FR3043785A1 - SYSTEM FOR DETERMINING THE ROTATIONAL SPEED OF A CRANKSHAFT - Google Patents
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Abstract
Système de détermination de la vitesse instantanée de rotation d'un vilebrequin de moteur à combustion interne de véhicule (12) comprenant une roue dentée (16) fixée au vilebrequin (14) de manière solidaire en rotation, la roue dentée (16) étant pourvue sur sa périphérie d'un ensemble de dents; le système (12) comprend de plus deux capteurs de rotation (18, 20) positionnés en regard de la périphérie de la roue dentée, les deux capteurs (18, 20) étant espacés l'un de l'autre d'un écart angulaire déterminé inférieur à la distance angulaire entre deux dents successives régulièrement espacées, une unité de contrôle (22) relié aux capteurs (18, 20), les deux capteurs (18, 20) étant configurés pour détecter le passage d'une dent de la roue dentée, l'unité de contrôle (22) étant configurée pour déterminer le temps écoulé entre le passage de ladite dent de la roue dentée entre le premier capteur et le deuxième capteur, et pour déterminer la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin en fonction dudit temps écoulé et de l'écart angulaire déterminé entre les deux capteurs.System for determining the instantaneous speed of rotation of a crankshaft of a vehicle internal combustion engine (12) comprising a toothed wheel (16) fixed to the crankshaft (14) integrally in rotation, the toothed wheel (16) being provided on its periphery a set of teeth; the system (12) further comprises two rotation sensors (18, 20) positioned opposite the periphery of the toothed wheel, the two sensors (18, 20) being spaced from each other by an angular distance determined lower than the angular distance between two successive teeth regularly spaced apart, a control unit (22) connected to the sensors (18, 20), the two sensors (18, 20) being configured to detect the passage of a tooth of the wheel toothed, the control unit (22) being configured to determine the time elapsed between the passage of said tooth of the toothed wheel between the first sensor and the second sensor, and to determine the instantaneous speed of rotation of the crankshaft according to said time elapsed time and the angular difference determined between the two sensors.
Description
Système de détermination de la vitesse de rotation d’un vilebrequinSystem for determining the speed of rotation of a crankshaft
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne un dispositif et une méthode de détermination de la vitesse de dispositifs de rotation et plus particulièrement de la vitesse de rotation d’un vilebrequin de véhicule.The present invention relates to a device and a method for determining the speed of rotating devices and more particularly the speed of rotation of a vehicle crankshaft.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION
Afin de connaître le régime d’un moteur à combustion interne, il est connu d’utiliser un capteur permettant de déterminer la vitesse de rotation du vilebrequin ainsi que sa position. Le volant moteur, solidaire du vilebrequin du moteur est pourvu sur sa périphérie d’un ensemble de dents en regard de laquelle est positionné le capteur de régime. Le capteur délivre une tension alternative en créneaux présentant des fronts électriques montants et descendants, et dont la fréquence varie avec le régime du moteur. Typiquement, le volant moteur peut présenter une denture de 60 dents dont deux manquantes soit 58 dents et deux lacunes. Les lacunes servent notamment à la détermination de la position du vilebrequin. Il est connu également de déterminer le régime moteur instantané à partir de la mesure d’une durée inter-dent, autrement dit, le temps séparant deux fronts montants ou descendants.In order to know the speed of an internal combustion engine, it is known to use a sensor to determine the speed of rotation of the crankshaft and its position. The flywheel, integral with the crankshaft of the engine is provided on its periphery with a set of teeth opposite which is positioned the speed sensor. The sensor delivers an alternating voltage in crenels having rising and falling electrical fronts, the frequency of which varies with the speed of the motor. Typically, the flywheel may have a toothing of 60 teeth including two missing is 58 teeth and two gaps. The gaps serve in particular to determine the position of the crankshaft. It is also known to determine the instantaneous engine speed from the measurement of an inter-tooth duration, in other words, the time separating two rising or falling fronts.
La précision de la mesure de la vitesse instantanée est typiquement basée sur les dimensions angulaires prédéterminées de la denture du volant moteur. Typiquement, la largeur angulaire des dents est de 3° et le creux séparant deux dents à également une largeur angulaire de 3°, soit un écart angulaire de 6° entre deux fronts montants de dents détectés par le capteur. La vitesse instantanée du régime moteur est donc calculée en fonction de temps de passage de deux dents successives en regard du capteur, c’est-à-dire en fonction d’une durée inter-dent et des 6° d’écart angulaire inter-dent.The accuracy of the instantaneous speed measurement is typically based on the predetermined angular dimensions of the flywheel toothing. Typically, the angular width of the teeth is 3 ° and the hollow separating two teeth also has an angular width of 3 °, an angular difference of 6 ° between two rising edges of teeth detected by the sensor. The instantaneous speed of the engine speed is therefore calculated as a function of the passage time of two successive teeth facing the sensor, that is to say as a function of an inter-tooth duration and the 6 ° of angular inter- tooth.
Cependant, lors de l’usinage de la denture du volant moteur, la denture peut présenter des dents et des espaces inter-dent présentant des dimensions angulaires différentes, cela dépend par exemple des tolérances d’usinage de la denture. Ces différences de dimensions entraînent donc une imprécision sur la détermination du régime moteur. Cette imprécision peut entraîner notamment des imprécisions dommageables sur le contrôle du moteur, sur l’acquisition de la pression dans les cylindres et sur l’estimation du couple moteur.However, when machining the toothing of the flywheel, the toothing may have teeth and inter-tooth spaces having different angular dimensions, it depends for example machining tolerances of the toothing. These differences in size therefore lead to inaccuracy in the determination of the engine speed. This inaccuracy can result in particular damaging inaccuracies on the control of the engine, on the acquisition of the pressure in the cylinders and on the estimation of the engine torque.
La présente invention vise à proposer une solution économique aux problèmes d’imprécision existants.The present invention aims to provide an economical solution to existing problems of inaccuracy.
RESUME DE L’INVENTION L’invention propose une méthode de détermination de la vitesse instantanée de rotation d’un vilebrequin de moteur à combustion interne de véhicule, le vilebrequin comprenant une roue dentée qui est fixée au vilebrequin de manière solidaire en rotation et qui est pourvue sur sa périphérie d'un ensemble de dents en regard de laquelle sont positionnés deux capteurs de rotation, l’ensemble de dents comprenant des dents régulièrement espacées, les deux capteurs étant espacés l’un de l’autre d’un écart angulaire déterminé inférieur à la distance angulaire entre deux dents successives régulièrement espacées, la dite méthode comprenant les étapes de détecter un premier passage d’une dent de la roue dentée en regard du premier capteur, de détecter le premier passage de ladite dent en regard du deuxième capteur, de déterminer le temps de passage écoulé entre les deux capteurs de ladite dent et de déterminer la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin en fonction du temps de passage écoulé et de l’écart angulaire déterminé entre les deux capteurs.SUMMARY OF THE INVENTION The invention proposes a method for determining the instantaneous speed of rotation of a crankshaft of a vehicle internal combustion engine, the crankshaft comprising a toothed wheel which is fixed to the crankshaft integrally in rotation and which is provided on its periphery with a set of teeth opposite which are positioned two rotation sensors, the set of teeth comprising regularly spaced teeth, the two sensors being spaced from each other by a determined angular difference less than the angular distance between two successive regularly spaced teeth, said method comprising the steps of detecting a first passage of a tooth of the toothed wheel opposite the first sensor, of detecting the first passage of said tooth opposite the second sensor , to determine the passage time elapsed between the two sensors of said tooth and to determine the speed instan the rotation of the crankshaft as a function of the passage time elapsed and the angular difference determined between the two sensors.
Ainsi la précision de la vitesse instantanée déterminée ne dépend plus des tolérances d’usinage de la denture de la roue dentée, mais de l’écart angulaire entre les deux capteurs, cet écart étant bien plus facilement maîtrisable.Thus the accuracy of the instantaneous speed determined no longer depends on the machining tolerances of the toothing of the toothed wheel, but on the angular difference between the two sensors, this difference being much easier to control.
La méthode peut comprendre une phase de calibration permettant de déterminer l’écart angulaire entre les deux capteurs. Cette phase peut comprendre les étapes de détecter, lors d’une révolution complète de la roue dentée, un premier temps de passage d’une dent de référence en regard du premier capteur et un deuxième temps de passage de la dent de référence en regard du deuxième capteur afin de déterminer une vitesse moyenne de rotation du vilebrequin, de détecter les temps de passages successifs écoulés de toutes les dents entre les deux capteurs afin de déterminer une moyenne des temps de passages successifs, de déterminer la mesure de l’écart angulaire entre les deux capteurs en fonction de la vitesse moyenne de rotation du vilebrequin et de la moyenne des temps de passages successifs. Les phases de détection lors de la phase de calibration peuvent se faire durant plusieurs révolutions successives afin de déterminer la mesure de l’écart angulaire entre les deux capteurs en fonction de la vitesse moyenne de rotation du vilebrequin et de la moyenne des temps de passages successifs calculées sur plusieurs révolutions successives. La méthode de détermination de la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin peut également comprendre les étapes de détecter et de déterminer les temps inter-dents entre les deux dents successives en regard de chacun des capteurs et de déterminer l’écart angulaire des deux dents successives en fonction des temps de passages écoulés entre les deux capteurs de deux dents successives et des temps inter-dents entre les deux dents successives en regard de chacun des capteurs. Ainsi, la détection des temps inter-dents permet, en cas d’anomalie détectée, de corriger rapidement la stratégie d’injection de carburant dans le moteur d’un véhicule puisque l’injection est cadencée selon la détection du passage des dents en regard des capteurs.The method may include a calibration phase to determine the angular difference between the two sensors. This phase may comprise the steps of detecting, during a complete revolution of the toothed wheel, a first time of passage of a reference tooth opposite the first sensor and a second time of passage of the reference tooth opposite the second sensor to determine an average rotational speed of the crankshaft, to detect the successive passage times elapsed of all the teeth between the two sensors in order to determine an average of the successive passage times, to determine the measure of the angular difference between the two sensors as a function of the average speed of rotation of the crankshaft and the average of the successive passage times. The detection phases during the calibration phase can be done during several successive revolutions in order to determine the measurement of the angular difference between the two sensors as a function of the average rotation speed of the crankshaft and the average of the successive passage times. calculated over several successive revolutions. The method for determining the instantaneous rotation speed of the crankshaft may also comprise the steps of detecting and determining the inter-tooth times between the two successive teeth facing each of the sensors and determining the angular deviation of the two successive teeth by function of the passage times elapsed between the two sensors of two successive teeth and inter-teeth times between the two successive teeth facing each of the sensors. Thus, the detection of inter-tooth times makes it possible, in the event of a detected anomaly, to quickly correct the fuel injection strategy in the engine of a vehicle since the injection is timed according to the detection of the passage of the teeth against sensors.
Les étapes de détection de passage de dents en regard des capteurs peuvent se faire par la détection du passage du front montant de la dent. Ces étapes peuvent également se faire par la détection du passage du front descendant de la dent et même sur la détection du niveau établi de la dent. Ces étapes peuvent également se faire par la détection du passage du front montant et du front descendant de chaque dent afin d’améliorer la précision de la détermination de la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin. L’écart angulaire déterminé entre les deux capteurs peut être équivalent à environ 3/4 de la distance angulaire séparant deux dents successives régulièrement espacées. L’invention propose un système de détermination de la vitesse instantanée de rotation d’un vilebrequin de moteur à combustion interne de véhicule comprenant une roue dentée fixée au vilebrequin de manière solidaire en rotation, la roue dentée étant pourvue sur sa périphérie d'un ensemble de dents. Le système comprend de plus deux capteurs de rotation positionnés en regard de la périphérie de la roue dentée, les deux capteurs étant espacés l’un de l’autre d’un écart angulaire déterminé inférieur à la distance angulaire entre deux dents successives régulièrement espacées, une unité de contrôle relié aux capteurs, les deux capteurs étant configurés pour détecter le passage d’une dent de la roue dentée, l’unité de contrôle étant configurée pour déterminer le temps écoulé entre le passage de ladite dent de la roue dentée entre le premier capteur et le deuxième capteur, et pour déterminer la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin en fonction dudit temps écoulé et de l’écart angulaire déterminé entre les deux capteurs. L’écart angulaire déterminé entre les deux capteurs peut être d’environ 3/4 de la distance angulaire entre deux dents successives régulièrement espacées. L’espace angulaire entre deux dents régulièrement espacées peut être substantiellement égal à la largeur angulaire d’une dent. Les capteurs de rotation peuvent être des capteurs différentiels à effets hall ou des capteurs optique.The stages of detection of passage of teeth facing the sensors can be done by detecting the passage of the rising edge of the tooth. These steps can also be done by detecting the passage of the falling edge of the tooth and even the detection of the established level of the tooth. These steps can also be done by detecting the passage of the rising edge and the falling edge of each tooth to improve the accuracy of the determination of the instantaneous speed of rotation of the crankshaft. The angular difference determined between the two sensors may be equivalent to about 3/4 of the angular distance between two successive teeth regularly spaced. The invention proposes a system for determining the instantaneous speed of rotation of a crankshaft of a vehicle internal combustion engine comprising a toothed wheel fixed to the crankshaft integrally in rotation, the toothed wheel being provided on its periphery with a set of teeth. The system further comprises two rotation sensors positioned facing the periphery of the toothed wheel, the two sensors being spaced apart from each other by a determined angular difference less than the angular distance between two successive teeth regularly spaced, a control unit connected to the sensors, the two sensors being configured to detect the passage of a tooth of the toothed wheel, the control unit being configured to determine the time elapsed between the passage of said tooth of the toothed wheel between the first sensor and the second sensor, and for determining the instantaneous speed of rotation of the crankshaft according to said elapsed time and the angular difference determined between the two sensors. The angular difference determined between the two sensors may be about 3/4 of the angular distance between two successive teeth regularly spaced. The angular space between two regularly spaced teeth may be substantially equal to the angular width of a tooth. The rotation sensors may be differential Hall effect sensors or optical sensors.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemple non limitatif et sur lesquels:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features, objects and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, and with reference to the appended drawings, given by way of non-limiting example and in which:
La figure 1 est une représentation schématique d’un moteur à combustion interne selon l’invention.Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine according to the invention.
La figure 2 est une représentation schématique du système de mesure de la vitesse de rotation du vilebrequin du moteur de la figure 1.FIG. 2 is a schematic representation of the system for measuring the rotational speed of the crankshaft of the engine of FIG. 1.
La figure 3 est une représentation schématique d’un mode de réalisation de la mesure de la vitesse instantanée au moyen du système de mesure selon la figure 2.FIG. 3 is a schematic representation of an embodiment of the measurement of the instantaneous speed by means of the measurement system according to FIG. 2.
La figure 4 est un chronogramme schématique des signaux détectés par les deux capteurs de rotation de la roue dentée du vilebrequin lors de la mesure de la vitesse instantanée du vilebrequin selon le mode de réalisation de la figure 3.FIG. 4 is a schematic timing diagram of the signals detected by the two crankshaft gear rotation sensors when measuring the instantaneous speed of the crankshaft according to the embodiment of FIG. 3.
La figure 5 est un chronogramme schématique des signaux détectés par les deux capteurs de rotation de la roue dentée du vilebrequin lors de la mesure de l’écart angulaire entre les deux capteurs selon le mode de réalisation de la figure 3.FIG. 5 is a schematic timing diagram of the signals detected by the two crankshaft gear rotation sensors when measuring the angular difference between the two sensors according to the embodiment of FIG. 3.
La figure 6 est une représentation schématique d’un mode de réalisation de la mesure de l’écart angulaire entre deux dents de la roue dentée du vilebrequin au moyen du système de mesure selon la figure 2.FIG. 6 is a schematic representation of an embodiment of the measurement of the angular difference between two teeth of the crankshaft gear by means of the measuring system according to FIG. 2.
La figure 7 est un chronogramme schématique des signaux détectés par les deux capteurs de rotation de la roue dentée du vilebrequin lors de la mesure de l’écart angulaire entre deux dents de la roue dentée du vilebrequin selon le mode de réalisation de la figure 6.FIG. 7 is a schematic timing diagram of the signals detected by the two crankshaft gear rotation sensors when measuring the angular difference between two teeth of the crankshaft gear according to the embodiment of FIG. 6.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERESDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Selon la figure 1, un moteur à combustion interne 10 comprend un vilebrequin 14. Le moteur à combustion interne 10 est équipé d’un système 12 pour déterminer la vitesse de rotation du vilebrequin 14. Ce système 12 comprend une roue dentée 16, un premier capteur de rotation 18 et un deuxième capteur de rotation 20. La roue dentée 16 est reliée solidairement en rotation au vilebrequin 14 pour que lorsque le moteur à combustion interne 10 fonctionne, la roue dentée 16 tourne par rapport au moteur 10. Le premier capteur 18 et le deuxième capteur 20 sont reliés à une unité de contrôle 22. Le premier capteur 18 et le deuxième capteur 20 sont agencés en regard de la périphérie de la roue dentée 16 afin de détecter sa rotation dans un sens ou dans l’autre. Les deux capteurs 18, 20, permettent également de détecter la non rotation de la roue dentée. Le premier capteur 18 et le deuxième capteur 20 sont montés de manière fixe par rapport au moteur à combustion interne 10.According to FIG. 1, an internal combustion engine 10 comprises a crankshaft 14. The internal combustion engine 10 is equipped with a system 12 for determining the rotational speed of the crankshaft 14. This system 12 comprises a toothed wheel 16, a first rotation sensor 18 and a second rotation sensor 20. The toothed wheel 16 is integrally connected in rotation to the crankshaft 14 so that when the internal combustion engine 10 is running, the toothed wheel 16 rotates relative to the engine 10. The first sensor 18 and the second sensor 20 are connected to a control unit 22. The first sensor 18 and the second sensor 20 are arranged facing the periphery of the toothed wheel 16 to detect its rotation in one direction or the other. The two sensors 18, 20 also make it possible to detect the non-rotation of the toothed wheel. The first sensor 18 and the second sensor 20 are fixedly mounted relative to the internal combustion engine 10.
Selon la figure 2, le système 12 comprend le premier capteur 18 et le deuxième capteur 20 agencés selon un écart angulaire 0s déterminé par rapport au centre de la roue dentée 16. L’écart angulaire 0s entre les deux capteurs 18, 20, correspond plus particulièrement à la longueur d’une section en arc de cercle de la roue dentée 16 située en regard des deux capteurs 18, 20. La roue dentée comprend des dents 24 et des espaces inter-dents 26. A titre d’exemple non-limitatif et de schématisation simple, la roue dentée 16 représentée est une roue comportant une denture de vingt dents dont une manquante 28, soit dix-neuf dents 24 représentés. L’écart angulaire entre deux dents successives 0pt est régulier. Les dents ont toutes une largeur angulaire 0t identique. Les espaces inter-dent 26 entre deux dents successives ont également une largeur angulaire 0it identique, à l’exception de l’espace laissé vacant par la dent manquante 28.According to FIG. 2, the system 12 comprises the first sensor 18 and the second sensor 20 arranged at an angular difference θs determined with respect to the center of the toothed wheel 16. The angular difference θs between the two sensors 18, 20 corresponds more particularly at the length of an arcuate section of the toothed wheel 16 located opposite the two sensors 18, 20. The toothed wheel comprises teeth 24 and inter-tooth spaces 26. As a non-limiting example and simple schematization, the toothed wheel 16 shown is a wheel having a toothing of twenty teeth including a missing 28, nineteen teeth 24 shown. The angular difference between two successive teeth 0pt is regular. The teeth are all angularly wide or the same. The inter-tooth spaces 26 between two successive teeth also have an identical angular width, with the exception of the space left vacant by the missing tooth 28.
La roue dentée 16 peut comprendre un nombre différent de dents 24 à géométries variées. La denture peut comprendre également plus d’une dent manquante 28. La roue dentée 16 peut également comprendre des dents ayant des écarts angulaires θρΐ variables, des largeurs angulaires de dents 0t variables et des largeurs angulaires d’inter dents Gît variables. Afin de minimiser les coûts de mise en œuvre de l’invention, la roue dentée 16 peut donc avoir les caractéristiques typiquement existantes sur les systèmes actuels, à savoir une denture de 60 dents dont deux manquantes soit 58 dents et deux lacunes, une largeur angulaire des dents 0t de 3° et une largeur angulaire inter-dent 0it de 3°, soit un écart angulaire θρΐ de 6° entre deux dents successives.The toothed wheel 16 may comprise a different number of teeth 24 with various geometries. The toothing may also include more than one missing tooth 28. The toothed wheel 16 may also include teeth having variable angular deviations θρΐ, variable angular tooth widths and variable angular widths of inter teeth. In order to minimize the implementation costs of the invention, the toothed wheel 16 can therefore have the characteristics that are typically present on the current systems, namely a toothing with 60 teeth, two of which are missing, ie 58 teeth and two gaps, an angular width. teeth and 3 ° and an inter-tooth angular width 0it of 3 °, an angular difference θρΐ of 6 ° between two successive teeth.
Selon la figure 3, une portion de la périphérie de la roue dentée 17 est représentée schématiquement aplatie afin de faciliter la compréhension d’un mode de réalisation permettant de déterminer la vitesse angulaire instantanée de rotation Vri du vilebrequin 14. Le premier capteur 18 et le deuxième capteur 20 sont agencés de manière à pouvoir détecter le passage des dents 24 en regard de chacun d’entre eux. On entend par le passage d’une dent 24 en regard d’un capteur 18, le passage d’une dent 24 en face du capteur 18 de sorte que le capteur 18 détecte une variation de géométrie de la périphérie de la roue dentée, notamment une variation entre un espace inter dent 26 et une dent 24. Cette variation perçue par le capteur 18 lors de la détection du passage de la dent 24 a pour conséquence la génération d’une tension ou d’un courant alternatif en créneaux présentant des fronts électriques montants et descendants et dont la fréquence varie avec le régime moteur. L’écart angulaire 0s entre les deux capteurs 18, 20 est inférieur à l’écart angulaire 0pt entre deux dents successives 24 régulièrement espacées. Cela signifie donc que lorsque le moteur 10 fonctionne et donc que la roue dentée 16 tourne, chaque dent 24 est détecté par le premier 18 et le deuxième capteur 20 de sorte qu’un temps de passage de chaque dent 24 entre les deux capteurs 18, 20, peut être déterminé par l’unité de contrôle 22. On dénommera Δίη le temps de passage d’une dent 24 entre les deux capteurs 18, 20. La distance parcourue par une dent 24 entre son passage en regard du premier capteur 18 et du deuxième capteur 20 est l’écart angulaire 0s entre les deux capteurs 18, 20. La vitesse angulaire instantanée de rotation Vri de la roue dentée, donc du vilebrequin, est déterminable à partir de l’écart angulaire 0s entre les deux capteurs 18, 20 et du temps de passage d’une dent entre les deux capteurs Δΐη. L’unité de contrôle détermine donc la vitesse angulaire instantanée de rotation du vilebrequin suivant la formule :According to FIG. 3, a portion of the periphery of the toothed wheel 17 is shown schematically flattened in order to facilitate understanding of an embodiment making it possible to determine the instantaneous angular rotation speed Vri of the crankshaft 14. The first sensor 18 and the second sensor 20 are arranged so as to detect the passage of the teeth 24 opposite each of them. The passage of a tooth 24 opposite a sensor 18 is understood to mean the passage of a tooth 24 in front of the sensor 18 so that the sensor 18 detects a variation in the geometry of the periphery of the toothed wheel, in particular a variation between an inter-tooth space 26 and a tooth 24. This variation perceived by the sensor 18 during the detection of the passage of the tooth 24 has the consequence of generating a voltage or an alternating current in slots having fronts rising and falling electric and whose frequency varies with the engine speed. The angular difference 0s between the two sensors 18, 20 is smaller than the angular distance 0pt between two successive teeth 24 regularly spaced. This therefore means that when the motor 10 is running and therefore that the toothed wheel 16 rotates, each tooth 24 is detected by the first 18 and the second sensor 20 so that a passage time of each tooth 24 between the two sensors 18, 20, can be determined by the control unit 22. Δίη is the time of passage of a tooth 24 between the two sensors 18, 20. The distance traveled by a tooth 24 between its passage opposite the first sensor 18 and the second sensor 20 is the angular difference 0s between the two sensors 18, 20. The instantaneous angular rotation speed Vri of the toothed wheel, and therefore of the crankshaft, can be determined from the angular difference θs between the two sensors 18, 20 and the passage time of a tooth between the two sensors Δΐη. The control unit therefore determines the instantaneous angular speed of rotation of the crankshaft according to the formula:
Vri = 0s / ΔΐηVri = 0s / Δΐη
Contrairement aux systèmes existants, la mesure de vitesse angulaire instantanée ne se fait plus en référence à l’écart angulaire 0p entre deux dents successives 24 et en référence au temps de passage entre les deux dents vis-à-vis d’un unique capteur 18. L’invention consiste bien à reporter la précision de la mesure de la vitesse angulaire instantanée sur les caractéristiques des deux capteurs 18, 20 et plus particulièrement sur l’écart angulaire 0s les séparant. Les tolérances d’usinage de la roue dentée ainsi que sa dégradation dans le temps n’affectent plus la mesure de la vitesse angulaire instantanée de rotation du vilebrequin Vri. Il est à noter que la position de la roue dentée 16 peut être connue en intégrant les vitesses angulaires instantanées de rotation de chaque dent.Unlike existing systems, the measurement of instantaneous angular velocity is no longer done with reference to the angular difference 0p between two successive teeth 24 and in reference to the passage time between the two teeth vis-à-vis a single sensor 18 The invention consists in transferring the accuracy of the measurement of the instantaneous angular velocity to the characteristics of the two sensors 18, 20 and more particularly to the angular distance 0s separating them. The machining tolerances of the toothed wheel as well as its degradation over time no longer affect the measurement of the instantaneous angular speed of rotation of the crankshaft Vri. It should be noted that the position of the toothed wheel 16 can be known by integrating the instantaneous angular speed of rotation of each tooth.
Afin de détecter la rotation de la roue dentée 16, le premier capteur 18 et le deuxième capteur 20 sont de préférence des capteurs différentiels permettant de détecter la denture de la roue dentée. Ces capteurs 18, 20 peuvent être à titre d’exemple non limitatif, des capteurs à effets hall ou des capteurs optiques. De préférence, afin de faciliter la fixation de ces deux capteurs 18, 20 et également la maîtrise de l’écart angulaire 0s les séparant, des capteurs doubles peuvent être utilisés. S’il fallait encore plus de précision à la mesure, plusieurs capteurs doubles peuvent être agencés en regard de la périphérie de la roue dentée 16, les capteurs doubles étant agencés les uns vis-à-vis des autres de sorte à pouvoir effectuer des mesures de passages de dents de façon quasi simultanée.In order to detect the rotation of the toothed wheel 16, the first sensor 18 and the second sensor 20 are preferably differential sensors for detecting the toothing of the toothed wheel. These sensors 18, 20 may be by way of non-limiting example, hall effect sensors or optical sensors. Preferably, in order to facilitate the attachment of these two sensors 18, 20 and also the control of the angular difference 0s separating them, double sensors can be used. If even more precision was required in the measurement, several double sensors could be arranged facing the periphery of the gearwheel 16, the double sensors being arranged vis-à-vis each other so as to be able to measure teeth passages almost simultaneously.
Selon la figure 4, les signaux électriques générés par le premier 18 et le deuxième capteur 20, et transmis à l’unité de contrôle 22 lors de la rotation de la roue dentée 16 sont représentés schématiquement sous forme d’un chronogramme. Pour plus de simplicité, les signaux sont représentés de façon idéaliste afin d’exclure les effets transitoires de temps de réponse des capteurs lors de la détection des dents et donc de faciliter la compréhension de la mesure de la vitesse instantanée Vri du vilebrequin. L’axe des abscisses représente le temps écoulé t. L’axe des ordonnées représente la variation d’amplitude A des signaux électriques transmis à l’unité de contrôle 22 par le premier capteur SI et par le deuxième capteur S2 lors du passage des dents 24 en regard des capteurs 18, 20.According to Figure 4, the electrical signals generated by the first 18 and the second sensor 20, and transmitted to the control unit 22 during the rotation of the toothed wheel 16 are shown schematically in the form of a timing diagram. For simplicity, the signals are idealistically represented in order to exclude the transient effects of sensor response time when detecting the teeth and thus to facilitate understanding of the measurement of the instantaneous speed Vri of the crankshaft. The x-axis represents the elapsed time t. The ordinate axis represents the amplitude variation A of the electrical signals transmitted to the control unit 22 by the first sensor S1 and the second sensor S2 during the passage of the teeth 24 facing the sensors 18, 20.
Le premier capteur 18 et le deuxième capteur 20 délivrent à l’unité de contrôle 22 une tension ou un courant alternatif en créneaux Tn présentant des fronts électriques montant RE et des fronts électriques descendants FE détectés lors du passage des dents 24 en regard du premier 18 et du deuxième capteur 20. Les créneaux Tn+1, Tn, et Tn-1 représentent le passage des dents 24 de la roue dentée 16 en regard du premier capteur 18 et du deuxième capteur 20. Le premier capteur 18 est celui qui détecte en premier le passage d’une dent 24 et le deuxième capteur 20 est celui qui détecte en deuxième le passage de la même dent 24, la dent n’étant pas initialement situé entre les deux capteurs 18, 20. Cela signifie qu’il faut comprendre que l’allocation de premier capteur 18 et de deuxième capteur 20 aux deux capteurs s’inverse en fonction du sens de rotation de la roue dentée 16. Lorsque le front montant RE d’une dent Tn est détecté par le premier capteur 18, l’unité de contrôle 22 enregistre un premier temps tpnl de détection du front montant. Lorsque le deuxième capteur 20 détecte le front montant RE de la même dent Tn, l’unité de contrôle 22 enregistre un deuxième temps tpn_2 de détection du front montant. Le temps de passage d’une dent entre les deux capteurs Atn, est donc égal à la différence entre le deuxième temps tpn_2 et le premier temps tpn l. Ainsi, l’unité de contrôle 22 peut déterminer la vitesse angulaire instantanée de rotation du vilebrequin Vri par la formule :The first sensor 18 and the second sensor 20 deliver to the control unit 22 a voltage or alternating current in slots Tn having electrical rising edges RE and electrical falling edges FE detected during the passage of the teeth 24 facing the first 18 and the second sensor 20. The slots Tn + 1, Tn, and Tn-1 represent the passage of the teeth 24 of the toothed wheel 16 opposite the first sensor 18 and the second sensor 20. The first sensor 18 is the one that detects first the passage of a tooth 24 and the second sensor 20 is the second which detects the passage of the same tooth 24, the tooth is not initially located between the two sensors 18, 20. This means that it is necessary to understand that the allocation of the first sensor 18 and the second sensor 20 to the two sensors is reversed as a function of the direction of rotation of the toothed wheel 16. When the rising edge RE of a tooth Tn is detected by the first sensor 18, the control unit 22 records a first tpnl detection time of the rising edge. When the second sensor 20 detects the rising edge RE of the same tooth Tn, the control unit 22 records a second tpn_2 detection time of the rising edge. The time of passage of a tooth between the two sensors Atn, is equal to the difference between the second time tpn_2 and the first time tpn l. Thus, the control unit 22 can determine the instantaneous angular speed of rotation of the crankshaft Vri by the formula:
Selon la figure 5, une révolution complète de la roue dentée 16 en regard du premier capteur 18 et une révolution complète de la roue dentée 16 en regard du deuxième capteur 20 sont détectées. Cette détection permet de réaliser une phase de calibration afin de déterminer la mesure de l’écart angulaire entre les deux capteurs 0s.According to FIG. 5, a complete revolution of the toothed wheel 16 facing the first sensor 18 and a complete revolution of the toothed wheel 16 facing the second sensor 20 are detected. This detection makes it possible to carry out a calibration phase in order to determine the measurement of the angular difference between the two sensors 0s.
Les signaux électriques du premier capteur SI représentent la détection du passage de toutes les dents de la roue (Tl, T2,..T60) en regard du premier capteur 18. Une révolution de la roue dentée est dite complète en regard duThe electrical signals of the first sensor SI represent the detection of the passage of all the teeth of the wheel (T1, T2, .. T60) facing the first sensor 18. A revolution of the toothed wheel is said complete with respect to the
premier capteur 18 lorsque qu’une dent dite dent de référence Tl est détectée deux fois par le premier capteur 18. Les signaux électriques du deuxième capteur S2 représentent la détection de passage de toutes les dents de la roue (Tl, T2,..T60) en regard du deuxième capteur 18.first sensor 18 when a tooth called reference tooth Tl is detected twice by the first sensor 18. The electrical signals of the second sensor S2 represent the detection of passage of all the teeth of the wheel (T1, T2, .. T60 ) facing the second sensor 18.
Une révolution de la roue dentée est dite complète en regard du deuxième capteur 20 lorsque que la dent de référence Tl est détectée deux fois par le deuxième capteur 20. Lorsque le front descendant FEll de la dent de référence Tl est détecté par le premier capteur 18 pour une première fois, l’unité de contrôle 22 enregistre un premier temps tpl_l. Lorsque le front descendant FEl l de la dent de référence Tl est détecté par le premier capteur 18 pour la deuxième fois, l’unité de contrôle 22 enregistre un deuxième temps tp61_l. Le temps de passage de la dent de référence Tl en regard du premier capteur 18 lors d’une révolution complète Atrevl est donc égale à la différence entre le deuxième temps tp61_l de détection du front descendant FEl l et le premier temps tpl l de détection du front descendant FE1_1.A revolution of the toothed wheel is said complete next to the second sensor 20 when the reference tooth T1 is detected twice by the second sensor 20. When the falling edge FE11 of the reference tooth T1 is detected by the first sensor 18 for the first time, the control unit 22 records a first time tpl_l. When the falling edge FEl 1 of the reference tooth T1 is detected by the first sensor 18 for the second time, the control unit 22 records a second time tp61_1. The passage time of the reference tooth Tl facing the first sensor 18 during a complete revolution Atrevl is therefore equal to the difference between the second time tp61_l of the falling edge detection FEl 1 and the first time tpl l of detection of the falling edge FE1_1.
Lorsque le front descendant FE12 de la dent de référence Tl est détecté par le deuxième capteur 20 pour une première fois, l’unité de contrôle 22 enregistre un premier temps tpl_2. Lorsque le front descendant FE1_2 de la dent de référence Tl est détecté par le deuxième capteur 20 pour la deuxième fois, l’unité de contrôle 22 enregistre un deuxième temps tp61_2. Le temps de passage de la dent de référence Tl en regard du deuxième capteur 20 lors d’une révolution complète Atrev2 est donc égal à la différence entre le deuxième temps tp61_2 de détection du front descendant FE1_2 et le premier temps tpl_2 de détection du front descendant FE12. Ainsi, l’unité de contrôle 22 peut déterminer une vitesse moyenne de rotation du vilebrequin Vrm par la formule :When the falling edge FE12 of the reference tooth T1 is detected by the second sensor 20 for the first time, the control unit 22 records a first time tp1_2. When the falling edge FE1_2 of the reference tooth T1 is detected by the second sensor 20 for the second time, the control unit 22 records a second time tp61_2. The passage time of the reference tooth T1 opposite the second sensor 20 during a complete revolution Atrev2 is therefore equal to the difference between the second detection time tp61_2 of the falling edge FE1_2 and the first time tpl_2 of detection of the falling edge FE12. Thus, the control unit 22 can determine an average speed of rotation of the crankshaft Vrm by the formula:
Vrm = (360 +360) / (Atrevi + Atrev2)Vrm = (360 +360) / (Atrevi + Atrev2)
De plus, selon la figure 5, les temps de passage successifs Δΐΐ, At2,..., Δΐ60 de toutes les dents Tl, T2,.. .T60 entre les deux capteurs 18, 20 sont détectés par le passage des fronts descendants FE1-1, FE12 de chaque dent en regard des deux capteurs 18, 20 et donc déterminés par l’unité de contrôle 22 selon une méthode similaire à celle décrite pour la mesure d’une vitesse instantanée de rotation du vilebrequin Vri. H est à noter, que selon la figure 5, la détection des temps de passage Δίη des dents Tn en regard des deux capteurs se fait sur front descendant. L’unité de contrôle 22 peut ainsi déterminer une moyenne des temps de passages successifs Atavg selon la formule :In addition, according to FIG. 5, the successive passage times Δΐΐ, At2,..., Δΐ60 of all the teeth T1, T2,... T60 between the two sensors 18 and 20 are detected by the passage of the falling fronts FE1. -1, FE12 of each tooth facing the two sensors 18, 20 and therefore determined by the control unit 22 according to a similar method to that described for measuring an instantaneous speed of rotation of the crankshaft Vri. It should be noted that, according to FIG. 5, the detection of the passage times Δίη of the teeth Tn opposite the two sensors is done on a falling edge. The control unit 22 can thus determine an average of the successive passage times Atavg according to the formula:
Ainsi, l’unité de contrôle 22 peut déterminer la mesure de l’écart angulaire entre les deux capteurs 0s selon la formule : 0s = Vrm x AtavgThus, the control unit 22 can determine the measurement of the angular difference between the two sensors 0s according to the formula: 0s = Vrm x Atavg
La détermination de l’écart angulaire entre les deux capteurs 0s permet d’améliorer la précision de la détermination de la vitesse angulaire instantanée de rotation du vilebrequin Vri tel que décrite selon les figures 3 et 4. Cette phase de calibration peut se faire à chaque démarrage du moteur, permettant une mise à jour régulière de ce paramètre essentiel à la détermination de la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin Vri. Ainsi, les dispersions de l’écart angulaire entre les deux capteurs 0s sont corrigées lors de cette phase de calibration.The determination of the angular difference between the two sensors 0s makes it possible to improve the accuracy of the determination of the instantaneous angular speed of rotation of the crankshaft Vri as described according to FIGS. 3 and 4. This calibration phase can be done at each starting the engine, allowing a regular updating of this parameter essential to the determination of the instantaneous speed of rotation of the crankshaft Vri. Thus, the dispersions of the angular difference between the two sensors 0s are corrected during this calibration phase.
Les détections des passages des dents en regard des deux capteurs 18, 20 peuvent également se faire sur la détection du front montant des dents. Ces détections peuvent également se faire sur la détection du front montant et du front descendant de chaque dent afin d’améliorer la précision de toutes les mesures effectuées par l’unité de contrôle 22.Detections of the tooth passages facing the two sensors 18, 20 can also be done on the detection of the rising edge of the teeth. These detections can also be done on the detection of the rising edge and the falling edge of each tooth in order to improve the accuracy of all the measurements made by the control unit 22.
Les phases de détection lors de la phase de calibration peuvent se faire durant plusieurs révolutions successives afin de déterminer la mesure de l’écart angulaire entre les deux capteurs 0s en fonction de la vitesse moyenne de rotation du vilebrequin Vrm et de la moyenne des temps de passages successifs Atavg calculées sur plusieurs révolutions successives.The detection phases during the calibration phase can be done during several successive revolutions in order to determine the measurement of the angular difference between the two sensors 0s as a function of the average speed of rotation of the crankshaft Vrm and the average of the times of rotation. successive Atavg passages calculated on several successive revolutions.
Selon la figure 6, une portion de la périphérie de la roue dentée 17 est représentée schématiquement aplatie afin de faciliter la compréhension d’un mode de réalisation permettant de déterminer l’écart angulaire entre deux dents successives 0pt de la roue dentée du vilebrequin au moyen du système de mesureAccording to FIG. 6, a portion of the periphery of the toothed wheel 17 is shown schematically flattened in order to facilitate understanding of an embodiment making it possible to determine the angular difference between two successive teeth 0pt of the crankshaft gear by means of measuring system
selon la figure 2. L’agencement du premier capteur 18 et du deuxième capteur 20 vis-à-vis de la roue dentée 16 et de ses dents régulièrement espacées est identique à l’agencement décrit selon la figure 2 et la figure 3. L’écart angulaire 0s entre les deux capteurs 18, 20, est donc le même que précédemment.according to Figure 2. The arrangement of the first sensor 18 and the second sensor 20 vis-à-vis the toothed wheel 16 and its teeth regularly spaced is identical to the arrangement described in Figure 2 and Figure 3. L 0s angular difference between the two sensors 18, 20, is the same as before.
Il est à noter que selon la figure 6, une erreur de dent 25 fait partie de la denture de la roue dentée 16. Cette erreur de dent 25 entraîne donc un écart angulaire avec la dent lui succédant 0ptl non régulier. Cette erreur de dent 25 entraîne donc également un écart angulaire avec la dent la précédant 0pt2 non régulier. Le système de détection du passage des temps en regard du premier capteur 18 et du deuxième capteur 20 permet de détecter l’écart angulaire entre deux dents successives 0pt et donc de détecter une erreur de dent 25. Cette détection d’erreur à une importance dans la stratégie d’injection de carburant dans le moteur d’un véhicule puisque l’injection est cadencée selon la détection du passage des dents en regard des capteurs.It should be noted that according to Figure 6, a tooth error 25 is part of the toothing of the toothed wheel 16. This tooth error 25 therefore causes an angular difference with the tooth succeeding 0ptl non-regular. This tooth error therefore also causes an angular deviation with the tooth preceding the non-regular 0pt2. The time passage detection system facing the first sensor 18 and the second sensor 20 makes it possible to detect the angular difference between two successive teeth 0pt and thus to detect a tooth error 25. This error detection has an importance in the strategy of injecting fuel into the engine of a vehicle since the injection is timed according to the detection of the passage of the teeth facing the sensors.
Selon la figure 7, les signaux électriques du premier capteur SI et du deuxième capteur S2 représentent le passage de l’erreur de dents Tsl en regard des capteurs 18, 20. Le temps de passage entre les deux capteurs 18, 20 de l’erreur de dent Δίεΐ est détecté et déterminé d’une façon similaire à celle décrite pour la mesure de la vitesse instantanée de rotation du vilebrequin Vri. Le temps de passage entre les deux capteurs 18, 20 de la dent succédant à l’erreur de dent Δί ε2 est également détecté et déterminé d’une façon similaire à celle décrite pour la mesure de la vitesse angulaire instantanée de rotation du vilebrequin Vri. Un premier temps inter-dent ATsensl est détecté par le premier capteur 18 entre le front descendant de l’erreur de dents FE ε1_1 et le front descendant de la dent succédant à l’erreur de dent FE ε2_1. Un deuxième temps inter-dent ATsens2 est détecté par le deuxième capteur 20 entre le front descendant de l’erreur de dents FE ε1_2 et le front descendant de la dent succédant à l’erreur de dent FE ε2_2. Ainsi, l’unité de contrôle 22 peut déterminer précisément l’écart angulaire inter dent entre l’erreur de dent et la dent lui succédant 0ptl selon la formule : 0ptl = ((ATsensl + ATsens2) / (Δίει + Δί ε2)) x 0s.According to FIG. 7, the electrical signals of the first sensor S1 and the second sensor S2 represent the passage of the tooth error Tsl opposite the sensors 18, 20. The passage time between the two sensors 18, 20 of the error of tooth Δίεΐ is detected and determined in a manner similar to that described for the measurement of the instantaneous speed of rotation of the crankshaft Vri. The passage time between the two sensors 18, 20 of the tooth succeeding the tooth error Δί ε2 is also detected and determined in a manner similar to that described for measuring the instantaneous angular speed of rotation of the crankshaft Vri. A first inter-tooth time ATsens1 is detected by the first sensor 18 between the falling edge of the tooth error FE ε1_1 and the falling edge of the tooth succeeding the tooth error FE ε2_1. A second inter-tooth time ATsens2 is detected by the second sensor 20 between the falling edge of the tooth error FE ε1_2 and the falling edge of the tooth succeeding the tooth error FE ε2_2. Thus, the control unit 22 can precisely determine the inter-tooth angle difference between the tooth error and the successor tooth 0pt1 according to the formula: 0pt1 = ((ATsens1 + ATsens2) / (Δίει + Δί ε2)) x 0s.
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| FR (1) | FR3043785A1 (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20170519 |