Brevet FR2676276A1 — publié le 19921113

i "Dispositif pour le tarage de signaux de capteurs" Etat de la technique. L'invention concerne un dispositif pour le tarage de signaux de capteurs, en particulier de cap- teurs servant à détecter une grandeur caractéristique de fonctionnement d'un véhicule automobile entraîné par un moteur à combustion interne, dans lequel sont montés en série avec un détecteur des moyens de tara- ge. On connaît un tel dispositif pour le tarage de signaux de capteurs par le document EP-O-0 264 388. Dans ce document est décrit un dispositif servant à tarer le signal de sortie d'un capteur de pression. Pour cela un montage en pont qui comprend deux résis- tances dépendant de la pression est relié à un circuit d'exploitation Comme capteurs on utilise dans ce cas des résistances de tarage dépendant de la pression. Dans ce cas on obtient des résistances différentes d'un capteur à l'autre pour des mêmes valeurs de pression Pour établir une relation fixe entre la grandeur à mesurer et le signal de sortie du circuit d'exploitation, il est prévu une résistance de tarage qui est montée en série avec le capteur Pour compen- ser la dérive due à la température de la résistance de tarage, il est nécessaire d'avoir un circuit de com- pensation qui est vraiment coûteux Habituellement, dans de tels dispositifs, les résistances de tarage ou le circuit de compensation de la dérive due à la température sont intégrés dans le circuit d'exploita- tion Si l'on change alors un tel capteur, il faut en règle générale changer aussi le circuit d'exploita- tion On doit aussi ajuster le circuit d'exploitation au capteur correspondant. En outre, on connaît par le document EP-A-0 114 235 un procédé pour mesurer la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne Pour cela, on applique à une résistance de mesure une tension définie Le courant qui passe à travers la résistance donne alors une mesure de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement. La tension d'alimentation pour la résistance de mesure est dans ce cas fonction du courant mesuré correspon- dant Une égalisation des dispersions n'est pas pré- vue. Avantages de l'invention. Le dispositif selon l'invention est par rap- port à l'état de la technique très simple à construire et permet un tarage simple du capteur dans lequel n'intervient aucune dérive due à la température En outre, en cas de changement du capteur on n'a pas be- soin de changer le circuit d'évaluation ou de le tarer à nouveau. Selon une première caractéristique de l'in- vention, on utilise comme moyens de tarage une self de répartition qui consiste en au moins une résistance de tarage et une deuxième résistance. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, la self de répartition et une prise de sonde forment une unité de construction. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le capteur détecte un courant qui est dans un rapport fixe avec la grandeur caractéristique de fonc- tionnement. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le capteur détecte la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement du moteur à combustion in- terne. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, les éléments constitutifs de la self de réparti- tion sont en bon contact thermique les uns avec les autres. Dessin. On va expliquer ci-après l'invention à par- tir du mode de réalisation représenté au dessin. La figure unique montre le dispositif selon l'invention. Description des modes de réalisation. L'invention est décrite dans la suite à par- tir d'un capteur qui mesure la concentration en oxygè- ne dans les gaz d'échappement d'un moteur Diesel à combustion interne Un tel capteur d'oxygène est conne par exemple par le document EP-A-O 114 235 En fonc- tion de la concentration en oxygène mesurée un dispo- sitif de commande agit alors sur une grandeur qui dé- termine la puissance du moteur à combustion interne. De préférence il s'agit en ce qui concerne cette gran- deur de la quantité de carburant à injecter. Mais on peut aussi transposer l'invention à d'autres capteurs et/ou à d'autres moteurs à combus- tion interne C'est ainsi que d'une manière avantageu- se on procède dans le cas de tous les capteurs pour lesquels une grandeur de sortie du capteur dépend d'u- ne grandeur caractéristique du fonctionnement. A la figure, un capteur 10 servant à détec- ter la concentration en oxygène ou la teneur en oxygè- ne des gaz d'échappement d'un moteur à combustion in- terne est en liaison par l'intermédiaire d'une prise de sonde 15 et de plusieurs conducteurs 11, 12 et 13 avec un dispositif de commande 20 Le dispositif de commande calcule, en partant du signal du capteur, un signal d'actionnement pour une unité de commande 60. Via le conducteur 11 un raccord du capteur est soumis par le dispositif de commande 20 à une tension défi- nie De préférence, la tension résulte d'une tension partielle à courant continu d'environ 0,6 V et d'une tension à courant alternatif Un deuxième raccord du capteur est en liaison avec l'appareil de commande d'une part, via une première résistance 30 et le con- ducteur 13 et, d'autre part, via une deuxième résis- tance 10 et les conducteurs 12 La première résistance qui peut être aussi désignée comme résistance de tarage est relié via le conducteur 13 directement à la masse, la deuxième résistance 40 est reliée à la masse via le conducteur 12 et un dispositif de mesure du courant 50 On a un montage en série se composant du capteur 10, de la deuxième résistance 40 et du dispo- sitif de mesure du courant 50 La résistance 30 est montée en parallèle au montage en série se composant de la deuxième résistance 40 et du dispositif de me- sure du courant 50 Le dispositif de mesure du courant possède de préférence une résistance interne nulle. Si une tension définie est appliquée sur le capteur, l'intensité qui passe à travers le capteur 10 est alors une mesure de la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement La relation entre l'intensité et la teneur en oxygène est largement linéaire Le rapport entre l'intensité dans la sonde et la teneur en oxygè- ne est désigné aussi comme la sensibilité mais est soumise à de fortes dispersions La sensibilité est très différente d'une sonde à l'autre La dispersion entre les différentes sondes est largement plus grande que la précision de mesure nécessaire Ceci repose sur le fait que toutes les sondes ne peuvent pas être fa- briquées avec les mêmes grandeurs caractéristiques. Pour éliminer cette dispersion, on propose dans l'état de la technique un circuit d'évaluation qui compense ces dispersions Mais dans ce cas il est nécessaire que la sonde et le circuit d'évaluation soient adaptés l'un à l'autre Ceci signifie que cha- que circuit d'exploitation doit être taré en accord avec la sonde utilisée S'il est nécessaire de changer la sonde, il est donc nécessaire d'effectuer un nou- veau tarage. Pour éluder cet inconvénient, on propose se- lon l'invention que les éléments de tarage soient di- rectement disposés sur la sonde ou dans la prise de la sonde De cette façon on a l'assurance que l'on a le même signal de sortie pour chaque sonde sur la prise de la sonde pour une teneur en oxygène prédéfinie. La résistance de tarage possède des valeurs différentes en fonction de sa température Pour per- mettre un tarage exact, la résistance de tarage doit présenter une température approximativement constante dans une très grande plage de température, à peu près entre -40 et + 1300 Mais de telles résistances ne sont pas disponibles à des prix avantageux. En alternative on propose le dispositif se- lon l'invention A la place d'une résistance de tarage on insère une self de répartition Cette self de ré- partition consiste en au moins deux résistances En choisissant de façon appropriée la résistance de tara- ge 30 et la deuxième résistance 40, les dépendances vis-à-vis de la température des deux résistances se compensent jusqu'à ce que les deux résistances soient bien couplées thermiquement l'une avec l'autre On a un tel couplage quand les deux résistances sont dispo- sées près l'une de l'autre dans l'espace et quand les deux résistances prennent la même température dans toutes les conditions de fonctionnement. Lors du tarage de la sonde on fait en sorte que la résistance de tarage soit modifiée jusqu'à ce que l'intensité passant à travers la deuxième résis- tance 40 prenne une valeur déterminée pour une teneur déterminée en oxygène A la figure on a représenté une forme de réalisation particulièrement avantageuse dans laquelle la self de répartition est intégrée dans la fiche de la sonde. Il est particulièrement avantageux que la self de répartition forme une unité de construction avec le capteur ou la fiche de la sonde Dans le cas o l'on change l'unité de construction se composant d'un capteur et d'une self de répartition ou de la prise de la sonde et de la self de répartition il n'est plus du tout nécessaire d'effectuer un tarage. Sur chaque prise de la sonde on a le même signal de sortie pour une teneur en oxygène déterminée. Dans ce cas on a pour la tension Ul appli- quée à la première résistance l'équation Ul = R 1 * Il Dans cette équation on désigne par Rl la va- leur de la première résistance et par Il l'intensité passant à travers la première résistance Pour la ten- sion U 2 appliquée à la deuxième résistance on a l'é- quation: U 2 = R 2 * I 2 Dans ce cas on a désigné par R 2 la valeur de la deuxième résistance et par I 2 l'intensité passant à travers la deuxième résistance. L'intensité de la sonde S résulte de la som- me des deux intensités Il et I 2 En admettant que la résistance interne du dispositif de mesure de l'inten- sité puisse être négligée on a Il * Ri = I 2 * R 2 Dans ce cas, pour les résistances Rl et R 2 en fonction de la température T des résistances on a la relation Rl = RK 1 *(l+a*lT-273 l) R 2 = RK 2 *(l+a*lT-273 l) dans laquelle RK 1 et RK 2 représentent les fractions des résistances Rl et R 2 représentent les fractions des résistances Ri et R 2 indépendantes de la tempéra- ture Sous réserve qu'il y ait un bon couplage thermi- que des deux résistances, on a pour l'intensité I 2 passant à travers le'dispositif de mesure de l'inten- sité 50 l'équation: I 2 = IS * R Kl/(RK 1 +RK 2) Comme RK 1 et RK 2 représentent des grandeurs indépendantes de la température, l'intensité I 2 détec- tée dans le dispositif de mesure de l'intensité est, indépendamment de la température correspondante, pro- portionnelle à l'intensité dans la sonde En choisis- sant de façon appropriée la résistance de tarage et ou la deuxième résistance, on peut égaliser les disper- sions de sensibilité entre les différents capteurs. Dans ce cas il est particulièrement avantageux que la première résistance Rl soit modifiée lors du tarage. R E V E N D I C A T I O N S ) Dispositif de tarage de signaux de cap- teurs, en particulier de capteurs servant à détecter une grandeur caractéristique de fonctionnement d'un véhicule automobile entraîné par un moteur à combus- tion interne, dans lequel sont montés en série avec un détecteur des moyens de tarage, dispositif de tarage caractérisé en ce que l'on utilise comme moyens de ta- rage une self de répartition qui consiste en au moins une résistance de tarage ( 30) et une deuxième résis- tance ( 40). ) Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la self de répartition et une pri- se de sonde ( 15) forment une unité de construction. 30) Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que la self de répartition et le cap- teur forment une unité de construction. ) Dispositif selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le capteur détecte un courant qui est dans un rapport fixe avec la grandeur caractéristique de fonctionnement. ) Dispositif selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que le capteur détecte la concentra- tion en oxygène dans les gaz d'échappement du moteur à combustion interne. ) Dispositif selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les éléments constitutifs de la self de répartition sont en bon contact thermique les uns avec les autres.