Brevet FR2811432A1 — publié le 20020111

Etat de la technique La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détection d'un courant de défaut d'un actionneur piézoélectrique d'un injecteur ou de sa ligne fournissant la haute tension selon le type défini dans la revendication principale. On connaît déjà des actionneurs piézo-électriques pour commander la soupape de commutation ou l'aiguille de buse d'un injec- teur avec une tension allant jusqu'à plusieurs centaines de volts par exemple jusqu'à 200 volts. Cette tension élevée constitue une source de tension dangereuse le cas échéant pour le personnel de service car elle peut conduire à des chocs de courant, dangereux lors du contact direct des pièces ou de la ligne conduisant la tension. Par exemple si l'on touche la ligne on réalise un court- circuit du corps avec la masse et on peut avoir le passage d'un courant d'une intensité de l'ordre de 200 mA. Selon la réglementation en vigueur (par exemple VDE 100) un tel courant ne doit pouvoir se produire que pendant une durée limitée pour éviter les battements cardiaques dange- reux. La mesure ou la détection d'un courant de défaut n'est toutefois pas aussi simple car par comparaison au courant utile qui est de l'ordre de 20 à 30 A, c'est-à-dire supérieur de quelques ordres de gran- deurs, un courant de défaut est difficile à déceler. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces incon- vénients et concerne à cet effet un procédé du type défini ci-dessus, ca- ractérisé en ce que dans la pause pendant laquelle l'actionneur se charge, on surveille la tension aux bornes de l'actionneur et/ou sur la ligne d'alimentation, on détermine une variation de tension et on signale un défaut si la variation de tension dépasse un seuil prédéterminé. L'invention concerne également un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'un dispositif de mesure détecte la tension de l'actionneur et/ou de la ligne d'alimentation dans une pause d'injection, le calculateur forme la différence de tension à partir d'au moins deux valeurs de tension détectées et compare cette différence à un seuil prédéterminé, et le calculateur en cas de dépassement du seuil coupe la source de tension, décharge l'actionneur et/ou émet un signal d'alarme. Le procédé et le dispositif de détection d'un courant de dé- faut d'un actionneur piézo-électrique d'un injecteur ou de la ligne condui- sant sa haute tension, selon l'invention, sont avantageux car gràce à la surveillance de la tension ou de son évolution sur l'actionneur en charge, on peut déceler même des courants de défaut très faibles et prendre ainsi des mesures protectrices. Il est également très avantageux qu'en cas de défaut, on puisse pondérer le défaut décelé à l'aide d'un algorithme de défaut. Cela permet par exemple d'éliminer efficacement les mesures erronées ou les perturbations, et d'exploiter seulement des défauts effectifs. Il est en outre avantageux lorsque se produit effectivement un défaut, de couper l'alimentation en tension et de décharger l'actionneur aussi rapidement que possible pour ne plus avoir de risque en cas de contact. Cela permet d'obtenir la protection la plus élevée possible et d'éviter dans une très large mesure les risques de blessure. Comme procédure particulièrement simple et avantageuse il est prévu de déterminer la tension au début et à la fin de la pause d'injection. Comme la pause d'injection avec un actionneur chargé ne dure que quelques millisecondes, par exemple seulement 2 ms, on aura en cas de courtcircuit à travers le corps une décharge significative de l'actionneur. Il est également avantageux que dans un système à injec- tion multiple, on surveille la tension pour les différentes impulsions d'injection. Cela permet de déceler précocement une situation de défaut. Comme en général plusieurs actionneurs reçoivent de la haute tension de l'alimentation en tension, on coupe avantageusement tous les actionneurs pour augmenter la sécurité. Il est en outre avantageux de développer le diagnostic de défaut sous la forme d'un programme car un tel programme est relative- ment simple à établir. Cela permet également de simplifier les modifica- tions. Le programme de diagnostic de défaut est intégré avanta- geusement dans le programme de commande de l'actionneur pour sup- primer des installations supplémentaires. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans les- quels: - la figure i est un schéma par blocs, - la figure 2 montre un ordinogramme, - la figure 3 montre un diagramme de tension, - la figure 4 montre un ordinogramme pour la pondération du défaut. Description de l'exemple de réalisation La figure 1 montre un circuit sous la forme d'un schéma par blocs. Une source de tension 1 est reliée à deux premiers interrup- teurs 3a, 3b branchés en série pour fournir le courant ou la tension à la charge d'un actionneur piézo-électrique 5. Entre les interrupteurs 3a, 3b on a une inductance 14 dont la seconde borne est reliée par un faisceau de cable 6 et un connecteur 7 à un branchement de l'actionneur piézo- électrique 5. Le second branchement de l'actionneur piézo-électrique 5 se fait par un connecteur 8 et le faisceau de cable 6a relié à un second inter- rupteur 4 dont la ligne de retour est reliée à la ligne de retour de la source de tension 1 (ligne de masse). A la fois la source de tension 1 et les inter- rupteurs 3a, 3b, 4 sont reliés à un appareil de commande 2 par des lignes de commande 1 la, 1 lb, 12, 13. Les interrupteurs 3a, 3b, 4 sont de préfé- rence des interrupteurs semi-conducteurs qui permettent à la fois le pas- sage d'un courant important et d'assurer une tenue en tension vis-à-vis de la tension de charge élevée, qui peut être de l'ordre de 200 Volts et plus suivant le type d'actionneur. Selon un montage antiparallèle par rapport aux interrupteurs 3a, 3b, 4 on a des diodes permettant un passage d'un courant dans la direction opposée. Usuellement, les premiers interrupteurs 3a, 3b sont reliés à d'autres actionneurs piézo-électriques 5 d'un banc, selon un montage en parallèle. Pour des raisons de simplification, ces actionneurs ont été sup- primés. Lorsque plusieurs actionneurs sont combinés pour former un banc, pour chaque actionneur 5 on a le second interrupteur 4 branché en série sur l'actionneur 5, pour permettre de commander celui-ci. Dans ce cas l'appareil de commande 2 commute le second interrupteur 4 sur l'état passant ou l'état bloqué permettant la charge ou la décharge de l'actionneur. A l'aide des premiers interrupteurs 3a, 3b on peut com- mander le passage du courant. Pour cela l'appareil de commande 2 com- mande les premiers interrupteurs 3a, 3b pour qu'ils soient passants ou pour qu'ils soient bloqués. L'appareil de commande 2 comporte en outre un dispositif de mesure 9 permettant de mesurer la tension ou le profil de tension ou une variation de tension par exemple sur les connecteurs 7 et 8, sur l'actionneur 5 et/ou sur le faisceau de câble 6, 6a. La commande 2 com- porte également un calculateur 10 comportant tous les éléments nécessai- res. Ce calculateur est commandé par un programme approprié. La ligne représentée en trait interrompu au niveau du con- necteur 7 avec la résistance RM représente une résistance de déviation qui correspond par exemple à celle du contact avec un homme. Dans la pause d'injection, par exemple lorsque l'actionneur piézo-électrique 5 est chargé, le dispositif de mesure 9 détecte sur le connecteur 7, la tension de l'actionneur piézo-électrique 5 ce qui permet à l'appareil de commande 2 d'exploiter cette tension. Si par exemple les premiers interrupteurs 3a, 3b sont bloqués, l'actionneur piézo-électrique 5 pourrait se décharger plus ou moins rapidement par la résistance de déviation RM car cette résistance RM est relativement faiblement ohmique. Pour une capacité par exemple de 6 ptF pour l'actionneur piézo-électrique 5 et une résistance de dérivation RM supposée égale à lk Ohm, on a une constante de temps d'environ 6 ms. Cela signifie que l'actionneur 5 se décharge par exemple dans une pause d'injection de 2 millisecondes dans le cas d'une soupape de com- mutation à double commutation, jusqu'à 60 Volts. De préférence on me- sure la tension à la fin de la pause d'injection. Au début de la pause d'injection il n'est pas nécessaire d'effectuer une mesure car à ce moment l'actionneur 5 est chargé à la tension maximale prédefinie par l'appareil de commande 2. A partir des deux valeurs, après chaque opération de charge on détermine la différence de tension dU et on la compare à un seuil pré- déterminé S. Si la différence de tension dU est inférieure à un seuil pré- déterminé S fixé par exemple de manière empirique, on peut en conclure qu'il n'y a pas de courant de déviation significatif comme celui qui passe- rait dans la résistance RM du corps. Au contraire si la différence dU dé- passe le seuil prédéterminé S, on peut émettre un signal de défaut et couper aussi rapidement que possible la source de tension 1 et/ou dé- charger l'actionneur piézo-électrique 5. Cela se fait à l'aide des interrup- teurs 3a, 3b, 4. Il est avantageux dans ces conditions d'éviter une mise en danger par contact avec des pièces qui sont à la haute tension. Pour éliminer les erreurs de mesure ou les signaux parasi- tes, on pondère en variante la tension de défaut mesurée avec un algo- rithme prédéterminé avant d'identifier définitivement un défaut. Ce procédé sera décrit ultérieurement à l'aide de la figure 4. Dans une variante de réalisation de l'invention il est prévu également au début de la pause d'injection ou dans l'intervalle, de détecter la courbe de tension et de l'exploiter par rapport au seuil prédéterminé S. Le fonctionnement de ce procédé sera détaillé à l'aide des fi- gures 2 à 4. L'ordinogramme de la figure 2 prévoit tout d'abord dans la position 21 de mesurer la tension Ua aux bornes de l'actionneur pendant la commande par exemple au niveau du connecteur 7. Dans le bloc 22 on vérifie la plausibilité de la tension Ua mesurée sur l'actionneur. Cette opé- ration sera détaillée ultérieurement à l'aide de la figure 3. Dans le bloc 23 on élimine le rebondissement du défaut selon la figure 4 et dans le bloc 24 on actualise les chemins de défaut. La figure 3 montre un ordinogramme caractéristique de la tension correspondant à une injection multiple; une première impulsion de tension A correspond à la pré-injection et une impulsion de tension à étages multiples correspond à l'injection principale B. Ces injections sont représentées suivant l'axe des temps (t). Pour la pré-injection A, le sommet de la tension correspond à la tension prédéterminée Ua, essentiellement horizontale de sorte que dans ce cas on n'aura pas de déviation de tension dU au cours de la phase de mesure. Dans ces conditions, les seuils S ne seront pas dépassés. Pour l'injection principale B, le sommet supérieur de la tension Ua correspond à une différence dU. Suivant l'amplitude du seuil S on suppose une résistance de déviation RM et le cas échéant en tenant compte de la pondération cela pourra conduire à un signal de défaut. La figure 4 montre un ordinogramme pour la détection et la pondération des états de défaut ou pour la suppression du rebondisse- ment des défauts. Pour la pondération on prévoit un simple algorithme de comptage. En principe chaque défaut produit, c'est-à-dire chaque dépas- sement de la différence de tension dU sera sommé au-dessus du seuil S et retranché en cas de dépassement sous le seuil S. On obtient ainsi en con- tinu une valeur de défaut qui augmente ou diminue à chaque mesure. Ce n'est que si plusieurs défauts ont été mesurés successivement et qu'ils ont dépassé une valeur limite prédéterminée, applicable par exemple 5, on pourra supposer être en présence d'un défaut définitif conduisant à un signal de défaut et/ou à la coupure. Ce procédé sera décrit ci-après à l'aide de la figure 4. Partant de la position 36 on suppose qu'il n'y a pas de défaut et que la différence de tension dU reste à l'intérieur du seuil S. Si selon la flèche 31, la tension réelle dU est à l'extérieur de la bande de tolérance du seuil S, on suppose dans la position 32 un dé- faut provisoire. Pour cela on démarre un compteur de rebondissement qui compte ou décompte de manière itérative à chaque mesure. A cet instant le défaut est encore considéré comme provisoirement défectueux. Si le compteur de rebondissement atteint la valeur limite applicable dans la position 34, on sera en présence d'un défaut définitif car la tension réelle se situe de manière répétée en dehors de la bande de tolérance correspon- dant au seuil S. Si au contraire la tension réelle (différence de tension dU) se situe dans la bande de tolérance, le défaut sera considéré comme provi- soirement corrigé dans la position 35. Le compteur de rebondissement s'établit alors sur la valeur OK car sa valeur est inférieure à la valeur li- mite applicable. En dessous de la valeur limite il n'y a pas de situation de défaut ou encore l'état est définitivement corrigé (position 36). REVENDICATIONS 1 ) Procédé de détection d'un courant de défaut d'un actionneur piézo- électrique (5) d'un injecteur ou de sa ligne d'alimentation (6, 6a) fournis- sant sa haute tension, l'actionneur (5) étant chargé à partir d'une source de tension (1) à l'aide d'interrupteurs (3a, 3b, 4) actionnés par un appareil de commande (2) pour passer à une tension prédéterminée (Ua), par charge ou décharge, pour commander la quantité de carburant à injecter, caractérisé en ce que dans la pause pendant laquelle l'actionneur (5) se charge, on surveille la tension (Ua) aux bornes de l'actionneur et/ou sur la ligne d'alimentation (6, 6a), on détermine une variation de tension (dU) et on signale un défaut si la variation de tension (dU) dépasse un seuil prédéterminé (S). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le défaut obtenu est pondéré à l'aide d'un algorithme. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu' en cas de dépassement du seuil prédéterminé (S) on coupe l'alimentation en tension. 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' on décharge l'actionneur (5) suffisamment rapidement pour notamment ne pas avoir de risque au toucher. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la tension (Ua) au début et à la fin de la pause d'injection. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on utilise comme première valeur de tension au début de la pause d'injection, la tension de consigne prédéterminée par l'appareil de com- mande (2). 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans un système à injections multiples on surveille la tension de toutes les impulsions d'injection. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas de défaut, on coupe et/ou on décharge tous les actionneurs (5). 9 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diagnostic de défaut est réalisé sous la forme d'un programme logiciel. ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le programme logiciel fait partie du programme de commande de l'actionneur (5). 11 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, à l'aide d'une source de tension (1) et d'un cal- culateur (10) commandé par programme et d'au moins un interrupteur (3a, 3b, 4) en série avec la source de tension (1) et l'actionneur (5), caractérisé en ce qu' un dispositif de mesure (9) détecte la tension (Ua) de l'actionneur (5) et/ou de la ligne d'alimentation (6, 6a) dans une pause d'injection, le calculateur (10) forme la différence de tension (dU) à partir d'au moins deux valeurs de tension détectées et compare cette différence à un seuil prédéterminé (S), et le calculateur (10) en cas de dépassement du seuil (S) coupe la source de tension (1), décharge l'actionneur (5) et/ou émet un signal d'alarme.