FR2925592A3

FR2925592A3 - Vacuum pump for use as braking assistance device in motor vehicle, has drive shaft freely rotated in pump casing and connected to rotatable cam shaft of combustion engine of motor vehicle, and sensor detecting rotation of shaft

Info

Publication number: FR2925592A3
Application number: FR0760025A
Authority: FR
Inventors: Eric Charles
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2009-06-26

Abstract

The pump (6) has a drive shaft (10) freely rotated in a pump casing (8)and connected to a rotatable cam shaft (2) of a multicylinder four stroke internal combustion engine of a motor vehicle. A sensor (14) i.e. magnetic reluctance sensor, detects the rotation of the shaft (10). The shaft (10) has a side portion that is provided with a groove (12) forming a target. The casing has a cavity that receives the sensor with respect to the shaft.

Description

Dispositif pour produire un signal de synchronisation du cycle de fonctionnement d'un moteur à combustion interne La présente invention concerne un dispositif permettant de générer un signal de synchronisation, représentatif du déroulement du cycle de fonctionnement d'un moteur à combustion interne à quatre temps, du type multicylindre. L'invention concerne plus précisément un dispositif pour générer un signal permettant le repérage d'un instant prédéterminé du cycle tel que le passage au Point Mort Haut Admission ou encore au Point Mort Bas Admission. Les performances d'un moteur ainsi que le contrôle de l'émission de polluants sont liés aux différents procédés de contrôle régissant le fonctionnement du moteur. Ces procédés, par exemple l'injection du carburant ou l'allumage, nécessitent la connaissance précise du cycle thermodynamique en cours dans les cylindres du moteur. Le document FR 2 441 829, proposer un moyen de détecter une information sur le cycle thermodynamique des cylindres en repérant, sur une cible solidaire du vilebrequin, les zones de position angulaire correspondantes à une phase déterminée de la course des différents pistons. La cible consiste en un disque présentant des éléments de repérage disposés le long de sa périphérie, telles que des dents de longueur différente. Un organe récepteur fixe détecte ces éléments de repérage et génère des impulsions électriques permettant de produire un signal repérant le passage à la position Point Mort Haut d'un piston déterminé. Un tel dispositif de repérage s'avère toutefois insuffisant. En effet, pour un moteur à combustion interne à quatre temps, le vilebrequin exécute deux tours complets (ou 720° d'angle), avant qu'un piston donné se retrouve dans la même position de fonctionnement dans le cycle moteur. Il en résulte qu'à partir de la seule observation de la rotation de la cible solidaire du vilebrequin, il n'est, a priori, pas possible de fournir une information sur chaque cylindre sans une indétermination de deux temps moteur dans le cycle (le repérage de la position Point Mort Haut recouvrant aussi bien la phase Admission que la phase Détente). La détermination précise de la position de chaque cylindre dans le cycle ne pouvant pas être déduite de la seule observation de la position du vilebrequin, la recherche d'informations complémentaires est donc nécessaire pour savoir si le cylindre est dans la première ou dans la seconde moitié du cycle moteur (phases Admission puis Compression durant le premier tour vilebrequin, phases Détente puis Echappement lors du second tour). Afin d'obtenir de telles informations complémentaires, il est connu d'utiliser des éléments de repérage secondaires portés par un disque émetteur qui tourne deux fois moins vite que le vilebrequin. A cet effet, on dispose un disque émetteur sur l'arbre à cames qui est entraîné par l'intermédiaire d'un réducteur de rapport 1/2 à partir du vilebrequin. La combinaison des signaux issus du capteur vilebrequin et du capteur arbre à cames permet au système de détecter précisément le Point Mort Haut en phase Admission d'un cylindre de référence. Cependant, de tels systèmes de repérage angulaire utilisant à la fois un capteur vilebrequin et un capteur arbre à cames sont relativement encombrants et d'un montage délicat. The present invention relates to a device for generating a synchronization signal, representative of the unfolding of the operating cycle of a four-stroke internal combustion engine, a device for generating a synchronization signal of the operating cycle of an internal combustion engine. of the multicylinder type. The invention relates more specifically to a device for generating a signal for locating a predetermined time of the cycle such as the passage to the High Admission Dead Point or the Low Admission Dead Point. The performance of an engine as well as the control of the emission of pollutants are related to the various control methods governing the operation of the engine. These methods, for example fuel injection or ignition, require precise knowledge of the current thermodynamic cycle in the engine cylinders. The document FR 2 441 829, proposes a means of detecting information on the thermodynamic cycle of the cylinders by locating, on a target secured to the crankshaft, the angular position zones corresponding to a specific phase of the stroke of the different pistons. The target consists of a disc having locating elements disposed along its periphery, such as teeth of different lengths. A fixed receiving member detects these registration elements and generates electrical pulses for producing a signal identifying the passage to the top dead center position of a determined piston. Such a tracking device is however insufficient. Indeed, for a four-stroke internal combustion engine, the crankshaft performs two complete turns (or 720 ° angle), before a given piston is found in the same operating position in the engine cycle. As a result, from the observation of the rotation of the integral target of the crankshaft, it is not possible, a priori, to provide information on each cylinder without an indetermination of two engine times in the cycle (the identification of the Top Dead Center position covering both the Admission phase and the Relaxation phase). The precise determination of the position of each cylinder in the cycle can not be deduced from the only observation of the position of the crankshaft, the search for additional information is necessary to know if the cylinder is in the first or the second half of the engine cycle (Admission and Compression phases during the first crankshaft revolution, Relaxation then Escape phases during the second lap). In order to obtain such additional information, it is known to use secondary locating elements carried by an emitting disk which rotates half as fast as the crankshaft. For this purpose, there is a transmitter disk on the camshaft which is driven via a gear ratio 1/2 from the crankshaft. Combining the signals from the crankshaft sensor and the camshaft sensor allows the system to accurately detect the High Dead Point in the Admission phase of a reference cylinder. However, such angular tracking systems using both a crankshaft sensor and a camshaft sensor are relatively bulky and delicate in mounting.

La présente invention a donc pour objet de pallier aux inconvénients des systèmes de repérage connus dans le cas de moteur à quatre temps, en proposant un dispositif de repérage amélioré, permettant une adaptation simple dans un environnement restreint du moteur. A cet effet l'invention propose une pompe à vide pour véhicule automobile comprenant un arbre entraîneur monté libre en rotation dans le carter de pompe et des moyens de détection de la rotation de l'arbre entraîneur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention une portion d'un flanc de l'arbre entraîneur peut présenter une rainure et le carter de pompe peut présenter une cavité apte à recevoir un capteur en vis-à-vis de l'arbre entraîneur, par exemple un capteur à reluctance variable. The present invention therefore aims to overcome the disadvantages of known tracking systems in the case of four-stroke engine, by providing an improved registration device, allowing simple adaptation in a restricted environment of the engine. For this purpose the invention proposes a vacuum pump for a motor vehicle comprising a drive shaft rotatably mounted in the pump housing and means for detecting the rotation of the drive shaft. According to other features of the invention, a portion of a side of the drive shaft may have a groove and the pump housing may have a cavity adapted to receive a sensor vis-à-vis the drive shaft, for example a variable reluctance sensor.

L'arbre entraîneur peut être relié à un arbre à cames d'un moteur à combustion interne. L'invention propose aussi un dispositif pour produire un signal de synchronisation du cycle de fonctionnement d'un moteur à combustion interne, comprenant un premier capteur détectant la rotation du vilebrequin du moteur à combustion interne et une pompe à vide décrite précédemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va maintenant en être faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la pompe à vide de l'invention; La figure 2 est une vue en coupe transversale selon l'axe II-II de la pompe à vide de la figure 1; La figure 3 est un tableau représentant les différents signaux des capteurs associés à l'état du cycle thermodynamique du cylindre de référence. Les références utilisées dans toute la description sont les mêmes pour désigner des éléments identiques ou similaires, quant à leur fonction, quelque soit la variante de réalisation de l'invention. The drive shaft can be connected to a camshaft of an internal combustion engine. The invention also proposes a device for producing a synchronization signal of the operating cycle of an internal combustion engine, comprising a first sensor detecting the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine and a vacuum pump described above. Other features and advantages of the invention will appear on reading the description which will now be made with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the vacuum pump of the invention; Figure 2 is a cross-sectional view along the line II-II of the vacuum pump of Figure 1; FIG. 3 is a table representing the different signals of the sensors associated with the state of the thermodynamic cycle of the reference cylinder. The references used throughout the description are the same to designate identical or similar elements, as to their function, whatever the embodiment variant of the invention.

Un moteur à combustion interne à quatre temps pour véhicule automobile comporte quatre cylindres (Cl à C4) chacun comportant un dispositif d'injection de carburant du type multipoint à commande électronique grâce auquel chaque cylindre est alimenté en carburant à partir d'un injecteur spécifique. A four-stroke internal combustion engine for a motor vehicle comprises four cylinders (C1 to C4) each having an electronically controlled multipoint type fuel injection device through which each cylinder is supplied with fuel from a specific injector.

L'ouverture de chaque injecteur est commandée par le système électronique de contrôle moteur, qui ajuste l'instant d'injection dans le cycle suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Le système électronique de contrôle moteur traite les signaux en provenance de capteurs adaptés pour déterminer les états du moteur. The opening of each injector is controlled by the electronic engine control system, which adjusts the injection time in the cycle according to the operating conditions of the engine. The electronic engine control system processes signals from suitable sensors to determine engine conditions.

Le système électronique de contrôle moteur est plus particulièrement destiné à opérer une injection de carburant consistant à déclencher isolément chaque injecteur afin que l'injection de carburant soit terminée avant l'ouverture de la ou des soupapes d'admission correspondantes afin de limiter les émissions polluantes du moteur. Parmi les signaux d'entrée du système électronique figurent notamment ceux adressés par un capteur vilebrequin (non représenté). Ce capteur est monté fixe sur le bâti du moteur pour être positionné devant une couronne de mesure solidaire du vilebrequin. Cette couronne est munie à sa périphérie d'une succession de dents et de creux identiques à l'exception d'une dent qui a été supprimée de façon à définir un repère absolu permettant de déduire l'instant de passage au Point Mort Haut d'un cylindre donné de référence, en l'occurrence le cylindre Cl. Le capteur délivre un signal correspondant au défilement des dents de la couronne, signal qui après traitement permet de générer un signal PMH tous les 180° de rotation vilebrequin permettant le repérage des passages au Point Mort Haut alternativement des cylindres Cl, C4 (référence 0°) puis C2, C3 (référence 180°) si l'ordre de combustion du moteur est C1-C3-C4-C2comme dans cet exemple. Il est à noter que dans cet exemple d'un moteur à quatre cylindres en ligne, présentant un ordre d'allumage selon la séquence C1-C3-C4-C2, les cylindres Cl et C4 (respectivement C2 et C3) passent simultanément à la position Point Mort Haut mais à des phases différentes du cycle moteur, l'un entrant en phase Admission et l'autre en phase Détente. Un autre signal d'information de la position des cylindres est donc nécessaire pour dissocier le Point Mort Haut Admission du Point Mort Haut Détente de chaque cylindre. En référence aux figures 1 et 2, l'arbre à cames 2 positionné dans la culasse 4 du moteur est lié au vilebrequin de manière à tourner deux fois moins vite que ce dernier. Une pompe à vide 6 est positionnée à un bord de la culasse 4 comprenant une extrémité de l'arbre à cames 2. Cette pompe à vide 6 sert notamment au dispositif d'assistance de freinage du véhicule. La pompe à vide 6 comprend un carter 8 fixé à la culasse 4 du moteur autour de l'extrémité de l'arbre à cames 2. The electronic engine control system is more particularly intended to operate a fuel injection of separately triggering each injector so that the fuel injection is completed before the opening of the corresponding intake valve or valves in order to limit the polluting emissions of the motor. Among the input signals of the electronic system include those addressed by a crankshaft sensor (not shown). This sensor is fixedly mounted on the motor frame to be positioned in front of a measuring ring integral with the crankshaft. This crown is provided at its periphery with a succession of identical teeth and troughs with the exception of a tooth which has been removed so as to define an absolute reference point making it possible to deduce the moment of passage to the Top Dead Center. a reference cylinder, in this case cylinder C1. The sensor delivers a signal corresponding to the running of the teeth of the ring, a signal which after processing makes it possible to generate a PMH signal every 180 ° of crankshaft rotation allowing the identification of the passages at high dead point alternately cylinders C1, C4 (0 ° reference) and C2, C3 (180 ° reference) if the combustion order of the engine is C1-C3-C4-C2 as in this example. It should be noted that in this example of an in-line four-cylinder engine, having an ignition sequence according to the sequence C1-C3-C4-C2, the cylinders C1 and C4 (respectively C2 and C3) pass simultaneously to the Top Dead Center position but at different phases of the engine cycle, one entering the Admission phase and the other entering the Relaxation phase. Another information signal of the position of the cylinders is necessary to dissociate the High Admission Dead Point of the High Dead Point of each cylinder. Referring to Figures 1 and 2, the camshaft 2 positioned in the cylinder head 4 of the engine is connected to the crankshaft so as to rotate twice as fast as the latter. A vacuum pump 6 is positioned at an edge of the yoke 4 comprising one end of the camshaft 2. This vacuum pump 6 is used in particular for the braking assistance device of the vehicle. The vacuum pump 6 comprises a housing 8 fixed to the cylinder head 4 of the engine around the end of the camshaft 2.

Un arbre entraîneur 10 est monté en rotation dans ce carter 8 et entraîné par l'arbre à cames 2. Une portion d'un flanc dudit arbre entraîneur 10 comporte une rainure 12 formant une cible pour un second capteur 14 implanté dans une cavité 16 du carter de la pompe en vis-à-vis de l'entraîneur 10. A chaque tour de l'entraîneur 10 le second capteur, par exemple à reluctance variable, détecte la rainure 12, et transmet l'information au système électronique. Ainsi ce second capteur 14 dans la pompe à vide délivre un second signal de fréquence deux fois moins rapide que celle du capteur vilebrequin. En référence au tableau de la figure 3, la combinaison des signaux du capteur vilebrequin et du second capteur 14 permettent ainsi de connaître la phase exacte du cylindre de référence Cl puis par traitement des informations la phase exacte des autres cylindres C2 à C4 afin de contrôler les injections de carburant au bon moment du cycle thermodynamique de chaque cylindre. Cette invention est particulièrement avantageuse car le second capteur se situe dans la pompe à vide permettant ainsi de supprimer son étape de montage sur le moteur tout en optimisant la compacité du moteur. A drive shaft 10 is rotatably mounted in this housing 8 and driven by the camshaft 2. A portion of a sidewall of said drive shaft 10 has a groove 12 forming a target for a second sensor 14 implanted in a cavity 16 of the pump casing vis-à-vis the coach 10. Each turn of the driver 10 the second sensor, for example variable reluctance, detects the groove 12, and transmits the information to the electronic system. Thus this second sensor 14 in the vacuum pump delivers a second frequency signal two times slower than that of the crankshaft sensor. With reference to the table of FIG. 3, the combination of the signals of the crankshaft sensor and the second sensor 14 thus make it possible to know the exact phase of the reference cylinder C1 and then by processing the information the exact phase of the other cylinders C2 to C4 in order to control the fuel injections at the right moment of the thermodynamic cycle of each cylinder. This invention is particularly advantageous because the second sensor is located in the vacuum pump thus eliminating its mounting step on the engine while optimizing the compactness of the engine.

Claims

A vacuum pump (6) for a motor vehicle comprising a pump casing (8), a drive shaft (10) rotatably mounted in the pump casing and adapted to be connected to a rotating shaft (2). a motor, characterized in that the pump (6) comprises means (12, 14) for detecting rotation of the drive shaft (10).

2. Vacuum pump according to claim 1, characterized in that a portion of a side of the drive shaft has a groove (12) and in that the pump housing (8) has a cavity (16) fit receiving a sensor (14) vis-à-vis the drive shaft.

3. Vacuum pump according to claim 2, characterized in that the sensor (14) is a variable reluctance sensor.

Vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft (10) is connected to a camshaft (2) of an internal combustion engine.

5. Device for producing a synchronization signal of the operating cycle of an internal combustion engine, characterized in that it comprises a first sensor detecting the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine and a vacuum pump (6) according to one of claims 1 to 4.