Brevet FR2611273A1 — publié le 19880826

Procédé et dispositif d'utilisation d'une sonde de mesure pour le contrôle de l'état d'un mélange de carburant L'invention concerne un procédé pour contrôler, de façon répétitive, l'état "prêt à fonctionner" d'une sonde de mesure de lambda, ainsi que l'état du mélange de carburant au moyen de cette sonde de mesure, en évaluant la tension existant sur cette sonde. Le but de la présente invention est de procurer un procédé et un dispositif du type précité de façon à permettre, avec des dispositions très simples et sans utiliser des circuits trop complexes, un contrôle fiable de l'ordre de marche en fonction de la température de la sonde de mesure de lambda. Le but est en outre de permettre un contrôle simple de la capacité intrinsèque de fonctionne- ment de la sonde de mesure de lambda. - Ce but est atteint, conformément à l'invention, par le fait: a) que, pour évaluer son état de température, la sonde de mesure est soumise, de façon répétée, à une mesure de division de tension en lui appliquant une tension de mesure d'alimentation, la chute de tension apparaissant à la sonde de mesure étant grande par rapport à la tension propre fonction du mélange, au moins entre le moment o la sonde de mesure est froide et celui o elle est prête à fonctionner, cette chute de tension étant appré- ciée de la manière suivante: b) la chute de tension est comparée à une première valeur de seuil de tension et un passage en-dessous de cette valeur de seuil est reconnu comme état chaud, prêt au fonctionnement c) une fois reconnu l'état chaud, la première valeur de seuil de tension est augmentée jusqu'à une seconde valeur de seuil jusqu'à ce qu'un passage audessus de cette deuxième valeur indique, de façon fiable, un nouvel état froid; et d) on supprime l'application de la tension de mesure d'alimentation entre les mesures de division de tension, et, à l'état chaud de la sonde de mesure, on évalue sa tension propre en la comparant avec une troisième valeur de seuil, plus petite qui, en cas de dépassement vers le haut, indique l'état riche et, en cas de dépasse- ment vers le bas, indique l'état pauvre. Par une simple évaluation de la chute de tension au niveau de la sonde de mesure de lambda, ainsi que de sa tension propre, et par une comparaison avec des valeurs de seuil de tension prédéterminées, on peut détecter très simple- ment et rapidement les états chaud, froid, riche et pauvre de la sonde de mesure de lambda. Par une augmentation à hystérésis de la première valeur de seuil de rensioni jusqu'à une seconde valeur de seuil de tension, lorsque la sonde est à l'état chaud, la plage de sécurité à l'en- contre des perturbations peut, en fonctionnement, être considérablement améliorée. Les différentes valeurs de seuil de tension peuvent être prédéterminées et réglées, de façon appropriée, à l'aide de moyens simples, de sorte que le procédé précité peut être concentré uniquement sur l'évaluation d'une tension sur le montage en série. Selon un développement de l'invention, avec une tension de mesure d'alimentation d'environ 5 volts, la première et la seconde valeur de seuil de tension sont d'environ 2 à 3 volts et la troisième valeur de seuil de tension est d'environ 400 millivolts. Ainsi, on peut utiliser une tension de mesure d'alimentation d'environ 5 volts qui, dans tous les cas, doit être grande par rapport à la tension propre allant jusqu'à 800 millivolts. La tension de mesure peut ainsi, par exemple, être dérivée de la tension existant à bord d'un véhicule à moteur. Selon un autre développement, les mesures de division de tension sont effectuées dans une première tranche de temps et les mesures du mélange à l'état chaud sont effectuées entre-temps dans une seconde tranche de temps plus étroite, synchronisée avec la précédente. Il est ainsi possible de répéter les différentes opérations de mesure selon une chronologie déterminée, ce qui permet d'effectuer une commande simple. Selon un autre développement, les mesures de division de tension sont répétées à intervalles de temps plus courts à l'état froid qu'à l'état chaud. La simplification obtenue consiste en ce qu'on peut effectuer les mesures de division de tension à intervalles plus longs à l'état chaud. Selon un autre développement, la chute de tension et la tension propre sont numérisées et sont soumises à un traitement ultérieur. La numérisation permet une saisie et, de ce fait, un traitement ultérieur très simples et fiables de ces valeurs de tension. Selon un autre développement, les états de température et de mélange saisis sont mémorisés jusqu'au prochain cycle d'interrogation. Grâce à cette mémorisation intermé- diaire des états saisis, on peut effectuer n'importe quel traitement ultérieur à tout instant entre deux cycles d'interrogation. Selon un autre développement, la valeur mesurée de la chute de tension au niveau de la sonde de mesure est évaluée comme mesure de la température de la sonde. La valeur mesurée de la tension propre de la sonde de mesure est évaluée comme mesure de la capacité intrinsèque de fonctionnement de celle-ci, ainsi que de son vieillis- sement. L'évaluation supplémentaire des tensions mesurées pour déterminer les états respectifs de température et de la sonde permet, de façon très simple, un contrôle multiple. L'invention propose un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé, caractérisé par le montage en série d'une résistance de comparaison et de la sonde de mesure de lambda pouvant être relié à une source de tension d'ali- mentation, par un moyen de commutation pour, au choix, mettre en circuit et bloquer la tension de mesure d'alimen- tation, par un élément de valeurs de seuil raccordé à la sonde de mesure de lambda et par une unité de commande pour la commande répétée de la mise en circuit et du blocage de la tension de mesure d'alimentation, et pour régler, en outre, les valeurs de seuil de tension appro- priées dans l'élément de valeurs de seuil et la sortie des états de température et/ou des états de mélange. Ce dispositif est constitué de quelques composants économi- ques du commerce Sa structure est particulièrement claire et n'exige, pour le contrôle de l'ensemble des états de température, ainsi que des états de mélange et de la capacité de fonctionnement de la sonde de mesure de lambda, qu'une évaluation appropriée de la tension existant au niveau de cette sonde. Selon un autre développement, ce dispositif est caracté- risé par un convertisseur analogique/numérique entre la sonde de mesure et l'élément de valeurs de seuil. Les, tensionssaisies peuvent ainsi être évaluées de façon particulièrement simple et fiable. Selon un autre développement, l'unité de commande est un microprocesseur qui, avec une sortie pouvant être commutée entre deux états, est raccordé au montage en série par l'intermédiaire d'une diode de couplage, de telle sorte que la tension de mesure d'alimentation peut, soit être amenée & la sonde de mesure, soit être bloquée à partir de celle-ci, selon l'état de commutation du microprocesseur. Ceci permet, de façon très simple, la commutation entre une mesure de division de tension et une mesure de la tension propre de la sonde de mesure. Selon un autre développement, le dispositif est caractérisé par une diode de compensation disposée dans le montage en série, entre la résistance de comparaison et la sonde de mesure, en tant que compensateur de tension pour la chute de tension se produisant au niveau de la diode de couplage lors du blocage de la tension de mesure d'ali- mentation. Ceci permet une compensation simple de la chute de tension au niveau de la diode de couplage lorsque celle-ci est à l'état conducteur, de sorte que la chute de tension ne perturbe pas l'évaluation de la tension propre relativement faible de la sonde de mesure de lambda. Selon un autre développement, le dispositif est caractéri- se par un composant RC à l'entrée du convertisseur analo- gique/numérique, lequel composant RC sert à supprimer les parasites. En outre, une résistance du composant RC est disposée dans le montage en série entre la diode de compensation et la sonde de mesure. On peut ainsi supprimer de courtes impulsions parasites qui, autrement, pourraient conduire à des résultats erronés, notamment lors de l'évaluation de la tension propre à la sonde. L'invention sera bien comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seule- ment, d'une forme de réalisation représentée sur'la figure unique. Une sonde de mesure de lambda 10 est représentée schéma- tiquement sur le dessin avec une résistance interne R. et une source de tension propre UL. De façon connue, la résistance interne R. chute fortement avec la température i de la sonde. La sonde de mesure n'est prête à fonctionner qu'à partir d'une température de fonctionnement de 200 à 300 C; ce faisant, la résistance interne descend en-dessous d'une valeur d'environ 100 kilo-ohms. Une résistance interne beaucoup plus grande indique donc l'état froid ou l'état hors service de la sonde de mesure de lambda. La tension propre UL de la sonde de mesure de lambda dépend de l'état du mélange et, pour une valeur lambda de 1, elle est d'environ 400 millivolts. Avec de plus petites ou de plus grandes valeurs de lambda, la tension propre augmente ou diminue brusquement. Pour des très petites valeurs de lambda, la tension propre monte jusqu'à environ 800 millivolts. Sur le dessin, la sonde de mesure de lambda est, avec une résistance de comparaison R1, qui devrait être égale- ment d'environ 100 kilo-ohms, montée en série avec une tension de mesure d'alimentation UL, qui, en tant que tension continue, peut être par exemple d'environ 5 volts. Entre la résistance de comparaison R1 et la sonde de mesure de lcnbda 10 se trouvent encore une J iode de coim- pensation D1 et une résistance relativement petite R2 d'un composant RC, comportant un condensateur supplémentaire C, pour supprimer les parasites. Une unité de commande 12, qui peut être de préférence réalisée en tant que microprocesseur, est couplée par l'intermédiaire d'une diode de couplage D2 à une prise 18 du montage en série. L'unité de commande 12 peut alimen- ter la diode de couplage D avec les potentiels appropriés, de telle sorte que, ou bien elle est bloquée de sorte que le montage en série est alimenté par la tension de mesure d'alimentation U0, ou bien elle laisse passer le courant de sorte que la prise 18 est sensiblement au potentiel de masse jusqu'à la tension à l'état conduc- teur de la diode de couplage D2. La faible chute de tension au niveau de la diode de couplage D2 est compensée par la diode de compensation D1, de sorte que la tension propre UL peut alors être évaluée, de façon fiable, par l'intermédiaire de la prise 20. A la prise 20, ou au composant RC comportant les éléments R2 et C, est raccordé, dans le cas présent, un convertis- seur analogique/numérique 14 dans lequel la tension exis- tant à la prise 20 est numérisée. A la suite du convertis- seur analogique/numérique 14 est monté un élément de valeurs de seuil 16. Les composants 14 et 16 sont comman- dés par l'unité de commande 12, et au moins l'élément de valeurs de seuil 16 amène le résultat de la comparaison des tensions à l'unité de commande 12. La tension existant au niveau de la prise 20 peut également, après numérisa- tion, être amenée par le convertisseur analogique/numéri- que à l'unité de commande 12, ou bien, en contournant le convertisseur analogique/numérique 14, directement à l'élément de valeurs de seuil 16, ce qui est indiqué par des lignes en tirets. La tension existant au niveau de la prise 20 peut être comparée dans l'élément de valeurs de seuil 16 avec diffé- rentes valeurs de seuil de tension prédéterminées par l'unité de commande 12. Lorsque la diode de couplage D2 est bloquée, la chute de tension relativement grande au niveau de la prise 20 (environ 2 à 3 volts) est d'abord comparée avec une plus petite valeur de seuil de tension, d'environ 2 volts. Après qu'on est descendu en-dessous de cette valeur de seuil de tension pendant le réchauffage progressif de la sonde de mesure de lambda 10, cette première valeur de seuil de tension est augmentée, pour les cycles suivants d'évaluation de la chute de tension, jusqu'à une seconde valeur de seuil de tension qui peut, par exemple, être de 3 volts. C'est seulement lorsque cette seconde valeur de seuil de tension plus grande sera dépassée, que s'effectuera, de ce fait, la constata- tion d'un nouvel état froid de la sonde de mesure de de lambda 10. Grâce à cette augmentation de la première à la seconde valeur de seuil de tension, on obtient en fonctionnement un degré élevé de sécurité contre les parasites. A l'état chaud de la sonde de mesure de lambda 10, donc lorsque la chute de tension au niveau de la prise 20 est inférieure à la première valeur de seuil de tension, ou tout au moins inférieure à la seconde valeur de seuil de tension, il s'effectue entre les cycles d'évaluation de la chute de tension répétés, ou de l'état de tempéra- ture de la sonde de mesure de lambda 10, une évaluation répétée de la tension propre UL de la sonde de mesure de lambda 10, après passage à l'état conducteur de la diode de couplage D2. Cette faible tension propre UL est comparée dans l'élément de valeurs de seuil 16 avec une troisième valeur de seuil de tension, de faible valeur appropriée d'environ 400 millivolts qui, pour une valeur lambda d'environ 1, représente la frontière entre les états, riche et pauvre, de la sonde de mesure de lambda 10. Les résultats de la comparaison de l'élément de valeurs de seuil 16 sont amenés à l'unité de commande 12, et émis par celui-ci sous forme de signaux de sortie qui représentent les états de température et de mélange. A l'état froid de la sonde de mesure de lambda 10, il n'est pas nécessaire d'évaluer sa tension propre. Aussi longtemps que, lors de la mesure de la division de tension, on détecte cet état froid, la mesure et l'évaluation de la tension propre peuvent être supprimées. Ces opéra- tions doivent commencer seulement dès que l'état "prêt à fonctionner", c'est-à-dire l'état chaud de la sonde de mesure de lambda 10 est constaté. La tension existant au niveau de la prise 20, que ce soit la chute de tension provenant de la mesure de la division de tension ou la tension propre UL lorsque la diode de couplage D est passée à l'état conducteur, peut également être amenée, directement ou après numérisa- tion dans le convertisseur analogique/numérique 14, à l'unité de commande 12, pour en obtenir une indication déterminée concernant les états de température et de fonctionnement. Par exemple, la chute de tension concernée est une mesure directe de l'état de température de la sonde de mesure de lambda 10. D'autre part, on peut tirer de la tension propre effective UL de la sonde de mesure de lambda 10 certaines conclusions sur sa capacité de fonctionnement. Lorsque, par exemple, la tension UL à l'état riche n'est, au maximum, que d'environ 600 milli- volts, cela indique un vieillissement de la sonde de mesure. Dans le cas de la présente invention, on peut ainsi déter- miner très vite et de façon très fiable, pratiquement dans n'importe quelle tranche de temps, l'ensemble des états de température et de fonctionnement d'une sonde de mesure de lambda. Ce contrôle constant convient très bien pour des opérations de commande ou de réglage corres- pondantes dans des véhicules à moteur, tels que des systè- mes d'injection. Revendications 1. - Procédé pour contrôler, de façon répétitive, l'état "prêt à fonctionner" d'une sonde de mesure de lambda, ainsi que l'état du mélange de carburant au moyen de cette sonde de mesure, en évaluant la tension existant sur cette sonde, caractérisé par le fait: a) que, pour évaluer son état de température, la sonde de mesure est soumise, de façon répétée, à une mesure de division de tension en lui appliquant une tension de mesure d'alimentation, la chute de tension apparaissant à la sonde de mesure étant grande par rapport à la tension propre fonction du mélange, au moins entre le moment o la sonde de mesure est froide et celui o elle est prête à fonctionner, cette chute de tension étant appréciée de la manière suivante: b) la chute de tension est comparée à une première valeur de seuil de tension et un passage en-dessous de cette valeur de seuil. est reconnu comme état chaud prêt au fonctionnement; c) une fois reconnu l'état chaud, la première valeur de seuil est augmentée jusqu'à une deuxième valeur de seuil jusqu'à ce qu'un passage au-dessus de cette deuxième valeur de seuil indique de façon fiable un nouvel état froid; et d) on supprime l'application de la tension de mesure d'alimentation entre les mesures de division de tension, et, à l'état chaud de la sonde de mesure, on évalue sa tension propre en la comparant avec une troisième valeur de seuil plus petite qui, en cas de dépassement vers le haut, indique l'état riche et, en cas de dépassement vers le bas, indique l'état pauvre. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, avec une tension de mesure d'alimentation d'envi- ron 5 volts, la première et la seconde valeur de seuil de tension sont environ de 2 à 3 volts et la troisième valeur de seuil est d'environ 400 millivolts. 3. - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les mesures de division de la tension sont effectuées dans une première tranche de temps et les mesures de mélange à l'état chaud sont effectuées entre- temps dans une seconde tranche de temps plus étroite, synchronisée avec la précédente. 4. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que les mesures de division de tension sont répétées à intervalles de temps plus courts à l'état froid qu'à l'état chaud. 5. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que la chute de tension et la tension propre sont numérisées et soumises à un traitement ultérieur. 6. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce que les états de température et de mélange saisis sont mémorisés jusqu'au prochain cycle d'interro- gation. 7. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, carac- térisé en ce que la valeur mesurée de la chute de tension au niveau de la sonde de mesure est évaluée comme mesure de la température de la sonde. 8. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, carac- térisé en ce que la valeur mesurée de la tension propre de la sonde de mesure est évaluée comme mesure de la capacité intrinsèque de fonctionnement de celle-ci, ainsi que de son vieillissement. 9. - Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le montage en série d'une résistance de comparaison (R1) et de la sonde de mesure de lambda (10) pouvant être relié à une source de tension d'alimentation (U0) , par un moyen de commutation (D2) pour, au choix, mettre en circuit et bloquer la tension de mesure d'alimentation, par un élément de valeurs de seuil (16) raccordé à la sonde de mesure de lambda (10), et par une unité de commande (12) pour la commande répétée de la mise en circuit et du blocage de la tension de mesure d'alimentation, et pour régler, en outre, les valeurs de seuil de tension appropriées dans l'élément de valeurs de seuil et la sortie des états de température et/ou des états de mélange. 10. - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par un convertisseur analogique/numérique (14) entre la sonde de mesure (10) et l'élément de valeurs de seuil (16). 11. - Dispositif selon la revendication 9 ou 10, carac- térisé en ce que l'unité de commande (12) est un micro- processeur qui, avec une sortie pouvant être commutée entre deux états, est raccordé au montage en série par l'intermédiaire d'une diode de couplage (D2), de telle sorte que la tension de mesure d'alimentation (U0) peut, soit être amenée à la sonde de mesure (10), soit être bloquée à partir de celle-ci, selon l'état de commutation du microprocesseur. 12. - Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé par une diode de compensation (D1) disposée dans le montage en série, entre la résistance de comparai- son (R1) et la sonde de mesure (10), en tant que compensa- teur de tension pour la chute de tension se produisant au niveau de la diode de couplage (D1) lors du blocage de la tension de mesure d'alimentation (U0). 13. - Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé par un composant RC (R2,C) à l'entrée du convertisseur analogique/numérique (14). 14. - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'une résistance (R2) du composant RC est disposée dans le montage en série entre la diode de comparaison (D1) et la sonde de mesure (10).