FR2910970A1

FR2910970A1 - Procede et dispositif de determination de la vitesse de rotation d'un arbre

Info

Publication number: FR2910970A1
Application number: FR0760191A
Authority: FR
Inventors: Uwe Kassner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2008-07-04
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: FR2910970B1; CN101210934A; CN101210934B; US20080159467A1; DE102006061580A1

Abstract

Procédé de détermination de la vitesse de rotation d'un arbre comportant un moyen (1) ayant des repères (3, 4) qui au passage sur un élément (5) d'un capteur (2) génèrent un signal électrique. Le capteur (2) comporte une installation d'exploitation (8, 9) qui compte les repères passant sur l'élément de capteur (5) pendant une durée de fenêtre (tTor) et les transmet comme valeur de comptage (Zréel) à un appareil de commande (6).On déduit la durée de fenêtre (tTor) d'un incrément de temps, et on transmet une impulsion avec une durée réelle (tSynréel) déduite de l'incrément de temps à l'appareil de commande (6) qui compare une durée de consigne (tSyncons) ; on corrige la valeur de comptage (Zréel) par une valeur de correction (K) obtenue par la comparaison entre la durée réelle (tSynréel) et la durée de consigne (tSyncons).

Description

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de

détermination de la vitesse de rotation d'un arbre comportant un moyen muni de repères qui, à leur passage sur un élément de capteur d'un capteur génè- rent un signal électrique, le capteur comportant une installation d'exploitation qui compte les repères passant sur l'élément de capteur pendant une durée de fenêtre et les transmet comme valeur de comptage à un appareil de commande. Etat de la technique La mesure de la vitesse de rotation d'un arbre se fait selon l'état de la technique, par exemple par la mesure de repères d'une roue phonique passant devant un capteur pendant la rotation de l'arbre et générant des signaux électriques associés aux incréments du mouvement de rotation de l'arbre. Habituellement, par exemple dans le cas de vilebre- quin, on a une roue phonique comportant des dents et des intervalles de dents ; au passage devant un élément de capteur par exemple à effet Hall ou un élément de capteur inductif, les repères incrémentaux génèrent des impulsions de tension. Les impulsions de tension sont habituellement transmises comme une succession d'impulsions à deux niveaux d'une tension électrique ou d'un courant électrique vers l'appareil de commande électronique en aval. Celui-ci poursuit le traitement du signal. Habituellement, on détermine l'intervalle de temps entre les impulsions successives pour obtenir la vitesse de rotation instantanée de la roue phonique. Lorsque la vitesse de rotation augmente, les conditions re- latives à ce type de transmission de signaux augmentent. D'une part, les impulsions doivent être de plus en plus brèves et d'autre part avec l'exploitation dans l'appareil de commande électronique, la charge du microprocesseur de cet appareil de commande augmente pour la mesure de la fréquence impulsionnelle ou de la période. Un capteur qui couvre par exemple une plage de mesure très importante est celle de la vitesse de rotation d'un turbocompresseur de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. La plage de mesure se situe entre environ 20.000 et 300.000 T/min. Pour un tel capteur, il faut des interfaces et des procédés de transmission de données permettant de transmettre la vitesse de rota- tion mesurée sous la forme d'une information codée vers l'appareil de commande électronique. Il est avantageux d'avoir une très forte insensibilité vis-à-vis des signaux parasites et la charge constante de l'appareil de commande électronique car l'information de vitesse de rotation est transmise à un débit de données constant. Une difficulté de tels procédés de transmission de données est que le capteur ne dispose que d'une cadence relativement imprécise.

Alors que dans un appareil de commande relativement coûteux on dispose habituellement d'un oscillateur à quartz, le capteur ne comporte qu'un circuit électronique relativement peu précis pour générer la cadence. But de l'invention La présente invention a pour but d'augmenter la précision io de la mesure fournie par un capteur qui assure le codage de l'information de vitesse de rotation ou information angulaire ou à transmettre. Exposé et avantages de l'invention Ce problème est résolu par un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu' 15 - on déduit la durée de fenêtre d'un incrément de temps, et - on transmet une impulsion ayant une durée réelle déduite de l'incrément de temps à l'appareil de commande, et - l'appareil de commande compare l'impulsion à une durée de consigne, et 20 - on corrige la valeur de comptage par une valeur de correction obtenue à partir de la comparaison entre la durée réelle et la durée de consigne. La valeur de correction peut être un coefficient, un quotient ou une autre fonction. L'incrément de temps est habituellement la cadence d'une horloge ou la durée de la période d'une horloge. 25 De manière préférentielle, la valeur de comptage est corrigée par un coefficient constituant un coefficient de correction et cette valeur de correction est de préférence le quotient entre la durée de consigne et la durée réelle. L'incrément de temps est de préférence la durée d'une impulsion d'une horloge ou la durée de la période d'une horloge. La durée de la 30 fenêtre est de préférence un multiple constant de la durée de la période de l'horloge. Il est prévu que l'impulsion avec une durée réelle déduite de l'incrément de temps (durée de période) correspondant à au moins un bit représente un mot de données. A l'intérieur du mot de données, le bit à une longueur constante. Le bit est de préférence codé comme impulsion 35 de durée constante. De manière préférentielle il est prévu que l'impulsion représente avec une durée déduite de l'incrément de temps, un bit de synchronisation ou une impulsion de synchronisation du mot de données.

Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par le montage d'un capteur et d'un appareil de commande pour déterminer la vitesse de rotation d'un arbre et qui comporte des moyens munis de repères, qui au passage devant un élément de capteur produisent un signal électrique, le capteur ayant une installation d'exploitation comptant les repères passant devant l'élément de capteur au cours d'une durée de fenêtre et transmettant la valeur de comptage à un appareil de commande. Ce dispositif est caractérisé en ce que - la durée de fenêtre est déduite d'un incrément de temps, et - on transmet une impulsion avec une durée réelle déduite de l'incrément de temps à l'appareil de commande qui compare cette du-rée à une durée de consigne, et - on corrige la valeur de comptage avec un coefficient de correction ré- sultant de la comparaison de la durée réelle et la durée de consigne.

Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par un capteur pour un montage servant à déterminer la vitesse de rotation d'un arbre, pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus ; l'invention con- cerne également un programme d'ordinateur avec un code programme pour l'exécution de toutes les étapes d'un procédé selon l'invention lorsque le programme est exécuté par un ordinateur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un montage comprenant une roue phonique et un capteur, - la figure 2 est un schéma de la préparation du signal et de la transmission du signal du capteur de la figure 1, - la figure 3 montre le chronogramme du signal transmis par le capteur 30 à un appareil de commande, et - la figure 4 est un schéma de principe d'un montage selon l'invention. Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre un montage d'une roue phonique 1 et d'un capteur 2. La roue phonique 1 est reliée au vilebrequin non repré- 35 senté d'un moteur à combustion interne pour tourner avec le vilebrequin. La roue phonique 1 comporte des repères par exemple sous la forme d'une alternance de dents 3 et d'intervalles de dents 4. Lorsque les repères pas- sent devant le capteur 2 il déclenche des signaux électriques dans un élé- ment de capteur 2. L'élément de capteur 2 est par exemple un capteur à effet Hall, un capteur inductif ou un moyen analogue de sorte que le signal électrique fourni par l'élément capteur 5 est une tension rectangulaire correspondant à la succession des dents 3 et des intervalles de dents 4 de la roue phonique 1. Les dents 3 et les intervalles de dents 4 induisent deux états différents dans le capteur 2. Ces états se traduisent par exemple sous la forme d'une suite d'impulsions à deux niveaux, d'une tension électrique (tension rectangulaire) ou d'un courant électrique pour un appareil de commande électronique 6. La transmission des données entre le capteur 2 et l'appareil de commande 6 se fait par une ligne de transmission de données 7. L'appareil de commande 6 qui est par exemple l'appareil de gestion d'un moteur à combustion interne, traite le signal. Habituellement, il s'agit de déterminer l'intervalle de temps compris entre deux impulsions successives. Cela permet de déterminer la vitesse de ro- tation instantanée de la roue phonique. La figue 2 montre une solution connue en soi d'un traite-ment approprié de signaux de sortie de l'élément capteur 5. Au début d'une durée de fenêtre constante tTor, à l'instant un compteur 8 est remis à l'état initial. Puis, le compteur 8 compte tous les événements sai- sis par l'unité de traitement de signal 9 par exemple une alternance entre une dent et un intervalle de dent jusqu'à la fin de la durée de porte tTor à l'instant t2. L'unité de traitement de signal 9 est reliée à l'élément capteur 5. L'élément capteur 5 fournit un signal électrique comme représenté ci-dessus à l'unité de traitement de signal 9 correspondant aux dents et in- tervalles de dents passant devant l'élément capteur 5. Le contenu du compteur 8 est une mesure de la vitesse de rotation instantanée dans la durée de fenêtre tTor. Le compteur 8 enregistre pendant la durée de fenêtre tTor, le nombre de dents et d'intervalles de dents passant devant l'élément capteur 5 et constituant une valeur de comptage. Par l'incrément angulaire connu en soi compris entre les paires voisines de dents et d'intervalles de dents, on peut ainsi obtenir la vitesse angulaire de l'arbre comme quotient entre l'angle parcouru divisé par la durée de fenêtre. L'angle parcouru est le produit du nombre de dents ou d'intervalles de dents comptés pendant la durée de la fenêtre et l'incrément angulaire d'une paire de dents et d'intervalles de dents. L'unité de codage 10 en aval du compteur 8 convertit l'état de codage en un protocole de données appropriées transmis comme signal électrique par la ligne de données à l'appareil de commande 6. L'unité de traitement de signal 9, le compteur 8 et l'unité de codage 10 sont regroupés de préférence dans un circuit intégré commun du générateur. La durée de fenêtre tTor est générée par un circuit intégré dans un oscillateur. La figure 3 montre un exemple d'un tel protocole de don- nées transmis par la ligne de signal 7 par le capteur 2 ou l'unité de codage 10 du capteur 2 à l'appareil de commande 6. Les données sont transmises sous la forme d'impulsions représentant chaque fois 4 bits. Tout d'abord, on transmet une impulsion de synchronisation Syn d'une durée caractéristique de 168 s. Puis, on a un signal 1 constitué par une succession de trois impulsions représentant chaque fois un mot de données de 4 bits. Le signal 1 désigné par la référence S1 à la figure 3, se poursuit par un signal S2 de même type, composé lui aussi de trois mots de données de 4 bits. Puis, on transmet une somme de contrôle CRC et celle-ci est suivie par un bit d'état STAT. Chaque mot de données de 4 bits est représenté par une durée correspondante de l'impulsion associée par exemple sous la forme d'une durée d'impulsion 36 s + x * 3 s, relation dans laquelle x est un nombre compris entre 0 et 15 ; en d'autres termes, ce nombre peut prendre 16 valeurs et les impulsions représentent un mot de données à 4 bits. La solution présentée ci-dessus est définie selon la norme SAE J2716 comme solution standard dans le domaine automobile, pour des applications automobiles à savoir Single Edge Nibble Transmission for Automotive Applications (SENT). Mais on peut envisager différents codages pour de telles interfaces numériques ; ces différents codages se distinguent habituellement seulement dans le type de codage de différents bits. En prin- cipe, chacun des codages se compose d'une succession de valeurs de niveau haut et de niveau bas correspondant à une suite d'impulsions transmises par la ligne de données. La figure 4 montre un exemple de réalisation d'un montage selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. On a représenté schématiquement la roue phonique 1 à laquelle est associé un élément de capteur 5. Le signal de sortie de l'élément de capteur 5 est ap- pliqué à une unité de traitement de signal 9 dont la sortie est fournie au compteur 8 ; la sortie du compteur 8 est elle-même reliée à l'unité de co- dage 10. L'unité de codage 10 est reliée par une ligne de données 7 à un dispositif de mesure de durée d'impulsions 11 de l'appareil de commande 6. Un étage diviseur 12 est en outre associé au compteur 8 ; à partir de la cadence d'un capteur de cadence 13, cet étage génère une durée de fenê- tre tTor pour l'appliquer à l'entrée du compteur 8. A partir de la cadence de l'horloge 13, en parallèle un étage diviseur 14 génère la cadence de base du protocole de données dans l'unité de codage 10. Les longueurs d'impulsions du protocole de données sont ainsi générées par l'étage diviseur 14 de l'unité de codage 10 à partir de la cadence fournie par l'horloge. A la fois la durée de fenêtre tTor et aussi la cadence de base du protocole de données sont déduites d'une cadence de l'horloge. L'horloge est habituellement un simple circuit PLL et la précision de sa cadence est toute relative. Une partie des impulsions selon la figure 3 du protocole de données utilisé a une longueur constante. Cela concerne notamment les impulsions de synchronisation (bit de synchronisation). La durée tsyn de l'impulsion de synchronisation est générée comme multiple de la durée de période T de l'horloge 13, c'est-à-dire Ats" = n * T. De façon correspondante, on génère également la durée de fenêtre tTor comme multiple de la période T de l'horloge 13, c'est-à-dire tTor = m * T. Cela permet de déterminer indirectement la longueur de la durée de fenêtre tTor à partir d'une mesure de la durée de l'impulsion de synchronisation. Pour les facteurs constants (n) et (m) on a le rapport Atsyn à tTor égal à (n) par (m). Les nombres (n) et (m) sont des valeurs constantes et de ce fait elles sont con- nues et enregistrées dans l'appareil de commande. En mesurant la longueur réelle d'impulsion tSynréel de l'impulsion de synchronisation, on peut également déterminer une valeur de correction pour la longueur effective de la durée de porte tTorréel. Pour cela on compare la valeur réelle tSynréel de la durée de l'impulsion de synchronisation à la valeur de consi- gne tSyncons de la durée de l'impulsion de synchronisation. La comparai-son peut se faire par exemple en formant le rapport tSyncons/tSynréel en déterminant le quotient de la valeur de consigne par la valeur réelle. La valeur de consigne tSyncons de la durée de porte tTor se comporte par rapport à la valeur réelle tSynréel de la durée de porte tTor également comme ce quotient. On a ainsi la relation tSyncons / tSynréel = tTorcons / tTorréel. Le quotient est le coefficient K = tSyncons / tSynréel = tToreons / tTorréel. Le nombre zréel de dents ou d'intervalles de dents mesuré et transmis à l'appareil de commande 6 est multiplié par ce coefficient. Le nombre corrigé Zcor = Zréel * K = Zréel * tSyneons / tSynréel est ainsi la déviation entre la cadence réelle de l'horloge et de la cadence de consigne. A partir de la durée tSynréel de l'impulsion de synchronisation mesurée par le dispositif de mesure d'impulsions 11 avec une durée de consigne tSyncons de 168 s selon la figure 3, une unité 16 définit le coefficient de correction K. La valeur de données transmise par la ligne de données 7 correspond au nombre z de dents ou d'intervalles de dents comptés pendant la durée de porte tTor. Cette valeur est multipliée dans une unité de correction 15 par un coefficient K pour être corrigée. Ce coef- ficient K est le rapport de la durée nominale du bit de synchronisation et de la durée actuelle mesurée. A la sortie 17, on dispose alors comme signal, l'information correcte ou corrigée de la vitesse de rotation. Cela permet de compenser totalement l'erreur de la durée de fenêtre et ainsi l'erreur de la vitesse de rotation dans l'appareil de commande. Il subsiste l'erreur de la saisie de temps pour le bit de synchronisation. Cette erreur est négligeable si comme cela est habituel, le processeur de l'appareil de commande 6 obtient sa cadence d'un oscillateur à quartz. Si l'horloge 13 diffère par exemple de + 10% en fréquence par rapport à sa valeur nominale, la durée de fenêtre est raccourcie de 1/1,1 de sorte que la vitesse de rotation sera inférieure du rapport 1/1,1. Cette valeur erronée est transmise par la ligne de transmission de signaux 7 à l'appareil de commande 6. Le dispositif de mesure de la durée d'impulsion 11 mesure la durée de bit de synchronisation qui est alors également raccourcie de 1/1,1 par rapport à la durée correspondant à la valeur nominale de l'horloge 13. A partir du quotient de durée nominale connue du bit de synchronisation et de la durée mesurée du bit de synchronisation, c'est-à-dire d'une comparaison de la valeur de consigne de la durée du bit ou de l'impulsion de synchronisation et de la valeur réelle de la durée de l'impulsion ou du bit de synchronisation, on obtient ainsi un coefficient de correction de 1,1 par lequel on multiplie la valeur de la vitesse de rotation dans l'unité de correction 15.

Claims

REVENDICATIONS

1 ) Procédé de détermination de la vitesse de rotation d'un arbre comportant un moyen (1) muni de repères (3, 4) qui, à leur passage sur un élé- ment de capteur (5) d'un capteur (2) génèrent un signal électrique, le capteur (2) comportant une installation d'exploitation (8, 9) qui compte les repères passant sur l'élément de capteur (5) pendant une durée de fenêtre (tTor) et les transmet comme valeur de comptage (Zréel) à un appareil de commande (6), caractérisé en ce qu' - on déduit la durée de fenêtre (tTor) d'un incrément de temps, et - on transmet une impulsion ayant une durée réelle (tSynréel) déduite de l'incrément de temps à l'appareil de commande (6), et - l'appareil de commande (6) compare l'impulsion à une durée de consi-15 gne (tSyncons), et - on corrige la valeur de comptage (zréel) par une valeur de correction (K) obtenue à partir de la comparaison entre la durée réelle (tSynréel) et la durée de consigne (tSyncons). 20 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on corrige la valeur de comptage (zréel) avec un coefficient comme valeur de correction (K). 25 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur de correction (K) est le quotient de la durée de consigne (tSyncons) par la durée réelle (tSynréel). 30 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'incrément de temps est la durée de la période d'une horloge (13). 5 ) Procédé selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce que la durée de fenêtre (tTor) est un multiple constant de la durée de la période de l'horloge (13). 56 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impulsion est représentée par la durée réelle (tSynréel) d'au moins un bit d'un mot de données déduites de l'incrément de temps. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'impulsion représente un bit de synchronisation du mot de données à partir d'une durée réelle (tSynréel) déduite de l'incrément de temps. 10 8 ) Dispositif comprenant un capteur (2) et un appareil de commande (6) pour déterminer la vitesse de rotation d'un arbre auquel est associé un moyen (1) muni de repères (3, 4) qui au passage devant un élément de capteur (5) du capteur (2) génèrent un signal électrique, le capteur (2) 15 ayant une installation d'exploitation (8, 9) qui compte les repères (3, 4) passant devant l'élément de capteur (5) au cours d'une durée de fenêtre (tTor) et transmet une valeur de comptage (Zréel) à l'appareil de commande (6), caractérisé en ce que 20 - la durée de fenêtre (tTor) est déduite d'un incrément de temps, et - on transmet une impulsion avec une durée réelle (tSynréel) déduite de l'incrément de temps à l'appareil de commande (6) qui compare cette durée à une durée de consigne (tSyncons), et - on corrige la valeur de comptage (Zréel) avec un coefficient de correction 25 (K) résultant de la comparaison de la durée réelle (tSynréel) et la durée de consigne (tSyncons). 9 ) Capteur (2) pour un dispositif servant à déterminer la vitesse de rotation d'un arbre, 30 caractérisé en ce qu' il est destiné à exécuter le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 10 ) Programme d'ordinateur comportant un code de programme pour 35 l'exécution de toutes les étapes selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, lorsque le programme est exécuté dans un ordinateur.