Brevet FR2830090A1 — publié le 20030328

impulsions au moteur pas à pas (2). Etat de la technique La présente invention concerne un procédé et un dispositif de surveillance de la commande d'un élément d'actionnement selon lequel un micro ordinateur envoie une grandeur variable de signal de commande s à un ctrcuit d'étage de puissance, cette grandeur représentant la durée de branchement de l'élément d'actionnement. Dans les systèmes de commande actuels, les éléments d'actionnement (électrovannes, moteurs électriques, etc...) sont comman- dés par des signaux de commande générés par des unités de calcul par o l'intermédiaire d'étages de puissance formés de composants discrets ou de ctrcuits intégrés. Un exemple de commande d'une électrovanne pour l'injection de carburant dans un moteur à combustion interne est donné dans le document DE 44 44 751 A1. Selon ce document, un micro ordi- nateur génère un signal de commande. Ce signal de commande détermine s la durée de branchement (ou alimentation) de l'électrovanne. Le signal de commande est converti dans un composant en aval appelé horloge angu- laire en un signal de commande. Ce signal est appliqué à l'étage de puis- sance de l'électrovanne. L'horloge angulaire a pour fonction de convertir le signal de commande prédéterminé sur une base de temps d'angle, en te o nant compte de l'angle effectif du vilebrequin. Le signal de commande est alors appliqué à un étage de puissance qui assure l'actionnement effectif de l'électrovanne en l'alimentant. Ainsi entre l'émission de la grandeur correspondant au signal de commande par l'élément de calcul et l'alimentation effective de l'électrovanne on a un certain nombre d'autres :5 composants qui notamment en cas de défaut, peuvent fausser la conver- sion de la grandeur représentée par le signal de commande. Dans ces conditions il est nécessaire de surveiller ce chemin. La même remarque concerne d'autres applications dans lesquelles il y a d'autres composants électroniques entre l'émission de la so grandeur représentant le signal de commande par le micro ordinateur et l'alimentation effective de l'élément d'actionnement, ces autres compo- sants électroniques étant susceptibles d'influencer la grandeur du signal de commande. Selon le doeument EP 101 850 B1 on connaît une installa s tion de fonctionnement de secours pour le fonctionnement au ralenti de véhicules automobiles. Dans cette installation, un micro ordinateur four- nit u n signal de commande à largeur d' imp uls ion mo dulée PWM à la commande d'un actionneur de ralenti. Aux bornes du moteur électrique de cet aetionneur on saisit la grandeur du signal de commande ainsi transformé et on applique de nouveau cette grandeur en retour au micro ordinateur. Celui-ci surveille alors le fonctionnement correct des éléments de ctrcuit entre le micro ordinateur et le moteur électrique en comparant la grandeur du signal émis à eelle du signal fourni en retour. Cette solu- tion analogique néeessite une mise en _uvre de moyens importants au etreuit, eux-mêmes susceptibles de constituer des sources de défaut. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux inconvé o nients des solutions connues et coneerne à cet effet un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'on saisit la durée de branchement d'éléments d'actionnement au niveau de l'étage de puissance à l'aide d'un moyen de comptage, on enregistre cette durée par le miero ordinateur et on eomp are e ette durée ave e une duré e de b raneh ement émis e de manière s eorrespondante. En déterminant le temps de branchement effectif d'un ou plusieurs éléments d'actionnement on réalise de manière simple la sur- veillance fiable des éléments de circuit compris entre l'étage de puissance et le micro ordinateur. Le ehemin entre l'émission de la grandeur de eom mande par le miero ordinateur et l'alimentation du ou des éléments d'actionnement est ainsi surveillée de manière efficace. I1 est particulièrement avantageux d'appliquer ce procédé à la commande de moteurs à combustion interne, par exemple de moteurs à eombustion interne à indection directe d'essenee ou de moteurs diesel 2s dans lesquels on a des eircuits notamment des circuits intégrés entre l'émission de la grandeur du signal de commande et l'étage de puissance à eause de la signification très importante du point d'indection. I1 est particulièrement avantageux que même pendant la coupure du carburant, en mode de poussée, on puisse diagnostiquer qu'il so n'y a effectivement eu aucune indection. Suivant une autre caractéristique avantageuse on déter- mine les durées de branehement séparées dans ou plusieurs indeeteurs ou eneore la somme des durées de branehement de plusieurs injeeteurs. Pour eela il est partieulièrement avantageux d'assoeier un ss eompteur à ehaque indeeteur ou à un groupe d'indeeteurs. Pour la mise en _uvre du proeédé, entre le miero ordina- teur et le eomposant de l'étage de puissanee on a également des éléments de eireuit autres tels qu'une horloge angulaire. l I1 est en outre avantageux qu'en déterminant la durée de branchement effective de l'élément d'actionnement on puisse constater si la grandeur du signal de commande a été émise correctement ou si une ligne de liaison est coupée entre le micro ordinateur et l'étage de puis s sance. Suivant une caractéristique avantageuse du procédé, l'élément d'actionnement est une électrovanne pour l'indection de cartu rant. De plus suivant une autre caractéristique avantageuse un o compteur numérique fait partie du composant de l'étage de puissance pour saisir la durée de branchement. Pour le procédé selon l'invention, le moyen de comptage est un compteur numérique ou un circuit de comptage analogique sous la forme d'un composant indépendant du composant de l'étage de puissance s ou encore un intégrateur comme moyen de comptage. L'invention concerne également un dispositif pour surveiller la commande d'un élément d'actionnement à l'aide d'un composant d'étage de puissance recevant au moins une grandeur de signal de com mande d'un micro ordinateur et alimentant un élément d'actionnement. Ce dispositif est caractérisé selon l'invention en ce que le composant de l'étage de puissance comprend en outre un moyen de comptage qui saisit la durée de branchement d'éléments d'actionnement et le moyen de comptage fournit à l'ordinateur la durée de branchement saisie par l'intermédiaire d'une sortie. 2s Sur une autre caractéristique, le moyen de comptage est intégré dans le composant de l'étage de puissance. I1 peut également être réalisé comme un composant séparé à côté du composant d'étage de puis sance. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par bloc d'un montage pour commander un élément d'actionnement, qui dans l'exemple de réalisation préférentiel concerne la commande des électrovannes pour l'indection de carburant 3s dans un moteur à combustion interne, - la figure 2 est un ordinogramme représentant la procédure de diagnos tic fondée sur la saisie du temps de branchement de l'élément d'actionnement. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre une unité de commande électronique 1 commandant entre autres les soupapes d'indection 2-6 d'un moteur à combustion interne. Pour cela l'unité de commande 1 comporte un com s posant d'étage de puissance 7 auquel les indecteurs 2-6 sont reliés par des lignes 8-12. L'unité de commande électronique 1 comprend un micro or- dinateur 13 dont l'entrée est reliée à un circuit d'entrée 14 et la sortie un composant 15 comprenant par exemple une horloge angulaire. L'entrée 14 est reliée aux lignes d'entrée 16-20. Ces lignes relient l'unité de commande o 1 à des installations de mesure 21-25 pour saisir des grandeurs ou para- mètres de fonctionnement du moteur à combustion interne et/ou du véhi- cule tels que la température du moteur, le régime du moteur, la composition des gaz d'échappement, la masse d'air d'alimentation, etc... Les grandeurs d'entrée préparées par le ctrcuit d'entrée 14 sont appliquées s au micro ordinateur 13. Selon l'indication des programmes exécutés, le micro ordinateur 13 génère des grandeurs de signaux de commande pour les éléments d'actionnement 2-6. Ces grandeurs sont transmises par la ligne de sortie 26 du micro ordinateur à l'horloge angulaire 15. L'horloge angulaire 15 convertit les grandeurs du signal de commande de chaque élément d'actionnement en des durées de branchement en fonction de l'angle du vilebrequin pour l'alimentation des éléments d'actionne ment 2-6. Le composant de l'étage de puissance 7 comporte en outre un moyen de comptage 32 relié par une autre ligne de transmission de 2s données 33 au micro ordinateur 13. Selon l'exemple de réalisation, les programmes de fonction- nement de commande du moteur implémentés dans le micro ordinateur 13 fournissent comme grandeur de signal de commande des indecteurs, une durée (durée d'injection) pour laquelle l'indecteur respectif est ouvert ainsi qu'un angle de vilebrequin correspondant au début de l'indection. Dans d'autres exemples de réalisation en particulier pour des moteurs diesel, les programmes de fonctionnement définissent l'angle du vilebre- quin auquel commence l'indection et celui auquel elle se termine. Ces grandeurs de signal de commande sont transmises à l'horloge angu 3s laire 15. Cette horloge se compose principalement d'un compteur posi- tionné en fonction de l' angle du vilebrequin et qui représente ainsi à la fois l'angle du vilebrequin et une durée. Pour les différents canaux (indecteurs) on convertit les grandeurs d'entrée correspondant aux signaux de com mande en des signaux qui assurent l'alimentation de l'indecteur (son ou verture) pour un certain angle du vilebrequin par la commande de l'étage de puissance et à la fin d'une durée déterminée ou lorsqu'on atteint un autre angle de vilebrequin, l'indecteur est de nouveau fermé. s L'horloge angulaire fournit ainsi le signal de commande à l'étage de puissance selon un ordre déterminé pour les différents indec teurs (canaux) associés au cylindre du moteur à combustion interne. Pour diagnostiquer le chemin compris entre le micro ordi nateur 13 et le composant de l'étage de puissance 7, il est prévu un moyen o de comptage 32, comme composant numérique séparé ou comme faisant partie du composant de l'étage de puissance. Ce moyen de comptage dé termine la durée de branchement de chaque électrovanne ou de plusieurs électrovannes. La durée obtenue est demandée par le micro ordinateur 13 par l'intermédiaire de l'interface 33. Si la grandeur du signal de com s mande fournie par le micro ordinateur 13 ou la somme de plusieurs gran deurs de commande correspond à la valeur transmise par le moyen de comptage 32, on estime que la transmission et le traitement des gran deurs du signal de commande se sont déroulés correctement. Dans le cas contraire on estime qu'il y a un défaut au niveau de la transmission et/ou du traitement des grandeurs de signal émises par le micro ordinateur 13. Selon un exemple de réalisation prélérentiel, le moyen de comptage saisit les durées de branchement des moyens de commutation de l'étage de puissance (transistors); le moyen de comptage est démarré lors du branchement du moyen de commutation et il est arrêté lorsque 2s celui-ci est de nouveau bloqué. La coordination chronologique des opérations d'émission et de lecture est prévue de façon que dans un exemple de réalisation le micro ordinateur saisit la durée dans le cadre d'une fenêtre de temps fixe, dé pendant du régime du moteur; dans un autre exemple de réalisation, l'opération de saisie et de lecture effectuée par le micro ordinateur est synchronisée par des signaux de synchronisation appropriés. Pour cela, le micro ordinateur en émettant une grandeur de signal active le compteur qui compte alors les durées de branchement du ou des injecteurs jusqu'à ce que le micro ordinateur prenne l'état de comptage. 3s Dans un exemple de réalisation préférentiel il est prévu un compteur numérique qui détecte les durées de branchement de chaque injecteur séparément ou globalement la somme de la durée correspondant à plusieurs inJecteurs. Le compteur est alors un compteur numérique uti lisant le signal d'horloge du composant de l'étage de puissance. Suivant les nécessités le compteur a une largeur de 8 ou de 16 bits. L'opération de comptage est déclenchée par un flanc correspondant du signal de bran- chement et l'opération est arrêtée par un flanc inverse. Suivant le cas, le s compteur est un compteur à débordement avec remise à zéro automatique ou un compteur avec fonction d'effacement après lecture de l'état de comptage. Dans d'autres réalisations, à chaque canal de commande (injecteur) on associe un moyen de comptage qui lui est propre ou à un o groupe de canaux de commande (inUecteur) on associe un moyen de comptage pour saisir la durée globale de branchement. Selon une réalisation de la procédure décrite ci-dessus on utilise un compteur à 8 bits ayant une résolution de comptage de millisecondes. I1 constitue un compteur additionneur (intégration) qui s additionne les durces de branchement des quatre injecteurs d'un moteur à quatre cylindres. La durée d'intégration est alors au maximum de 51 milli secondes. Après lecture de l'état de comptage, le compteur est automatiquement remis à zéro. La procédure décrite ci-dessus n'est pas limitée à la com mande d'injecteur mais peut s'appliquer partout o entre l'émission d'au moins une grandeur de signal de commande par un micro ordinateur et la commande effective d'au moins un élément d'actionnement on a d'autres moyens de commutation susceptibles d'intervenir sur la grandeur du si- gnal de commande et fausser celui-ci en cas de défaillance. Mais la procé s dure peut également s'utiliser lorsque entre la sortie du micro ordinateur et l'étage de puissance il y a des lignes dont la coupure ou dont un défaut peut aboutir à une mauvaise exécution de l'ordre donné par le micro ordi- nateur. Le diagnostic du fonctionnement correct sur la base de la durée de branchement obtenue se fait dans le micro ordinateur à l'aide d'un programme de diagnostic approprié. Un exemple d'un tel programme de diagnostic est esquissé à la figure 2 à l'aide de l'ordinogramme. Le pro gramme d émarre à de s instants p ré déterminé s ( dé - pendants par exemple d'une vitesse de rotation) par la lecture du comp 3s teur. Dans la première étape 100 on enregistre l'état du compteur puis dans l'étape 102 on compare la grandeur émise du signal de commande, par exemple la durée d'injection ti ou la somme d'un nombre prédéterminé de grandeur de signal de commande dont la durée a été additionnée par le compteur (intogration). Si cette comparaison montre que l'état de comp- tage et le temps émis se correspondent pour l'essentiel (dans le cadre des tolérances) le programme se termine jusqu'à la lecture suivante de l'état du compteur. S'il n'y a pas de concordance dans les limites des tolérances, s alors selon l'étape 104 on juge qu'il y a un défaut et on incrémente au moins un compteur de défaut qui lorsqu'il atteint un état de comptage déterminé génère un affichage de défaut. Suivant la réalisation, lorsque le défaut est reconnu, on parcourt de nouveau le programme esquissé à la figure 2, lors de la lecture suivante du compteur de durée de branchement o ou encore on prend des mesures de secours qui consistent par exemple à limiter la vitesse de rotation et/ou la vitesse du véhicule. Dans la description ci-dessus d'un exemple de réalisation préférentiel on utilise un moyen de comptage numérique (compteur, inté- grateur, etc...) comme partie du composant de l'étage de puissance ou s comme composant séparé. Dans d'autres réalisations on assure la fonc- tion du moyen de commande par un circuit analogique par exemple une source de courant constant et un condensateur dont le signal est reçu par le micro ordinateur après une conversion analogique/numérique. Suivant la réalisation on saisit une durée de branchement unique ou la somme de o plusieurs durées de branchement. La solution présentée ci-dessus n'est pas utilisée seulement en combinaison avec des indecteurs mais peut également être utilisée en combinaison avec la commande d'autres électrovannes comme par exem- ple les vannes de commande de pression de freins ou avec des éléments s d'actionnement à moteurs électriques. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de surveillance de la commande d'un élément d'actionnement selon lequel un micro ordinateur envoie une grandeur variable de signal de commande à un circuit d'étage de puissance, cette grandeur représen tant la durée de branchement de l'élément d'actionnement, caractérisé en ce qu' on saisit la durée de branchement d'éléments d'actionnement au niveau de l'étage de puissance (7) à l'aide d'un moyen de comptage (32), on enregistre cette durée par le micro ordinateur (13) et on compare cette 0 durée avec une durée de branchement émise de manière correspondante. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement est une électrovanne (2-6) pour l'indection de s carburant. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il est prévu un compteur numérique comme faisant partie du composant o de l'étage de puissance (7), ce compteur saisissant la durée de branche- ment. 4 ) Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu' s on détermine les durées de branchement séparées d'un ou plusieurs in- jecteurs (2-6) ou encore la somme des durées de branchement de plu- sieurs indecteurs. ) Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par un compteur (32) associé à chaque indecteur ou un compteur associé à un groupe d'indecteurs. 6 ) Procédé selon la revendication 1, 3s caractérisé par d'autres éléments de ctrcuit entre le micro ordinateur et le composant de l'étage de puissance tels qu'une horloge angulaire. 7 ) Procédé selon la revendieation 1, , caracterise en ce que le moyen de comptage (32) est un compteur numérique ou un circuit de comptage analogique sous la forme d'un composant indépendant du com s posant de l'étage de puissance (7) ou encore le moyen de comptage est un into grate ur. 8 ) Dispositif pour surveiller la commande d'un élément d'actionnement à l'aide d'un composant d'étage de puissance (7) recevant au moins une o grandeur de signal de commande d'un micro ordinateur (13) et qui ali- mente un élément d'actionnement, caractérisé en ce que le composant de l'étage de puissance comprend en outre un moyen de comptage (32) qui saisit la durée de branchement d'éléments s d'actionnement (2-6) et le moyen de comptage (32) fournit par une sortie à l'ordinateur la durée de branchement saisie. 9 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen de comptage (32) est intogré dans le composant d'étage de puis- sance (7) ou est réalisé comme composant séparé à côté du composant d'étage de puissanee.