushPull type assembly with four separate transformers, each having two primary windings L11 and L'11, i integer varying from 1 to 4, wound around the same core in the opposite direction and a secondary winding L21 to L24 wound as the
<Desc/Clms Page number 12> <Desc / Clms Page number 12>
montrent les différents signes figurant sur le schéma. Chaque enroulement secondaire L21 est connecté à une inductance de résonance LR, réalisant un circuit oscillant avec l'injecteur de carburant !, correspondant, dont une borne est reliée à la masse. Cette inductance de résonance LR, peut être avantageusement l'inductance de fuite de l'enroulement secondaire. On peut extrapoler ce montage à N transformateurs, correspondant chacun à un des N injecteurs à exciter.
show the different signs shown in the diagram. Each secondary winding L21 is connected to a resonance inductor LR, forming an oscillating circuit with the corresponding fuel injector!, One terminal of which is connected to ground. This resonance inductance LR can advantageously be the leakage inductance of the secondary winding. This assembly can be extrapolated to N transformers, each corresponding to one of the N injectors to be excited.
Au niveau du circuit primaire, une source de tension B délivre une tension continue E aux bornes de quatre branches doubles montées en parallèle, constituées chacune d'un interrupteur S, de sélection du transformateur destiné à exciter l'injecteur choisi, en série avec les deux enroulements primaires L11 et L'l, montés en parallèle et destinés à être alimentés alternativement par la source de tension grâce à deux interrupteurs de sélection Ki de l'enroulement, commandables et connectés à la masse. At the level of the primary circuit, a voltage source B delivers a direct voltage E to the terminals of four double branches connected in parallel, each consisting of a switch S, for selecting the transformer intended to excite the chosen injector, in series with the two primary windings L11 and L'l, mounted in parallel and intended to be supplied alternately by the voltage source by means of two selection switches Ki of the winding, controllable and connected to ground.
Ainsi, une première borne commune aux deux enroulements primaires L11 et L'11 en parallèle est reliée à un interrupteur S, de sélection du transformateur, et l'autre borne est connectée pour l'un à un premier interrupteur de sélection de l'enroulement et l'autre à un second interrupteur de sélection
Le fonctionnement de ce circuit dépend de la commande des différents interrupteurs, envoyée par le calculateur d'injection. Dans une première phase, le signal de commande pilote d'une part la fermeture d'un des interrupteurs de sélection du transformateur, S1 par exemple, pour choisir le transformateur correspondant à l'injecteur 1, à exciter, et d'autre part la fermeture d'un premier
l'interrupteur de sélection Y, {de l'enroulement L11 par exemple et l'ouverture du second interrupteur S pour appliquer une tension V11 aux bornes du premier enroulement primaire L11. Ainsi la tension VS1 aux bornes de l'enroulement secondaire L21 est égale à +mE. Puis, dans une seconde phase, le premier
interrupteur 2code sélection est ouvert et le second interrupteur. test fermé 2 est fermé pour appliquer une tension V12 aux bornes du second enroulement primaire L'l, et obtenir ainsi une tension vs1 négative aux bornes de l'enroulement secondaire L21 et égale à-mE. Ces deux phases sont répétées un grand nombre de fois pendant la durée d'injection, entre 100 ; j. s et 8 ms. Le calculateur d'injection commande ensuite un autre injecteur en choisissant le transformateur correspondant. Thus, a first terminal common to the two primary windings L11 and L'11 in parallel is connected to a selector switch S of the transformer, and the other terminal is connected for one to a first selector switch of the winding and the other to a second selector switch
The operation of this circuit depends on the command of the various switches, sent by the injection computer. In a first phase, the control signal controls on the one hand the closing of one of the transformer selection switches, S1 for example, to choose the transformer corresponding to the injector 1, to be excited, and on the other hand the closing a first
the selection switch Y, {of the winding L11 for example and the opening of the second switch S to apply a voltage V11 to the terminals of the first primary winding L11. Thus the voltage VS1 at the terminals of the secondary winding L21 is equal to + mE. Then, in a second phase, the first
switch 2code selection is open and the second switch. closed test 2 is closed to apply a voltage V12 to the terminals of the second primary winding L'l, and thus obtain a negative voltage vs1 across the terminals of the secondary winding L21 and equal to -mE. These two phases are repeated a large number of times during the injection period, between 100; j. s and 8 ms. The injection computer then controls another injector by choosing the corresponding transformer.
<Desc/Clms Page number 13> <Desc / Clms Page number 13>
La figure 12 montre une variante du deuxième exemple de montage de type Push-Pull à quatre transformateurs, dans laquelle les inductances de résonance LR, connectées à chaque injecteur sont remplacées par des inductances L'RI placées dans le circuit primaire de chaque transformateur, une de leurs bornes étant reliée à l'interrupteur commandable S, correspondant et l'autre borne étant reliée soit aux enroulements primaires L11 et L'11, soit à la borne (+) de la batterie B. Figure 12 shows a variant of the second example of Push-Pull type assembly with four transformers, in which the LR resonance inductors connected to each injector are replaced by the L'RI inductors placed in the primary circuit of each transformer, a their terminals being connected to the corresponding controllable switch S and the other terminal being connected either to the primary windings L11 and L'11, or to the (+) terminal of battery B.
Il est également possible de remplacer chacune des quatre inductances L'RI placées dans le circuit primaire de chaque transformateur par deux inductances de résonance placées chacune en série avec un des enroulements primaires L11 et L'1i, en particulier réalisées par les inductances de fuite desdits enroulements. It is also possible to replace each of the four inductors L'RI placed in the primary circuit of each transformer by two resonance inductors each placed in series with one of the primary windings L11 and L'1i, in particular produced by the leakage inductors of said windings.
Selon l'invention le dispositif de commande peut être réalisé selon une troisième structure en pont avec deux transformateurs, soit un transformateur pouvant être connecté à deux actuateurs à commander, choisis par un relais. According to the invention, the control device can be produced according to a third bridge structure with two transformers, ie a transformer which can be connected to two actuators to be controlled, chosen by a relay.
La figure 13 montre un exemple de montage en pont à deux transformateurs bobinés sur deux noyaux différents, ayant chacun un seul enroulement primaire , et un seul enroulement secondaire j,, i entier égal à 1 ou 2, bobinés comme le montrent les signes figurant sur le schéma. Le circuit primaire comporte un montage à deux ponts en parallèle aux bornes d'une source de tension B délivrant une tension continue E aux bornes d'un premier bras commun aux deux ponts, constitué de deux interrupteurs de pont P3 et P4 en série commandables alternativement et de deux autres seconds bras en parallèle constitués également de deux interrupteurs de pont eut-92, en série. Le point milieu J2i de chaque second bras est relié au point milieu J4 du premier bras par une charge constituée de l'enroulement primaire , en série avec une inductance L de résonance. Ainsi, le point de jonction J4 des deux interrupteurs de pont et 9% en série est relié à une première borne de l'inductance L de résonance, dont l'autre borne est reliée à la borne f commune aux deux enroulements primaires 11 et 12
Chaque enroulement secondaire L21, respectivement L22, est connecté par exemple à un relais R7, respectivement Rg, commandable alternativement, susceptible de se connecter à deux injecteurs 11 et 12, respectivement 13et 14. Figure 13 shows an example of a bridge arrangement with two transformers wound on two different cores, each having a single primary winding, and a single secondary winding j ,, i integer equal to 1 or 2, wound as shown by the signs on the diagram. The primary circuit comprises an assembly with two bridges in parallel at the terminals of a voltage source B delivering a direct voltage E at the terminals of a first arm common to the two bridges, consisting of two bridge switches P3 and P4 which can be controlled alternately. and two other second arms in parallel also consisting of two bridge switches eut-92, in series. The midpoint J2i of each second arm is connected to the midpoint J4 of the first arm by a load consisting of the primary winding, in series with a resonance inductance L. Thus, the junction point J4 of the two bridge switches and 9% in series is connected to a first terminal of the resonance inductance L, the other terminal of which is connected to the terminal f common to the two primary windings 11 and 12
Each secondary winding L21, respectively L22, is connected for example to a relay R7, respectively Rg, controllable alternately, capable of connecting to two injectors 11 and 12, respectively 13 and 14.
<Desc/Clms Page number 14> <Desc / Clms Page number 14>
Le calculateur de contrôle moteur détermine l'injecteur à exciter et pilote simultanément le relais qui doit le connecter au transformateur correspondant et les interrupteurs du pont devant relier ledit transformateur à la source de tension B. Pour exciter l'injecteur 11 par exemple, dans une première phase, le relais R7 est fermé sur ledit injecteur, et pour alimenter l'enroulement secondaire L21 du transformateur correspondant, d'une part l'interrupteur du premier bras est fermé pendant que l'autre interrupteur t est ouvert et d'autre part l'interrupteur P12 du deuxième bras est fermé pour que la tension V11 aux bornes de l'enroulement primaire L11 soit égale à +E, et donc la tension vs aux bornes de l'enroulement secondaire zu soit égale à +mE. Puis dans une seconde phase, le signal de commande du calculateur pilote l'ouverture de l'interrupteur G3 et la fermeture de l'autre interrupteur-94, en même temps que la fermeture de l'interrupteur 9f1 du deuxième bras et l'ouverture de l'interrupteur 9-Ainsi, la tension V11 aux bornes de l'enroulement primaire est égale à-E, et donc la tension Vg aux bornes de l'enroulement secondaire L21 est égale à-mE. Comme précédemment, ces deux phases sont répétées un nombre déterminé de fois pendant la durée d'injection pour générer un signal haute tension et haute fréquence sur l'injecteur piézo-électrique à partir de la source de tension continue B, et le calculateur d'injection commande ensuite un autre injecteur en choisissant le transformateur correspondant. The engine control computer determines the injector to be energized and simultaneously controls the relay which must connect it to the corresponding transformer and the switches of the bridge which must connect said transformer to the voltage source B. To energize the injector 11 for example, in a first phase, the relay R7 is closed on said injector, and to supply the secondary winding L21 of the corresponding transformer, on the one hand the switch of the first arm is closed while the other switch t is open and on the other hand the switch P12 of the second arm is closed so that the voltage V11 at the terminals of the primary winding L11 is equal to + E, and therefore the voltage vs at the terminals of the secondary winding zu is equal to + mE. Then in a second phase, the control signal from the computer controls the opening of the switch G3 and the closing of the other switch-94, at the same time as the closing of the switch 9f1 of the second arm and the opening. of switch 9-Thus, the voltage V11 at the terminals of the primary winding is equal to -E, and therefore the voltage Vg at the terminals of the secondary winding L21 is equal to -mE. As before, these two phases are repeated a determined number of times during the injection period to generate a high voltage and high frequency signal on the piezoelectric injector from the DC voltage source B, and the computer of injection then controls another injector by choosing the corresponding transformer.
La figure 14 représente un deuxième mode de réalisation d'un montage en pont à deux transformateurs, ayant chacun un seul enroulement primaire et un seul enroulement secondaire ,, i entier égal à 1 ou 2, dans lequel l'inductance L de résonance n'est pas montée au primaire des transformateurs mais est remplacée par une inductance de résonance LR21 connectée en série à chaque enroulement secondaire $"respectivement 22, et à un relais R7, respectivement Reg, susceptible de se connecter à deux injecteurs 11 et 12, respectivementl3etl4. FIG. 14 shows a second embodiment of a bridge arrangement with two transformers, each having a single primary winding and a single secondary winding ,, i integer equal to 1 or 2, in which the resonant inductance L n ' is not mounted at the primary of the transformers but is replaced by a resonance inductor LR21 connected in series to each secondary winding $ "respectively 22, and to a relay R7, respectively Reg, capable of connecting to two injectors 11 and 12, respectivelyl3etl4.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les interrupteurs de sélection K des actuateurs et % deys enroulements primaires des transformateurs sont commandables bidirectionnellement en courant, et pour cela peuvent être réalisés à partir de deux semi-conducteurs montés en série ou en parallèle. Ce peut être par exemple deux transistors de type MOSFET montés en série. According to an essential characteristic of the invention, the selection switches K of the actuators and% of the primary windings of the transformers can be controlled bidirectionally in current, and for this can be made from two semiconductors connected in series or in parallel. It may for example be two MOSFET type transistors connected in series.
<Desc/Clms Page number 15> <Desc / Clms Page number 15>
Les relais R de sélection des actuateurs sont de type électromécanique, monostables et possédant un contact de repos et un contact de travail. The actuator selection relays R are of the electromechanical type, monostable and have a normally closed contact and a normally closed contact.
A propos des interrupteurs de pont P et 9f s'ils sont placés directement derrière la batterie, ils sont du type MOSFET à canal N de préférence pour leurs faibles chutes de tension. Dans le cas où ils sont placés derrière un convertisseur DC-DC, ces interrupteurs peuvent être de type MOSFET ou IGBT. Regarding the bridge switches P and 9f if they are placed directly behind the battery, they are of the N-channel MOSFET type preferably for their low voltage drops. If they are placed behind a DC-DC converter, these switches can be of the MOSFET or IGBT type.
Quant aux interrupteurs S de sélection des transformateurs, ils sont préférentiellement de type MOSFET à canal P, pour leurs faibles chutes de tension. As for the transformer selection switches S, they are preferably of the P-channel MOSFET type, for their low voltage drops.
Dans tous les modes de réalisation, l'inductance de charge constituant un circuit résonant avec un injecteur est déterminée de façon à donner le maximum de résonance à la fréquence d'excitation. In all the embodiments, the load inductance constituting a resonant circuit with an injector is determined so as to give the maximum resonance at the excitation frequency.
Claims (19)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0114023A FR2831727A1 (en) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | CONTROL DEVICE FOR AN ELECTRONICALLY PILOT ULTRASONIC PIEZO-ELECTRIC ACTUATOR, AND ITS IMPLEMENTATION PROCESS |
| EP02785567A EP1440484A2 (en) | 2001-10-30 | 2002-10-30 | Device for driving an electronically monitored ultrasonic piezoelectric actuator and method for using same |
| PCT/FR2002/003735 WO2003038918A2 (en) | 2001-10-30 | 2002-10-30 | Device for driving an electronically monitored ultrasonic piezoelectric actuator and method for using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0114023A FR2831727A1 (en) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | CONTROL DEVICE FOR AN ELECTRONICALLY PILOT ULTRASONIC PIEZO-ELECTRIC ACTUATOR, AND ITS IMPLEMENTATION PROCESS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2831727A1 true FR2831727A1 (en) | 2003-05-02 |
Family
ID=8868873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0114023A Withdrawn FR2831727A1 (en) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | CONTROL DEVICE FOR AN ELECTRONICALLY PILOT ULTRASONIC PIEZO-ELECTRIC ACTUATOR, AND ITS IMPLEMENTATION PROCESS |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1440484A2 (en) |
| FR (1) | FR2831727A1 (en) |
| WO (1) | WO2003038918A2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1528605A1 (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-04 | Renault s.a.s. | Control unit for ultrasonic piezoelectric actuators |
| CN104205609A (en) * | 2012-03-22 | 2014-12-10 | 大陆汽车有限公司 | Method for operating a capacitive actuator |
| CN104426422A (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-18 | 大陆汽车有限公司 | Equipment for charging and discharging capacitance executor and device having same |
| CN104603888A (en) * | 2012-07-03 | 2015-05-06 | 法雷奥电机控制***公司 | Electrical circuit for the excitation of at least one electromagnet |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4407468B2 (en) * | 2004-10-27 | 2010-02-03 | 株式会社デンソー | Drive device for piezo actuator |
| US8006918B2 (en) * | 2008-10-03 | 2011-08-30 | The Proctor & Gamble Company | Alternating current powered delivery system |
| SE536247C2 (en) * | 2010-05-17 | 2013-07-16 | Mindray Medical Sweden Ab | Drive circuit and method for controlling a capacitive element |
| US9048757B2 (en) | 2010-05-18 | 2015-06-02 | Mindray Medical Sweden Ab | Driver circuit and method for controlling a capacitive element |
| US10443533B2 (en) * | 2017-10-23 | 2019-10-15 | GM Global Technology Operations LLC | Mild hybrid powertrain with simplified fuel injector boost |
| DE102022129340B3 (en) | 2022-11-07 | 2024-03-21 | OQmented GmbH | CIRCUIT WITH AN OSCILLATING CIRCUIT FOR CONTROLLING AN ACTUATOR FOR DRIVING AN VIBRATIONAL MOVEMENT IN A MEMS |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4705003A (en) * | 1984-10-17 | 1987-11-10 | Nippon Soken, Inc. | Apparatus for controlling electroexpansive actuator avoiding deterioration of polarization |
| US4749897A (en) * | 1986-03-12 | 1988-06-07 | Nippondenso Co., Ltd. | Driving device for piezoelectric element |
| FR2652960A1 (en) * | 1989-09-20 | 1991-04-12 | Emerson Electric Co | POWER SUPPLY CIRCUIT FOR A PIEZOELECTRIC TRANSDUCER. |
| JPH04309273A (en) * | 1991-04-08 | 1992-10-30 | Nippondenso Co Ltd | Drive circuit for piezo-actuator |
| US5543679A (en) * | 1993-08-31 | 1996-08-06 | Nippondenso Co., Ltd. | Piezolectric-element drive apparatus |
| WO2001003282A1 (en) * | 1999-06-30 | 2001-01-11 | Pi Ceramic Gmbh | Piezoelectric drive, especially a holding frame, a friction element and a circuit configuration |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3401735C1 (en) * | 1984-01-19 | 1985-05-02 | Herbert 7909 Bollingen Gässler | Device for operating a piezoelectric ultrasonic transducer |
| JPS60237869A (en) * | 1984-05-11 | 1985-11-26 | Nippon Soken Inc | Drive device for piezoelectric element |
| JPS63178777A (en) * | 1987-01-19 | 1988-07-22 | Wako Denki Kk | Power source for oscillator |
| JP2618685B2 (en) * | 1988-05-19 | 1997-06-11 | ティーディーケイ株式会社 | Piezoelectric vibrator drive circuit |
| US5113116A (en) * | 1989-10-05 | 1992-05-12 | Firma J. Eberspacher | Circuit arrangement for accurately and effectively driving an ultrasonic transducer |
| US4995367A (en) * | 1990-06-29 | 1991-02-26 | Hitachi America, Ltd. | System and method of control of internal combustion engine using methane fuel mixture |
| FR2801346B1 (en) * | 1999-11-19 | 2002-10-31 | Renault | FUEL INJECTION DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
-
2001
- 2001-10-30 FR FR0114023A patent/FR2831727A1/en not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-10-30 WO PCT/FR2002/003735 patent/WO2003038918A2/en not_active Application Discontinuation
- 2002-10-30 EP EP02785567A patent/EP1440484A2/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4705003A (en) * | 1984-10-17 | 1987-11-10 | Nippon Soken, Inc. | Apparatus for controlling electroexpansive actuator avoiding deterioration of polarization |
| US4749897A (en) * | 1986-03-12 | 1988-06-07 | Nippondenso Co., Ltd. | Driving device for piezoelectric element |
| FR2652960A1 (en) * | 1989-09-20 | 1991-04-12 | Emerson Electric Co | POWER SUPPLY CIRCUIT FOR A PIEZOELECTRIC TRANSDUCER. |
| JPH04309273A (en) * | 1991-04-08 | 1992-10-30 | Nippondenso Co Ltd | Drive circuit for piezo-actuator |
| US5543679A (en) * | 1993-08-31 | 1996-08-06 | Nippondenso Co., Ltd. | Piezolectric-element drive apparatus |
| WO2001003282A1 (en) * | 1999-06-30 | 2001-01-11 | Pi Ceramic Gmbh | Piezoelectric drive, especially a holding frame, a friction element and a circuit configuration |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 140 (E - 1336) 22 March 1993 (1993-03-22) * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1528605A1 (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-04 | Renault s.a.s. | Control unit for ultrasonic piezoelectric actuators |
| FR2861920A1 (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-06 | Renault Sas | DEVICE FOR CONTROLLING ULTRASONIC PIEZOELECTRIC ACTUATORS |
| CN104205609A (en) * | 2012-03-22 | 2014-12-10 | 大陆汽车有限公司 | Method for operating a capacitive actuator |
| US9761783B2 (en) | 2012-03-22 | 2017-09-12 | Continental Automotive Gmbh | Method of operating a capacitive actuator in a motor vehicle |
| CN104603888A (en) * | 2012-07-03 | 2015-05-06 | 法雷奥电机控制***公司 | Electrical circuit for the excitation of at least one electromagnet |
| CN104426422A (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-18 | 大陆汽车有限公司 | Equipment for charging and discharging capacitance executor and device having same |
| US9680082B2 (en) | 2013-08-27 | 2017-06-13 | Continental Automotive Gmbh | Device for charging and discharging a capacitive actuator and configuration having such a device |
| CN104426422B (en) * | 2013-08-27 | 2018-04-03 | 大陆汽车有限公司 | The equipment being charged and discharged to capacitive actuator and the device with this equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1440484A2 (en) | 2004-07-28 |
| WO2003038918A3 (en) | 2004-04-08 |
| WO2003038918A2 (en) | 2003-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1537608B1 (en) | Method for electronic operation of a control device for a piezoelectric actuator | |
| EP2005491B1 (en) | Device and method for driving a plurality of ultrasound piezoelectric actuators | |
| FR2831727A1 (en) | CONTROL DEVICE FOR AN ELECTRONICALLY PILOT ULTRASONIC PIEZO-ELECTRIC ACTUATOR, AND ITS IMPLEMENTATION PROCESS | |
| EP0409747A1 (en) | MOS transistor gate control circuit | |
| FR2832563A1 (en) | Control equipment for piezoelectric actuator, comprises direct current convertor and inductor, injector actuators and actuator selector switches connected between mid points of parallel switch pairs | |
| EP2334922A1 (en) | Device and method for controlling a resonant ultrasound piezoelectric injector | |
| EP1276159B1 (en) | Driving circuit for a piezoelectric actuator and operation method thereof | |
| EP1469183B1 (en) | Control device for an ultrasonic piezoelectric actuator and operation method thereof | |
| CN101911454A (en) | Voltage pulse train generator, application to the control of an ultrasound piezoelectric injector | |
| EP1929630B1 (en) | Close control of electric power converters | |
| EP1528605B1 (en) | Control unit for ultrasonic piezoelectric actuators | |
| FR2854285A1 (en) | ULTRASONIC PIEZOELECTRIC ACTUATOR CONTROL DEVICE AND ITS IMPLEMENTING METHOD | |
| CA3046902A1 (en) | Piezoelectric actuator type control device for capacitive loads | |
| EP1828584B1 (en) | Device for electronic control of ultrasonic piezoelectric actuators | |
| EP2024627A1 (en) | Device for controlling an ultrasound piezoelectric injector | |
| FR2846485A1 (en) | Electronic supply of a piezoelectric ultrasonic actuator for motor vehicle fuel injectors, uses resonant inverter with switches in secondary to direct high tension high frequency supply to appropriate piezoelectric actuator | |
| EP4191854A1 (en) | Electronic device and method for common-mode-free control of an electric power converter comprising two piezoelectric elements, associated electronic power conversion system | |
| FR2978001A1 (en) | CIRCUIT FOR CONTROLLING A POWER ELECTRIC CIRCUIT BASED ON CONTROL PULSES | |
| EP1828583A1 (en) | Method for electronically controlling an ultrasonic piezoelectric actuator | |
| FR3091794A1 (en) | ELECTRONIC INTERFACE FOR ELECTROMAGNETIC ENERGY RECOVERY | |
| FR2879256A1 (en) | Ultrasonic piezoelectric actuator e.g. ultrasonic piezoelectric injector, control device for motor vehicle internal combustion engine, has up-converter with rectangular alternating high voltage signal limited in current by power resistor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20110630 |