FR2985035A1 - Procede d'adaptation d'un seuil de detection d'un capteur d'arbre a cames pour un vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention propose un procédé d'adaptation d'un seuil de détection d'un capteur (10) d'arbre à cames (16) pour véhicule automobile, le dit véhicule comportant une cible (14) codée dentée et le capteur de champ magnétique délivrant un signal électrique comprenant des fronts ascendants et descendants représentatifs des dents (T , T , T ) et des creux (C , C , C ) de la cible, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : . étape 1 : mesure en continu par le capteur de la valeur du champ magnétique et détection du premier front ascendant du signal électrique, en fonction d'un seuil de détection d'initialisation Si prédéterminé, . étape 2 : détermination de la valeur maximum B du champ magnétique lors du passage de la première dent, . étape 3 : détermination d'un nouveau seuil de détection S , à appliquer pour la détection du premier front descendant du signal électrique, tel que : S = S + k x (B - S ) avec k un coefficient de valeur comprise entre 0 et 1.

Description

La présente invention concerne un procédé d'adaptation d'un seuil de détection d'un capteur d'arbre à cames pour véhicule automobile. Plus particulièrement, il s'agit d'améliorer la précision du signal électrique délivré par un capteur monté en face d'une roue dentée située en bout d'un arbre à cames d'un moteur d'un véhicule automobile. Les capteurs d'arbre à cames sont utilisés dans un véhicule automobile pour déterminer la position des différents cylindres dans le cycle de combustion du moteur, c'est-à-dire pour déterminer pour chaque cylindre s'il est en phase d'admission, en phase de compression, en phase d'explosion ou en phase d'échappement. Ces capteurs comportent un générateur de champ magnétique (exemple : un aimant permanent), un moyen de détection du champ magnétique (cellule à effet Hall, cellule magnéto résistive MR, cellule magnéto résistive géante GMR,... par exemple) et un circuit électronique de traitement du signal reçu par le moyen de détection du champ magnétique. Ces capteurs, dits capteurs actifs, délivrent un signal digital à un calculateur central pour traitement. Le générateur de champ magnétique peut être également une cible, composée d'un matériau magnétique, présentant des alternances de pôles Sud et Nord. Dans ce cas, le capteur intègre ou pas d'aimant permanent suivant le moyen de détection utilisé. Par la suite, on assimilera les pôles Sud et Nord aux dents et aux creux d'une cible mécanique. De manière connue et comme illustrée à la figure 1, un capteur 10 d'arbre à cames 16 est associé à une cible 14 solidaire d'un arbre à cames 16. Cette cible 14 se présente sous la forme d'un disque 15 dont la périphérie est dentée. Ces dents T1, T2, T3 ont sensiblement une même hauteur h1, h2, h3 mais des espacements (creux) C1, C2, C3 et des longueurs 12 ,l3 différents de manière à réaliser un codage (connu en soi) du positionnement des cylindres dans le cycle de combustion d'un moteur thermique pour véhicule automobile. Le moyen de détection du champ magnétique, présent dans le capteur 10, mesure les variations du champ magnétique B générées par le passage des dents T1, T2, T3 devant le dit capteur 10 et détecte ainsi le passage des dents de la cible 14 devant lui. Le signal qui en résulte permet de déterminer la position de chaque cylindre par rapport au cycle de combustion du moteur, de manière connue en soi. Comme illustré à la figure 2a, pour déterminer la position de chaque cylindre dans le cycle du moteur on observe le signal représentant les variations du champ 35 magnétique B perçu par le capteur 10 d'arbre à cames 16 pendant un tour de la cible 14, c'est-à-dire selon un angle de rotation e de la cible 14. Ce signal présente une suite de créneaux D1, D2...Di correspondant chacun à la variation du champ magnétique B mesuré par le capteur 10 lorsqu'une dent T1, T2...T, (cf. Figure 2b) passe devant le dit capteur 10. En mesurant l'espacement entre chaque créneau D1, D2... D, et la durée de chacun d'eux, il est possible de déterminer la position de chaque cylindre par rapport au cycle de combustion moteur. A cet effet, il est donc important de garantir la précision de la position des fronts électriques FE du signal généré par le capteur 10 vis-à-vis de la position des fronts mécaniques Fm de la cible 14. Chacun de ces fronts électriques étant représentatifs du passage des fronts mécaniques d'une dent T1, T2, T3. L'objectif est de réduire au minimum le déphasage du signal dû au fait que le capteur 10 et la cible 14 sont écartés l'un par rapport à l'autre d'une distance e variable (appelée distance d'entrefer). Le signal électrique généré par le capteur change d'état (haut ou bas) quand le signal magnétique croise un seuil de détection prédéterminé proportionnel à son amplitude. A ce changement d'état du signal électrique, c'est-à-dire à la détection d'un front ascendant ou descendant du signal magnétique correspond la détection d'une dent T1, T2, T3 ou d'un creux Ci, C2, C3 de la cible 14. A chaque démarrage du moteur, la distance e entre la cible et le capteur (appelée aussi distance d'entrefer) ainsi que la tolérance sur la géométrie des dents T1, T2, T3 sont inconnues. Il est difficile dans ces conditions de déterminer un seuil de détection d'un front ascendant et d'un front descendant des créneaux D1, D2, D3 du signal du champ magnétique B, car les valeurs minimum BMIN et maximum BMAX de ce champ magnétique B ne sont pas encore connues. En effet, les tolérances de montage de la cible 14 vis-à-vis du capteur 10, ainsi que les tolérances sur la géométrie des dents T1, T2, T3 créent des variations de la valeur minimum BMIN et maximum BMAX du champ magnétique B. Il y a donc un risque tant que ces valeurs minimum et maximum BMIN et BMAx ne sont pas mesurées par le capteur 10, de fixer un seuil de détection trop haut et donc de ne pas détecter toutes les dents T1, T2, T3. Selon l'art antérieur, il est connu lors de la phase de développement du capteur 10, de mesurer, sur un véhicule type, la valeur minimum BMIN et la valeur maximum BmAx du champ magnétique B en fonction de la distance e d'entrefer entre le capteur et la cible, et de déterminer un seuil de détection d'initialisation S1, tel que BMIN < Si < BMAX avec la valeur minimum BMIN du champ magnétique B, mesuré à distance e d'entrefer minimum et la valeur maximum BmAx du champ magnétique, mesuré à la distance e d'entrefer maximum. Ce seuil de détection d'initialisation S1 est proche de la valeur minimum du champ magnétique BMIN, mais lui est supérieur, il est aussi inférieur au minimum de la valeur maximum BMAX du champ magnétique. Ce seuil de détection d'initialisation est donc relativement bas et a pour but d'assurer la détection de toutes les dents T1, T2, T3 (dans les limites de la distance e d'entrefer), une fois l'ensemble constitué par le capteur 10 et la cible 14 installé sur chaque véhicule. Le seuil de détection d'initialisation Si est appliqué dès la détection du front ascendant et descendant de la première dent T1.

Puis selon l'art antérieur, une fois la distance e entre la cible 14 et le capteur 10 évaluée, c'est-à-dire une fois qu'une valeur maximum BmAxi et une valeur minimum BMIN1 du champ magnétique B ont été mesurées par le capteur 10, entre d'autres termes, une fois la première dent Ti passée devant le capteur 10, alors un seuil de détection d'utilisation S2' est appliqué. Il a pour valeur S2,=k2,*(BmAx1-BmiN1) BMIN1- Ce seuil de détection d'utilisation S2' est supérieur au seuil de détection d'initialisation Si et est appliqué dès la détection du front ascendant de la 2ème dent T2. Comme expliqué précédemment, la position de la roue dentée et la distance e d'entrefer entre le capteur 10 et la cible 14 étant inconnues au démarrage du moteur, il nécessaire que le capteur 10 mesure une valeur maximum BmAxi et une valeur minimum BMIN1 réelles du champ magnétique B avant de fixer un seuil de détection dépendant de ces valeurs, permettant ainsi la détection de toutes les dents T1, T2, T3. L'utilisation de ce seuil de détection d'initialisation Si pour la détection du front ascendant et du front descendant de la première dent Ti, présente l'inconvénient majeur de créer un déphasage important, respectivement Ma pour le front ascendant et Md pour le front descendant, entre la détection des fronts électriques du signal et la position des fronts mécaniques de la première dent Ti(cf. Figures 2a et 2b). Ce déphasage important (Ma, Md) lors de la détection des fronts de la première dent Ti engendre des problèmes de précision sur les paramètres de fonctionnement du moteur, en l'occurrence sur l'instant d'injection. Or, cette précision est nécessaire pour le contrôle des émissions polluantes ainsi que pour l'optimisation du temps de démarrage. Les contraintes sur les émissions polluantes étant de plus en plus sévères, la solution de l'art antérieur s'avère insuffisante pour contrôler avec précision les émissions polluantes émises lors du démarrage d'un moteur.

On aura compris qu'il est nécessaire de réduire le déphasage entre la détection des fronts électriques du signal et la position des fronts mécaniques lors du passage de la première dent T1 devant le capteur, c'est-à-dire lors du démarrage du moteur. L'invention propose donc un procédé d'adaptation d'un seuil de détection d'un 35 capteur d'arbres à cames améliorant la précision du signal du dit capteur lors du passage de la première dent devant le capteur.

Pour cela, l'invention propose un procédé d'adaptation d'un seuil de détection d'un capteur d'arbre à cames pour véhicule automobile, le dit véhicule comportant au moins un arbre à cames, une cible codée dentée associée à cet arbre à cames et un capteur de champ magnétique placé à proximité de la cible pour détecter des variations de champ magnétique induites par le passage des dents de la cible à proximité du capteur, le dit capteur délivrant un signal électrique comprenant des fronts ascendants et descendants représentatifs des dents et des creux de la cible, ledit procédé d'adaptation comprenant les étapes suivantes : - étape 1 : mesure en continu par le capteur de la valeur du champ magnétique et détection du premier front ascendant du signal électrique, en fonction d'un seuil de détection d'initialisation S1 prédéterminé, - étape 2 : détermination de la valeur maximum BmAxi du champ magnétique lors du passage de la première dent, - étape 3 : détermination d'un nouveau seuil de détection S3, à appliquer pour la détection du premier front descendant du signal électrique, tel que : S3 = k3 X (BMAX1 S1) avec k3 un coefficient de valeur comprise entre 0 et 1. Dans un mode de réalisation préférentiel, la valeur du coefficient k3 est comprise entre 0,45 et 0,80.

Avantageusement, le seuil de détection d'initialisation S1 est déterminé au préalable, lors d'une phase de développement du capteur, en fonction de la valeur minimum BMIN du champ magnétique, mesuré pour une distance minimum entre le capteur et la cible et en fonction de la valeur maximum BMAX du champ magnétique, mesuré pour une distance maximum entre le capteur et la cible.

L'invention concerne également tout capteur d'arbres à cames mettant en oeuvre le procédé d'adaptation selon les caractéristiques ci-dessus. L'invention s'applique aussi à tout moteur à combustion interne et/ tout véhicule automobile comprenant un capteur d'arbre à cames selon les caractéristiques énumérées ci-dessus.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe, représentant un capteur d'arbre à cames et sa cible associée, - la figure 2, comprend la figure 2a qui représente selon l'art antérieur, le signal délivré par le capteur en fonction de l'angle de rotation de l'arbre à cames, ainsi que les seuils de détection des fronts ascendants et descendants, la figure 2b qui représente la position des dents et des creux de la cible par rapport au signal délivré par le capteur, - la figure 3 représente, à la figure 3a, le signal délivré par le capteur en fonction de l'angle de rotation de l'arbre à cames, ainsi que le seuil de détection des fronts ascendants et descendants, selon l'invention, et à la figure 3b représente la position des dents et des creux de la cible par rapport au signal délivré par le capteur, selon l'invention. Selon la forme de réalisation décrite et représentée à figure 1, un capteur 10 d'arbre à cames comporte, un élément ferromagnétique 11 et un moyen de détection du 10 champ magnétique 12 (par exemple une cellule à effet Hall). Ce capteur 10 délivre un signal digital à un calculateur central 13. Une cible 14 associée à ce capteur 10 se présente sous la forme d'un disque métallique 15 fixé de manière solidaire à un arbre à cames 16. Cette cible 14 porte à sa périphérie une pluralité de dents T1, T2, T3 (trois dents dans cet exemple non limitatif) dont 15 la hauteur h1, h2, h3, la longueur 11 à 13 et les espacements (creux) Ci à C3 peuvent varier sensiblement. Ces longueurs et espacements variables constituent, de manière connue en soi, un codage, mesuré par le capteur 10 et décodé par le calculateur central 13. Le fonctionnement d'un tel ensemble capteur 10 plus cible 14 est décrit ci- après. 20 Lorsque la cible 14 est entrainée en rotation (flèche F figure 1) par l'arbre à cames 16, le capteur 10 perçoit une suite de variations du champ magnétique représentatif de la longueur I, à 13 des dents T-1, T2, T3 passant devant lui et de leur espacement Cl, C2, C3. Le signal ainsi obtenu est représenté à la figure 2a. A la figure 2a est représenté selon l'art antérieur, le signal du champ 25 magnétique B délivré par le capteur 10 en fonction de l'angle de rotation 6 de l'arbre à cames 16, ainsi que le seuil Si de détection du front ascendant et du front descendant de la première dent Tl. La figure 2b représente la position des dents T1, T2, ...Ti et des creux Ci, C2...C1 de la cible 14 par rapport au signal du champ magnétique B de la figure 2a. 30 En appliquant le seuil de détection d'initialisation Si au premier créneau D1 du signal, généré par le passage de la première dent Ti en face du capteur 10, la détection du front ascendant et du front descendant de ce créneau D1 est déphasée respectivement d'un angle Ma et Md par rapport à la position réelle du front mécanique ascendant et du front mécanique descendant de la première dent Ti devant le capteur 10. Comme 35 expliqué précédemment, ce seuil de détection d'initialisation Si est relativement bas et donc les déphasages /16a et Md au passage de la première dent Ti sont importants (cf.

Figure 2a). Ils ont pour conséquence une imprécision sur la position des cylindres au démarrage du moteur. Il est donc nécessaire d'adapter ce seuil de détection d'initialisation Si à l'amplitude réelle du champ magnétique B afin de réduire les déphasages Ma et Abd lors 5 du passage de la première dent Ti. Généralement, il est connu de l'art antérieur de mesurer la valeur maximum BmAxi du signal lors du passage de la première dent Ti et de mesurer la valeur minimum BMIN1 lors du passage du premier creux C1. Lorsque ces deux valeurs maximum et minimum BmAxi et BMIN1, du champ 10 magnétique B ont été mesurées, alors un seuil de détection d'utilisation est appliqué, il a pour valeur S2' = k2'X (BMAX1 - BMIN1) BMIN1, avec la valeur de kz comprise entre 0 et 1. Ce seuil de détection d'utilisation S2' est appliqué dès la détection du front ascendant de la 2ème dent. Il est de valeur plus élevée que le seuil de détection d'initialisation Si et réduit donc les déphasages Aea et Md, à des valeurs plus 15 petites MaF, et A6dr qui sont plus appropriées pour une gestion précise des paramètres de fonctionnement du moteur (contrôle de l'injection par exemple). Puis, lorsqu'un tour complet de roue dentée a été effectué et qu'il est possible de déterminer le minimum des valeurs minimums BMIN et le minimum des valeurs maximum BmAx du champ magnétique B mesurées par le capteur 10, alors un seuil de 20 détection final S2 est appliqué et S2 = k2 x (BMAX BMIN) avec k2 > kz et la valeur de k2 comprise entre 0 et 1, augmentant ainsi la valeur du seuil de détection et réduisant encore le déphasage à des valeurs plus petites AeaF et A6cIF (cf. Figure 2a). Le seuil de détection final S2 tient donc compte des imperfections de la cible 14 (tolérances sur la géométrie des dents, centrage entre la cible 14 et le capteur 10), car il est calculé à partir des 25 variations de champ magnétique B mesurées par le capteur 10 sur un tour complet de roue dentée. Tant que les deux premières valeurs maximale BMAX1 et minimale BmiNi du champ magnétique n'ont pas été mesurées par le capteur 10, il est impossible de fixer la valeur du seuil de détection d'utilisation Sz supérieure à celle du seuil de détection 30 d'initialisation Si sans risquer de ne pas détecter toutes les dents T1, T2...T,. Par conséquent, selon l'art antérieur, le seuil de détection d'initialisation Si est appliqué au premier front ascendant et au premier front descendant du signal, c'est-à-dire au premier créneau D1 représentatif du passage de la première dent Ti. Et le seuil de détection d'utilisation S2' est appliqué au deuxième front ascendant du signal, c'est-à-dire 35 au deuxième créneau D2, représentatif du passage de la deuxième dent T2. L'invention propose lors du passage de la première dent Ti en face du capteur 10 d'appliquer un seuil de détection d'initialisation S1 du front ascendant identique à l'art antérieur, c'est-à-dire BMIN < S1 < BMAX avec la valeur minimum BMIN du champ magnétique déterminé pour la distance e d'entrefer la plus petite, et avec BMAX, la valeur maximum du champ magnétique déterminé pour la distance e d'entrefer la plus grande. Cependant, lors du passage du front descendant de la première dent Ti, l'invention propose d'utiliser un nouveau seuil de détection S3 (cf. Figure 3a). Selon l'invention, ce nouveau seuil de détection S3 est définit par : 53 = k3 X (BMAX1 - Avec k3 un coefficient de valeur comprise entre 0 et 1, et k3 < kz. Dans un mode de réalisation préférentiel, la valeur du coefficient k3 est comprise 10 entre 0,45 et 0,80. Le nouveau seuil de détection S3 est donc plus élevé que le seuil de détection d'initialisation Si. Ce nouveau seuil de détection S3 est utilisé dès la détection du front descendant de la première dent T1. Comme illustré à la figure 3b, le déphasage AedN issu de l'application de ce nouveau seuil de détection S3 est plus petit que le déphasage Md 15 de l'art antérieur, résultant de l'application du seuil de détection d'initialisation Si. De plus, le nouveau seuil de détection d'utilisation S3 permet la détection du front descendant de la première dent Ti de manière certaine puisqu'il est de valeur comprise entre le seuil de détection d'initialisation S1 et le seuil de détection d'utilisation S2,. L'invention permet donc, en appliquant au premier front descendant le 20 nouveau seuil de détection S3 de réduire le déphasage AEkIN lors du passage du front descendant de la première dent Ti la cible 14 devant le capteur 10. Autrement dit, on obtient une amélioration de la précision du passage des dents de la cible devant le capteur dès le premier front descendant de la première dent. Bien sûr, il est à noter que l'invention a été décrite en considérant que : 25 - le capteur est mis sous tension face au creux avant la première dent T1, - et qu'à un front ascendant (respectivement descendant) électrique correspond un front ascendant (respectivement descendant) magnétique, 30 cependant l'invention s'applique aussi si le capteur est mis sous tension pendant le passage de la dent T1 et si la calibration du capteur est inversée, c'est-à-dire lorsqu'à un front ascendant électrique correspond un front descendant magnétique. Après le passage du premier front descendant et la mesure de la première valeur minimum BMIN1 du champ magnétique B, le procédé d'adaptation du seuil de 35 détection est identique à celui de l'art antérieur. Plus précisément, le seuil de détection d'utilisation Sz est appliqué au front ascendant de la 2ème dent T2. Puis, lorsqu'un tour complet de roue dentée a été effectué devant le capteur 10, alors le seuil de détection final S2 est appliqué et S2= k2x (13MAX- BMIN) avec k2> k2,, réduisant encore le déphasage. L'invention permet donc de réduire le déphasage entre le signal électrique du capteur 10 et le passage de la première dent T1 de la cible 14 en face de ce dernier. L'invention améliore la précision sur la position de chaque cylindre lors du démarrage moteur.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'adaptation d'un seuil de détection d'un capteur (10) d'arbre à cames (16) pour véhicule automobile, le dit véhicule comportant au moins un arbre à cames (16), une cible (14) codée dentée associée à cet arbre à cames (16) et un capteur (10) de champ magnétique placé à proximité de la cible (14) pour détecter des variations de champ magnétique (B) induites par le passage des dents (T1, T2..T,) de la cible (14) à proximité du capteur (10), le dit capteur (10) délivrant un signal électrique comprenant des fronts ascendants et descendants représentatifs des dents (T1, T2...T1) et des creux (C1, C2...C1) de la cible (14), ledit procédé d'adaptation étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - étape 1 : mesure en continu par le capteur (10) de la valeur du champ magnétique (B) et détection du premier front ascendant du signal électrique, en fonction d'un seuil de détection d'initialisation S1 prédéterminé, - étape 2 : détermination de la valeur maximum BMAX1 du champ magnétique lors du passage de la première dent (T1), - étape 3 : détermination d'un nouveau seuil de détection S3, à appliquer pour la détection du premier front descendant du signal électrique, tel que S3 = k3 X (BmAxi - avec k3 un coefficient de valeur comprise entre 0 et 1.
2. 2. Procédé d'adaptation, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur du coefficient k3 est comprise entre 0,45 et 0,80.
3. 3. Procédé d'adaptation, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le seuil de détection d'initialisation (S1) est déterminé au préalable, lors d'une phase de développement du capteur (10), en fonction de la valeur maximum du champ magnétique (B) mesurée pour une distance (e) maximale entre le capteur (10) et la cible (14) et en fonction de la valeur minimum du champ magnétique (B) mesurée pour une distance (e) minimum entre le capteur (10) et la cible (14).
4. 4. Capteur (10) d'arbres à cames (16) mettant en oeuvre le procédé d'adaptation selon l'une quelconque des revendications précédentes.
5. 5. Moteur à combustion interne comprenant un capteur (10) d'arbre à cames (16) selon la revendication précédente.
6. 6. Véhicule automobile comprenant un capteur (10) d'arbre à cames (16), selon la revendication 4.