Brevet FR3065282A1 — publié le 20181019

Capteur pour répartiteur d'air d'admission avec fonction redondance La présente invention concerne un capteur destiné à être monté sur un répartiteur d'air d'admission d'un véhicule automobile. Ce type de capteur comprend généralement une sonde de pression pour mesurer la pression d'un mélange gazeux circulant dans le répartiteur d'admission d'un moteur thermique d'un véhicule. Il peut être utilisé dans une boucle EGR («Exhaust Gaz Recirculation»), par exemple. Ce capteur est communément appelé capteur MAP («Manifold Air Pressure»). Ce capteur peut éventuellement comprendre une sonde de température pour mesurer la température du mélange gazeux qui est constitué essentiellement d'air mais peut comporter également des gaz d'échappement qui recirculent dans l'admission, des vapeurs d'huile provenant du recyclage des gaz des carters, et des vapeurs de carburant pouvant provenir du réservoir. Ce type de capteur est communément appelé capteur TMAP («Temperature Manifold Air Pressure»). La mesure de la pression et de la température permet au système de contrôle pilotant le moteur thermique de déterminer entre autre la densité de l'air admis. Cette information permet d'optimiser le pilotage du moteur afin de réduire les émissions polluantes et d'augmenter les performances. Les capteurs connus comprennent un substrat qui peut être un circuit imprimé ou une céramique comportant une sonde de pression et une sonde de température connectées électriquement au substrat. La sonde de pression comprend un élément sensible à la pression et la sonde de température comprend un élément sensible à la température. Afin d'obtenir une température représentative de la température réelle de l'écoulement du fluide gazeux, l'élément sensible à la température est généralement disposé sensiblement au centre de la veine du fluide. Pour éviter que le substrat ne soit endommagé par la température du mélange gazeux, il est séparé de l'élément sensible et connecté électriquement à ce dernier par des pattes métalliques. Selon l'art antérieur connu, la sonde de température peut être une thermistance CTN (à Coefficient de Température Négatif). Les futures réglementations font appel à une fiabilité et une sécurité renforcées dans l'automobile. Pour cela, des fonctions de redondance et de contrôle interne ont été développées pour ces capteurs. Pour assurer la fonction de redondance, il est nécessaire d'utiliser deux 40 sondes de pression dans le cas d'un capteur du type MAP ou deux sondes de pression et deux sondes de température dans le cas d'un capteur du type TMAP. 3065282 2 Ces sondes de pression peuvent être positionnées dans deux boitiers différents ou dans un même boitier adapté. La connectique dans ce cas est modifiée avec l'ajout d'un conducteur électrique et d'une languette pour chaque signal de contrôle de redondance. 5 Cependant, ces solutions connues et cette approche ne permettent pas l'auto contrôle de toutes les grandeurs mesurées (pression et température). L'invention a donc pour objectif de pallier à ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un capteur pour répartiteur d'air d'admission plus simple et moins chers que ceux de l'art antérieur permettant d'autocontrôler au moins la pression, voir la 10 pression et la température. L'invention concerne un capteur destiné à un répartiteur d'air d'admission d'un véhicule automobile, ledit capteur comprenant : - un substrat comportant une première sonde de pression comprenant un premier élément sensible à la pression destiné à mesurer la pression d'un gaz 15 circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission et à fournir un premier signal de pression Pi, la première sonde de pression comprenant un moyen de traitement du signal, et - un boitier de protection dans lequel est logé le substrat, le boitier de protection comprenant un connecteur relié électriquement au substrat par un moyen 20 de liaison. Selon l'invention, le substrat comprend un deuxième élément sensible à la pression destiné à mesurer la pression du gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission et à fournir un deuxième signal de pression P2. Les premier et deuxième signaux de pression PI et P2 sont transmis au moyen de traitement du 25 signal traitant ces deux signaux de pression PI et P2 pour fournir un signal de redondance en pression. Selon un mode de réalisation possible, la première sonde de pression comprend le premier et le deuxième élément sensible à la pression. Selon un autre mode de réalisation possible, le substrat comporte une 30 deuxième sonde de pression comprenant le deuxième élément sensible à la pression. Les première et deuxième sondes de pression sont interconnectées entres-elles par des moyens d'interconnexion permettant le transfert du signal de pression P2 mesuré par le deuxième élément sensible à la pression vers la première sonde de pression. 35 En variante, la première sonde de pression comprend une première sonde de température interne pour mesurer une température Til d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission. Selon une autre variante, la deuxième sonde de pression comprend une deuxième sonde de température interne pour mesurer une température Ti2 d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission. Un signal de température Ti2 est transmis à la première sonde de pression via les moyens d'interconnexion pour permettre au moyen de traitement du signal de fournir un signal de redondance en température à partir des températures Til et Ti2. 3065282 3 En variante, le capteur comprend une première sonde de température externe transmettant un signal de température T1ext à la première sonde de pression. En variante, le capteur comprend deux sondes de température externe dont une première sonde de température externe transmettant un signal de température 5 Tl ext à la première sonde de pression et une deuxième sonde de température externe transmettant un signal de température T2ext à la deuxième sonde de pression. Le signal de température T2ext est retransmis à la première sonde de pression via les moyens d'interconnexion. En variante, les signaux de pression P1 et P2, ainsi que les signaux de 10 température températures Ti1, Ti2, T1 ext, T2ext et les signaux de redondance en pression et en température sont des signaux numériques. En variante, les signaux de pression P1 et P2, ainsi que les signaux de température Ti1, Ti2, T1 ext, T2ext et les signaux de redondance en pression et en température sont transmis du moyen de traitement du signal vers le connecteur via 15 une liaison électrique de données unique du moyen de liaison. L'invention fournit ainsi un capteur pour répartiteur d'air d'admission plus simple et moins chers que ceux de l'art antérieur. Les sondes de pression et de températures sont positionnées dans le même boitier de protection. 20 La connectique est simplifiée. Les signaux de pression, de température et de redondance sont transmis par le même conducteur électrique (une seule languette). Le nombre de composants électroniques est réduit étant donné que le traitement des données de température et la mesure de pression pour fournir des informations de redondance sont réalisés dans le même composant électronique 25 (circuit intégré). Le même circuit intégré à application spécifique ASIC permet de traiter la température et la pression et de fournir des signaux numériques de redondance. L'invention permet également d'effectuer des autocontrôles en pression et température. 30 Les caractéristiques de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un capteur selon un mode de réalisation de l'invention monté sur un répartiteur d'air d'admission d'un véhicule; 35 - la figure 2 est une autre représentation schématique d'un capteur selon un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une représentation schématique d'un capteur selon un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une autre représentation schématique du capteur selon le mode de réalisation de la figure 3 représentant une première sonde de température externe ; 40 la figure 5 est une représentation schématique d'un capteur selon un autre mode de réalisation de l'invention ; - 3065282 4 - la figure 6 est une représentation schématique d'un capteur selon un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un capteur 1 selon un mode de réalisation possible de l'invention monté sur un répartiteur d'air d'admission 2 d'un véhicule. 5 Le capteur 1 comprend un boitier de protection 7 en polymère dans lequel est logé un substrat 3. Le substrat 3 est plus précisément logé dans une cavité formée dans le boitier de protection 7. Le substrat 3 peut être un circuit imprimé PCB ou une céramique. Le boitier de protection 7 comprend un connecteur 8 relié électriquement au 10 substrat 3 par un moyen de liaison 16, 17, 18. Le moyen de liaison 16, 17, 18 comprend une première liaison électrique 17 et une deuxième liaison électrique 18 reliées à une source d'alimentation électrique (non représentée). Le connecteur 8 est d'autre part relié électriquement à un dispositif 15 électronique (non représenté). Comme représenté sur la figure 2, le substrat 3 comporte une sonde de pression 4 comprenant un premier élément sensible à la pression 5 destiné à mesurer la pression du gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission 2 et à fournir un premier signal de pression P1. 20 La première sonde de pression 4 comprend un moyen de traitement du signal 6. Le moyen de traitement du signal 6 est un circuit intégré. Selon l'invention, le substrat 3 comprend un deuxième élément sensible à la pression 9 destiné à mesurer la pression du gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission 2 et à fournir un deuxième signal de pression P2. 25 Les premier et deuxième signaux de pression P1 et P2 sont transmis au moyen de traitement du signal 6 traitant ces deux signaux de pression P1 et P2 pour fournir un signal de redondance en pression pour effectuer un diagnostic de redondance. Selon le mode de réalisation de la figure 2, le substrat 3 comporte une 30 deuxième sonde de pression 10 comprenant le deuxième élément sensible à la pression 9. Les première et deuxième sondes de pression 4, 10 sont interconnectées entres-elles par des moyens d'interconnexion 11 permettant le transfert du signal de pression P2 mesuré par le deuxième élément sensible à la pression 9 vers la 35 première sonde de pression 4. Les moyens d'interconnexion 11 peuvent être formés d'une ou plusieurs liaisons électriques (ou conducteurs) telles un fil électrique, par exemple. Selon un mode de réalisation non représenté, le substrat 3 peut comprendre seulement une première sonde de pression 4 comprenant un premier élément 40 sensible à la pression 5 et une deuxième sonde de pression 10 comprenant le deuxième élément sensible à la pression 9 de façon à former un capteur de pression du type MPA. 3065282 5 Selon le mode de réalisation de la figure 2, la première sonde de pression 4 comprend une première sonde de température interne 12 pour mesurer une température Ti1 d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission 2. La deuxième sonde de pression 10 comprend une deuxième sonde de 5 température interne 13 pour mesurer une température Ti2 d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission 2. On obtient ainsi un capteur 1 du type TMPA. Un signal de température Ti2 est transmis à la première sonde de pression 4 via les moyens d'interconnexion 11 pour permettre au moyen de traitement du signal 10 6 de fournir un signal de redondance pour effectuer un diagnostic de redondance en température à partir des températures Ti1 et Ti2. Les signaux de pression P1 et P2, ainsi que les signaux de température températures Ti1, Ti2, Tl e, T2ext et les signaux de redondance en pression et en température sont des signaux numériques ou digitaux. 15 La première sonde de pression 4 est de préférence un circuit intégré à application spécifique ASIC (Application Specific for Integrated Circuit) capable de traiter des signaux de tension pour les convertir en température. Il est capable de fournir un signal de sortie numérique et d'utiliser un protocole (« SENT »). 20 Le protocole « SENT» permet ainsi au moyen de traitement du signal 6 de fournir des signaux digitaux et de limiter les connectiques. Il n'y a pas besoin d'utiliser de languettes additionnelles pour les signaux de redondance en température qui sont transmis par la même liaison électrique de données 18 que celle utilisée pour transmettre les signaux de redondance en pression. 25 La première sonde de température interne 12 est intégrée dans la première sonde de pression 4 et la deuxième sonde de température interne 13 est intégrée dans la deuxième sonde de pression 10. Autrement dit, la première sonde de pression 4 et la première sonde de température interne 12 sont intégrées dans un même composant électronique. De 30 même, la deuxième sonde de pression 10 et la deuxième sonde de température interne 13 sont intégrées dans un même composant électronique. Le moyen de traitement du signal 6 est intégré dans la première sonde de pression 4. Un seul composant électronique ou circuit intégré est nécessaire pour traiter les données de températures et de pression, simplifiant l'électronique du 35 capteur 1 et réduisant son coût. Chaque sonde de pression 4, 10 (ou composant électronique) délivre des signaux de pression et de température numériques. La transmission des signaux de redondance de la première sonde de pression 4 vers le dispositif électronique externe se fait par un protocole de communication numérique. Ceci permet d'utiliser 40 le même dispositif électronique, c'est-à-dire la première sonde de pression 4, pour transmettre tous ces signaux (pression, température, redondance), réduisant le nombre d'éléments. 3065282 6 Le moyen de liaison 16, 17, 18 comprend une liaison électrique de données 18. De manière générale, les signaux de pression P1 et P2, ainsi que les signaux de température Ti1, Ti2, T1ext, T2ext et les signaux de redondance en pression et en 5 température sont transmis de la première sonde de pression 4 et plus précisément du moyen de traitement du signal 6 vers le connecteur 8 seulement via la liaison électrique de données 18 qui est unique. Il est ainsi possible de réaliser un diagnostic d'autocontrôle des signaux de pression et un diagnostic d'autocontrôle des signaux de température tels que décrit 10 ci-dessous: - Auto contrôle de la pression => (P1-P2) Plimit (P1-P2) ; - Auto contrôle de la température interne => (Ti1-Ti2) Tlimit (Ti1- Ti2). L'objectif étant d'exprimer que le control se fait autour d'une valeur limite et qui 15 est par exemple proche de 0. La première sonde de pression 4 fournit également un signal de redondance en pression (P1/P2) et un signal de redondance en température (T1/T2). La figure 3 représente un autre mode de réalisation dans lequel le capteur 1 comprend une première sonde de température externe 14 transmettant un signal de 20 température T1 ext à la première sonde de pression 4. La première sonde de température externe 14 est externe aux première et deuxième sondes de pression 4, 10. Ceci permet de renforcer la fonction de redondance en température en fournissant un signal de température externe. La première sonde de température 25 externe 14 peut être de type thermistance ou base platine. La première sonde de température externe 14 est placée sur le substrat 3, comme illustrée sur la figure 4. La première sonde de température externe 14 comprend deux fils métalliques 19 connectées électriquement au substrat 3. 30 Comme représenté sur la figure 1, le capteur 1 est monté sur une partie d'un répartiteur d'air d'admission 2 d'un véhicule automobile, les deux fils métalliques 19 et plus précisément leurs extrémités respectives sont protégées par une arche 20. Cette arche 20 permet de protéger ces deux extrémités des chocs pouvant se produire lors du transport du capteur 1 avant son assemblage sur un répartiteur d'air 35 d'admission 2. Les deux fils métalliques 19 sont reliés à un élément mesurant la température 21 telle une thermistance. L'arche 20 est largement ajourée et n'empêche pas le flux d'air d'accéder aux sondes de pression et de température. Le capteur 1 peut ainsi être vissé sur la portion du répartiteur d'air d'admission 40 2, par une ou plusieurs vis traversant une ou des pattes de fixations agencées dans le capteur 1. En sortie de la première sonde de pression 4, il est ainsi possible d'obtenir: - un signal de redondance en pression (P1/P2) ; 3065282 7 - un signal de température externe T1 ext avec ou sans températures internes (Tu, Ti2) ; Il est également possible de réaliser un autocontrôle des signaux tel que : - autocontrôle de la pression => (P1-P2) Plimit (P1-P2); 5 - autocontrôle de la température interne => (Ti1-Ti2) Tlimit (Ti1- Ti2); - auto contrôle de la température interne et externe => T1ext > Tmax. Selon un autre mode de réalisation (non représenté), le capteur peut comprendre deux sondes de pression 4, 10 associées à deux sondes de 10 température externe 14, 15, sans sonde de température interne. Selon un autre mode de réalisation représenté sur la figure 5, le capteur 1 comprend deux sondes de pression 4, 10 comprenant respectivement chacune un élément sensible à la pression 5, 9 et une sonde de température interne 12, 13. Ce capteur 1 comprend également deux sondes de température externe 14, 15 15 dont la première sonde de température externe 14 transmettant un signal de température T1 ext à la première sonde de pression 4 et une deuxième sonde de température externe 15 transmettant un signal de température T2ext à la deuxième sonde de pression 10. Le signal de température T2ext est ensuite retransmis à la première sonde de 20 pression 4 via les moyens d'interconnexion 11. En sortie de la première sonde de pression 4, il est ainsi possible d'avoir : - un signal de redondance en pression (P1/P2); - un signal de redondance en température interne (T1ext/T2ext); Il est également possible de réaliser un autocontrôle des signaux tel que : 25 - autocontrôle de la pression => (P1-P2) Plimit (P1-P2); - autocontrôle de la température interne => (Ti1-Ti2) Tlimit (Ti1- Ti2); - autocontrôle de la température interne => (T1 ext-T2ext) Tlimit (T1ext-T2ext). 30 Selon un autre mode de réalisation représenté sur la figure 6, la première sonde de pression 4 comprend le premier et le deuxième élément sensible à la pression 5, 9. En variante représentée sur la figure 6, la première sonde de pression 4 comprend également une première sonde de température interne 12 pour mesurer 35 une température Ti1 d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission 2. Selon une autre variante (non représentée), le capteur 1 selon le mode de réalisation de la figure 6 comprend une première sonde de température externe 14 ou bien deux sondes de température externe dont une première sonde de température externe 14 et une deuxième sonde de température externe 15. 40 REVENDICATIONS1. Capteur (1) destiné à un répartiteur d'air d'admission (2) d'un véhicule automobile, ledit capteur (1) comprenant : - un substrat (3) comportant une première sonde de pression (4) comprenant un premier élément sensible à la pression (5) destiné à mesurer la pression d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission (2) et à fournir un premier signal de pression Pi, ladite première sonde de pression (4) comprenant un moyen de traitement du signal (6) recevant ce premier signal de pression Pi, - un boitier de protection (7) dans lequel est logé le substrat (3), ledit boitier de protection (7) comprenant un connecteur (8) relié électriquement au substrat (3) par un moyen de liaison (16, 17, 18), caractérisé en ce que: - le substrat (3) comprend un deuxième élément sensible à la pression (9) destiné à mesurer la pression du gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission (2) et à fournir un deuxième signal de pression P2, lesdits premier et deuxième signaux de pression P1 et P2 étant transmis au moyen de traitement du signal (6) traitant ces deux signaux de pression P1 et P2 pour fournir un signal de redondance en pression. 2. Capteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première sonde de pression (4) comprend le premier et le deuxième élément sensible à la pression (5, 9). 3. Capteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat (3) comporte une deuxième sonde de pression (10) comprenant le deuxième élément sensible à la pression (9), lesdites première et deuxième sondes de pression (4, 10) étant interconnectées entres-elles par des moyens d'interconnexion (11) permettant le transfert du signal de pression P2 mesuré par le deuxième élément sensible à la pression (9) vers la première sonde de pression (4). 4. Capteur (1) selon l'une quelconques des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première sonde de pression (4) comprend une première sonde de température interne (12) pour mesurer une température Til d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission (2). 5. Capteur (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la deuxième sonde de pression (10) comprend une deuxième sonde de température interne (13) pour 3065282 9 mesurer une température Ti2 d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission (2), un signal de température Ti2 étant transmis à la première sonde de pression (4) via les moyens d'interconnexion (11) pour permettre au moyen de traitement du signal (6) de fournir un signal de redondance en température à partir 5 des températures Ti1 et Ti2. 6. Capteur (1) selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une première sonde de température externe (14) transmettant un signal de température T1ext à la première sonde de pression (4). 10 7. Capteur (1) selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux sondes de température externe (14, 15) dont une première sonde de température externe (14) transmettant un signal de température T1ext à la première sonde de pression (4) et une deuxième sonde de température externe (15) 15 transmettant un signal de température T2ext à la deuxième sonde de pression (10), ledit signal de température T2ext étant retransmis à la première sonde de pression (4) via les moyens d'interconnexion (11). 8. Capteur (1) selon l'une quelconques des revendications 1 à 7, caractérisé en 20 ce que les signaux de pression P1 et P2, ainsi que les signaux de température températures Ti1, Ti2, T1ext, T2ext et les signaux de redondance en pression et en température sont des signaux numériques. 9. Capteur (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les signaux de 25 pression P1 et P2, ainsi que les signaux de température Ti1, Ti2, T1ext, T2ext et les signaux de redondance en pression et en température sont transmis du moyen de traitement du signal (6) vers le connecteur (8) via une liaison électrique de données (18) unique du moyen de liaison (16, 17, 18). 30 35 40