FR2849263A1 - Dispositif d'entrainement de charge electromagnetique - Google Patents

Abstract

Dispositif d'entraînement (M) fournissant de l'électricité à un électroaimant (Li) d'une charge inductive (Ai) à partir d'une batterie (B) et d'un condensateur (C) afin d'améliorer la réponse de la charge. Le dispositif d'entraînement comprend des commutateurs (SWb, SWc) pour basculer entre un premier état dans lequel un côté négatif de la batterie est connecté à un côté positif de la batterie, et un second état dans lequel le côté négatif du condensateur est connecté au côté négatif de la batterie. Lorsque la charge est en marche, la tension appliquée à l'électroaimant est accrue par la tension de la batterie, ce qui constitue le premier état, de façon que le courant entrant dans l'électroaimant augmente brusquement afin d'améliorer la réponse de la charge. Lorsqu'il faut arrêter le fonctionnement de la charge, l'électricité fournie à l'électroaimant est interrompue et l'énergie accumulée dans l'électroaimant est récupérée par le condensateur, ce qui constitue le second état.

Description

DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT DE CHARGE ELECTROMAGNETIQUE

La présente invention est relative à un dispositif d'entraînement de charge électromagnétique.

Dans la pratique, on utilise divers actionneurs servant à produire une force d'entraînement en faisant entrer un courant électrique dans un élément inducteur tel qu'un électroaimant et en faisant varier l'état électromagnétique Dans un moteur à combustion interne, par exemple, un tel actionneur est monté sur un 10 injecteur qui injecte du carburant et entraîne la soupape de l'injecteur.

Un dispositif d'entraînement servant à entraîner la charge électromagnétique ayant l'élément inducteur comprend un condensateur comme élément capacitif en plus d'une batterie qui constitue une source de courant continu à basse tension Dans ce dispositif, l'énergie accumulée dans l'élément inducteur du fait 15 de l'alimentation électrique est récupérée par l'élément capacitif en générant une force contre-électromotrice au moment o cesse le fonctionnement de la charge électromagnétique (EP 0548 915 A 1, JP 2 598 595).

Dans ce dispositif, l'électricité est fournie à l'élément inducteur depuis l'élément capacitif jusqu'à ce que la tension aux bornes de l'élément capacitif 20 devienne égale à la tension aux bornes de la source de courant à basse tension.

Ensuite, l'électricité est fournie depuis la source de courant à basse tension.

L'actionneur utilisant l'élément inducteur est très apprécié pour ses caractéristiques de réponse lorsque le courant fourni à l'élément inducteur augmente rapidement L'augmentation du courant fourni à l'élément inducteur varie à 25 peu près proportionnellement à la tension appliquée à l'élément inducteur.

Lorsqu'on souhaite accroître la tension appliquée à l'élément inducteur, la capacité de l'élément capacitif peut être réduite pour élever la tension aux bornes de l'élément capacitif après la récupération de l'énergie Cependant, du fait de la tension de claquage de l'élément capacitif, il n'est pas autorisé d'accroître la 30 tension aux bornes de l'élément capacitif.

En outre, à mesure que la source de courant passe à la source de courant à basse tension, il n'y a presque aucun changement dans le courant électrique entrant dans l'élément inducteur En l'occurrence, l'énergie accumulée dans l'élément inducteur n'augmente pas tellement Toute l'énergie qui avait été retenue avant 35 l'opération n'est pas récupérée par l'élément capacitif Par conséquent, l'énergie perdue doit être récupérée avant l'opération suivante Cependant, l'énergie ne peut pas être suffisamment récupérée si l'intervalle est court jusqu'à l'opération suivante de l'actionneur Par exemple, si le même injecteur est actionné consécutivement dans des délais courts comme dans le cas de l'injection en plusieurs étapes dans un moteur à combustion interne, la réponse chute vers les opérations ultérieures.

La présente invention vise à réaliser un dispositif d'entraînement de charge électromagnétique qui permette dans une mesure suffisante une réponse rapide. Selon la présente invention, lors du fonctionnement d'un 10 élément inducteur, la tension appliquée devient égale à la somme d'une tension aux bornes d'une source de courant à basse tension et d'une tension aux bornes d'un élément capacitif Par conséquent, l'augmentation du courant entrant dans l'élément inducteur devient marquée du fait de la tension aux bornes de la source de courant à basse tension.

Par ailleurs, l'élément inducteur accumule l'énergie en quantité plus grande, par la tension aux bornes de la source de courant à basse tension, que celle de l'énergie contenue par l'élément capacitif au début du fonctionnement de l'élément inducteur, et évite une forte baisse de la quantité d'énergie récupérée par l'élément capacitif en comparaison de la valeur au début du fonctionnement de la 20 charge électromagnétique Par conséquent, la réponse ne diminue pas même si l'intervalle est court jusqu'au fonctionnement suivant de la charge électromagnétique.

Si le fonctionnement de l'élément inducteur est discontinu, le potentiel de l'élément capacitif devient proche de la tension de référence en comparaison de celui existant pendant le fonctionnement, et de l'énergie peut facilement être récupérée à partir de 25 l'élément inducteur.

De préférence, même si on emploie un élément capacitif d'une faible capacité pour élever la tension aux bornes, le courant électrique peut être fourni suffisamment en utilisant un élément capacitif d'appoint même après une chute marquée de la tension aux bornes de l'élément capacitif De la sorte, de 30 l'énergie s'accumule en quantité suffisante dans l'élément inducteur et la tension aux bornes de l'élément capacitif après la récupération de l'énergie peut facilement être rétablie au niveau d'une tension au début du fonctionnement de la charge électromagnétique. L'invention a ainsi pour objet un dispositif d'entraînement de 35 charge électromagnétique ayant un élément inducteur, le dispositif comprenant: une source de courant continu à basse tension; et un élément capacitif servant de source d'électricité pour fournir de l'électricité à l'élément inducteur au moment de l'actionnement de la charge électromagnétique, et récupérer de l'énergie accumulée dans l'élément inducteur du fait de l'alimentation électrique, l'énergie étant récupérée 5 par l'élément capacitif au moment de l'arrêt de l'actionnement de la charge électromagnétique, et qui se caractérise par un premier moyen de commutation servant à réaliser une commutation entre un premier état dans lequel une borne de l'élément capacitif du côté du potentiel de référence est connectée à une borne de la source d'alimentation à basse tension sur un côté opposé à la borne du côté à 10 potentiel de référence et un second état dans lequel la borne de l'élément capacitif du côté à potentiel de référence est connectée à une borne de la source d'électricité à basse tension sur le côté à potentiel de référence, et un moyen de commande servant à commander le premier moyen de commutation pour sélectionner le premier état lorsque la charge électromagnétique est en marche de façon que l'électricité soit 15 appliquée à l'élément inducteur depuis l'élément capacitif et la source d'alimentation à basse tension qui sont montés en série, et servant à sélectionner le second état lorsque le fonctionnement de la charge électromagnétique est arrêté.

Le dispositif ci-dessus et de préférence en outre un élément capacitif d'appoint qui est un autre élément capacitif en parallèle avec 20 l'élément capacitif servant à fournir de l'électricité à l'élément inducteur, l'élément capacitif d'appoint étant chargé électriquement par la source de courant à basse tension dans le second état, ainsi, avec rigoureusement qu'une ligne de charge servant à charger électriquement l'élément capacitif d'appoint depuis la source d'électricité à basse tension et ayant une diode qui établit, comme sens direct, un sens 25 dans lequel le courant de charge passe de la source d'électricité à basse tension à l'élément capacitif d'appoint.

Le dispositif peut avantageusement avoir en outre l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes: une ligne de récupération servant à récupérer l'énergie 30 accumulée dans l'élément inducteur par l'élément capacitif et ayant une diode qui établit, comme sens direct, une direction dans laquelle un courant de récupération passe de l'élément inducteur à l'élément capacitif.

une ligne d'alimentation pour la source d'électricité à basse tension servant à fournir l'électricité de la source d'électricité à basse tension à 35 l'élément inducteur et ayant une diode qui établit, comme sens direct, un sens dans lequel un courant d'alimentation passe de la source d'électricité à basse tension à l'élément inducteur.

une ligne d'alimentation pour l'élément capacitif servant à fournir de l'électricité à l'élément inducteur depuis l'élément capacitif et ayant une 5 diode qui établit, comme sens direct, un sens dans lequel le courant d'alimentation passe de l'élément capacitif à l'élément inducteur.

un second moyen de commutation servant à ouvrir et fermer la ligne d'alimentation pour la source d'électricité à basse tension, le moyen de commande commandant le second moyen de commutation de façon que le second 10 moyen de commutation soit fermé et ouvert au moment o l'énergie est récupérée par l'élément capacitif à partir de l'élément inducteur, et transfère l'énergie accumulée dans l'élément inducteur pendant une période de fermeture du second moyen de commutation vers l'élément capacitif pendant une période d'ouverture du second moyen de commutation, et cesse de provoquer la fermeture et l'ouverture du second 15 moyen de commutation lorsque la tension aux bornes de l'élément capacitif prend une valeur de tension finale prédéterminée; auquel cas il est avantageux que le moyen le concernant établisse la tension finale de façon qu'une somme d'une tension aux bornes de la source de courant à basse tension et de la tension finale prenne une valeur prédéterminée Dans ce cas, il est en outre préférable que le moyen le 20 concernant établisse la tension finale de façon qu'une somme de la tension aux bornes de la source de courant à basse tension et de la tension finale prenne une valeur prédéterminée établie d'après la tension aux bornes de la source d'électricité à basse tension, et établit la valeur prédéterminée à une valeur qui augmente à mesure que diminue la tension aux bornes de la source d'électricité à basse tension Enfin, le 25 dispositif peut comprendre en outre: un moyen de sélection servant à sélectionner l'un quelconque d'une pluralité d'éléments inducteur; et une ligne de récupération par l'intermédiaire de laquelle l'énergie accumulée dans l'élément inducteur est récupérée par l'élément capacitif d'une manière correspondant à chacun des éléments inducteur. Les objectifs, caractéristiques et avantages ci-dessus et d'autres de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée ciaprès faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la Fig 1 est un schéma de circuit d'un dispositif d'entrainement de charge électromagnétique selon une première forme de réalisation de la présente 35 invention; la Fig 2 est un chronogramme illustrant le fonctionnement de la première forme de réalisation; la Fig 3 est un schéma de circuit d'un dispositif d'entraînement de charge électromagnétique selon une deuxième forme de réalisation de l'invention; 5 la Fig 4 est un graphique illustrant le fonctionnement de la seconde forme de réalisation; la Fig 5 est un schéma de circuit d'un dispositif d'entraînement de charge électromagnétique selon une troisième forme de réalisation de l'invention; la Fig 6 est un graphique illustrant le fonctionnement de la 10 troisième forme de réalisation; la Fig 7 est un graphique comparant les dispositifs d'entraînement de charge électromagnétique selon les première à troisième formes de réalisation; la Fig 8 est un schéma de circuit d'un dispositif d'entraînement 15 de charge électromagnétique selon une quatrième forme de réalisation de l'invention; la Fig 9 est un premier chronogramme illustrant le fonctionnement de la quatrième forme de réalisation; la Fig 10 est un second chronogramme illustrant le fonctionnement de la quatrième forme de réalisation; et la Fig 11 est un graphique comparant les dispositifs d'entraînement de charge électromagnétique selon la première et la quatrième formes de réalisation.

(Première forme de réalisation) Considérant tout d'abord la Fig 1 qui illustre un dispositif d'entraînement de charge électromagnétique, un dispositif d'entramînement M de charge électromagnétique est commun à une pluralité de charges électromagnétiques Ai et entraîne de manière sélective les charges électromagnétiques Ai Il peut s'agir par exemple d'un injecteur de carburant d'un système d'injection multipoint de 30 carburant utilisé dans des moteurs à combustion interne En l'occurrence, dans le moteur à combustion interne, un injecteur qui constitue une charge électromagnétique servant à injecter du carburant est prévu pour chacun des cylindres, et un électroaimant qui constitue un élément inducteur présent dans l'injecteur fait passer la soupape insérée dans la buse de l'injecteur entre un état dans 35 lequel elle repose contre un siège et un état levé au moment de la permutation de la force d'attraction électromagnétique permettant de permuter de ce fait l'injection de carburant et l'interruption de l'injection Dans la première forme de réalisation, trois charges électromagnétiques Ai sont prévues pour un moteur à combustion interne à trois cylindres.

Les charges électromagnétiques Ai comportent des électroaimants Li correspondant individuellement à chacune des charges électromagnétiques Ai Chaque électroaimant Li est pourvu de lignes d'alimentation Wb et Wc La ligne d'alimentation Wb devient une seule ligne à une extrémité de base, et le courant électrique est fourni depuis une batterie B qui est une source 10 commune d'électricité à basse tension via une diode Db prévue pour la ligne d'alimentation Wb La diode Db est connectée à une borne BT 1 (borne BT 1 du côté positif de la batterie B) du côté positif de la batterie B, qui est une borne du côté opposé à une borne BT 2 du côté du potentiel de référence La borne BT 2 (borne BT 2 du côté négatif de la batterie B) du côté négatif de la batterie B est une borne du côté 15 du potentiel de référence destinée à servir de partie à potentiel de référence La diode Db comporte l'anode connectée à la borne du côté positif BT 1 de la batterie B Le sens dans lequel le courant est fourni à l'électroaimant Li depuis la batterie B est le sens direct Par conséquent, le courant n'a pas la possibilité de circuler dans un sens inverse à la fourniture de courant, pour protéger la batterie B. La ligne d'alimentation Wc est prévue pour un condensateur C qui est un élément capacitif servant de source pour fournir de l'électricité à l'électroaimant Li Le condensateur C a une première borne CT 1 connectée à la diode Db par un commutateur S Wr et une diode Dc L'anode de la diode Dc est connectée à une première borne CT 1 du condensateur C par l'intermédiaire du commutateur S Wr. 25 Le sens dans lequel le courant est fourni du condensateur C à l'électroaimant Li est le sens direct Un circuit résonnant est constitué par le condensateur C et l'électroaimant Li Le courant a tendance à circuler dans un sens opposé au sens dans lequel est fourni le courant Cependant, le courant est empêché de circuler dans le sens inverse au sens dans lequel le courant est fourni, et le courant est empêché d'entrer dans 30 l'électroaimant Li dans le sens opposé à l'écoulement normal du courant Cela empêche la survenance d'une action électromagnétique dans l'électroaimant Li dans le sens opposé au sens normal.

Un commutateur S Wi, qui sert de moyen de commutation et de moyen de sélection, est disposé entre la borne BT 2 (côté négatif de la batterie B) et 35 une borne LT 2 (borne du côté négatif) du côté opposé à la borne (borne du côté positif) LT 1 de l'électroaimant Li qui est connectée à la borne BT 1 du côté positif de la batterie B par l'intermédiaire de la diode Db, pour ainsi permuter l'alimentation et l'interruption de courant depuis la batterie B et le condensateur C Cela sélectionne la charge électromagnétique Ai à faire fonctionner et définit le temps de 5 fonctionnement de celle-ci, c'est-à-dire sélectionne le cylindre dans lequel le carburant doit être injecté et définit la durée d'injection dans le cas d'un moteur à combustion interne Comme on le décrira plus loin, en outre, le commutateur SW 1 sert à commander la tension Vc aux bornes du condensateur C. L'autre borne CT 2 du côté du potentiel de référence du 10 condensateur C est mise à la terre par l'intermédiaire d'un commutateur S Wc qui est un moyen de commutation, et prend un potentiel de référence lorsque le commutateur S Wc est en position de marche Une première borne CT 1 constitue la borne du côté positif et l'autre borne CT 2 constitue la borne du côté négatif La borne CT 2 est en outre connectée à la borne BT 1 du côté positif de la batterie B par un 15 commutateur S Wb qui est un moyen de commutation Au moment du basculement des commutateurs S Wb et S Wc, il est possible de permuter la connexion entre la batterie B et le condensateur C Ainsi, lorsque le commutateur S Wb est en position de marche et le commutateur S Wc en position d'arrêt, la borne BT 1 du côté positif de la batterie B est rendue conductrice vers la borne CT 2 du côté négatif du 20 condensateur C, grâce à quoi la tension appliquée à l'électroaimant Li devient égale à la somme de la tension Vb (tension aux bornes de la batterie) aux bornes de la batterie B et de la tension Vc (tension aux bornes du condensateur) aux bornes du condensateur C à condition que les interrupteurs S Wi et S Wr soient en position de marche (premier état).

Lorsque le commutateur S Wb est en position d'arrêt et le commutateur S Wc en position de marche, en revanche, la borne CT 2 du côté négatif du condensateur C est connectée à la borne BT 2 du côté négatif de la batterie B (deuxième état) Comme décrit plus loin, l'énergie peut être récupérée par le condensateur C à partir de l'électroaimant Li à condition que l'interrupteur S Wi soit 30 en position de marche.

Une ligne de récupération Wi est présente entre la borne LT 2 du côté négatif de l'électroaimant Li et la borne CT 1 du côté positif du condensateur C, correspondant individuellement à l'électroaimant Li pour récupérer dans le condensateur C l'énergie accumulée dans l'électroaimant Li Une diode Di est 35 présente dans la ligne de récupération Wi de telle sorte que le sens dans lequel le courant est récupéré par le condensateur C depuis l'électroaimant Li est le sens direct, c'est-à-dire d'une manière telle que l'anode est connectée à l'électroaimant Li.

La diode Di empêche le passage de courant dans un sens opposé au sens du courant de récupération Par conséquent, il n'y a pas de récupération de 5 courant par le condensateur C 1 à partir de l'électroaimant Li Lorsque la totalité de l'énergie présente dans l'électroaimant Li pénètre dans le condensateur CI, la récupération d'énergie est terminée sans comporter la manoeuvre de commutation.

Par ailleurs, la borne CT 1 du côté positif du condensateur C ne peut pas être mise à la terre lorsque le commutateur S Wi est en position de marche comme la charge 10 électromagnétique Ai en marche.

Les commutateurs S Wi, S Wb, S Wc et S Wr sont constitués par des transistors de puissance MOSFET et sont commandés par une unité de commande centrale X L'unité de commande centrale X est constituée par un microordinateur ou analogue, envoie des signaux de commande Si, Sb, Sc et Sr aux 15 commutateurs S Wi, S Wb, S Wc et S Wr pour mettre en position de marche et d'arrêt les commutateurs S Wi, S Wb, S Wc et S Wr Par ailleurs, l'unité de commande centrale X reçoit un potentiel (potentiel de condensateur) de la borne CT 1 du côté positif du condensateur C et un potentiel (tension Vb aux bornes de la batterie B) de la borne BT 1 du côté positif de la batterie B, et calcule le cadencement pour produire 20 les signaux de commande Si, Sb, Sc et Sr d'après les signaux de commande d'entrée.

On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif M d'entraînement de charge électromagnétique La Fig 2 illustre l'état de fonctionnement de chacune des parties du dispositif M d'entraînement de charge électromagnétique en supposant que le commutateur S Wc est ouvert à l'instant TO 25 avant le début du fonctionnement de la charge électromagnétique Ai, puis que les commutateurs S Wb et S Wr sont fermés à l'instant T 1 Il s'agit du premier état dans lequel le potentiel Vi du condensateur augmente à partir de la tension Vc aux bornes du condensateur C jusqu'à la somme (Vc + Vb) de la tension Vb aux bornes de la batterie B et de la tension Vc aux bornes du condensateur C Par ailleurs, comme le 30 commutateur S Wr est fermé, la borne CT 1 du côté positif du condensateur C est conductrice jusqu'à un point o les diodes Db et Dc sont connectées l'une à l'autre A ce stade, la diode Dc est polarisée en sens direct mais la diode Db est polarisée à l'inverse. Ensuite, au début (instant T 2) du fonctionnement de la charge 35 électromagnétique Ai en réponse au signal Si, le commutateur S Wi est fermé, ce qui correspond à l'une quelconque des trois charges électromagnétiques Ai à faire fonctionner La tension Vc + Vb est alors appliquée à l'électroaimant Li et un courant Ii commence à entrer dans l'électroaimant Li A ce moment, l'augmentation du courant Ii, c'est-à- dire l'état d'augmentation du courant Ii, est proportionnelle à la 5 tension Vc + Vb appliquée à l'électroaimant Li La tension Vc aux bornes du condensateur et la tension Vi du condensateur diminuent à mesure que passe le courant Ii de l'électroaimant.

Lorsque le potentiel Vi du condensateur devient égal à la tension Vb aux bornes de la batterie B à l'instant T 3, la diode Db est polarisée en sens direct. 10 Ensuite, la tension appliquée à l'électroaimant Li devient la tension Vb aux bornes de la batterie B Le courant Ii de l'électroaimant augmente plus lentement qu'auparavant.

Le fonctionnement de la charge électromagnétique Ai est arrêté ou interrompu de la manière décrite ci-après Tout d'abord, le commutateur S Wr est mis en position ouverte avant l'arrêt du fonctionnement de la charge 15 électromagnétique Ai à l'instant T 4 Comme décrit plus loin, cela permet d'empêcher le courant de rentrer dans l'électroaimant Li depuis le condensateur C via la diode Dc, car la tension Vc du condensateur augmente à mesure que l'énergie est récupérée par le condensateur C à partir de l'électroaimant Li.

A l'instant T 4, les commutateurs S Wi et S Wb sont ouverts et le 20 commutateur S Wc est fermé Il s'agit du second état Le commutateur S Wi est ensuite fermé et ouvert Pendant la période d'ouverture (T 4 à T 5) du commutateur S Wi, une force contre-électromotrice est produite dans l'électroaimant Li, la diode Di est polarisée en sens direct et un courant de récupération suit un trajet solénode Li diode Di condensateur C, et l'énergie accumulée dans l'électroaimant Li est 25 récupérée par le condensateur C Par conséquent, la tension Vc aux bornes du condensateur C augmente et le potentiel Vi du condensateur est rétabli vers le potentiel Vc de condensateur existant avant la mise en marche.

Pendant la période de fermeture (T 5 à T 6) de l'interrupteur S Wi, un courant suit à nouveau le trajet batterie B diode Db électroaimant Li 30 interrupteur S Wi batterie B, et l'énergie s'accumule dans l'électroaimant Li.

Pendant la période d'ouverture suivante (T 6 à T 7), un courant de récupération suit le trajet électroaimant Li diode Di condensateur C, et l'énergie accumulée dans l'électroaimant Li est récupérée par le condensateur C. L'unité de commande centrale X fixe le commutateur S Wi en 35 position ouverte à mesure que le potentiel Vi de condensateur ou la tension Vc aux bornes du condensateur prend une tension finale préétablie (T 7) Ainsi, les charges électromagnétiques sélectionnées Ai sont successivement commandées.

Dans la forme de réalisation illustrée, la période de fermeture et la période d'ouverture sont établies de façon à avoir la même durée Cependant, la 5 forme de réalisation ne se limite nullement à cela La période de fermeture peut par exemple être établie à une durée prédéterminée et le courant pénétrant dans l'électroaimant Li peut être contrôlé de façon que la période d'ouverture puisse être interrompue, c'est-à-dire que la période de fermeture puisse débuter chaque fois que le courant contrôlé devient 0 La première période d'ouverture (T 4 à T 5) du 10 commutateur S Wi est évidemment suffisamment longue pour que le courant Ii de l'électroaimant diminue jusqu'à une valeur à laquelle la charge électromagnétique Ai cesse de fonctionner.

Dans le dispositif M d'entraînement de charge électromagnétique, au début du fonctionnement de la charge électromagnétique Ai, 15 la tension appliquée à l'électroaimant Li devient la somme (Vc + Vb) de la tension Vc aux bornes du condensateur C et de la tension Vb aux bornes de la batterie B Par conséquent, le courant qui entre dans l'électroaimant Li augmente d'une façon correspondante et la réponse de la charge électromagnétique Ai est améliorée.

Au début du fonctionnement de la charge électromagnétique Ai, 20 par ailleurs, l'électroaimant Li accumule davantage d'énergie, dans une mesure correspondant à la tension Vb aux bornes de la batterie B, que le condensateur C ne contient d'énergie Il est évité que l'énergie récupérée pour le condensateur C ne diminue fortement en comparaison de celle du début du fonctionnement de la charge électromagnétique Ai Par conséquent, le potentiel Vi du condensateur est récupéré à 25 hauteur de la tension au début du fonctionnement par un petit nombre de manoeuvres de fermeture/ouverture du commutateur S Wi Par conséquent, la réponse ne chute pas bien que l'intervalle soit court avant l'actionnement suivant de la charge électromagnétique Ai Lorsque le fonctionnement de l'électroaimant Li est interrompu, le potentiel du condensateur C devient proche du potentiel de référence 30 par la tension Vb aux bornes de la batterie en comparaison de celle existant pendant le fonctionnement, et l'énergie peut facilement être récupérée à partir de l'électroaimant Li.

(Deuxième forme de réalisation) Comme représenté sur la Fig 3, un dispositif M d'entraînement 35 de charge électromagnétique selon une deuxième forme de réalisation est construit d'une manière similaire à la première forme de réalisation Dans la première forme de réalisation, la récupération d'énergie lorsque le fonctionnement est arrêté est terminée dés que la tension Vc aux bornes du condensateur C devient égale à la tension finale prédéterminée Cependant, dans la deuxième forme de réalisation, les 5 caractéristiques de fonctionnement de la charge électromagnétique Ai peuvent être encore améliorées.

L'unité de commande centrale X reçoit le potentiel Vi de condensateur ainsi que le potentiel du côté positif (= tension Vb aux bornes de la batterie) de la batterie B et établit un laps de temps pour terminer la charge du 10 condensateur C d'après le potentiel Vi de condensateur et la tension Vb aux bornes de la batterie B. Ainsi, l'unité de commande centrale X établit la tension finale du potentiel Vi (= tension Vc aux bornes du condensateur) du condensateur de façon que la tension finale ne devienne pas constante mais que la somme (Vb + Vc) de la 15 tension Vb aux bornes de la batterie et de la tension Vc aux bornes du condensateur C devienne constante (Vk) Ainsi, la tension finale est donnée par (Vk Vb).

Par conséquent, à mesure que la tension Vb aux bornes de la batterie B varie selon les états d'autres charges supportées par la batterie B, la tension finale varie d'une manière correspondante Si la tension Vb aux bornes de la batterie 20 B diminue de Vb 2 à Vbl comme représenté sur la Fig 4, la tension finale s'élève de Vc 2 (= Vk Vb 2) à Vcl (= Vk Vb 11 > Vc 2).

Par conséquent, même si la tension Vb aux bornes de la batterie B varila tension appliquée à l'électroaimant Li peut être établie de manière à être constante au moment de la mise en marche L'augmentation du courant Ii de 25 l'électroaimant peut 8 être établie de façon à 8 tre constante au moment de la mise en marche. (Troisième forme de réalisation) Comme représenté sur la Fig 5, un dispositif M d'entraînement de charge électromagnétique selon une troisième forme de réalisation est construit 30 d'une manière similaire à la seconde forme de réalisation.

Dans la troisième forme de réalisation, l'unité de commande centrale X établit le cadencement pour terminer la charge du condensateur C d'après le potentiel Vi de condensateur et la tension Vb aux bornes de la batterie B. Ainsi, l'unité de commande centrale X établit la tension finale du 35 potentiel Vi de condensateur (= tension Vc aux bornes du condensateur C) de façon que la somme (Vb + Vc) de la tension Vb aux bornes de la batterie B et de la tension Vc aux bornes du condensateur C prenne une valeur prédéterminée Vs.

Ainsi, l'unité de commande centrale X établit la tension finale du potentiel Vi (= tension Vc aux bornes du condensateur C) de condensateur de façon 5 que la somme (Vb + Vc) de la tension Vb aux bornes de la batterie B et de la tension Vc aux bornes du condensateur C prenne la valeur prédéterminée Vs Cependant, à ce stade, la valeur prédéterminée Vs varie en fonction de la tension Vb aux bornes de la batterie B De la sorte, la valeur prédéterminée Vs augmente à mesure que diminue la tension Vb aux bornes de la batterie B. Par conséquent, comme représenté sur la Fig 6, à mesure que la tension Vb aux bornes de la batterie B diminue de Vb 2 à Vbl, la valeur prédéterminée Vs augmente de Vs 2 à Vsl et la tension finale augmente de Vc 2 (= Vs 2 Vb 2) à Vcl (= Vsl Vbl > Vc 2) Comme, dans la présente forme de réalisation, Vs 2 < Vsl, la tension finale du potentiel Vi (= tension Vc aux bornes du 15 condensateur C) de condensateur augmente jusqu'à être supérieure à celle de la seconde forme de réalisation lorsque la tension Vb aux bornes de la batterie B diminue. La Fig 7 illustre les résultats de la mesure du temps de réponse Tr de la soupape de l'injecteur tandis que varie la tension Vb aux bornes de la batterie 20 B lorsque les dispositifs d'entraînement de charge électromagnétique selon les première à troisième formes de réalisation (#1 à #3) sont employés dans le dispositif d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne La réponse de la soupape est définie par le temps entre le début de l'application du courant à l'électroaimant Li pour l'opération d'injection de carburant jusqu'à ce que la soupape soit entièrement 25 levée Lorsque la tension Vc aux bornes du condensateur C est simplement chargée à hauteur de la tension finale prédéterminée comme dans la première forme de réalisation, la fluctuation de la tension Vb aux bornes de la batterie B se traduit directement par l'augmentation du courant Ii d'électroaimant à la mise en marche de la charge électromagnétique, et la réponse de la soupape varie de manière 30 correspondante.

Cependant, selon la deuxième forme de réalisation, les vitesses d'augmentation des courants Ii d'électroaimant au moment de la mise en marche de la charge électromagnétique sont uniformisées, et la variation de la réponse de la soupape est améliorée Selon la troisième forme de réalisation, par ailleurs, la variation de la réponse de la soupape est davantage améliorée que celle de la seconde forme de réalisation.

En effet, parmi les tensions appliquées à l'électroaimant Li, la composante (Vb) de tension due à la batterie B prend une valeur presque constante 5 après la mise en marche de la charge électromagnétique tandis que la composante (Vc) de tension due au condensateur C a tendance à diminuer lorsque le courant électrique est fourni à l'électroaimant Li Ainsi, dans les deuxième et troisième formes de réalisation, à mesure que la tension Vb aux bornes de la batterie diminue, l'ampleur de la baisse est remplacée par la composante de tension due au 10 condensateur C 1 qui a tendance à diminuer lorsque le courant est fourni à l'électroaimant Li Par conséquent, dans la deuxième forme de réalisation, même si les caractéristiques d'augmentation sont uniformisées juste après la mise en marche des charges électromagnétiques, les caractéristiques de montée dans un laps de temps prédéterminé (de T 2 à T 3 sur la Fig 2) à la mise en marche des charges 15 électromagnétiques different en fonction d'un rapport de la composante (Vb) de tension due à la batterie B à la composante (Vc) de tension due au condensateur C. En particulier, lorsque la tension Vb aux bornes de la batterie B chute et que la proportion de la composante (Vc) de tension due au condensateur C augmente, les caractéristiques d'augmentation ralentissent nettement dans la dernière moitié de la 20 période prédéterminée au moment de la mise en marche de la charge électromagnétique. Dans la troisième forme de réalisation, lorsque diminue la tension Vb aux bornes de la batterie B, le potentiel Vi du condensateur devient supérieur à celui (Vb + Vc = Vk (constante)) de la deuxième forme de réalisation. 25 Par conséquent, les caractéristiques d'augmentation deviennent lentes dans la dernière moitié de la période prédéterminée au moment de la mise en marche de la charge électromagnétique, et la variation de la réponse de la soupape peut être supprimée. Les injecteurs peuvent être imaginés avec diverses structures 30 comme celle dans laquelle une soupape pour ouvrir et fermer l'orifice d'injection est directement entraînée par un électroaimant, et celle dans laquelle une soupape de commande est actionnée par un électroaimant Quelle que soit la structure, le temps pendant lequel un courant entrant dans l'électroaimant atteint une intensité suffisante affecte fortement le délai de réponse jusqu'à ce qu'une force d'entraînement atteigne 35 la pression permettant l'ouverture de la soupape entranmée par l'électroaimant ou affecte fortement le temps avant la levée complète de la soupape Par conséquent, la troisième forme de réalisation de l'invention peut être appliquée d'une manière particulièrement préférable au dispositif d'injection de carburant.

(Quatrième forme de réalisation) Comme représenté sur la Fig 8, un dispositif M d'entraînement de charge électromagnétique selon une quatrième forme de réalisation est construit d'une manière similaire à la première forme de réalisation.

Le dispositif M d'entraînement de charge électromagnétique est pourvu de deux condensateurs C 1 et C 2 Le condensateur CI est un élément capacitif 10 servant de source d'électricité Le condensateur C 2 est un élément capacitif d'appoint.

Le condensateur CI est sensiblement identique au condensateur C de la première forme de réalisation Le condensateur C 2 a une valeur de capacité supérieure à celle du condensateur CI Le condensateur Cl est appelé petit condensateur Cl et le condensateur C 2 est appelé grand condensateur C 2 Le courant électrique peut être 15 fourni à l'électroaimant Li depuis le petit condensateur CI par l'intermédiaire d'une ligne d'alimentation Wcl et le courant électrique peut être fourni à l'électroaimant Li depuis le grand condensateur C 2 par l'intermédiaire d'une ligne d'alimentation Wc 2.

Le petit condensateur Cl et le grand condensateur C 2 permettent d'alimenter électriquement en parallèle l'électroaimant Li.

Les lignes d'alimentation Wcl et Wc 2 sont réunies en une seule ligne par l'intermédiaire du commutateur S Wr et sont pourvues de diodes Dcl et Dc 2 L'anode de la diode Dcl est connectée à la borne Cl T 1 du côté positif du condensateur Cl Le sens dans lequel le courant est fourni du condensateur CI à l'électroaimant L 1 est le sens direct L'anode de la diode Dc 2 est connectée à la borne 25 C 2 T 1 du côté positif du condensateur C 2 Le sens dans lequel le courant est fourni du condensateur C 2 à l'électroaimant Li est le sens direct.

La diode Dcl du côté du petit condensateur Cl fonctionne sensiblement de la même manière que la diode Dc de la première forme de réalisation La diode Dc 2 est insérée compte tenu de ce qu'un circuit résonnant est 30 formé par le grand condensateur C 2 et l'électroaimant Li, et qu'un courant a tendance à passer dans un sens opposé au courant d'alimentation La diode Dc 2 sert à empêcher le courant de circuler dans un sens opposé au courant d'alimentation et empêche le courant d'entrer dans l'électroaimant Li dans un sens opposé à celui du courant normal.

En outre, une borne du grand condensateur C 2 du côté de la diode Dc 2 est connectée à la borne BT 1 du côté positif de la batterie par l'intermédiaire d'une ligne de charge Wa et le grand condensateur C 2 peut être chargé électriquement depuis la batterie B La ligne de charge Wa est pourvue d'une diode 5 Da dont l'anode est du côté de la batterie B, et le sens dans lequel le courant de charge passe de la batterie B au grand condensateur C 2 est le sens direct.

On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif M d'entraînement de charge électromagnétique L'unité de commande centrale X présente dans le dispositif M d'entraînement de charge électromagnétique exécute 10 sensiblement la même opération de commande que celle de la première forme de réalisation La Fig 9 illustre l'état de fonctionnement de chacune des parties du dispositif M d'entraînement de charge électromagnétique Les opérations de commande des interrupteurs S Wc, S Wb, S Wr et S Wi pour mettre en marche la charge électromagnétique Ai sont les mêmes que celles de la première forme de 15 réalisation Dans un état o le commutateur S Wc est fermé et le commutateur S Wb est ouvert, la diode Da est polarisée en sens direct et le grand condensateur C 2 est chargé à la tension Vb aux bornes de la batterie B. Par conséquent, lorsque le commutateur S Wb bascule en position fermée à l'instant Tl, le potentiel (potentiel de grand condensateur) Vi 2 du 20 grand condensateur C 2 du côté de la diode Dc 2 est accru par la tension Vb aux bornes de la batterie B comme le potentiel (potentiel de petit condensateur) Vil du petit condensateur Cl du côté de la diode Dcl Par ailleurs, le petit condensateur C 1 est chargé à une tension supérieure à la tension (= Vb) aux bornes du grand condensateur C 2 à mesure que l'énergie est récupérée à partir de l'électroaimant Li, 25 comme décrit plus loin Par conséquent, le potentiel Vi 2 de grand condensateur est inférieur au potentiel Vil de petit condensateur et la diode Dc 2 est polarisée dans le sens opposé.

Lorsque l'électricité est fournie à l'électroaimant Li après l'instant T 2, la diode D 6 est polarisée dans le sens opposé comme décrit plus haut et 30 l'électricité est fournie à l'électroaimant L 1 à partir du petit condensateur CI.

Ensuite, à mesure que le potentiel Vil de petit condensateur diminue jusqu'au potentiel Vi 2 (= 2 Vb) de grand condensateur, l'électricité est alors fournie à la fois depuis le petit condensateur CI et depuis le grand condensateur C 2.

Ensuite, comme on le comprend d'après la Fig 9, le potentiel Vil (= potentiel Vi 2 de 35 grand condensateur) de petit condensateur qui est la tension appliquée à l'électroaimant Li diminue plus lentement que le potentiel Vil de petit condensateur qui est la tension appliquée à l'électroaimant Li utilisé Par conséquent, le courant Ii d'électroaimant augmente sans être fortement empêché de s'élever.

Le fonctionnement de la charge électromagnétique Ai est 5 interrompu en ouvrant les commutateurs S Wi et S Wb et en fermant le commutateur S Wc à l'instant T 4 comme dans la première forme de réalisation Cependant, dans la quatrième forme de réalisation, l'électricité est fournie à la fois depuis le petit condensateur CI et depuis le grand condensateur C 2, comme décrit plus haut Par conséquent, la tension Vcl aux bornes du petit condensateur peut être récupérée d'un 10 seul coup jusqu'à la tension précédent la mise en marche en récupérant l'énergie uniquement pour le petit condensateur CI Par conséquent, l'unité de commande centrale X ne charge pas le petit condensateur C 1 en fermant et ouvrant le commutateur S Wi Cependant, l'unité de commande centrale X peut évidemment charger le petit condensateur C 1 pour compenser la perte d'énergie résultant de 15 l'écoulement du temps.

Ainsi, l'opération suivante peut être effectuée sans charger séparément le petit condensateur C 1, à la différence de la première forme de réalisation (période comprise entre T 5 et T 7) De la sorte, la forme de réalisation peut être adaptée de manière souhaitable même si l'intervalle est très court jusqu'à 20 l'actionnement suivant de la charge électromagnétique Ai On a besoin ni d'un convertisseur continu-continu pour obtenir une tension d'application nécessaire ni d'un grand condensateur électriquement chargé avec la tension de celui-ci, et le cot peut être réduit.

Au moment du basculement des commutateurs S Wi, S Wb et 25 S Wc à l'instant o le fonctionnement de la charge électromagnétique Ai est interrompu, la diode Da est polarisée en sens direct et le grand condensateur C 2 est évidemment chargé électriquement depuis la batterie B par l'intermédiaire de la diode Da. La Fig 10 illustre un exemple dans lequel l'intervalle est court 30 jusqu'à l'actionnement de la charge électromagnétique suivante Ai, et représente une injection en plusieurs étapes lors de l'injection de carburant, par exemple, dans un moteur à combustion interne La tension Vcl aux bornes du petit condensateur C 1 peut être récupérée d'un seul coup à hauteur de la tension Vc existant avant la mise en marche De ce fait, plusieurs charges électromagnétiques peuvent être actionnées 35 successivement En outre, les différentes charges électromagnétiques peuvent être actionnées successivement à intervalles courts Dans ce cas, le circuit d'entraînement n'est pas nécessaire pour chacune des charges électromagnétiques, et le cot peut être réduit. La tension Vcl aux bornes du petit condensateur, rétablie en 5 récupérant l'énergie accumulée dans l'électroaimant Li, varie selon la capacité du grand condensateur C 2 et peut donc être établie en tenant compte des caractéristiques d'augmentation du courant d'électroaimant nécessaire Ii, par exemple le courant Ii de l'électroaimant à l'instant T 3.

La Fig 11 compare la réponse Tr de la soupape de la première 10 forme de réalisation (#1) sans le grand condensateur C 2 à réponse Tr de soupape de la quatrième forme de réalisation (#4) On comprendra que la quatrième forme de réalisation présente une excellente réponse de soupape indépendamment de la tension Vb aux bornes de la batterie B. La quatrième forme de réalisation qui comporte le grand 15 condensateur C 2 emploie le petit condensateur C 11 dont la capacité est suffisamment faible pour améliorer les caractéristiques d'augmentation du courant Ii d'électroaimant Par conséquent, si on appelle Cl et C 2 les capacités des condensateurs Cl et C 2, il est préférable que Cl < C 2 comme dans la présente forme de réalisation Le condensateur C 2 doit suppléer au manque d'aptitude à 20 l'alimentation électrique du condensateur Cl qui récupère l'énergie à partir de l'électroaimant Li Selon l'ampleur du complément d'aptitude requise à l'alimentation électrique, le condensateur C 2 peut cependant avoir une capacité inférieure à celle du condensateur Cl.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Dispositif (M) d'entraînement de charge électromagnétique (Ai) ayant un élément inducteur (Li), le dispositif (M) comprenant: une source (B) de courant continu à basse tension; et un élément capacitif (C, CI) servant de source d'électricité pour fournir de l'électricité à l'élément inducteur au moment de l'actionnement de la charge électromagnétique, et récupérer de l'énergie accumulée dans l'élément inducteur du fait de l'alimentation électrique, l'énergie étant récupérée par l'élément 10 capacitif au moment de l'arrêt de l'actionnement de la charge électromagnétique, caractérisé par un premier moyen de commutation (S Wb, S Wc) servant à réaliser une commutation entre un premier état dans lequel une borne de l'élément capacitif du côté du potentiel de référence est connectée à une borne de la source 15 d'alimentation à basse tension sur un côté opposé à la borne du côté à potentiel de référence et un second état dans lequel la borne de l'élément capacitif du côté à potentiel de référence est connectée à une borne de la source d'électricité à basse tension sur le côté à potentiel de référence, et un moyen de commande (X) servant à commander le premier 20 moyen de commutation pour sélectionner le premier état lorsque la charge électromagnétique est en marche de façon que l'électricité soit appliquée à l'élément inducteur depuis l'élément capacitif et la source d'alimentation à basse tension qui sont montés en série, et servant à sélectionner le second état lorsque le fonctionnement de la charge électromagnétique est arrêté. 25 2 Dispositif d'entraînement de charge électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en outre par un élément capacitif d'appoint (C 2) qui est un autre élément capacitif en parallèle avec l'élément capacitif servant à fournir de l'électricité à 30 l'élément inducteur, l'élément capacitif d'appoint étant chargé électriquement par la source de courant à basse tension dans le second état.

3 Dispositif d'entraînement de charge électromagnétique selon la revendication 2, caractérisé en outre par une ligne de charge (Wa) servant à charger électriquement l'élément capacitif d'appoint depuis la source d'électricité à basse tension et ayant une diode (Da) qui établit, comme sens direct, un sens dans lequel le courant de charge passe de la source d'électricité à basse tension à l'élément capacitif d'appoint.

4 Dispositif d'entraînement de charge électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en outre par une ligne de récupération (Wi) servant à récupérer l'énergie accumulée dans l'élément inducteur par l'élément capacitif et ayant une diode (Di) 10 qui établit, comme sens direct, une direction dans laquelle un courant de récupération passe de l'élément inducteur à l'élément capacitif.

Dispositif d'entraînement de charge électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en outre par une ligne d'alimentation (Wb) pour la source d'électricité à basse tension servant à fournir l'électricité de la source d'électricité à basse tension à l'élément inducteur et ayant une diode (Db) qui établit, comme sens direct, un sens dans lequel un courant d'alimentation passe de la source d'électricité à basse tension à l'élément inducteur.

6 Dispositif d'entraînement de charge électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en outre par une ligne d'alimentation (Wc, Wcl) pour l'élément capacitif servant à fournir de l'électricité à l'élément inducteur depuis l'élément capacitif et ayant une diode (Dc, Dcl) qui établit, comme sens direct, un sens dans lequel le 25 courant d'alimentation passe de l'élément capacitif à l'élément inducteur.

7 Dispositif d'entraînement de charge électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en outre par: un second moyen de commutation (S Wi) servant à ouvrir et fermer la ligne d'alimentation pour la source d'électricité à basse tension, le moyen de commande (X) commandant le second moyen de commutation de façon que le second moyen de commutation soit fermé et ouvert au moment o l'énergie est récupérée par l'élément capacitif à partir de l'élément inducteur, et transfère l'énergie accumulée dans l'élément inducteur pendant une période de fermeture du second moyen de commutation vers l'élément capacitif 35 pendant une période d'ouverture du second moyen de commutation, et cesse de provoquer la fermeture et l'ouverture du second moyen de commutation lorsque la tension aux bornes de l'élément capacitif prend une valeur de tension finale prédéterminée. 8 Dispositif d'entraînement de charge électromagnétique selon 5 la revendication 7, dans lequel le moyen de commande (X) établit la tension finale de façon qu'une somme d'une tension aux bornes de la source de courant à basse tension et de la tension finale prenne une valeur prédéterminée.

9 Dispositif d'entraînement de charge électromagnétique selon la revendication 7, dans lequel le moyen de commande (X) établit la tension finale de 10 façon qu'une somme de la tension aux bornes de la source de courant à basse tension et de la tension finale prenne une valeur prédéterminée établie d'après la tension aux bornes de la source d'électricité à basse tension, et établit la valeur prédéterminée à une valeur qui augmente à mesure que diminue la tension aux bornes de la source d'électricité à basse tension.

10 Dispositif d'entramnement de charge électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en outre par: un moyen de sélection (S Wi) servant à sélectionner l'un quelconque d'une pluralité d'éléments inducteur; et une ligne de récupération (Wi) par l'intermédiaire de laquelle 20 l'énergie accumulée dans l'élément inducteur est récupérée par l'élément capacitif d'une manière correspondant à chacun des éléments inducteur.