FR2768186A1 - Procede et dispositif de diagnostic d'un systeme d'allumage pour moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Le diagnostic d'un défaut de circuit ouvert ou d'un court circuit dans un système d'allumage est réalisé en effectuant un prélèvement périodique asynchrone d'échantillons de courant, en vérifiant certaines conditions temporelles pour la date de prélèvement de ces échantillons et en comparant ces derniers, en fonction des conditions temporelles vérifiées, à des seuils de défaut prédéterminés.

Description

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de

diagnostic d'un système d'allumage pour moteur à combustion interne, plus particulièrement adapté au diagnostic de systèmes d'allumage comportant de

multiples bobines.

On connaît de la technique antérieure de nombreux dispositifs de diagnostic de systèmes d'allumage propre à diagnostiquer un court- circuit ou bien un circuit ouvert du circuit primaire de la bobine. Ces dispositifs sont en général constitués d'un moyen de mesure du courant circulant dans le circuit primaire de la bobine et dans un interrupteur associé, ainsi que de moyens de comparaison, en général analogiques, de ce courant avec une valeur de référence. Cependant, ces dispositifs ne sont pas adaptés lorsque de multiples bobines doivent être commandées au moins partiellement simultanément. Il est alors nécessaire de disposer d'un dispositif de diagnostic par bobine d'allumage afin que le courant circulant dans une autre bobine ne perturbe pas la mesure effectuée. De plus, ces dispositifs de diagnostic nécessitent d'être adaptés précisément aux caractéristiques de la bobine à contrôler et doivent être adaptées en fonction des variations de ces caractéristiques, soit dues aux dispersions de la fabrication, soit aux variations de

conditions de fonctionnement.

La présente invention a donc pour objet un procédé et un dispositif de diagnostic d'un système d'allumage qui soit facilement adaptable quel que soit le type de bobine employé et qui permette un diagnostic même dans le cas d'un

système comportant de multiples bobines d'allumage.

On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui seront détaillés

dans la description qui va suivre, au moyen d'un procédé de diagnostic d'un système

d'allumage pour moteur à combustion intemrne, le système comportant au moins une bobine d'allumage associée à un interrupteur commandé par un signal émis par un calculateur de commande, et un moyen de mesure du courant circulant dans l'interrupteur. Selon l'invention, on prélève périodiquement des échantillons de la valeur du courant, on associe à chaque échantillon sa date de prélèvement et le circuit bobine / interrupteur en conduction à la date de prélèvement, on vérifie que la date de prélèvement respecte au moins une condition temporelle par rapport à au moins une date de commande émise par le calculateur, on compare l'échantillon avec un seuil prédéterminé en fonction de la condition temporelle vérifiée, et on en déduit la présence et la nature d'un éventuel défaut de fonctionnement dans le circuit

bobine / interrupteur associé.

Selon un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on vérifie que la date de prélèvement est postérieure à la date de commande de mise en conduction de l'interrupteur d'au moins un premier délai, on compare l'échantillon avec un seuil de défaut en circuit ouvert, et on conclut à un défaut de circuit ouvert si I'échantillon est inférieur à ce seuil de défaut. Avantageusement, on répète les étapes d'association et de vérification de la date de prélèvement jusqu'à l'obtention du dernier échantillon dont la date de

prélèvement est antérieure à la date de fin de conduction de l'interrupteur associé.

Selon une caractéristique avantageuse du procédé, lorsqu'il est appliqué à un système comportant au moins deux bobines et leur interrupteur associé, et un moyen de mesure commun, on vérifie que la date de prélèvement est en outre antérieure à la date de commande de mise en conduction de l'interrupteur du circuit suivant. Selon une autre caractéristique du procédé, le premier délai est déterminé en fonction du courant maximum souhaité dans la bobine, du seuil de

défaut en circuit ouvert et de la période de l'échantillonnage.

Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé, appliqué à un système comportant au moins deux circuits bobine/interrupteur, et un moyen de mesure commun du courant circulant dans ces circuits, on vérifie que la date de prélèvement de l'échantillon est postérieure, d'une part à la date de commande de mise en conduction de l'interrupteur associé à cet échantillon d'au moins un second délai, et d'autre part à la date de commande de fin de conduction de l'interrupteur associé au circuit précédent d'au moins un troisième délai, on compare l'échantillon avec un seuil de défaut en court-circuit, et on conclut à un défaut de courtcircuit si

I'échantillon est supérieur au seuil de défaut en court-circuit.

L'invention propose encore un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comportant un moyen de mesure du courant commun à une pluralité de circuits bobine I interrupteur, des moyens de détermination de la date d'événements tels que prélèvement d'échantillons, mise en et fin de conduction d'interrupteurs, des moyens de mémorisation adaptés pour enregistrer d'une part au moins un ensemble de valeurs constitué d'un échantillon, de sa date de prélèvement et d'une référence à un circuit bobine / interrupteur associé, d'autre part un jeu de valeurs de seuils et de délais préétablis, et un jeu d'instructions formant part d'un logiciel, et des moyens de calcul et de comparaison adaptés pour exécuter les opérations de vérification et de comparaison définis selon le procédé par déroulement et exécution du jeu

d'instructions mémorisé dans les moyens de mémorisation.

D'autres caractéristiques et avantages du dispositif et du procédé suivant

l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des

dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un système d'allumage équipé de deux bobines et comportant un dispositif propre à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, - la figure 2 représente des graphes temporels des signaux de commande et du courant permettant d'expliciter un mode de mise en oeuvre du procédé appliqué à la détection d'un défaut de circuit ouvert, et - la figure 3 représente des graphes temporels des signaux de commande et du courant permettant d'expliciter un autre mode de mise en oeuvre du

procédé appliqué à la détection d'un défaut de court-circuit.

On se réfère maintenant à la figure 1 sur laquelle on a représenté un système d'allumage 1 comportant deux bobines B1 et B2 reliées d'une part à une source de tension Vbat et d'autre part respectivement à deux interrupteurs Q1 et Q2 commandés par un calculateur d'allumage 2. Les interrupteurs Q1 et Q2 ont été représentés par commodité sous forme de transistors bipolaires mais il est bien entendu que tout autre type d'interrupteur peut être employé, par exemple transistor MOS, etc. Les émetteurs des interrupteurs Q1 et Q2 sont reliés entre eux et leur point commun est relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance Rp. Le calculateur 2 comporte un microcontrôleur piC, une horloge Clk et un ensemble de mémoires MEM comportant par exemple des mémoires mortes, des mémoires vives sauvegardées, etc. propres à mémoriser d'une part un jeu d'instructions permettant de piloter le microcontrôleur selon un programme prédéterminé, et d'autre part de stocker des valeurs de paramètres préétablies, ainsi que des données mesurées. Le microcontrôleur est adapté pour commander respectivement les interrupteurs Q1 et Q2, par exemple par l'intermédiaire de ports de sortie au moyen de signaux de commande Cdl et Cd2. Le microcontrôleur est en outre associé à un convertisseur analogique numérique CAD recevant un signal représentatif du courant circulant dans les interrupteurs Q1 et Q2. Ce signal est par exemple prélevé au point commun entre les interrupteurs et la résistance Rp et échantillonné de manière asynchrone par le convertisseur analogique numérique. Cette information échantillonnée sera

appelée dans la suite de la description par i*(t).

On se réfère maintenant à la figure 2 dans laquelle on a représenté un diagramme temporel des signaux de commande des interrupteurs Cdl et Cd2, ainsi que l'image du courant circulant dans la résistance Rp dans le cas d'un fonctionnement normal (courbe (a)) et d'un circuit ouvert dans le circuit de l'interrupteur Q1 (courbe (b)). Les valeurs échantillonnées i*(t) du courant prélevé par le convertisseur analogique numérique sont matérialisées sur ces demrnières courbes par des points. Préalablement à l'instant toni, on peut constater que la commande Cdl est à un niveau bas correspondant à un interrupteur Q1 à l'état ouvert et la

commande Cd2 est à un niveau haut correspondant à un interrupteur Q2 conducteur.

De ce fait, le courant i suit une courbe croissante selon une première pente dépendant des caractéristiques du circuit constitué du primaire de la bobine B2, de l'interrupteur Q2 et de la résistance Rp. Si l'on observe la courbe (a) représentative d'un fonctionnement normal, à partir de l'instant toni, I'interrupteur Q1 devient conducteur et le courant dans la résistance Rp suit une pente plus raide correspondant au courant circulant simultanément dans les interrupteurs Q1 et Q2. A partir de l'instant toff2, I'interrupteur Q2 s'ouvre, le courant i décroît brutalement pour revenir au niveau du courant circulant dans l'interrupteur Q1 a cet instant puis croît conformément à une pente correspondant à la charge de la bobine B1. Le processus se répète ensuite à partir de ton2 en inversant simplement les circuits Bl/Q1 et B2/Q2. Bien entendu, dans un système d'allumage comportant plus de deux circuits bobine, le fonctionnement est analogue en opérant une permutation séquentielle des circuits. Comme on l'a vu précédemment, à chaque prélèvement d'échantillons du courant circulant la résistance Rp, on mémorise la valeur i*(t) de l'échantillon, sa date de prélèvement t ainsi que le circuit B1/Q1 ou B2/Q2 en conduction lors de ce prélèvement. Selon l'invention, lorsque l'on veut détecter la présence d'un éventuel circuit ouvert, on vérifie pour chaque échantillon que sa date de prélèvement est postérieure d'un délai T1 à la date de mise en conduction du circuit associé, par exemple ton1 dans le cas du circuit B1/Q1 en conduction au moment de son prélèvement. Si cette condition est vérifiée comme c'est le cas pour l'échantillon prélevé à la date t, on compare alors la valeur de l'échantillon i*(ti) par rapport à un seuil prédéterminé de détection de circuit ouvert ISco. Comme on le voit sur la figure en observant la courbe (b), en cas de circuit ouvert dans le circuit bobine / interrupteur B1/Q1, le courant i dont la pente n'est pas modifiée entre ton1 et toff2, prend à partir de ce dernier instant une valeur approximativement nulle. Ainsi, si la valeur de l'échantillon l*(tj) est inférieure au seuil ISco on peut alors diagnostiquer la présence d'un défaut de circuit ouvert dans le circuit B1/Q1. A titre d'exemple, un seuil de détection de court circuit ISco d'une valeur de 1 ampère est suffisant pour permettre une détection fiable sans être perturbé par les bruits parasites. On a également constaté qu'il était avantageux, pour des raisons de fiabilité du diagnostic, de n'opérer cette comparaison au seuil ISco que pour le dernier échantillon prélevé avant la fin de conduction de l'interrupteur Q1 ou la mise en conduction de l'interrupteur Q2. A cette fin, on dispose dans la mémoire MEM de suffisamment de place pour stocker les informations associées à deux échantillons courants successifs. Ainsi, lorsque les données associées au dernier échantillon prélevé révèlent un changement d'état pour le circuit en conduction, on peut procéder à la comparaison de la valeur de l'échantillon immédiatement précédent avec le seuil de défaut. Cependant, lorsque la tension Vbat est très élevée, le temps de conduction de rinterrupteur Q1, déterminé par le courant maximum Imax souhaité dans la bobine, peut être très court, et ne donner lieu qu'à un seul échantillon, en fonction de la période d'échantillonnage At. Dans ce cas, la condition temporelle imposée par le délai T1 a pour effet d'empêcher une détection erronée de circuit ouvert qui pourrait intervenir si l'échantillon était prélevé immédiatement après la fermeture de I'interrupteur Q1, avant que le courant i ait dépassé le seuil ISco, dans le cas d'un circuit fonctionnel. Le délai minimum T1 sera donc déterminé en fonction de ces paramètres par la formule suivante: T1 > At x ISco / (Imax - ISco) Ce délai T1 est mémorisé dans la mémoire MEM, sous la forme d'un paramètre unique ou d'un tableau de valeurs en fonction d'autres paramètres tels que la

température ou la tension batterie Vbat.

On se réfère maintenant à la figure 3 sur laquelle on a repris les graphes temporels vus à la figure 2, à l'exception de la courbe (b) qui représente maintenant l'allure du courant dans le cas d'un défaut de court circuit du primaire de la bobine B1. Cette courbe (b) montre que dès la mise en conduction de l'interrupteur Q1, le courant s'élève pour atteindre l'intensité de court-circuit lcc et ne diminue qu'à l'ouverture de Q1. Le temps de montée du courant dans l'interrupteur Q1 n'est pas nul, donc pour diagnostiquer valablement le défaut, on masque un éventuel échantillon susceptible d'être prélevé pendant ce temps de montée au moyen d'un second délai T2. De même, dans le cas de recouvrement partiel entre la conduction du circuit bobine / interrupteur considéré (ici B1/Q1) avec le précédent (B2/Q2), on évite d'être perturbé par les fluctuations du courant générées par l'ouverture de Q2 en masquant les échantillons susceptibles d'être prélevé pendant un troisième délai T3 après l'ouverture de l'interrupteur Q2. On utilise alors le premier échantillon prélevé après l'expiration des délais T2 et T3 pour le comparer à une valeur de seuil de court-circuit IScc. Ainsi donc, la condition temporelle qui doit être vérifiée pour obtenir un échantillon valide pour cette comparaison est que sa date de prélèvement t doit être comprise dans un intervalle d'une période d'échantillonnage At après l'expiration du dernier des délais T2 et T3. Cette condition permet d'utiliser une valeur de seuil de détection de court-circuit IScc inférieure à la valeur maximale du courant susceptible de circuler dans les circuits bobine / interrupteur, ce qui n'était pas possible dans les dispositifs de la technique antérieure. On évite ainsi certaines anomalies rencontrées dans les dispositifs de la technique antérieure, o, le seuil de détection étant supérieur au courant maximal atteint en présence d'une tension Vbat maximale, un court-circuit présent sous une tension Vbat minimale pouvait ne pas

être détecté.

De même que pour le délai T1, les délais T2 et T3, ainsi que les seuils IScc et ISco sont mémorisés dans la mémoire MEM du calculateur 2, éventuellement sous la forme de tableaux de valeurs en fonction de paramètres tels que la

température du moteur et/ou la tension batterie Vbat.

Bien entendu, les deux modes de mise en oeuvre du procédé, pour la détection de circuit ouvert ou de court-circuit ne sont pas mutuellement exclusifs. Ils peuvent être mis en oeuvre simultanément au moyen du dispositif représenté à la figure 1, dans lequel le convertisseur analogique numérique CAD est agencé pour prélever les échantillons l*(t) avec une périodicité At, et les transformer en valeurs numériques qui seront stockées concomitamment avec leur date de prélèvement fournie par l'horloge Clk et une information relative au circuit en conduction à cette date par le microcontrôleur pC, dans la mémoire MEM. Cette mémoire est également adaptée pour recevoir, comme on l'a vu précédemment, les valeurs des différents seuils ISco, IScc et des délais T1 à T3. Les différentes opérations de vérification et de comparaisons sont effectuées par le microcontrôleur pC, en fonction d'instructions de programme également stockées dans la mémoire. Ces différents éléments, convertisseur, horloge, microcontrôleur et mémoire peuvent être constitués en éléments séparés ou regroupés dans un circuit intégré spécifique, et sont avantageusement inclus dans un calculateur de contrôle moteur gérant l'allumage

et/ou l'injection.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Procédé de diagnostic d'un dispositif d'allumage (1) pour moteur à combustion interne, le dispositif comportant au moins une bobine d'allumage (B1, B2) associée à un interrupteur (Q1, Q2) commandé par un signal (Cdl, Cd2) émis par un calculateur de commande (2), et un moyen de mesure (Rp, CAD) du courant circulant dans l'interrupteur, caractérisé en ce que: a) on prélève périodiquement des échantillons (l*(t)) de la valeur du courant, b) on associe à chaque échantillon sa date de prélèvement (t) et le circuit bobine / interrupteur (B1-Q1, B2- Q2) en conduction à la date de prélèvement, c) on vérifie que la date de prélèvement respecte au moins une condition temporelle (T1, T2, T3) par rapport à au moins une date de commande (ton1, toff 1, ton2, toff2) émise par le calculateur, d) on compare l'échantillon avec un seuil prédéterminé (IScc, ISco) en fonction de la condition temporelle vérifiée, et e) on en déduit la présence et la nature d'un éventuel défaut de fonctionnement

(CC+, CO) dans le circuit bobine / interrupteur associé.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que: c) on vérifie que la date de prélèvement (t) est postérieure à la date de commande de mise en conduction (ton1) de l'interrupteur d'au moins un premier délai (T1) d) on compare l'échantillon avec un seuil de défaut en circuit ouvert (ISco), et e) on conclut à un défaut de circuit ouvert (CO) si l'échantillon est inférieur au seuil

de défaut en circuit ouvert.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les étapes b) et c) sont répétées jusqu'à l'obtention du dernier échantillon vérifiant les conditions de l'étape c) dont la date de prélèvement est antérieure à la date de commande de fin

de conduction (toff 1) de l'interrupteur.

4. Procédé selon la revendication 3, appliqué à un dispositif comportant au moins deux bobines et leur interrupteur associé, et un moyen de mesure commun, caractérisé en ce que l'on vérifie que la date de prélèvement est en outre antérieure à la date de commande de mise en conduction (ton2) de l'interrupteur du second

circuit.

5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier délai est déterminé en fonction du courant maximum souhaité dans la bobine, du seuil de

défaut en circuit ouvert et de la période (At) de l'échantillonnage.

6. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que: c) on vérifie que la date de prélèvement (t) est comprise dans un intervalle de temps d'une période d'échantillonnage (At) à partir de la date de commande de mise en conduction (ton1) de l'interrupteur associé augmentée d'au moins un second délai (T2), d) on compare l'échantillon avec un seuil de défaut en court-circuit (IScc), et e) on conclut à un défaut de court-circuit (CC+) si l'échantillon est supérieur au

seuil de défaut en court-circuit.

7. Procédé selon la revendication 6, appliqué à un système comportant au moins deux bobines et leur interrupteur associé, et un moyen de mesure commun caractérisé en ce que c) on vérifie que la date de prélèvement (t) est comprise dans un intervalle de temps égal à la période d'échantillonnage (At) à partir de la demrnière de * la date de commande de mise en conduction (ton1) de l'interrupteur associé augmentée du second délai (T2), ou * la date de commande de fin de conduction (toff2) de l'interrupteur associé au circuit bobine / interrupteur précédent augmentée d'au moins un troisième délai (T3)

8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte

* un moyen de mesure (Rp, CAD) commun à une pluralité de circuits bobine / interrupteur * des moyens (Clk) de détermination de la date d'événements tels que prélèvement d'échantillons, mise en et fin de conduction d'interrupteurs, * des moyens de mémorisation (MEM) adaptés pour enregistrer d'une part au moins un ensemble de valeurs constitué d'un échantillon, de sa date de prélèvement et d'une référence à un circuit bobine I interrupteur associé, d'autre part un jeu de valeurs de seuils et de délais préétablis, et un jeu d'instructions formant part d'un logiciel * des moyens (pP) de calcul et de comparaison adaptés pour exécuter les opérations de vérification et de comparaison définis selon le procédé par déroulement et exécution du jeu d'instructions mémorisé dans les moyens de mémorisation.

9. Calculateur électronique d'allumage caractérisé en ce qu'il comporte un

dispositif selon la revendication 8.