Brevet FR2524647A1 — publié le 19831007

La présente invention concerne un dispositif pour détecter une panne d'un capteur disposé sur des éléments de machine équipés de parties tournantes, notamment d'un cap- teur de cognement installé sur un moteur à combustion interne et dont le signal de sortie est converti, dans un circuit de référence, en un signal de référence redressé et filtré qui est comparé, dans un comparateur, avec une autre gran- deur, pour faire apparaître à la sortie du comparateur un signal lorsque cette autre grandeur dépasse le signal de référence. Dans de nombreuses machines dans lesquelles on utilise des capteurs pour assurer une régulation ou bien une comman- de de fonctions déterminées, le fonctionnement correct de ces capteurs est d'une importance particulière car une panne du capteur peut provoquer des perturbations importantes de marche ou même des destructions de ces machines Ainsi par exemple la panne d'un capteur de cognement installé sur un moteur à combustion interne et dont le signal de sortie permet de contrôler la courbe caractéristique d'allumage en fonction de la limite de cognement, peut conduire à une destruction rapide du moteur. Un dispositif du type précité est connu d'après la demande de brevet allemand DE-OS 29 42 250 Avec ce disposi- tif, on contrôle, dans des phases de contrôle situées entre les cycles de combustion, si l'amplitude du seuil de cogne- ment est située à l'intérieur de limites déterminées Un tel dispositif n'est pas suffisamment sensible pour réagir assez rapidement dans le cas d'une panne de longue durée du capteur. L'invention a en conséquence pour but de proposer un dispositif qui soit en mesure, en cas de défaut, de réagir de façon très sensible à une panne du capteur et de produire aussi vite que possible un signal d'alarme ou bien de régler la machine à contrôler de façon qu'un dommage résultant ne puisse pas se produire. Ce problème est résolu en ce que ladite autre grandeur est constituée par le signal de sortie de capteur, en ce que le signal de référence est atténué ou amplifié suffisam- ment pour qu'il soit en permanence supérieur aux valeurs de crête, apparaissant périodiquement, du signal normal de sortie du capteur, en ce qu'il est prévu un étage basculant monostable, pouvant être redéclenché par le signal de sortie du comparateur, dont la période de fonctionnement est supérieure à la durée du signal de sortie de capteur et qui peut être branché en série avec un dispositif d'ac- tionnement et/ou d'alarme, qui fournit un signal d'action- nement et/ou d'alarme quand le signal de sortie de l'étage basculant monostable disparaît. Ensuite, à partir du signal de sortie de capteur qui correspond à une forme de courbe qui est fonction de la charge et de la vitesse de rotation des parties tournantes de la machine, par exemple dans le cas d'un moteur à com- bustion interne la variation du taux de compression dans un cylindre, de la transmission des ondes acoustiques par le corps du moteur, ou de la tension d'allumage, un signal de référence redressé et filtré est produit et est atténué suffisamment pour que, au cours de chaque période il soit dépassé au moins une fois par la valeur de crête du signal de sortie de capteur (On entend par le terme "période",ici et dans la suite, l'espacement temporel moyen des valeurs de crête du signal de sortie de capteur à la vitesse de rotation correspondante m) Ces dépassements sont détermi- nés dans un comparateur dont le signal de sortie est utilisé pour le déclenchement d'un étage basculant monosta- ble redéclenchable de sorte que, lorsque le capteur fonction- ne correctement, l'étage basculant est toujours excité et fournit un signal permanent Lorsque le capteur tombe en panne, les impulsions d'excitation sont également supprimées et l'étage basculant s'arrête à la fin du temps de commuta- tion le signal "zéro" apparaissant à la sortie de l'étage basculant est considéré comme un signal de panne et il est utilisé pour le déclenchement d'une alarme ou bien d'une action sur la machine à contrôler. On peut obtenir une sécurité accrue contre les pannes lorsqu'on additionne au signal de référence un signal qui est fonction de la vitesse de rotation, car il est ainsi possible de détecter non seulement une panne totale mais également une réduction importante de la sensibilité du capteur qui se rapproche dans la plupart des cas de la pan- ne totale, On peut obtenir également une plus grande sécurité contre les incidents et une plus grande rapidité de détec- tion de panne lorsque la période de fonctionnement de l'étage basculant monostable qui, lorsqu'elle est constan- te,doit avoir une durée supérieure à la période correspon- dant à la vitesse de rotation la plus lente peut également être modifiée en fonction de lavitesse de rotation de la partie tournante de la machine de sorte que, dans chaque cas, elle est seulement un peu plus longue que la période correspondant à la vitesse instantanée ou bien à des para- mètres dérivés de celle-ci. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma de circuit du dispositif conforme à l'invention, dans un exemple de réalisation correspondant à la détection de panne d'un capteur de cognement, et la figure 2 montre la variation dans le temps des différents signaux. Sur la figure 1, le capteur de cognement 1 à contrôler faisant partie d'un système de régulation anti-cognement AKR N pour un moteur à combustion interne à été représenté sché- matiquement sous forme d'un circuit Il peut par exemple constituer un capteur piézo-électrique d'accélération, tel que celui utilisé dans de tels systèmes de régulation Son signal de sortie, qui présente, par suite de la rotation des parties tournantes du moteur ou des paramètres qui en dépendent (variation de la tension d'allumage ou de la pression de combustion dans des moteurs à combustion inter- ne) une allure variant périodiquement entre des impulsions de grande et petite amplitude, parvient, après une amplifi- cation et un filtrage éventuels, dans un circuit représenté schématiquement par le bloc 2, sous la forme d'un signal de sortie de capteur Us de manière à intervenir dans le système de régulation anticognement AKR non représenté et indiqué par une flèche. Ce signal de sortie de capteur Us est appliqué à un circuit de référence 3 dans lequel on obtient à partir de ce signal un signal de référence redressé et filtré UR qui est atténué ou amplifié suffisamment pour qu'il soit en permanence inférieur aux valeurs de crête, apparaissant périodiquement, du signal normal U S (c'est-à-dire non perturbé) sortant du capteur Dans un circuit additionneur analogique 8, on effectue l'addition au signal de référence U Raecaraissant à la sortie du circuit de référence 3, sous la forme d'une tension continue, un signal Un qui est fonction de la vitesse de n rotation de la partie tournante du moteur Le signal saone U +t Jn est appliqué à une-des entrées d'un coeparateur 4 dont l'autre entrée reçoit le signal de sortie de capteur Us Le comparateur produit à sa sortie une impulsion IK lorsque le signal de sortie de capteur Us dépasse le signal somme UR + Un Un étage basculant monostable réenclenchable 5 est excité par ces impulsions de sortie U K, la durée des impulsions de sortie de cet étage pouvant varier en fonction de-la vitesse de rotation de la partie tournante du moteur et s'élevant par exemple à 1,5 fois la durée de période du signal de sortie de capteur Us On est ainsi assuré que l'étage basculant monostable soit déclenché par chacune des impulsions se produisant au moins une fois par période, aussi longtemps que l'impulsion de sortie déclenchée par une impulsion de déclenchement précédente existe encore On obtient ainsi, dans le cas d'un capteur intact, un signal numérique cons- tant de sortie UMF, qui sert au déclenchement d'un disposi- tif d'alarme 7 et d'un dispositif d'actionnement 6 par exemple pour le réglage du point d'allumage Une alarme est alors déclenchée quand le signal de sortie UMF dispa- ratt. La figure 2 montre la variation des différents signaux en fonction du temps Le signal de sortie des capteurs Us a été représenté sous la forme d'un signal de tension al- ternative d'amplitude variable, qui montre clairement l'évolution périodique" du signal Les points correspon- dants de départ des périodes successives ont été désignés par les chiffres 1 à 7 entourés de petits cercles Les périodes Get csont associées à une vitesse de rotation déterminée N 1 tandis que les périodes suivantes plus courtes sont associées à une vitesse N 2 1,5 fois supérieure Dans les périodes G à( le signal de capteur est considéré comme "normal" alors que dans les périodes O et GD, par suite d'une plus faible sensibilité du capteur, il diminue en indiquant le début d'une panne et, à partir de la période, il n'exis- te plus, à la suite d'une panne du capteur. Le signal de référence UR qui est établi à partir du signal de sortie du capteur Us par exemple par redressement des valeurs de crête, a été représenté par une ligne en trait mixte-et il est suffisamment affaibli pour être dépas- sé par au moins une ou deux crêtes du signal de sortie de capteur Lorsque cela est le cas, le comparateur 4 fournit à sa sortie des impulsions IK qui sont représentées dans un second diagramme tracé en correspondance temporelle Pour toutes les impulsions de sortie Il à i 6 (représentées par des traits pleins et des traits interrompus), on a associé aux chiffres en indice les périodes désignées en correspon- dance et on voit que le signal de sortie de capteur Us est supérieur au signal de référence Us Cela correspond égale- ment aux périodes et@ pour lesquelles le signal de ré- férence diminue également avec le signal de sortie de cap- teur Lorsque le signal de référence est utilisé comme une valeur de seuil, on ne peut pas détecter une diminution de la sensibilité du capteur comme un défaut Pour cette rai- son, on ajoute au signal de référence UR une tension conti- nue fonction de la vitesse de rotation et constituant le signal de vitesse de rotation Un Le signal somme UR + Un est représenté par une ligne en trait plein dans le diagram- me supérieur de la figure 2, la grandeur Unl étant associée à la vitesse de rotation N 1 tandis que la grandeur Un 2 est associée à la vitesse de rotation N 2 En conséquence, d'une part les doubles impulsions Ila et I 2 a sont supprimées car elles ne dépassent pas la nouvelle valeur de seuil UR + Un. Les impulsions I 4 et I 5 sont également supprimées pour la même raison I 6 est supprimée car également de petites crê- tes du signal de sortie de capteur, qui dépassent encore le signal de référence diminuant vers zéro, n'atteignent plus la valeur Un 6 * On peut voir nettement la différence en ce qui concer- ne le signal de sortie UMF de l'étage basculant monostable, qui a été représenté sur le troisième diagramme en fonction du temps La période de fonctionnent T, de l'étage basculant monostable, fonction de la vitesse de rotation et qui cor- respond à titre d'exemple à 1,5 fois la durée de période pour la vitesse de rotation considérée, a été désignée par, T 1 pour la vitesse de rotation n, et par T 2 pour la vitesse t de rotation N 2 et elle a été représentée à chaque fois sous forme d'une flèche parallèle à l'axe des temps, en étant déclenchée par les impulsions I 1 ou I 3. Dans le cas o le signal de référence UR sert de valeur de seuil, le signal de sortie UMF se termine aussitôt après écoulement de la période de fonctionnement de l'étage bas- culant monostable, definie par l'impulsion I 6 et correspon- dant à la 7 ème période, auquel cas on ne détecte plus la diminution de sensibilité du capteur à cause d'un défaut, mais la panne totale Ce signal est représenté en tiretés. Dans un autre cas o on a additionné le signal de vitesse de rotation Un avec le signal de référence, l'im- pulsion I 3 apparaît à la sortie du comparateur 4 comme la dernière impulsion avant la diminution des sensibilités du capteur, de sorte que la valeur de seuil UR + Un ne peut plus être dépassée Le signal de sortie UMF, représenté par une ligne en trait plein, se termine déjà après écou- lement de l'intervalle de temps T 2 correspondant à I 3 dans la quatrième période de sorte que dans ce cas l'alarme ou l'étape d'actionnement peut déjà être avancée de trois périodes. Le dispositif décrit servant à la détection de panne peut être appliqué à tous les capteurs qui produisent un "signal périodique", c'est-à-dire qu'il n'est pas limité à son application à des capteurs de cognement pour moteurs à combustion interne. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour détecter une panne d'un capteur disposé sur des éléments de machine équipés de parties tournantes, notamment un capteur de cognement installé sur un moteur à combustion interne et dont le signal de sortie est converti dans un circuit de référence en un signal de référence redressé et filtré, qui est comparé dans un comparateur avec une autre grandeur de sorte qu'il apparaît à la sortie du comparateur un signal lorsque cette autre grandeur dépasse le signal de référence, carac- térisé en ce que ladite autre grandeur est constituée par le signal de sortie de capteur (Us), en ce que le signal de référence (UR) est atténué ou amplifié suffisamment pour qu'il soit en permanence supérieur aux valeurs de crête, apparaissant périodiquement, du signal normal de sortie du capteur, en ce qu'ii est prévu un étage basculant monostable ( 5), pouvant être redéclenché par le signal de sortie (IK) du comparateur ( 4), dont la période de fonction- nement (T) est supérieure à la durée du signal de sortie de capteur ( sortie (UMF) de l'étage basculant monostable ( 5) disparaît. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un circuit additionneur ( 8) dans lequel on ajoute au signal de référence (UR) un signal de vitesse (Un) qui est fonction de la vitesse de rotation de la partie tournante de la machine. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la durée (T) de l'impulsion de sortie de l'étage basculant monostable ( 5) peut varier en fonction de la vitesse de rotation (n) de la partie tournante de machine.