EP2404050A1 - Procede de validation de la position d'arret d'un moteur a combustion - Google Patents

Procede de validation de la position d'arret d'un moteur a combustion

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EP2404050A1
EP2404050A1 EP10710071A EP10710071A EP2404050A1 EP 2404050 A1 EP2404050 A1 EP 2404050A1 EP 10710071 A EP10710071 A EP 10710071A EP 10710071 A EP10710071 A EP 10710071A EP 2404050 A1 EP2404050 A1 EP 2404050A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
period
speed
change
crankshaft
rotation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10710071A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
David Fontaine
Pierre-Olivier Calendini
Pascal Ropars
Christophe Blind
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Publication of EP2404050A1 publication Critical patent/EP2404050A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/0097—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating speed signals
    • G—PHYSICS
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    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
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    • G01P13/045—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement with speed indication
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    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F02D2041/0092—Synchronisation of the cylinders at engine start
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/06—Reverse rotation of engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/042—Introducing corrections for particular operating conditions for stopping the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814—Circuits specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop

Definitions

  • the invention relates to the field of combustion engines of all types. More specifically, it relates to stopping and restarting internal combustion engines.
  • a second step it controls the injection of fuel into the engine and its ignition for spark ignition engines, or injection only for diesel engines.
  • the prior synchronization of the engine that is to say the knowledge of the position of each of its cylinders in the cycle, is fundamental because it makes it possible to control the injection of fuel at the appropriate moment, as well as the triggering of the ignition of the mixture in a gasoline engine (ignition).
  • the electronic computers mainly have information provided by two sensors, which respectively characterize the rotation of the crankshaft of the engine (it is called the speed sensor). , and the rotation of at least one camshaft (this is called AAC position sensor or camshaft).
  • a cycle of a 4-stroke engine the crankshaft performs 2 turns, a rotation of 720 °.
  • the flywheel integral with the crankshaft of the engine, is provided on its periphery with a set of teeth, called target, opposite which is positioned the speed sensor. It delivers an alternating voltage in crenels, presenting rising electric fronts and descending electric fronts, and whose frequency varies with the engine speed. Missing teeth are cleaned on the toothing carried by the flywheel. The sensor will detect these gaps thus providing information on the position of the crankshaft.
  • the flywheel may have, for example, 58 teeth and two gaps (that is to say, a toothing of 60 teeth, 2 missing).
  • the motor control adjusts the angular position of the crankshaft according to the signals emitted by the sensor.
  • the detection of the gap is not enough to absolutely position the motor in the cycle, since a lack of tooth can correspond to two distinct moments of the cycle.
  • a similar device on at least one engine camshaft, with a toothing having at least one gap (or singularity) and a sensor opposite. Since the camshaft is only one revolution per cycle, the detection of the gap in the spur gearing makes it possible to slice between the two possible positions, and thus obtain what is known as the total synchronization of the motor.
  • the current speed sensor used to the synchronization is unidirectional, that is to say that it will emit the same signal regardless of the direction of rotation of the motor, because such sensors only reflect a change of state (presence or absence of tooth facing ), which are translated into an electrical signal.
  • Two methods of detecting the engine stop position currently exist, and respectively use an expensive bidirectional speed sensor, or a software strategy using the unidirectional speed signal information that is not robust enough to guarantee with precision knowledge of the stopping position of the engine.
  • Such a strategy is based on a method for estimating the stopping position of a combustion engine equipped with a speed sensor, in which, during a stopping phase of said engine, the electric fronts coming from the sensor and in which, for any period n observed corresponding to the period elapsed between the detection of two successive fronts of the speed sensor:
  • crankshaft speed is estimated based on rotational speeds calculated in previous periods
  • the two calculated rotational speeds are compared with the estimated rotational speed, and the rotational speed is defined in the period n, being equal to the calculated speed (chosen between the first speed and the second speed) closest to the rotational speed. estimated speed;
  • the angle actually traveled during the period n is chosen between the angle previously calculated in the hypothesis where the crankshaft has not changed direction of rotation and a zero angle in the hypothesis or crankshaft has changed direction of rotation.
  • the method developed in the invention makes it possible to quantify the confidence that can be had in the given result, that is to say the probability that the result of the process is correct and with which uncertainty.
  • the method developed in the invention also specifies the use that can be made of this information during a successive start, depending in particular on the calculated stopping position of the engine and the physical phenomena observed during the stop.
  • the invention relates to a method for validating the stopping position of a combustion engine whose control system implements a strategy for determining its stopping position by calculating the stopping position.
  • angle traveled by the crankshaft of the engine during successive periods preceding its stop during which it is judged whether the crankshaft has experienced a change of direction of rotation characterized in that for each period considered determines a reliability criterion, representative of the probability that it has been correctly judged whether the crankshaft has undergone a change of direction of rotation during the period considered and that the angle calculation is invalid if the reliability criterion is lower than a predetermined threshold.
  • a reliability criterion representative of the probability that it has been correctly judged whether the crankshaft has undergone a change of direction of rotation during the period considered and that the angle calculation is invalid if the reliability criterion is lower than a predetermined threshold.
  • the reliability criterion threshold taken into account for the next period is forced to zero. This has the effect of avoiding observing consecutively two rebounds of the crankshaft, which has never been observed on an engine.
  • the reliability criterion threshold is adapted. for this next period to a first predefined level, lower than the threshold normally applied in the absence of these conditions. If, after a change of direction of the crankshaft has been concluded during a given period, a change of direction is detected during the following period, the reliability criterion threshold for the following period shall be adjusted to a second level. predefined, greater than the threshold normally applied in the absence of these conditions. It is thus possible to take into account that a change of direction of rotation of the crankshaft can not generally be followed by another change of direction.
  • the probability of a crankshaft rebound is also defined by the positioning in a cartography, defining zones of probability of the occurrence of a change of direction of rotation of the crankshaft, in a space dependent on the crankshaft.
  • a parameter reflecting the evolution of the speed of rotation of the motor (Tho) and a parameter representative of the angle traveled before a possible change of direction (AO) and function of the angle traveled during the period n- 2 (agl n - 2 )
  • the duration of the period n (T n ) and the duration of period n-2 (T n-2 ) This makes it easy to know if the occurrence of a rebound is certain, probable, or impossible.
  • the inventor has found
  • two reliability criterion thresholds are defined for each zone of the cartography, according to whether it has been concluded that the crankshaft is present or absent in the period n considered.
  • we may be less demanding on the criterion of reliability if we have concluded a change of direction and if we know that there is a high probability that a change of direction of rotation occurs.
  • the calculation of the reliability criterion (C) is a function of the difference between a first speed (V 1 ) calculated using the angle traveled calculated over the period under consideration in the event that the crankshaft has not known a change of direction of rotation during this period and an estimated speed for this period (V n ,) as a function of the rotational speeds in the preceding periods (V n-1 , V n-2 , ...) on the one hand, and the difference between a second speed (V 2 ) in the event that the crankshaft has undergone a change of direction of rotation during this period and the estimated speed for this period ( V n ,) on the other hand.
  • the reliability criterion (C) is calculated according to the formula: ## EQU1 ## in which V 1 represents the first speed, V 2 the second speed in the hypothesis, and V n , the estimated speed for the considered period.
  • V 1 represents the first speed
  • V 2 the second speed in the hypothesis
  • V n the estimated speed for the considered period.
  • the second derivative of the engine speed is calculated from at least three rotational speeds defined in the preceding periods, and if this second derivative is positive, the reliability criterion threshold for the period n + 1 is adapted to a third predefined level, lower than the threshold normally applied in the absence of these conditions.
  • the reliability criterion threshold for the period n + 1 is adapted to a fourth predefined level, lower than the threshold normally applied in the absence of these conditions.
  • the second derivative of the engine speed is calculated from minus three rotational speeds defined in the preceding periods, and if this second derivative is positive, the reliability criterion threshold for the period n + 1 is adapted to a fifth predefined level, lower than the threshold normally applied in the absence of these conditions.
  • the second derivative of the engine speed is calculated from at least three rotational speeds defined in the preceding periods, and, if this second derivative is negative, the reliability criterion threshold for the period n + 1 is adapted to a sixth predefined level, lower than the threshold normally applied in the absence of These conditions.
  • the motor angle is memorized at the time of the invalidation, it counts the fronts coming from a speed sensor following this invalidation observed by the speed sensor, and a possible range of stopping position of the motor is deduced therefrom.
  • the possible range of value may give usable information for the synchronization of the engine during startup.
  • FIG. 1 presents a general block diagram of the invention of a mode of determining the stop position that can be used prior to the invention.
  • FIG. 2 shows on a graph a method of determining the estimated rotation speed of the motor for carrying out a method according to the invention.
  • Figure 3 illustrates the rotational speed interpretation of the observation of the speed sensor signals, in the case where a change of direction of rotation occurs.
  • FIG. 4 presents the data that can be used in the invention in the method for determining the angle traveled by the crankshaft during a given period.
  • Figure 5 shows in a logic diagram a calculation method applied to the data to determine the angle traveled in a given period.
  • FIG. 6 presents the data used in the method for determining the angle traveled by the crankshaft during a given period of time, used in the invention, in the particular case where the speed sensor passes in front of the tooth gap of the observed target.
  • Figure 7 shows graphically two cases for which a method used to determine the stopping position of the engine gives a reliable answer, or, conversely, does not allow to formally decide.
  • Figure 8 presents a graphical explanation of the angle traveled before any change of direction.
  • Figure 9 presents on a case the approximation made the angle traveled before a change of direction possible
  • FIG. 10 presents a cartography according to the invention of the probabilities of occurrence of a change of direction of the crankshaft, outside the zone of tooth gaps on the target of the speed sensor, or of the detection of the front following a change. meaningless.
  • Figure 1 1 shows a possible use of evaluations made of the stopping position and its uncertainty in the interpretation of the first measurements during the restart.
  • a first step 1 the measurements obtained from the speed sensors and camshaft are adapted to obtain the parameters necessary for the implementation of the following steps. From the measurement of the periods between the fronts of the signal of the sensors, as well as by integration of the previous measurements according to modalities which will be specified later, one deduces: the periods passed tooth to tooth, different angular speeds useful for the forecast of the speed to come of the crankshaft, and the angle traveled previously.
  • n an elementary period between two given fronts, Tn its duration, n-1 the previous elementary period, and so on.
  • a second step 2 said speed calculation step, it is estimated the angle traveled by the flywheel (or crankshaft) during a basic period.
  • the measurements performed are subject to two interpretations, by calculating two rotational speeds, depending on whether or not the crankshaft has a rebound phenomenon (that is to say a change of direction of the crankshaft during the phase of rotation). stopping the motor), respectively in interpretation sub-steps 3 and 4, resulting in the calculation of a first rotational speed ⁇ without crankshaft rebound, and at a second speed V 2 if a rebound has occurred.
  • an estimate V n of the regime is conducted in a sub-step 5. This estimation is conducted by a simple interpolation of the regime in the previous elementary periods (T n- -I, T n - 2 , etc. .).
  • comparison and decision step 6 the calculated values of the calculated rotational speeds V 1 and V 2 are compared according to whether the crankshaft has known or not a change of direction on the one hand, to the speed of rotation interpolated V n ⁇ .
  • the calculated speed V1 or V2 closest to the interpolated rotation speed V n will be considered as the value to be taken into account (which we will call V n ).
  • a step 7 called "adaptation of angle traveled and speed” is adapted the position of the crankshaft in the cycle and the speed according to the choice made between V1 and V2.
  • a confidence indicator C is determined, according to subsequently specified methods, which indicator makes it possible to determine to what extent the estimate of the engine angle is reliable.
  • the value of this indicator may make it possible to take appropriate measures during the restart, depending on the amplitude of the zone in which the motor may have actually stopped.
  • FIG. 2 presents on a graph the preferential mode of determining the rotational speeds of the engine for carrying out a method for determining the stopping position that is compatible with the implementation of the invention.
  • Curve A represents the electrical signal from the speed sensor (volts on the ordinate).
  • Curve B represents the evolution of the engine speed during periods n-2 to n.
  • Curve I represents the interpolation made of the engine speed for the implementation of the sub-step 5 of the method represented in FIG.
  • the estimation of the speed of rotation can be carried out using a first-order interpolation.
  • This interpolation takes as parameter:
  • V n the value of the interpolation of the regime for the period n, preferably at half of the period n;
  • the interpolation of V n is performed using the rotational speeds obtained for the two half-teeth preceding.
  • the measurements taken by the speed sensor are interpreted in two substeps jointly carried out, respectively sub-step 3 and sub-step 4, in the form of a first rotation speed V1 (without any change in direction of rotation of the motor) and a second speed V2 (with a change of direction of rotation of the motor).
  • the second speed V2 will preferably be considered zero, as shown in Figure 3.
  • the curve A represents the electrical signal from the speed sensor (volts ordinate).
  • Curve B represents the evolution of the engine speed over time. The fronts, rising or falling, corresponding to the teeth seen by the sensor over time are referenced over the period analyzed in FIG. 3, respectively A1, A2, A3, A4.
  • Vx -
  • Vx designates the rotational speed of the engine, that is to say in practice the first speed V1 or the second speed V2 (flywheel or crankshaft), Angle_parcouru estimated angular rotation of the flywheel for a period n , and the duration of the period considered. This speed is considered equal to the instantaneous speed in the middle of the considered period.
  • step 2 It follows from the 3 substeps (3, 4, 5) of step 2 shown in Figure 1, three values of rotational speeds of the engine: according to the sub step 3, the second speed V2, according to the sub step 4, the first speed V1, and according to the sub-step 5, the estimated speed by interpolation V n ⁇ , obtained for example by interpolation of the previous results, as detailed in FIG.
  • step 6 shown in FIG. 1 this information is processed in the following manner: if the second speed V 2 calculated with change of direction is closer to the interpolated speed V n , than is the first velocity Vi computed without change of direction then, it is considered that there has been a change of direction. Otherwise, it is considered that there has been no change in meaning.
  • Curve A shows the electrical signal from the speed sensor (in volts).
  • Curve B represents the evolution of the engine speed during periods n-2 to n.
  • the angle traveled during period n is named agl n .
  • the angle traveled during period n-1 is named agl ⁇ -i -
  • V n -i / n the average speed during the cumulative periods n and n-1 is estimated, and named V n -i / n .
  • V n -i / n the average speed during the cumulative periods n and n-1.
  • V n _ 2 corresponding to the instantaneous speed calculated previously (as done for V n 1 / n ).
  • Interpolated instantaneous velocity V nH is obtained in the middle of the period T n . ! .
  • the angle estimate traveled during the period n assumes that the angle traveled during the last 2 fronts is equal to agl too th- Gold, this is not the case near the missing tooth on the target the speed sensor, or after a change of direction (the angle traveled between two fronts is zero when a change of direction). A particular system of management of these singularities must therefore be put in place.
  • the instantaneous speed at half the time interval corresponding to the cumulation of the periods n-2 and n-3 is called V n _ 3 / n _ 2 .
  • this speed is equal to the average speed during the time interval cumulating periods n-2 and n-3.
  • V n -i / n is called the instantaneous speed at half the time interval corresponding to the accumulation of the periods n and n-1. We consider that this speed is equal to the average speed during the time interval cumulating the periods n and n-1.
  • V n -n By interpolation V n -n is obtained, estimated instantaneous speed in the middle of the n-1 period.
  • the process developed essentially consists in predicting the speed of rotation, and then in choosing between two rotational speeds calculated according to the interpretation made of the measurements made.
  • the choice made between the two interpretations is perfectly certain, while in other cases some uncertainty remains.
  • the choice made between the two interpretations of the regimes is certain if the chosen choice is very close to the estimate of the speed of rotation and if the choice rejected is very distant. It is fundamental to know the degree of certainty or confidence that one can have in the function, in order to take the appropriate measures.
  • Figure 7 shows two scenarios, favorable and unfavorable for the correct interpretation of the measure.
  • the abscissa is a time scale, while the ordinate represents a motor speed.
  • Curve I corresponds to the interpolated engine speed.
  • the point V n corresponds to the rotational speed of the motor estimated by interpolation of the speed over the previous periods, as previously explained.
  • the point V1 corresponds, for the same instant as that for which V n , is estimated, to the rotational speed of the engine calculated by means of the speed sensor measurements, in the absence of a change of direction of the crankshaft.
  • Point V2 corresponds to the rotational speed of the engine calculated in the case where a change of direction of the crankshaft has occurred.
  • V1 is very close to V n
  • V2 is very far from V n
  • V1 is considered in this case as the value to be retained
  • the choice of the value of the minimum threshold corresponds in practice to a compromise between the number of correct invalidated calculations and the number of incorrect calculations not invalidated.
  • the inventor has found that the occurrence of a rebound phenomenon (change of direction) also depends on the evolution of the rotational speed of the engine and the angle traveled by the engine before a possible change of meaning.
  • a methodology based on a cartography taking these aspects into account is implemented in a variant of the invention.
  • Figure 8 provides a better understanding of what AO is.
  • the line B represents the engine speed
  • the curve A represents the slotted signal from the speed sensor. Two examples are shown, and we would have for example an angle AO traveled before the change of direction is 0.2 ° right, and 2.8 ° left for a target type "60-2".
  • Curve A represents the electrical signal from the speed sensor (volts on the ordinate).
  • Curve B represents the evolution of the engine speed over time.
  • the graph in Figure 10 shows the mapping of different measurements made, positioned according to AO and Tho.
  • the angle traveled before a possible change of direction, AO is plotted on the abscissa, and the variable Tho on the y-axis.
  • a zone Z3 (consisting of Z31 and Z32) in which there sometimes occurs a change of direction (and sometimes no change of direction)
  • the distribution of these zones depends on:
  • minimum thresholds of reliability criterion to be applied in the case of a change of direction and the absence of a change of direction are defined.
  • the calculation of AO and Tho makes it possible to define a minimum threshold for the criterion of reliability, best adapted to the situation. For example, if we conclude a change of direction, we preferentially seek greater reliability in an area where a change can not occur, while a less stringent reliability criterion may be chosen in an area where know that a change of meaning will occur.
  • the threshold of the reliability criterion is finely defined. As previously explained, if the reliability criterion is lower than the threshold defined as a function of the position in the map established, then the choice made (Vn) between the two calculated speeds V1 and V2 will be invalidated or not. The next restart will then be according to a suitable strategy, as previously explained.
  • the method according to the invention coupled to a method for determining the stopping position of the motor thus makes it possible to determine:
  • An engine stop position called recommended corresponds to the motor angle at the moment when there is a invalidation of the calculation, as previously described.
  • Uncertainty which can be counted as a number of fronts, and then increments by 1 at each edge from the invalidation. This makes it possible to define the zone in which the engine stop position is located.
  • Figure 1 1 shows 3 cases for which the uncertainty determined under the previously exposed conditions is respectively 1, 2 and 3.
  • the crosses correspond to the planned stop positions, the round points the recommended position, the arrows the uncertainty range around a recommended position.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de validation de la position d'arrêt d'un moteur à combustion dont le système de contrôle met en œuvre une stratégie de détermination de sa position d'arrêt par le calcul de l'angle parcouru par le vilebrequin du moteur lors de périodes successives précédant son arrêt, caractérisé en ce qu'on détermine pour chaque période considérée un critère de fiabilité (C), représentatif de la probabilité qu'on ait correctement pris en considération un changement de sens de rotation du vilebrequin lors de la période considérée et en ce qu'on invalide le calcul d'angle parcouru si le critère de fiabilité (C) est inférieur à un seuil prédéterminé.

Description

PROCEDE DE VALIDATION DE LA POSITION D'ARRET D'UN MOTEUR A
COMBUSTION
[0001 ] L'invention porte sur le domaine des moteurs à combustion de tous types. Plus précisément, elle a trait à l'arrêt et au redémarrage des moteurs à combustion interne.
[0002] Au démarrage d'un moteur, sa position dans le cycle, c'est-à-dire l'état de ses différents cylindres est a priori inconnue. Il est cependant important d'injecter le carburant et de déclencher l'allumage (pour un moteur à allumage commandé) à des moments adéquats du cycle. Plusieurs stratégies de démarrage sont connues et peuvent être employées.
[0003] Classiquement, lors du redémarrage d'un moteur, on doit effectuer plusieurs étapes successives. Dans une première étape dite de synchronisation, on détecte la position du moteur lorsqu'il est en régime sous démarreur (ou alterno-démarreur). Il s'agit donc par exemple d'actionner le moteur à l'aide du démarreur sans injecter de carburant ni alimenter les bougies d'allumage, jusqu'à l'obtention de la synchronisation du moteur. Cependant, cette solution classique entraine un important délai au démarrage.
[0004] Dans une seconde étape, on pilote l'injection de carburant dans le moteur et son l'allumage pour les moteurs à allumage commandé, ou l'injection seule pour les moteurs diesel. La synchronisation préalable du moteur, c'est-à-dire la connaissance de la position de chacun de ses cylindres dans le cycle, est fondamentale car elle permet de piloter l'injection de carburant au moment adéquat, ainsi que le déclenchement de l'inflammation du mélange dans un moteur à essence (allumage).
[0005] Afin de connaitre et de suivre la position de chacun des cylindres dans un cycle, les calculateurs électroniques disposent principalement d'informations fournies par deux capteurs, qui caractérisent respectivement la rotation du vilebrequin du moteur (on parle alors de capteur de régime), et la rotation d'au moins un arbre à cames (on parle alors de capteur de position AAC ou arbre à cames).
[0006] Au cours d'un cycle d'un moteur à 4 temps, le vilebrequin effectue 2 tours, soit une rotation de 720°. Pour des raisons de clarté, conformément à l'usage, nous posons qu'un cycle commence à 0° d'angle vilebrequin au début d'une phase de compression d'un cylindre donné et se termine à 720° à la fin de la phase d'admission de ce même cylindre. [0007] Le volant moteur, solidaire du vilebrequin du moteur, est pourvu sur sa périphérie d'un ensemble de dents, appelé cible, en regard de laquelle est positionné le capteur de régime. Il délivre une tension alternative en créneaux, présentant des fronts électriques montants et des fronts électriques descendants, et dont la fréquence varie avec le régime du moteur. On ménage des dents manquantes sur la denture portée par le volant moteur. Le capteur va détecter ces lacunes apportant ainsi une information sur la position du vilebrequin.
[0008] Typiquement, le volant moteur peut présenter, par exemple, 58 dents et deux lacunes (c'est-à-dire une denture de 60 dents dont 2 manquantes). Il y a une corrélation entre le passage de la cible en face du capteur et le signal électrique émis. Le contrôle moteur adapte la position en angle du vilebrequin en fonction des signaux émis par le capteur.
[0009] On notera en outre que la détection de la lacune ne suffit pas à positionner de façon absolue le moteur dans le cycle, puisqu'une absence de dent peut correspondre à deux instants distincts du cycle. Afin de trancher entre les deux positions possibles, on peut mettre en œuvre un dispositif analogue sur au moins un arbre à cames du moteur, avec une denture présentant au moins une lacune (ou singularité) et un capteur en regard. L'arbre à came ne faisant qu'un tour par cycle, la détection de la lacune dans la denture ménagée permet de trancher entre les deux positions possibles, et d'obtenir ainsi ce que l'on appelle la synchronisation totale du moteur.
[0010] Les informations issues des capteurs de régime et AAC permettent ainsi d'obtenir une information précise de la position du moteur sur 720°.
[001 1 ] L'exploitation des signaux issus des capteurs de position du vilebrequin et d'arbre à cames permet de connaître la position du moteur lors de son arrêt. En effet, le comptage des dents portées par le volant moteur et vues par le capteur régime / position permettent de suivre l'évolution du cycle moteur. Cependant, les capteurs évoqués précédemment ne traduisent qu'un changement d'état (présence ou absence de dent en regard). Ils sont généralement incapables d'identifier le sens de rotation du volant moteur. Cependant, lors de l'arrêt d'un moteur, une rotation du moteur en sens inverse de son sens de fonctionnement peut avoir lieu, avant son arrêt. On parle alors de rebond du vilebrequin. Plusieurs rebonds peuvent se produire lors d'un arrêt.
[0012] Les capteurs généralement utilisés sont incapables d'identifier ce fait, et la position d'arrêt ne peut alors être connue. En effet, le capteur de régime actuel servant à la synchronisation est unidirectionnel, c'est-à-dire qu'il émettra le même signal quel que soit le sens de rotation du moteur, car de tels capteurs ne traduisent qu'un changement d'état (présence ou absence de dent en regard), qui sont traduits en un signal électrique.
[0013] Deux méthodes de détection de la position d'arrêt moteur existent actuellement, et utilisent respectivement un capteur de régime bidirectionnel, coûteux, ou une stratégie logicielle utilisant l'information signal de régime unidirectionnel qui n'est pas suffisamment robuste pour garantir avec précision la connaissance de la position d'arrêt du moteur.
[0014] On connait également par le brevet FR2890690 qui utilise un capteur monodirectionnel dans une méthode pour déterminer le sens de rotation d'un moteur et en déduire par conséquent sa position d'arrêt. Une telle méthode est cependant insatisfaisante, car il ne prend pas en compte nombre d'éléments potentiellement mis en jeu dans le moteur, par exemple :
- le fait que l'angle parcouru pendant un état haut du signal issu du capteur de régime est potentiellement différent de l'angle parcouru pendant un état bas, ce qui favorise les erreurs dans la détection des changements de sens du vilebrequin ;
elle se contente d'exploiter le signal du capteur de régime, sans se baser sur les phénomènes physiques effectivement mis en jeu ;
[0015] II est par ailleurs possible de calculer la position d'arrêt du moteur à l'aide d'une stratégie plus évoluée, dont on donne un exemple ci-après.
[0016] Une telle stratégie repose sur un procédé d'estimation de la position d'arrêt d'un moteur à combustion muni d'un capteur de régime, dans lequel, lors d'une phase d'arrêt dudit moteur, on observe les fronts électriques issus du capteur et dans laquelle, pour toute période n observée correspondant à la période écoulée entre la détection de deux fronts successifs du capteur de régime :
• On calcule l'angle parcouru par le vilebrequin dans l'hypothèse où le vilebrequin n'a pas changé de sens de rotation au cours de la période n
• On calcule deux vitesses de rotation du vilebrequin, une première vitesse à l'aide de l'angle parcouru calculé précédemment, dans l'hypothèse où le vilebrequin dernier n'a pas connu de changement de sens de rotation au cours de la période n, et une seconde vitesse dans l'hypothèse ou ce dernier a connu un changement de sens de rotation au cours de la période n ; • On estime une vitesse de rotation du vilebrequin en fonction de vitesses de rotations calculées dans des périodes précédentes
• On compare les deux vitesses de rotation calculées à la vitesse de rotation estimée, et on définit la vitesse de rotation dans la période n, étant égale à la vitesse calculée (choisie entre la première vitesse et la seconde vitesse) la plus proche de la vitesse estimée ;
• On choisit, en fonction du choix effectué entre les vitesses calculées, l'angle effectivement parcouru pendant la période n entre l'angle précédemment calculé dans l'hypothèse ou le vilebrequin n'a pas changé de sens de rotation et un angle nul dans l'hypothèse ou le vilebrequin a changé de sens de rotation.
• On répète les étapes précédentes jusqu'à l'arrêt du moteur et on détermine son angle d'arrêt par cumul des angles parcourus.
[0017] On peut imaginer nombre de procédés d'évaluation de la position d'arrêt d'un moteur basés sur cette idée de cumul d'angles élémentaires parcourus. On pourrait par exemple baser les calculs mis en jeu non pas sur la vitesse, mais sur les accélérations angulaires qui en dérivent directement, ou mettre en jeu diverses méthodes d'estimation de la vitesse de rotation (interpolations d'ordres divers par exemple), etc.
[0018] Quelle que soit le procédé mis en jeu, aussi fiable soit-il, il ne permet pas d'appréhender correctement les éventuelles erreurs commises lors de sa mise en œuvre, notamment quant à la détection d'un phénomène de rebond du vilebrequin, ce qui peut rendre hasardeux le démarrage successif du moteur. Le procédé développé dans l'invention permet de quantifier la confiance que l'on peut avoir dans le résultat donné, c'est-à-dire la probabilité que le résultat du procédé soit correct et avec quelle incertitude. En outre, le procédé développé dans l'invention précise également l'utilisation qui peut être faite de cette information lors d'un démarrage successif, en fonction notamment de la position d'arrêt calculée du moteur et des phénomènes physiques observés lors de l'arrêt.
[0019] Plus précisément, l'invention porte sur un procédé de validation de la position d'arrêt d'un moteur à combustion dont le système de contrôle met en œuvre une stratégie de détermination de sa position d'arrêt par le calcul de l'angle parcouru par le vilebrequin du moteur lors de périodes successives précédant son arrêt au cours desquelles on juge si le vilebrequin a connu un changement de sens de rotation, caractérisé en ce qu'on détermine pour chaque période considérée un critère de fiabilité, représentatif de la probabilité qu'on ait correctement jugé si le vilebrequin a connu un changement de sens de rotation lors de la période considérée et en ce qu'on invalide le calcul d'angle parcouru si le critère de fiabilité est inférieur à un seuil prédéterminé. Ainsi, si une mesure aboutit à une incertitude trop grande quant à la détection d'un rebond du vilebrequin, on choisira de ne pas prendre en compte cette mesure et l'on arrêtera le procédé, ou bien on mettra en jeu d'autres procédés d'estimation de la position d'arrêt à partir de ce moment.
[0020] De préférence, lorsqu'on a conclu à un changement de sens de rotation du vilebrequin lors d'une période, on force à zéro le seuil de critère de fiabilité pris en compte pour la période suivante. Cela a pour conséquence d'éviter d'observer consécutivement deux rebonds du vilebrequin, ce qui n'a jamais été observé sur un moteur.
[0021 ] De préférence, si après qu'on a conclu à un changement de sens du vilebrequin au cours d'une période considérée on détecte une absence de changement de sens au cours de la période suivante, on adapte le seuil de critère de fiabilité pour cette période suivante à un premier niveau prédéfini, inférieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions. Si après qu'on a conclu à un changement de sens du vilebrequin au cours d'une période considérée on détecte un changement de sens au cours de la période suivante, on adapte le seuil de critère de fiabilité pour cette période suivante à un second niveau prédéfini, supérieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions. Il est ainsi possible de tenir compte du fait qu'un changement de sens de rotation du vilebrequin ne peut généralement pas être suivi d'un autre changement de sens. En procédant ainsi, on évite d'invalider inutilement des calculs (dans cas où le changement de sens n'est pas suivi d'un autre changement de sens) ou au contraire de considérer exact un calcul qui présente une forte probabilité d'être erroné (dans cas où le changement de sens est suivi d'un autre changement de sens).
[0022] De préférence, si on détecte un rebond du vilebrequin supérieur en angle à un rebond du vilebrequin précédent, on invalide le calcul de l'angle parcouru avant l'arrêt du moteur. Si un tel rebond est constaté, une erreur ou un phénomène inattendu s'est probablement produit. Il convient d'invalider le calcul réalisé.
[0023] De préférence, on définit en outre la probabilité d'un rebond du vilebrequin par le positionnement dans une cartographie, définissant des zones de probabilité de l'occurrence d'un changement de sens de rotation du vilebrequin, dans un espace dépendant d'un paramètre traduisant l'évolution de la vitesse de rotation du moteur (Tho), et d'un paramètre représentatif de l'angle parcouru avant un éventuel changement de sens (AO) et fonction de l'angle parcouru pendant la période n-2 (agln-2), de la durée de la période n (Tn) et de la durée de la période n-2 (Tn-2). Cela permet de savoir facilement si l'occurrence d'un rebond est certaine, probable, ou impossible. L'inventeur a constaté
Tn qu'une cartographie appropriée met en jeu le paramètre ^"° = ~ d'une part pour
*- n-2 traduire l'évolution de la vitesse de rotation du moteur, et le
paramètre afin de traduire l'angle parcouru avant un éventuel changement de sens.
[0024] Dans une variante de l'invention, on définit deux seuils de critère de fiabilité pour chaque zone de la cartographie, selon qu'on a conclu à la présence ou à l'absence de changement de rotation du vilebrequin dans la période n considérée. Ainsi, on pourra être moins exigent sur le critère de fiabilité si on a conclu à un changement de sens et si l'on sait qu'il y a une forte probabilité qu'un changement de sens de rotation se produise. A contrario, il peut être préférable d'exiger un critère de fiabilité élevé dans les zones de la cartographie où la probabilité d'un rebond du vilebrequin est faible.
[0025] De préférence, le calcul du critère de fiabilité (C) est une fonction de l'écart entre une première vitesse (V1) calculée à l'aide de l'angle parcouru calculé sur la période considérée dans l'hypothèse où le vilebrequin n'a pas connu de changement de sens de rotation au cours de cette période et une vitesse estimée pour cette période (Vn,) en fonction des vitesses de rotation dans les périodes précédentes (Vn-1 , Vn-2, ...) d'une part, et l'écart entre une seconde vitesse (V2) dans l'hypothèse où le vilebrequin a connu un changement de sens de rotation au cours de cette période et la vitesse estimée pour cette période (Vn,) d'autre part.
[0026] Dans une variante de l'invention, on calcule le critère de fiabilité (C) selon la formule : , dans laquelle V1 représente la première vitesse, V2 la seconde vitesse dans l'hypothèse, et Vn, la vitesse estimée pour la période considérée. On a ainsi un critère simple pour lequel une valeur proche de 100 traduit une quasi-certitude, et une valeur proche de zéro traduit une forte incertitude. [0027] De préférence, et dans le cadre d'un procédé dans lequel on réalise un calcul de vitesses de rotation (Vn.! , Vn, Vn+1,...) pour les périodes considérée (n-1 , n, n+1 ) correspondantes par une interpolation d'ordre un :
• si la vitesse de rotation définie pour la période n-1 (Vn-i) est positive et si on a conclu à l'absence de changement de sens dans la période n, on calcule la dérivée seconde du régime moteur à partir d'au moins trois vitesses de rotation définies dans les périodes précédentes, et, si cette dérivée seconde est positive, on adapte le seuil de critère de fiabilité pour la période n+1 à un troisième niveau prédéfini, inférieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions.
• si la vitesse de rotation définie pour la période n-1 (Vn-i) est positive et si on a conclu à un changement de sens dans la période n, on calcule la dérivée seconde du régime moteur à partir d'au moins trois vitesses de rotation définies dans les périodes précédentes, et, si cette dérivée seconde est négative on adapte le seuil de critère de fiabilité pour la période n+1 à un quatrième niveau prédéfini, inférieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions.
• si la vitesse de rotation définie pour la période n-1 (Vn--,) est négative et si on a conclu à un changement de sens dans la période n, on calcule la dérivée seconde du régime moteur à partir d'au moins trois vitesses de rotation définies dans les périodes précédentes, et, si cette dérivée seconde est positive on adapte le seuil de critère de fiabilité pour la période n+1 à un cinquième niveau prédéfini, inférieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions.
• si la vitesse de rotation définie pour la période n-1 (Vn-i) est négative et si on a conclu à une absence de changement de sens dans la période n, on calcule la dérivée seconde du régime moteur à partir d'au moins trois vitesses de rotation définies dans les périodes précédentes, et, si cette dérivée seconde est négative on adapte le seuil de critère de fiabilité pour la période n+1 à un sixième niveau prédéfini, inférieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions.
Ces différents cas de figure correspondent à des situations typiques lors de l'arrêt d'un moteur, pour lesquelles on peut prendre en considération un critère de fiabilité moins élevé, pour ne pas invalider un calcul qui a de grandes probabilités d'être exact. Par exemple, dans le premier cas de figue cité, prendre un critère de fiabilité faible est particulièrement intéressant pour éviter des invalidations intempestives de la vitesse de rotation définie pour la période considérée, lors de franchissement de points morts hauts du moteur. Bien évidemment, une vitesse de rotation positive correspond à la rotation du moteur dans son sens normal de fonctionnement, tandis qu'une vitesse de rotation négative traduit la rotation du moteur en sens inverse de son sens de fonctionnement normal.
[0028] De préférence, si le calcul d'angle parcouru est invalidé, on mémorise l'angle moteur au moment de l'invalidation, on compte les fronts issus d'un capteur de régime suivant cette invalidation observés par le capteur de régime, et on en déduit une plage possible de position d'arrêt du moteur. Ainsi, même si la position exacte du moteur lors de son arrêt n'a pas pu être déterminée, la plage de valeur possible pourra donner une information utilisable pour la synchronisation du moteur lors du démarrage.
[0029] L'invention est décrite plus en détail et en référence aux figures présentant diverses étapes mises en jeu dans un procédé selon l'invention.
La figure 1 présente un synoptique général de l'invention d'un mode de détermination de la position d'arrêt pouvant être utilisé préalablement à l'invention.
La figure 2 présente sur un graphe un mode de détermination de la vitesse de rotation estimée du moteur pour la réalisation d'un procédé selon l'invention.
La figure 3 illustre l'interprétation en vitesse de rotation faite de l'observation des signaux du capteur de régime, dans le cas où un changement de sens de rotation se produit.
La figure 4 présente les données pouvant être mise en jeu dans l'invention dans la méthode de détermination de l'angle parcouru par le vilebrequin pendant une période déterminée.
La figure 5 présente dans un logigramme une méthode de calcul appliquée à aux données afin de déterminer l'angle parcouru dans une période donnée.
La figure 6 présente les données utilisées dans la méthode de détermination de l'angle parcouru par le vilebrequin pendant une période déterminée, mise en jeu dans l'invention, dans le cas particulier où le capteur de régime passe devant la lacune de dent de la cible observée.
La figure 7 présente graphiquement deux cas de figure pour lesquels une méthode utilisée pour déterminer la position d'arrêt du moteur donne une réponse fiable, ou, au contraire, ne permet pas de trancher formellement. La figure 8 présente une explication graphique de l'angle parcouru avant un changement de sens éventuel.
La figure 9 présente sur un cas l'approximation faite l'angle parcouru avant un changement de sens éventuel
La figure 10 présente une cartographie selon l'invention des probabilités d'occurrence d'un changement de sens du vilebrequin, en dehors de la zone de lacunes de dents sur la cible du capteur de régime, ou de la détection du front suivant un changement de sens.
La figure 1 1 présente un emploi possible des évaluations faites de la position d'arrêt et de son incertitude dans l'interprétation des premières mesures lors du redémarrage.
[0030] Dans une première étape 1 , les mesures obtenues des capteurs de régime et arbre à cames sont adaptées afin d'obtenir les paramètres nécessaires à la mise en œuvre des étapes suivantes. De la mesure des périodes entre les fronts du signal des capteurs, ainsi que par intégration des mesures antérieures selon des modalités qui seront ultérieurement précisées, on déduit : les périodes écoulées dent à dent, différentes vitesses angulaires utiles pour la prévision de la vitesse à venir du vilebrequin, et l'angle parcouru précédemment.
[0031 ] Par convention et dans la suite du présent mémoire, on appellera n une période élémentaire entre deux fronts donnés, Tn sa la durée, n-1 la période élémentaire précédente, etc.
[0032] Dans une seconde étape 2, dite étape de calcul des vitesses, on estime l'angle parcouru par le volant moteur (ou le vilebrequin), pendant une période élémentaire. Les mesures réalisées font l'objet de deux interprétations, par le calcul de deux vitesses de rotations, selon que le vilebrequin a connu ou non un phénomène de rebond (c'est-à-dire un changement de sens du vilebrequin pendant la phase d'arrêt du moteur), respectivement dans des sous étapes d'interprétation 3 et 4, aboutissant au calcul d'une première vitesse de rotation \Λ sans rebond vilebrequin, et à une seconde vitesse V2 si un rebond s'est produit.
[0033] En parallèle, une estimation Vn, du régime est menée dans une sous-étape 5. Cette estimation est menée par une simple interpolation du régime dans les périodes élémentaires précédentes (Tn--I , Tn-2, etc.). [0034] Dans une étape 6 dite de comparaison et décision, on compare les valeurs calculées des vitesses de rotation calculées V1 et V2 selon que le vilebrequin a connu ou non un changement de sens d'une part, à la vitesse de rotation interpolée Vnι. La vitesse calculée V1 ou V2 la plus proche de la vitesse de rotation interpolée Vn, sera considérée comme la valeur à prendre en compte (que nous appellerons Vn). Dans une étape 7 dite d ' « adaptation d'angle parcouru et vitesse » on adapte la position du vilebrequin dans le cycle et la vitesse en fonction du choix effectué entre V1 et V2.
[0035] Ces valeurs sont ensuite réutilisées dans le cadre de la première étape 1 pour la période n+1 successive à n.
[0036] En outre, dans l'invention, on détermine un indicateur de confiance C, selon des modalités ultérieurement précisées, indicateur qui permet de déterminer dans quelles mesures l'estimation de l'angle moteur est fiable. La valeur de cet indicateur pourra permettre de prendre des mesures adaptées lors du redémarrage, selon l'amplitude de la zone dans laquelle le moteur peut effectivement s'être arrêté.
[0037] La figure 2 présente sur un graphe le mode préférentiel de détermination des vitesses de rotation du moteur pour la réalisation d'un procédé de détermination de la position d'arrêt, compatible de la mise en œuvre de l'invention. La courbe A représente le signal électrique issu du capteur de régime (volts en ordonnée). La courbe B représente l'évolution du régime moteur au cours des périodes n-2 à n. La courbe I représente l'interpolation faite du régime moteur pour la mise en œuvre de la sous étape 5 du procédé représenté en figure 1.
[0038] De façon simple, l'estimation de la vitesse de rotation peut être réalisée à l'aide d'une interpolation au premier ordre. Cette interpolation prend pour paramètre :
• Tn-2, Tn--I, etc. : les durées entre deux fronts successifs du signal du capteur de régime ;
• Vn_2 , Vn.! : les vitesses de rotation obtenues lors des précédents calculs ;
• Vn, : la valeur de l'interpolation du régime pour la période n, préférentiellement à la moitié de la période n ; [0039] L'interpolation de Vn, est réalisée à l'aide des vitesses de rotation obtenues pour les deux demi-dents précédentes. En se basant sur les interpolations sur la moitié des périodes élémentaires considérées, les périodes élémentaires correspondant aux périodes s'écoulant entre la détection de 2 fronts du signal du capteur de régime, qu'il s'agisse d'un front montant ou descendant, on peut légitimement comparer Vni avec V1 et V2, calculées au milieu des périodes élémentaires.
[0040] On peut également mettre en œuvre, dans une variante non représentée ici, une interpolation au second ordre, mais l'inventeur a constaté, après avoir mené de nombreux essais, que les résultats obtenus sont moins satisfaisants qu'avec une interpolation au premier ordre, dans l'optique de la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention.
[0041 ] On peut également mettre en œuvre, dans une variante non représentée ici, un modèle basé sur un modèle de remplissage des cylindres du moteur.
[0042] On peut également mettre en œuvre, dans une variante non représentée ici, un modèle basé sur la mesure de l'accélération lors du précédent demi-tour moteur.
[0043] Comme précédemment explicité, on interprète les mesures réalisées par le capteur de régime dans deux sous étapes menées conjointement, respectivement la sous étape 3 et la sous étape 4, sous la forme d'une première vitesse de rotation V1 (sans changement de sens de rotation du moteur) et d'une seconde vitesse V2 (avec un changement de sens de rotation du moteur).
[0044] En pratique, la seconde vitesse V2 sera préférentiellement considérée nulle, comme l'illustre la figure 3. La courbe A représente le signal électrique issu du capteur de régime (volts en ordonnée). La courbe B représente l'évolution du régime moteur au cours du temps. Les fronts, montants ou descendant, correspondant aux dents vues par le capteur au cours du temps sont référencés, sur la période analysée en figure 3, respectivement A1 , A2, A3, A4.
[0045] Lors d'un changement de sens, la direction de rotation est inversée. Le dernier front vu avant le changement de sens A2 correspond à la même dent que le 1 er front vu après ce même changement de sens A3. Le changement de sens se situe donc approximativement au milieu de ces deux fronts. De même, les fronts A1 et A4 correspondent à la même dent de la cible.
[0046] Ainsi, et considérant notamment que le moteur tourne instantanément après changement de sens à une vitesse opposée mais sensiblement égale à ce qu'elle était avant le changement de sens, l'interprétation de la mesure si il y a présence d'un changement de sens est une vitesse de rotation nulle sur le milieu du dernier intervalle de temps mesuré. [0047] Pour le calcul des vitesses de rotation, sur une période élémentaire n de durée
Tn, qu'il y ait eu changement de sens ou non, on peut appliquer la formule générale : Angle _ parcouru
Vx = -
Tn
Dans cette formule, Vx désigne la vitesse de rotation du moteur, c'est-à-dire en pratique la première vitesse V1 ou la seconde vitesse V2 (volant moteur ou vilebrequin), Angle_parcouru la rotation angulaire estimée du volant moteur pendant une période n, et Tn durée de la période considérée. On considère cette vitesse égale à la vitesse instantanée au milieu de la période considérée.
[0048] II résulte des 3 sous-étapes (3, 4, 5) de l'étape 2 présentée en figure 1 , trois valeurs de vitesses de rotation du moteur : selon la sous étape 3, la seconde vitesse V2, selon la sous-étape 4, la première vitesse V1 , et selon la sous étape 5, la vitesse estimée par interpolation Vnι, obtenue par exemple par une interpolation des résultats précédents, tel que détaillé en figure 2.
[0049] Dans l'étape 6 présentée en figure 1 , on traite ces informations de la manière suivante : si la seconde vitesse V2 calculée avec changement de sens est plus proche de la vitesse interpolée Vn, que ne l'est la première vitesse Vi calculée sans changement de sens alors, on considère qu'il y a eu un changement de sens. Sinon, on considère qu'il ne s'est pas produit de changement de sens.
[0050] Une stratégie particulière a été mise en place afin d'estimer l'angle parcouru durant une période élémentaire n. Cette estimation d'angle s'avère nécessaire pour une bonne précision de l'estimation de la vitesse. En effet, le procédé développé peut être mis en œuvre sur chaque front, mais l'inventeur a constaté que les angles parcourus pendant un état haut électrique et un état bas électrique sont différents et variables au cours du temps. Or pour calculer la vitesse de rotation, il faut connaitre l'angle parcouru et le temps nécessaire pour parcourir cet angle. L'angle parcouru entre deux fronts étant indéterminé, il est donc impossible de calculer précisément la vitesse de rotation. Une méthode de calcul de l'angle parcouru a donc été développée. Elle est présentée en figure 4 et en figure 5. La figure 4 présente un cas d'application général, mais des mesures particulières seront prises lorsque la lacune de dent présente sur la cible vue par le capteur de régime vient interférer avec la mesure dans la période n considérée.
[0051 ] Dans le cas général, un capteur de régime n'est utilisé que sur les fronts descendants : l'angle parcouru entre deux fronts descendants est connu et fixe. Ici, nous faisons également l'hypothèse que l'angle parcouru entre deux fronts montants est identique.
[0052] Nous allons estimer l'angle parcouru durant la période n, période considérée, entre deux fronts successifs donnés, dans l'hypothèse ou le vilebrequin ne change pas de sens de rotation dans la période considérée. La courbe A présente le signal électrique provenant du capteur de régime (en volts). La courbe B représente l'évolution du régime moteur au cours des périodes n-2 à n. On note l'angle parcouru entre deux fronts identiques (deux fronts descendants comme sur la figure, ou deux fronts montants) agltooth-
L'angle parcouru durant la période n est nommé agln. De même, l'angle parcouru durant la période n-1 est nommé aglπ-i -
[0053] Ces différentes données sont alors traitées selon le logigramme en figure 5.
[0054] Tout d'abord, la vitesse moyenne durant les périodes n et n-1 cumulées est estimée, et nommée Vn-i/n. Nous considérons que cette vitesse est la vitesse instantanée lors au milieu de l'intervalle de temps cumulant les périodes n et n-1 .
[0055] On connait par ailleurs Vn_2 correspondant à la vitesse instantanée calculée précédemment (tel que fait pour Vn.1/n). On obtient par interpolation Vn-H , vitesse instantanée interpolée au milieu de la période Tn.!.
[0056] On déduit alors agln-i , l'angle parcouru pendant n-1 par la relations \ agln_λ = Tn_λ - Vn_h .
[0057] De même, on déduit agln, l'angle parcouru pendant la période n de la relation : agltooth = agln_λ + agln
[0058] Avec ce procédé, les deux précédentes mesures de périodes front à front permettent d'estimer l'angle parcouru lors de la dernière période front à front. D'autres méthodes peuvent néanmoins être envisagées, sur le même principe général, mais en changeant l'ordre de l'estimateur d'angle parcouru :
• En considérerant que la vitesse de rotation est constante entre deux fronts successifs (ordre 0).
Au premier ordre, par adaptation de la méthode décrite, • Au second ordre, une telle méthode ayant été testée et développée, l'inventeur à néanmoins constaté que l'augmentation du nombre de calculs était importante en comparaison de l'amélioration de précision apportée.
[0059] L'estimation d'angle parcouru durant la période n suppose que l'angle parcouru lors des 2 derniers fronts est égal à agltooth- Or, ceci n'est pas le cas à proximité de la dent manquante sur la cible du capteur de régime, ni après un changement de sens (l'angle parcouru entre deux fronts est nul lors d'un changement de sens). Un système particulier de gestion de ces singularités doit donc être mis en place.
[0060] Une telle situation est présentée sur la figure 6, avec des références analogues à celle de la figure 4. Dans le cas du passage du capteur face à la dent manquante, et comme pour les dents classiques, l'angle parcouru durant l'état haut de la dent manquante est différent de l'angle parcouru lors de l'état bas et l'état haut. Il faut pouvoir calculer ces 2 angles.
[0061 ] La méthode utilisée est alors la même que pour l'estimation d'angle parcouru précédemment exposée : nous nous appuyons sur des mesures entre deux fronts identiques où les angles parcourus sont connus pour déterminer les angles parcourus entre deux fronts successifs.
[0062] Nous nommons l'angle entre deux fronts descendants :
D'une dent classique : agltooth
De la dent manquante : agltooth_oτ
[0063] On nomme Vn_3/n_2 la vitesse instantanée à la moitié de l'intervalle temporel correspondant au cumul des périodes n-2 et n-3. Nous considérons que cette vitesse est égale à la vitesse moyenne durant l'intervalle de temps cumulant les périodes n-2 et n-3.
[0064] On nomme Vn-i/n la vitesse instantanée à la moitié de l'intervalle temporel correspondant au cumul des périodes n et n-1. Nous considérons que cette vitesse est égale à la vitesse moyenne durant l'intervalle de temps cumulant les périodes n et n-1.
[0065] On obtient par interpolation Vn-n , vitesse instantanée estimée au milieu de la période n-1
[0066] On déduit alors agln-i de la relation : agln_λ = Tn_λ • Vn_h [0067] Cette méthode permet donc d'estimer l'angle parcouru lors du premier état de la dent manquante. Mais le premier front suivant un passage de la dent manquante ou un changement de sens sont également des cas particuliers. Un système de sauvegarde et de mise à jour de l'angle parcouru peut être mis en place pour gérer ces deux cas.
[0068] Comme nous l'avons vu le procédé développé consiste essentiellement à prédire la vitesse de rotation, puis à choisir entre deux vitesses de rotation calculées selon l'interprétation faite des mesures réalisées.
[0069] Dans certains cas, le choix effectué entre les deux interprétations est parfaitement certain, tandis que dans d'autres cas de figure une certaine incertitude demeure. Le choix effectué entre les deux interprétations des régimes est certain si le choix retenu est très proche de l'estimation de la vitesse de rotation et si le choix rejeté en est très éloigné. Il est fondamental de connaître le degré de certitude ou de confiance que l'on peut avoir dans la fonction, afin de prendre les mesures adéquates.
[0070] La figure 7 présente deux cas de figures, favorable et défavorable pour l'interprétation correcte de la mesure. Sur les deux graphiques de la figure 7, l'abscisse est une échelle temporelle, tandis que l'ordonnée représente un régime moteur. La courbe I correspond au régime moteur interpolé. Le point Vn, correspond à la vitesse de rotation du moteur estimée par interpolation de la vitesse sur les périodes précédentes, tel que précédemment explicité. Le point V1 correspond, pour le même instant que celui pour lequel Vn, est estimé, à la vitesse de rotation du moteur calculée grâce aux mesures du capteur de régime, en l'absence de changement de sens du vilebrequin. Le point V2 correspond à la vitesse de rotation du moteur calculée dans le cas où un changement de sens du vilebrequin s'est produit.
[0071 ] Dans un cas favorable (graphique de gauche) l'estimation de la vitesse de rotation est très proche d'une des interprétations, et éloignée de l'autre. Ici, V1 est très proche de Vn,, tandis que V2 est très éloigné de Vn,. Dans le procédé ici représenté, on considère dans ce cas V1 comme la valeur à retenir, et l'on définit alors Vn, vitesse prise en compte pour la période n, par la relation Vn=VL Dans ce cas de figure, on peut en outre affirmer avec une quasi-certitude que le choix effectué est correct.
[0072] Le graphique de droite présente a contrario un cas plus défavorable. En effet, nous constatons que l'estimation de la vitesse de rotation interpolée Vn, est sensiblement aussi éloignée de la vitesse de rotation interprétée avec changement de sens V2 et de celle interprétée sans changement de sens V1.
[0073] Afin de quantifier ce constat, nous définissons dans l'invention une variable nommée « critère de fiabilité C ». Dans une variante préférentielle de l'invention, on la calcule selon la formule :
[0074] II en sort que :
C = O dans le pire cas : l'estimation de la vitesse de rotation est située à égale distance de l'interprétation avec et sans changement de sens.
C = 100 dans le cas idéal : l'estimation de la vitesse de rotation est égale à une des interprétations.
[0075] On peut donc grâce à ce critère quantifier la confiance que nous pouvons avoir dans l'interprétation retenue. Il est également possible de définir un seuil à ce critère. A chaque front électrique, on détermine si il y eu un changement de sens ou pas. On peut en utilisant le critère de fiabilité C définir si le choix effectué à chaque fois est sûr, ou s'il fait l'objet d'un doute.
[0076] Dans une des variantes de l'invention, on va donc définir un seuil minimal souhaité, et :
Si C est supérieur ou égal au seuil minimal, le choix de l'interprétation est validé ;
Si C est inférieur au seuil minimal, le choix de l'interprétation est invalidé. Dans ce cas, la position d'arrêt du moteur ne pourra être connue avec précision, et l'on pourra répondre à cette situation en mettant en jeu une stratégie de redémarrage adaptée à une position incertaine selon la variante de l'invention mise en jeu, ou totalement indéfinie :
• en sauvegardant l'angle moteur au moment de l'invalidation, et en l'incrémentant forfaitairement à chaque front, afin de définir une plage d'angle dans laquelle est située la position d'arrêt moteur.
ou • en utilisant une séquence classique de redémarrage, avec synchronisation du moteur)
[0077] Le choix de la valeur du seuil minimal correspond en pratique à un compromis entre le nombre de calculs corrects invalidés et le nombre de calculs incorrects non invalidés.
[0078] L'inventeur à constaté que l'occurrence d'un phénomène de rebond (changement de sens) dépend également de l'évolution de la vitesse de rotation du moteur et de l'angle parcouru par le moteur avant un éventuel changement de sens. Afin de s'assurer d'une bonne fiabilité du procédé, ainsi que pour trancher certains cas défavorable au choix de la bonne interprétation des mesures du capteur de régime grâce à une modulation du seuil critère de fiabilité à appliquer, une méthodologie basée sur une cartographie prenant en compte ces aspects est mise en place dans une variante de l'invention.
[0079] Dans un premier temps, il convient de déterminer l'angle parcouru par le moteur avant un éventuel changement de sens. Un estimateur de cet angle est créé à cet effet, et on note cet angle AO.
[0080] La figure 8 permet de mieux comprendre ce qu'est AO. La droite B représente le régime moteur, et la courbe A représente le signal en créneaux provenant du capteur de régime. Deux exemples sont figurés, et nous aurions par exemple un angle AO parcouru avant le changement de sens valent 0,2° à droite, et 2,8° à gauche pour une cible de type « 60-2 ».
[0081 ] En pratique, la vitesse de rotation ne décroit pas linéairement comme représenté sur la figure 8. La figure 9 présente, dans un cas plus réaliste, le mode préférentiel d'approximation de AO.
[0082] Sur la figure 9, l'abscisse est une échelle temporelle. La courbe A représente le signal électrique issu du capteur de régime (volts en ordonnée). La courbe B représente l'évolution du régime moteur au cours du temps.
[0083] Le principe est d'approximer le régime (courbe B) par deux droites en arcs brisés (courbe RA) afin d'égaliser les angles parcourus avant et après le changement de sens (l'aire hachurée est égale à l'aire présentant des pointillés). [0084] On tire de ces considérations l'approximation suivante de l'angle parcouru avant
changement de sens : AO u =
[0085] Selon la variante de l'invention appliquée, d'autres méthodes peuvent être envisagées :
« En considérant que la vitesse de rotation est nulle au milieu de l'intervalle, ce qui constitue une méthode très simple et néanmoins efficace en première approximation.
• En approximant la courbe au deuxième ordre, ce qui constitue une méthode plus précise, mais qui implique de résoudre un système d'équations complexe.
[0086] En effet, l'inventeur à constaté qu'il existe une répartition particulière de l'occurrence des changements de sens, en fonction de l'angle parcouru AO et d'un paramètre adimensionnel Tho, traduisant l'évolution de la vitesse de rotation du moteur, et défini par la formule :
T T
[0087] Le graphique en figure 10 présente la cartographie de différentes mesures réalisées, positionnées en fonction d'AO et de Tho. L'angle parcouru avant un éventuel changement de sens, AO, est porté en abscisse, et la variable Tho en ordonnée.
[0088] En dehors des cas dans la zone des dents manquantes et du front suivant un changement de sens qui seront traités de façon particulière, l'inventeur a constaté qu'il existe des zones aux caractéristiques distinctes. On peut distinguer :
• Une zone Z1 présentant l'occurrence systématique d'un changement de sens ;
• Une zone Z2 dans laquelle il ne se produit jamais de changement de sens ;
• Une zone Z3 (constituée de Z31 et Z32) dans laquelle il se produit parfois un changement de sens (et parfois pas de changement de sens) [0089] La répartition de ces zones dépend :
• Du rapport maximal entre l'angle parcouru lors de l'état haut électrique et de l'état bas électrique. L'inventeur a constaté qu'il convient de tolérer un écart de 10% : pour une dent à 6° cela donnerait une répartition à 3,3° pour un état électrique et 2,7° pour l'autre état.
• Du nombre de dents constituant la cible.
Par contre, ces zones ne dépendent pas du type de moteur considéré ; ce qui rend ces zones faciles à calibrer.
[0090] Selon une variante de l'invention, on peut obtenir une cartographie plus précise, par exemple en séparant la zone Z32 et la zone Z1 à l'aide d'un polynôme.
[0091 ] Dans l'invention, on définit pour chacune des zones, des seuils minimaux de critère de fiabilité à appliquer dans le cas d'un changement de sens et de l'absence de changement de sens. Il y a donc en tout 9 seuils définis : 1 seuil par zone dans le cas d'un changement de sens détecté dans le cadre du procédé de détermination de la position d'arrêt du moteur, soit 4 seuils, 1 seuil par zone dans le cas d'absence de changement de sens détecté dans le cadre du procédé défini dans l'invention, soit 4 autres seuils, et enfin 1 seuil dans le cadre du passage du capteur de régime en face de la lacune (dent manquante) sur la cible.
[0092] Après chaque calcul effectué dans le cadre du procédé de détermination de l'angle d'arrêt du moteur, le calcul de AO et de Tho permet de définir un seuil minimal pour le critère de fiabilité, adapté au mieux à la situation. Par exemple, si on conclu à un changement de sens, on cherche préférentiellement une plus grande fiabilité dans une zone où un changement ne peut pas se produire, tandis qu'un critère de fiabilité moins contraignant peut être choisi dans une zone où l'on sait pertinemment qu'un changement de sens va se produire.
[0093] Ainsi le seuil du critère de fiabilité est-il défini finement. Comme précédemment expliqué, si le critère de fiabilité est inférieur au seuil défini en fonction de la position dans la cartographie établie, alors le choix effectué (Vn) entre les deux vitesses calculées V1 et V2 sera invalidé ou non. Le redémarrage suivant se fera alors selon une stratégie adaptée, tel que précédemment expliqué. [0094] Dans sa variante préférentielle, le procédé selon l'invention couplé a un procédé de détermination de la position d'arrêt du moteur permet donc de déterminer :
• Une position d'arrêt moteur dite recommandée, correspond à l'angle moteur au moment où il y a une invalidation du calcul, selon les modalités précédemment décrites.
• L'incertitude, qui peut être comptée en nombre de fronts, et qui s'incrémente alors de 1 à chaque front à partir de l'invalidation. Cela permet donc de définir la zone dans laquelle est située la position d'arrêt moteur.
[0095] L'utilisation préférentielle des 3 caractéristiques déterminées va être détaillée à l'aide de la figure 1 1. La figure 1 1 présente 3 cas pour lesquels l'incertitude déterminée dans les conditions précédemment exposées vaut respectivement 1 , 2 et 3. Les croix correspondent aux positions d'arrêt prévues, les points ronds la position recommandée, les flèches la plage d'incertitude autour d'une position recommandée.
[0096] Dans la méthode d'utilisation lors du redémarrage des caractéristiques déterminées, seuls les fronts descendants sont pris en compte. Ainsi, selon la position réelle d'arrêt du moteur, la plage d'incertitude se traduit par la possibilité d'observer en premier différents fronts descendant. Les fronts pouvant potentiellement être observés en premier sont figurés par des losanges.
[0097] II convient de définir quel front sera effectivement observé en premier. Pour cela, on adopte préférentiellement une stratégie visant à minimiser la dispersion. Si la valeur de l'incertitude telle que définie précédemment est paire, alors on considère alors le milieu de l'intervalle défini par les fronts extrêmes potentiellement observables. Le premier puise descendant sera donc connue à plus ou moins l'incertitude divisée par 2 dents. Par exemple sur la figure 1 1 , pour une valeur d'incertitude de 2, nous avons +/-1 dent d'incertitude sur le premier puise descendant.
[0098] Si la valeur de l'incertitude telle que définie précédemment est impaire, alors le nombre de front potentiellement observables en premier est pair : le milieu de ces fronts tombe entre deux fronts. Il faudra donc choisir entre deux fronts, et l'on retient alors le front le plus proche de la vitesse prévue par le procédé de détermination de la position d'arrêt du moteur. Par exemple sur la figure 1 1 , pour une incertitude valant 3, nous avons le choix entre -1 ou +2 dents d'incertitude d'une part, et -2 ou +1 dent d'incertitude d'autre part. Nous retenons le choix -1/+2 dents, car la position prévue par le procédé de détermination de la position d'arrêt donnerait un front négatif comme premier puise descendant.
[0099] Le procédé ainsi développé permet de démarrer les moteurs thermiques plus rapidement. La position d'arrêt étant connue et validée dans de nombreux cas par un procédé de détermination de l'incertitude de la position d'arrêt et d'exploitation de cette incertitude, il n'est pas souvent nécessaire de synchroniser à nouveau le moteur lors de son redémarrage ce qui permet un gain de temps au redémarrage. Cela constitue en outre un avantage concurrentiel important dans les applications automobiles munies d'un système d'arrêt et redémarrage automatique dit « Stop and Start », soumises à des redémarrages fréquents devant être réalisés très rapidement.

Claims

Revendications :
1. Procédé de validation de la position d'arrêt d'un moteur à combustion dont le système de contrôle met en œuvre une stratégie de détermination de sa position d'arrêt par le calcul de l'angle parcouru par le vilebrequin du moteur lors de périodes successives précédant son arrêt et correspondant aux périodes écoulées entre la détection de deux fronts successifs d'un capteur de régime, périodes au cours desquelles on juge si le vilebrequin a connu un changement de sens de rotation, caractérisé en ce qu'on détermine pour chaque période considérée un critère de fiabilité (C), représentatif de la probabilité qu'on ait correctement jugé si le vilebrequin a connu un changement de sens de rotation lors de la période considérée et en ce qu'on invalide le calcul d'angle parcouru si le critère de fiabilité (C) est inférieur à un seuil prédéterminé.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, lorsqu'on a conclu à un changement de sens de rotation du vilebrequin lors d'une période, on force à zéro le seuil de critère de fiabilité pris en compte pour la période suivante.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que :
• si après qu'on a conclu à un changement de sens du vilebrequin au cours d'une période considérée on détecte une absence de changement de sens au cours de la période suivante, on adapte le seuil de critère de fiabilité pour cette période suivante à un premier niveau prédéfini, inférieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions.
• si après qu'on a conclu à un changement de sens du vilebrequin au cours d'une période considérée on détecte un changement de sens au cours de la période suivante, on adapte le seuil de critère de fiabilité pour cette période suivante à un second niveau prédéfini, supérieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que si on détecte un rebond du vilebrequin supérieur en angle à un rebond du vilebrequin précédent, on invalide le calcul de l'angle parcouru avant l'arrêt du moteur.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on définit en outre la probabilité d'un rebond du vilebrequin par le positionnement dans une cartographie, définissant des zones de probabilité de l'occurrence d'un changement de sens de rotation du vilebrequin, dans un espace dépendant d'un paramètre traduisant l'évolution de la vitesse de rotation du moteur (Tho), et d'un paramètre représentatif de l'angle parcouru avant un éventuel changement de sens (AO) fonction de l'angle parcouru pendant la période n-2 (agln-2), de la durée de la période n (Tn) et de la durée de la période n-2 (Tn-2).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on définit deux seuils de critère de fiabilité pour chaque zone de la cartographie, selon qu'on a conclu à la présence ou à l'absence de changement de rotation du vilebrequin dans la période n considérée.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le critère de fiabilité (C) est une fonction de l'écart entre une première vitesse (\Λ) calculée à l'aide de l'angle parcouru calculé sur la période considérée dans l'hypothèse où le vilebrequin n'a pas connu de changement de sens de rotation au cours de cette période et une vitesse estimée pour cette période (Vn,) en fonction des vitesses de rotation dans les périodes précédentes (Vn--I, Vn-2, ...) d'une part, et l'écart entre une seconde vitesse (V2) dans l'hypothèse où le vilebrequin a connu un changement de sens de rotation au cours de cette période et la vitesse estimée pour cette période (Vn,) d'autre part.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on calcule le critère de fiabilité
(C) selon la formule : C =
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on réalise un calcul des vitesses de rotation pour les périodes considérée (Vn--I, Vn, Vn+1 ,...) par une interpolation d'ordre un, caractérisé en ce que :
• si la vitesse de rotation définie pour la période n-1 (Vn-i) est positive et si on a conclu à l'absence de changement de sens dans la période n, on calcule la dérivée seconde du régime moteur à partir d'au moins trois vitesses de rotation définies dans les périodes précédentes, et, si cette dérivée seconde est positive, on adapte le seuil de critère de fiabilité pour la période n+1 à un troisième niveau prédéfini, inférieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions.
• si la vitesse de rotation définie pour la période n-1 (Vn-i) est positive et si on a conclu à un changement de sens dans la période n, on calcule la dérivée seconde du régime moteur à partir d'au moins trois vitesses de rotation définies dans les périodes précédentes, et, si cette dérivée seconde est négative on adapte le seuil de critère de fiabilité pour la période n+1 à un quatrième niveau prédéfini, inférieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions.
• si la vitesse de rotation définie pour la période n-1 (Vn-i) est négative et si on a conclu à un changement de sens dans la période n, on calcule la dérivée seconde du régime moteur à partir d'au moins trois vitesses de rotation définies dans les périodes précédentes, et, si cette dérivée seconde est positive on adapte le seuil de critère de fiabilité pour la période n+1 à un cinquième niveau prédéfini, inférieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions.
• si la vitesse de rotation définie pour la période n-1 (Vn-i) est négative et si on a conclu à une absence de changement de sens dans la période n, on calcule la dérivée seconde du régime moteur à partir d'au moins trois vitesses de rotation définies dans les périodes précédentes, et, si cette dérivée seconde est négative on adapte le seuil de critère de fiabilité pour la période n+1 à un sixième niveau prédéfini, inférieur au seuil normalement appliqué en l'absence de ces conditions.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, si le calcul d'angle parcouru est invalidé, on mémorise l'angle moteur au moment de l'invalidation, on compte les fronts issus d'un capteur de régime suivant cette invalidation observés par le capteur de régime, et on en déduit une plage possible de position d'arrêt du moteur.
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