FR2982675A1 - Procede de diagnostic d'une tete de detection magnetique a reluctance variable et circuit de detection - Google Patents

Procede de diagnostic d'une tete de detection magnetique a reluctance variable et circuit de detection Download PDF

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Abstract

Une tête de détection magnétique à réluctance variable délivre un signal électrique (Uin) et on compare un front montant du signal électrique à un premier seuil (Th) pour passer d'un premier état (BO) à un deuxième état (B1), et on compare un front descendant à un deuxième seuil (Tb) inférieur au premier seuil (Th) pour passer du deuxième état (B1) au premier état (B0). Dans une étape de diagnostic, on modifie le premier (Th) ou le deuxième seuil (Tb) pour les rapprocher l'un de l'autre et on diagnostique une tête de détection magnétique défectueuse si le rapport cyclique du deuxième état (B1) est modifié pendant l'étape de diagnostic d'une valeur supérieure à un seuil de diagnostic prédéterminé par rapport à un niveau de référence. Circuit mettant en oeuvre le procédé.

Description

L'invention concerne un procédé de diagnostic d'une tête de détection magnétique à réluctance variable, en particulier du type utilisé sur un moteur à combustion interne pour mesurer la position et la vitesse de rotation d'un organe principal du moteur. Elle a aussi pour objet un circuit mettant en oeuvre le procédé.
Les moteurs, en particulier les moteurs thermiques à combustion interne, comportent fréquemment un système permettant de connaître la vitesse de rotation d'un organe principal dudit moteur à combustion interne, tel que le vilebrequin, et la position angulaire de cet organe. Ces informations sont utilisées pour superviser le fonctionnement du moteur à combustion interne, en particulier l'instant de l'injection de carburant ou d'initiation de la combustion du mélange carburant / comburant par l'intermédiaire d'une bougie d'allumage. Un tel système comporte typiquement une couronne dentée, fixée à l'organe principal, et une tête de détection magnétique à réluctance variable connectée à un circuit de détection. La couronne dentée comporte plusieurs dizaines de dents régulièrement espacées, sauf à un endroit où l'écart entre deux dents successives est différent du pas courant (par exemple le double du pas courant) et où la largeur de la dent (ou du creux entre deux dents) occupe l'espace de deux dents successives normales dans l'exemple choisi. Cet endroit sert de repère de position angulaire afin de déterminer l'origine de l'échelle. La tête de détection délivre un signal électrique qui est traité par le circuit de détection pour délivrer un signal binaire. Le circuit de détection comporte typiquement une bascule de Schmitt, c'est-à-dire un circuit qui commute une sortie d'un premier état vers un deuxième état lorsque la tension du signal d'entrée dépasse un premier seuil, et du deuxième état vers le premier état lorsque la tension du signal d'entrée passe au-dessous d'un deuxième seuil inférieur au premier seuil. La différence entre le premier seuil et le deuxième seuil constitue une hystérésis. En fonctionnement, le signal sur la sortie est un signal carré qui oscille entre les deux états, un état haut et un état bas. L'objectif de fiabilisation des moteurs à combustion interne a amené à prévoir une surveillance des capteurs afin de diagnostiquer d'éventuelles pannes de ces derniers. L'une des pannes possibles sur le système de détection est la rupture de l'un des fils de connexion entre la tête de détection et le circuit de détection. Cette panne est difficile à diagnostiquer. En effet, comme illustré sur la figure 2, la rupture d'un fil ne se traduit pas par la perte du signal électrique Uin', mais par un affaiblissement et une déformation de celui-ci par rapport au signal correct Uin. Son affaiblissement est particulièrement sensible à basse vitesse, auquel cas le premier seuil n'est plus franchi par le signal, de telle sorte que le signal de sortie reste dans le premier état. Les effets de la panne se font sentir et il est alors possible de diagnostiquer l'absence du signal de sortie. Mais, avec des vitesses plus importantes, on obtient un signal plus important du fait des capacités parasites sur le circuit. Le premier seuil est alors franchi et la sortie délivre un signal carré, similaire au signal normal, hormis un décalage temporel. Ce décalage est cependant indétectable par le système. Le diagnostic n'est alors plus possible, malgré la présence de la panne. L'invention vise à fournir un procédé de diagnostic pour une tête de détection magnétique à réluctance variable, afin de détecter plus sûrement une panne de rupture 10 d'un fil de connexion entre la tête de détection et un circuit de détection. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de diagnostic pour une tête de détection magnétique à réluctance variable délivrant un signal électrique, selon lequel on compare un front montant à un premier seuil pour passer d'un premier état à un deuxième état, et on compare un front descendant à un deuxième seuil inférieur 15 au premier seuil pour passer du deuxième état au premier état, le procédé étant remarquable en ce que, dans une étape de diagnostic, on modifie le premier ou le deuxième seuil pour les rapprocher l'un de l'autre et on diagnostique une tête de détection magnétique défectueuse si le rapport cyclique du deuxième état est modifié pendant l'étape de diagnostic d'une valeur supérieure à un seuil de diagnostic prédéterminé par 20 rapport à un niveau de référence. On constate que la modification de l'hystérésis a une conséquence sensible sur le rapport cyclique du signal de sortie lorsque l'un des fils de connexion entre la tête de détection et le circuit est déconnecté, tandis que cette modification n'a presque aucun effet lorsqu'aucun fil n'est déconnecté. On dispose ainsi d'un moyen efficace de détecter 25 une déconnexion, et donc de détecter ce type de panne au plus tôt, avant même qu'elle n'ait eu des conséquences sur le fonctionnement du moteur à combustion interne. On détermine d'abord un rapport cyclique de référence, comme détaillé ci-après, et on ajoute ou on retranche le seuil de diagnostic prédéterminé à ce rapport de référence. On vérifie si le rapport cyclique mesuré est au-delà ou en deçà de cette valeur calculée. 30 Selon un choix particulier, le niveau de référence est le rapport cyclique du deuxième état pendant une période précédant la phase de diagnostic. L'étape de diagnostic est ainsi mise en oeuvre juste après une période qui sert de référence, laissant ainsi très peu de temps s'écouler entre la référence et le diagnostic, et donc très peu de possibilités pour que les conditions évoluent entre ces instants. 35 Selon un autre choix, le niveau de référence est une moyenne du rapport cyclique du deuxième état pendant au moins deux périodes précédant la phase de diagnostic. Ainsi on s'affranchit de variations aléatoires ou de perturbations de la mesure qui peuvent se faire sentir sur une période particulière. Le seuil de diagnostic est par exemple compris entre 0,2 et 0,3. On constate qu'une variation du rapport cyclique de cette ampleur est suffisante pour caractériser le défaut de connexion d'un fil dans toutes les conditions. Le choix de la valeur du seuil de diagnostic est un compromis entre une valeur faible, qui signalerait comme défaut une variation du rapport cyclique due à d'autres causes, et une valeur haute, qui ne permettrait pas de signaler un défaut avéré. Dans le cas d'une tête de détection magnétique d'un système pour un moteur 10 à combustion interne équipé d'une roue dentée en regard de laquelle la tête est placée, la phase de détection est pilotée une fois par période d'au moins un tour. Cette fréquence est suffisante pour gérer les pannes qui surviendraient. L'invention a aussi pour objet un circuit de détection auquel une tête de détection magnétique à réluctance variable est destinée à être connectée pour lui délivrer 15 un signal électrique, le circuit comparant un front montant du signal électrique à un premier seuil pour passer d'un premier état à un deuxième état, et un front descendant à un deuxième seuil inférieur au premier seuil pour passer du deuxième état au premier état, le circuit de détection étant remarquable en ce qu'il est configuré pour mettre en oeuvre une étape de diagnostic en modifiant le premier ou le deuxième seuil pour les 20 rapprocher l'un de l'autre et en diagnostiquant une tête de détection magnétique si le rapport cyclique du deuxième état est modifié pendant l'étape de diagnostic d'une valeur supérieure à un seuil de diagnostic prédéterminé par rapport à un niveau de référence. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence 25 aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système comportant un circuit de détection conforme à l'invention ; - la figure 2 est un diagramme temporel montrant des signaux générés par une tête de détection magnétique à réluctance variable avant et après une 30 bascule de Schmitt, dans les cas d'une tête de détection connectée et déconnectée ; la figure 3 est également un diagramme temporel similaire à la figure 2, lors de la mise en oeuvre d'un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est un diagramme temporel similaire à la figure 3, lors de la 35 mise en oeuvre d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. En se référant à la figure 1, on a représenté un système comportant une roue dentée 1 d'un moteur à combustion interne, une tête de détection magnétique 2 à réluctance variable et un circuit de détection 3 auquel la tête de détection magnétique 2 est connectée. Le circuit de détection 3 comporte un dispositif d'interface 31 et une bascule de Schmitt 32 qui délivre un signal de sortie OUT. Le circuit de détection 3 comporte également un circuit de diagnostic 33 qui est connecté en entrée au signal de sortie OUT de la bascule de Schmitt 32 et qui délivre un signal d'erreur E. La roue dentée 1 comporte de manière classique une série de dents 10 régulièrement réparties à la périphérie de la roue 1. La tête de détection magnétique 2 est en regard de la périphérie de la roue dentée 1 et comporte deux fils de connexion 21, 22 pour être connectée au dispositif d'interface 31 à deux bornes d'entrée 311, 312. Le dispositif d'interface 31 comporte également deux bornes de sorties 313, 314 qui sont reliées à deux entrées IN-, IN+ de la bascule de Schmitt 32. La bascule de Schmitt 32 reçoit également une commande 330 du circuit de diagnostic 33, afin de piloter des seuils haut Th et bas Tb de la bascule de Schmitt 32, appelés également respectivement premier seuil et deuxième seuil par la suite.
On a représenté sur la figure 1 un interrupteur 4 sur l'un des fils de connexion 21 de la tête de détection magnétique 2 au dispositif d'interface 31. Cet interrupteur 4 symbolise un défaut sur le fil de connexion 21 qui se traduit par une rupture de la connexion. Un condensateur 5 a également été représenté pour symboliser une capacité parasite qui réalise un couplage entre la tête de détection magnétique 2 et l'entrée IN- de la bascule de Schmitt 32. En se référant à la figure 2, le fonctionnement courant du système de la figure 1, c'est-à-dire avec l'interrupteur 4 fermé, est décrit. Le passage des dents 10 devant la tête de détection magnétique 2 génère, de manière connue, un signal électrique Uin périodique entre les bornes de sortie 313, 314 du circuit d'interface 31 de forme sensiblement carrée. On prend comme référence de temps le début de la période, c'est-à-dire l'instant auquel le signal électrique Uin dépasse la tension moyenne Um. La bascule de Schmitt 32 compare le signal électrique Uin au premier seuil Th dans un sens montant et au deuxième seuil Tb dans un sens descendant. La bascule de Schmitt 32 prend donc deux états (cf. le signal OUT), et elle passe d'un premier état BO à un deuxième état B1 lorsque le signal électrique Uin dépasse un premier seuil Th à l'instant t1, et du deuxième état B1 au premier état BO lorsque le signal électrique Uin passe au-dessous d'un deuxième seuil Tb inférieur au premier seuil Th à l'instant t2. En cas de défaut de connexion, lorsque l'interrupteur 4 est ouvert, on observe un signal électrique Uin' qui n'a plus la forme carrée, mais qui reste périodique, comme représenté en traits pointillés sur la figure 2. Le basculement de la bascule de Schmitt 32 entre le premier état BO et le deuxième état B1 a lieu à l'instant t1', plus tardif que l'instant t1, et le basculement de la bascule entre le deuxième état B1 et le premier état BO a lieu à l'instant t2', également plus tardif que l'instant t2. La durée de la période, et les durées t2 - t1 et t2' - t1' du passage au deuxième état B1 sont sensiblement identiques dans les deux cas. Le signal OUT' est simplement décalé de la valeur t1' - t1, ce qui n'est pas détectable. Le rapport cyclique du deuxième état B1, défini par la durée du deuxième état B1 de la bascule divisé par la durée de la période, vaut sensiblement 0,5, puisque la bascule est sensiblement aussi longtemps dans le premier état BO que dans le deuxième état B1. Dans une étape de diagnostic selon un premier mode de réalisation, mise en oeuvre de manière cyclique en étant précédée d'une étape de référence, le circuit de diagnostic 33 pilote le deuxième seuil Tb pour le rapprocher du premier seuil Th, comme le montre la figure 3. La différence entre les deux seuils Th-Tb est par exemple réduite à 10% de la valeur normale qui est observée en dehors de la phase de diagnostic. Dans le cas où la tête de détection magnétique 2 est en bon état, c'est-à-dire que l'interrupteur 4 est fermé, le signal Uin a une forme sensiblement carrée, comme montré sur la partie gauche du diagramme. Lors de l'étape de référence n-1, tout à gauche du diagramme de la figure 3, le rapport cyclique du deuxième état B1 est sensiblement de 0,5 comme indiqué précédemment et sert de niveau de référence. Lors de l'étape de diagnostic n, on constate que le premier seuil Th est franchi à l'instant t3, identique à t1, et que le deuxième seuil Tb est franchi à l'instant t4, légèrement plus précoce que l'instant t2. Le rapport cyclique du deuxième état B1 est légèrement diminué à 0,4. Cette diminution de 0,1 par rapport au niveau de référence est inférieure à un seuil de diagnostic S valant 0,2. Le diagnostic conclut à une absence de panne et le signal d'erreur E reste dans le premier état BO. Par contre, dans le cas où la tête de détection magnétique 2 est déconnectée, c'est-à-dire que l'interrupteur 4 est ouvert, le signal électrique Uin' a une forme sensiblement différente de la forme carrée, avec des montées et des descentes du signal progressives, comme montré sur la partie droite du diagramme de la figure 3. Lors de l'étape de référence n-1, sur la partie gauche du diagramme, le rapport cyclique du deuxième état B1 est sensiblement de 0,5 comme indiqué précédemment et sert de niveau de référence. Lors de l'étape de diagnostic n, sur la partie droite du diagramme, on constate que le premier seuil Th est franchi à l'instant t3', plus tardif que l'instant t1', et que le deuxième seuil Tb est franchi à l'instant t4', plus précoce que l'instant t2'. Le rapport cyclique du deuxième état B1 est fortement diminué à 0,1. Cette diminution de 0,4 par rapport au niveau de référence est supérieure au seuil de diagnostic S. Le diagnostic conclut à la présence d'une panne et le signal d'erreur E passe dans le deuxième état B1 pour signaler le défaut.
Dans un deuxième mode de réalisation, montré sur la figure 4, c'est le premier seuil Th qui est modifié pendant l'étape de diagnostic par le circuit de diagnostic 33, pour que l'écart entre les seuils Th, Tb soit réduit à 10% de la valeur précédente. Par un raisonnement similaire à celui du premier mode de réalisation, on constate que le rapport cyclique du deuxième état B1 pendant l'étape de diagnostic passe de 0,5 à 0,6 soit une variation par rapport au niveau de référence de 0,1 , inférieure au seuil de diagnostic S, lorsque l'interrupteur 4 est fermé, tandis qu'il passe à 0,9 lorsque l'interrupteur 4 est ouvert, soit une variation de 0,4 , supérieure au seuil de diagnostic S. Dans ce mode de réalisation, le diagnostic est également réalisé correctement.
L'étape de diagnostic est mise en oeuvre de manière cyclique, par exemple une fois par tour de la roue dentée 1, ou une fois tous les n tours, n étant un entier supérieur ou égal à deux. Le niveau de référence pourrait être établi d'une autre façon, par exemple par une valeur forfaitaire ou par une moyenne sur plusieurs mesures précédentes. Si on choisit le seuil de diagnostic S à 0,3, le diagnostic est réalisé de la même manière. On pourrait modifier ce seuil de diagnostic en plus ou en moins sans s'écarter de l'invention.

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de diagnostic pour une tête de détection magnétique (2) à réluctance variable délivrant un signal électrique (Uin), selon lequel on compare un front montant à un premier seuil (Th) pour passer d'un premier état (BO) à un deuxième état (B1), et on compare un front descendant à un deuxième seuil (Tb) inférieur au premier seuil (Th) 5 pour passer du deuxième état (B1) au premier état (BO), caractérisé en ce que, dans une étape de diagnostic, on modifie le premier (Th) ou le deuxième seuil (Tb) pour les rapprocher l'un de l'autre et on diagnostique une tête de détection magnétique (2) défectueuse si le rapport cyclique du deuxième état (B1) est modifié pendant l'étape de diagnostic d'une valeur supérieure à un seuil de diagnostic (S) prédéterminé par rapport à 10 un niveau de référence.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel le niveau de référence est le rapport cyclique du deuxième état (B1) pendant une période (n-1) précédant la phase de diagnostic (n).
  3. 3. Procédé selon la revendication 1, selon lequel le niveau de référence est une 15 moyenne du rapport cyclique du deuxième état (B1) pendant au moins deux périodes précédant la phase de diagnostic (n).
  4. 4. Procédé selon la revendication 1, selon lequel le seuil de diagnostic (S) est compris entre 0,2 et 0,3.
  5. 5. Procédé selon la revendication 1, pour une tête de détection magnétique (2) 20 d'un système pour un moteur à combustion interne équipé d'une roue dentée (1) en regard de laquelle la tête est placée, selon lequel la phase de diagnostic (n) est pilotée une fois par période d'au moins un tour.
  6. 6. Circuit de détection (3) auquel une tête de détection magnétique (2) à réluctance variable est destinée à être connectée pour générer un signal électrique (Uin), 25 le circuit comparant un front montant du signal électrique (Uin) à un premier seuil (Th) pour passer d'un premier état (BO) à un deuxième état (B1), et un front descendant à un deuxième seuil (Tb) inférieur au premier seuil (Th) pour passer du deuxième état (B1) au premier état (BO), caractérisé en ce qu'il est configuré pour mettre en oeuvre une étape de diagnostic (n) en modifiant le premier ou le deuxième seuil (Th, Tb) pour les rapprocher 30 l'un de l'autre et en diagnostiquant une tête de détection (2) défectueuse si le rapport cyclique du deuxième état (B1) est modifié pendant l'étape de diagnostic (n) d'une valeur supérieure à un seuil de diagnostic (S) prédéterminé par rapport à un niveau de référence.
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