Systèmes pilotés

Généralités

Un système piloté comporte une unité de commande (cerveau) qui, informée sur l’état de la partie puissance par des capteurs, va agir sur les actionneurs pour obtenir le fonctionnement désiré.

Un système piloté fonctionne de manière automatique et autonome. Les systèmes vont du très simple (ex : commande d’un moto-ventilateur par un thermo-contact) au plus sophistiqué (ex : gestion moteur par calculateur).
L’unité de commande est réalisée soit en logique câblée (liaison filaire entre les composants, solution quasiment plus utilisée) soit en logique programmée boîtier électronique ou calculateur.

La chaîne d’information comprend :

• Les capteurs qui traduisent l’évolution d’une grandeur physique (pression, T°, vitesse...), en un signal électrique (résistance, tension, courant, fréquence) directement exploitable par l’unité de commande. 
• Les informations électriques : Issues d’interrupteurs ou de prélèvement d’une tension sur un signal électrique (ex : le calculateur de gestion moteur mesure la tension de la batterie car c’est un facteur de correction du temps de commande d’un injecteur).

Les pré-actionneurs et actionneurs appartiennent à la chaîne d’énergie. L’unité de commande (U.C.) peut piloter directement les actionneurs « électriques » si l’actionneur est de faible puissance (ex : voyant) ou si l’U.C. comporte un étage de puissance capable de piloter l’actionneur (ex : injecteur common rail).

Les actionneurs qui utilisent uniquement une énergie pneumatique (ex : vanne EGR de précédente génération) ou hydraulique (ex : déphaseur d’arbre à cames…) nécessitent un pré-actionneur donc un pilotage indirect par l’unité de commande.

Les Entrées / Sorties

Les entrées
Les capteurs qui informent le calculateur ont selon le principe physique qu’ils utilisent des signaux électriques qui se présentent sous différentes formes.

Signaux Tout ou Rien
Ce sont les signaux de commutation (marche/arrêt)

Signaux d'entrée analogiques :
Ils prennent n'importe quelle valeur de tension à l'intérieur d'une plage donnée.
Exemples :

• La pression absolue régnant dans la pipe d’admission, 

• La tension de la batterie, 
• La température du liquide de refroidissement, 

Signaux d'entrée numériques :
Ils ne peuvent prendre que deux états « haut » et « bas ». Ce sont généralement des capteurs à effet Hall (ex : capteur PMH). Le calculateur exploite la fréquence du signal ou compare le changement des états. 

Les sorties

Selon le type d’actionneurs utilisés, le calculateur les pilote à l'aide de différents signaux de sortie.

Le signal commuté (Tout ou Rien) :

Le relais de pompe d'alimentation de carburant, l'embrayage de compresseur de climatisation sont des d'actionneurs commutés (marche/ arrêt).

1. Calculateur

2. Commutateur électronique

3. Bobine d'excitation d'actionneur

Signaux numériques :

Ces signaux ne sont pas les plus utilisés en automobile. On les retrouve pour :

La commande de moteur pas à pas (pilotage de volet de climatisation) :

La commande du papillon motorisé :

Le papillon motorisé demande une puissance électrique importante qui sera obtenue par un pont en H composé de transistors qui dérive de la commande des moteurs pas à pas.

L’ouverture du papillon est provoquée par l’inversion de polarité (cf. ci-dessous).

Le rapport cyclique d'ouverture

La plupart des actionneurs utilisés en automobile sont analogiques (ex : électrovanne de régulation de pression de suralimentation, vanne EGR). Ils fonctionnent de manière proportionelle (ouverture ou fermeture progressive) et doivent être alimentés avec une tension variable

L'action est nulle quand l'alimentation est à 0, elle est maximale quand l'alimentation est celle indiquée comme nominale (12v dans le cas de l’automobile).

Définition d’un signal RCO

C’est un signal qui permet de contrôler un actionneur analogique avec les sorties numériques d'un calculateur. 

Le signal de commande est un signal carré dont la fréquence est fixe mais avec une largeur d'impulsion variable (repère « 1 » sur l’oscillogramme ci-dessus).

A : Tension moyenne plus élevée (courant de commande plus élevé)

B : Tension moyenne plus faible (courant de commande plus faible)

C : Exemple de pilotage en RCO

1 : Largeur d'impulsion

2 : Tension moyenne

3 : Temps

La tension moyenne est égale à l’amplitude du signal multipliée par la valeur du RCO. (ex : en « A » 12 x 50% = 6 v)

Calcul de la valeur du RCO (en pourcentage) :

$\displaystyle \rm{RCO}= \frac{temps\: de\: commande \:t_h}{période\: T} \times 100$

Attention : Les calculateurs commandent souvent les actionneurs par la masse. Dans ce cas le temps de commande est « tb ».