FR3129439A1

FR3129439A1 - Cible dentee pour vilebrequin

Info

Publication number: FR3129439A1
Application number: FR2112480A
Authority: FR
Inventors: Stéphane Eloy; Fabien JOSEPH
Original assignee: Vitesco Technologies
Current assignee: Vitesco Technologies
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2023-05-26
Also published as: WO2023094326A1; FR3129438B1; FR3129438A1

Abstract

CIBLE DENTEE POUR VILEBREQUIN Un aspect de l’invention concerne une cible dentée (1) construite et agencée pour être solidaire en rotation d'un arbre (2) d'un moteur à combustion interne. La cible dentée (1) comprend une série de dents (3, 3m) régulièrement espacées d’un pas angulaire déterminé (α) sur le pourtour de la cible dentée (1). Il convient de noter qu’une des dents, dite dent de marquage (3m), présente une longueur entre un front (4) de dent montant et un front (4) de dent descendant, dite longueur (Y) niveau haut, différente d’une longueur (X) niveau haut que présente chacune des autres dents (3) de la série de dents. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2

Description

CIBLE DENTEE POUR VILEBREQUIN

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

La présente invention se rapporte de manière générale à la commande d'un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement la détermination de la position angulaire d'une cible dentée solidaire en rotation d'un arbre d'un tel moteur permettant de synchroniser la commande du moteur avec sa position angulaire courante.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION

Le fonctionnement optimal d'un moteur à combustion interne suppose la connaissance la plus précise possible de sa position angulaire à chaque instant. La synchronisation avec la position angulaire du moteur de différentes opérations comme l'ouverture des soupapes, l'injection d'essence et l'allumage des bougies, régit en effet son fonctionnement et ses performances. Les opérations précitées doivent être synchronisées avec sa position angulaire réelle pour produire l'effet d'entraînement désiré. A contrario, chaque opération réalisée au mauvais moment (i.e. à la mauvaise position angulaire du moteur) entraîne une déperdition d'énergie. En lieu et place d'une production d'énergie mécanique utile à l'entraînement du moteur, le carburant non-brûlé ou mal brûlé contribue par ailleurs à une émission de gaz polluants dans l'atmosphère.

Pour connaître la position angulaire du vilebrequin d'un moteur, il est connu d'utiliser une cible dentée solidaire en rotation de ce vilebrequin. Cette cible est associée à un capteur dédié dont le rôle est de déterminer sa position angulaire et sa vitesse de rotation en combinaison avec une unité de contrôle moteur. Le capteur détecte le passage de chaque dent devant lui et convertit cette information en signal électrique qui est récupéré et traité par l’unité de contrôle moteur. Plus particulièrement, chaque dent est constituée d’un front de dent montant (début de dent) et d’un front de dent descendant (fin de dent). Cette unité de contrôle moteur surveille ainsi le défilement de chaque front et analyse un des deux fronts, régulièrement espacés autour de la cible, pour en déduire la position de l’axe vilebrequin.

La demande de brevet FR-A1-3084154 divulgue un procédé de détermination de la position angulaire d’une cible dentée solidaire en rotation d’un arbre moteur à combustion interne. Comme illustré à la , ce procédé met en œuvre une cible dentée 201 destinée à être montée solidairement en rotation sur un arbre 202 d'un moteur. La cible dentée 201 présente sur son pourtour une série de dents 203 qui permettent à un capteur (non représenté) de suivre sa rotation. Les dents 203 sont sensiblement identiques et régulièrement espacées. De cette façon, lorsque la cible dentée 201 tourne, le capteur génère un signal périodique dont la période dépend directement de la vitesse de défilement des dents 203 devant lui.

De plus, la cible dentée 201 comprend, sur son pourtour, une zone de référence angulaire 204. Elle est créée par la suppression volontaire d'un certain nombre de dents consécutives sur le pourtour de la cible dentée 201. Un espace d’une ou plusieurs dents manquantes permet donc au capteur d'identifier une position angulaire de référence et d'en déduire une position angulaire absolue de la cible dentée 201.

Le document précité indique que la roue dentée 201 comprend cinquante-huit dents réelles et deux dents fictives. Ainsi, la zone de référence angulaire 204 est formée par deux dents fictives, ou manquantes, et trois intervalles. Il est à noter que la est seulement schématique et les nombres de dents fictives et réelles ne correspondent pas.

En particulier, dans le cas d'une cible dentée 201 pour laquelle le nombre de dents réelles et fictives est égal à soixante, l'angle théorique entre deux dents est de six degrés. Autrement dit, la position angulaire de la cible dentée 201 est déterminée à six degrés près, sauf pour la zone de référence angulaire 204 qui est de dix-huit degrés.

Cette large plage angulaire de dix huit degrés est susceptible de générer des imprécisions de mesure de positionnement du vilebrequin, entrainant une synchronisation dégradée des opérations de commande du moteur sur toute la portion angulaire de la zone de référence angulaire 204.

La cible dentée pour vilebrequin selon un aspect de l’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment en permettant notamment d’améliorer la précision de la mesure de positionnement angulaire de la cible dentée, et donc du vilebrequin.

Dans ce contexte, l’invention se rapporte ainsi, dans son acception la plus large, à une cible dentée construite et agencée pour être solidaire en rotation d'un arbre d'un moteur à combustion interne. La cible dentée comprend une série de dents régulièrement espacées d’un pas angulaire déterminé sur le pourtour de la cible dentée. Il convient de noter qu’une des dents, dite dent de marquage, présente une longueur entre un front montant et un front descendant, dite longueur niveau haut, différent d’une longueur niveau haut que présente chacune des autres dents de la série de dents.

Grâce à l’invention, bien que la dent de marquage présente une longueur niveau haut différente de celle des autres dents, le pas angulaire associé à cette dent de marquage est similaire à celui des autres dents. Comme il n’y a pas une zone de marquage présentant un large pas angulaire, il est possible, grâce à la cible dentée selon cet aspect de l’invention, de connaître une position angulaire absolue précise de la cible dentée.

Par exemple, pour une cible dentée comportant soixante dents réelles, un front de dent montant étant alors toujours espacé d’exactement six degrés du front de dent montant suivant ainsi que du front de dent montant précédent. La position angulaire de la cible dentée selon cet aspect de l’invention est ainsi en mesure d’être déterminée à six degrés près.

Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, la cible dentée selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, la longueur niveau haut de la dent de marquage est supérieure à la longueur niveau haut de chacune des autres dents.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, la longueur niveau haut est d’au moins 2,5 mm.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, chacune des longueurs entre un front de dent montant et un front de dent descendant de deux dents adjacentes, dite longueur niveau bas, est d’au moins 4 mm.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le pas angulaire déterminé est de six degrés. Le pas angulaire déterminé peut par exemple être formé par la distance angulaire entre deux fronts de dent montant.

Un autre aspect de l’invention se rapporte à un procédé de détermination d’une position angulaire de référence d’une cible dentée selon l’un quelconque des aspects de l’invention précités. Cette cible dentée est solidaire en rotation d’un arbre d’un moteur à combustion interne et le procédé comporte les étapes, exécutées par un capteur, de :

détecter un passage de fronts de dents de la cible dentée devant lui par une interprétation d’un signal magnétique lu en réponse audit passage desdits fronts de dents, un front de dent montant étant détecté lorsque ledit signal magnétique dépasse à la hausse un seuil magnétique haut prédéterminé et un front de dent descendant étant détecté lorsque ledit signal magnétique dépasse à la baisse un seuil magnétique bas prédéterminé ;
mesurer à partir dudit signal magnétique, pour chaque dent n, un temps de passage Tm, avec m=2n, séparant un front de dent montant d’un front de dent descendant de la dent n, et un temps de passage Tm-1 séparant un front de dent descendant d’une dent précédente n-1 dudit front de dent montant de ladite dent n ;
déterminer une position angulaire de référence de la cible dentée en fonction d’une pluralité de temps de passage Tmmesurés.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, l’étape de déterminer une position angulaire de référence de la cible dentée en fonction d’une pluralité de temps de passage Tm mesurés comporte les sous étapes de :

pour chaque temps de passage Tm mesuré, déterminer un ratio Rm égal à (Tm-1)²/(Tm*Tm-2) ;
si le ratio Rm déterminé est inférieur à un ratio de référence Rref, identifier une position angulaire de référence de la cible dentée correspondant à un front de dent de la dent de marquage.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le seuil magnétique haut prédéterminé est compris entre 70% et 90 % de la valeur maximale du signal magnétique.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le seuil magnétique bas prédéterminé est compris entre 10% et 30% de la valeur maximale du signal magnétique.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, le procédé comporte une étape de transmettre une impulsion électrique tous les deux ratios Rm déterminés, l’impulsion électrique transmise pour un ratio Rm déterminé inférieur au ratio de référence Rref étant différente de celle transmise pour un ratio Rm déterminé supérieur audit ratio de référence Rref.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, lorsque le ratio Rm déterminé est inférieur au ratio de référence Rref, une impulsion électrique de 60 microsecondes est transmise.

Selon un aspect non limitatif de l’invention, lorsque le ratio Rm déterminé est supérieur au ratio de référence Rref, une impulsion électrique de 45 microsecondes est transmise.

L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.

illustre un exemple schématique de réalisation d’une cible dentée selon un état de la technique.

montre un exemple schématique de réalisation d’une cible dentée selon un aspect non limitatif de l’invention.

illustre un exemple, selon un aspect non limitatif de l’invention, d’un signal magnétique généré par un capteur associé à une cible dentée conforme à celle illustrée à la .

illustre les étapes d’un procédé de détermination d’une position angulaire d’une cible dentée selon un aspect non limitatif de l’invention.

est un tableau représentatif de ratios déterminés par le procédé selon l’invention.

Claims

Cible dentée (1) construite et agencée pour être solidaire en rotation d'un arbre (2) d'un moteur à combustion interne, ladite cible dentée (1) comprenant une série de dents (3, 3m) régulièrement espacées d’un pas angulaire déterminé (α) sur le pourtour de ladite cible dentée (1), ladite cible dentée (1) étant caractérisée en ce qu’une desdites dents, dite dent de marquage (3m), présente une longueur (Y) entre un front (4) de dent montant et un front (4) de dent descendant, dite longueur (Y) niveau haut, différente d’une longueur (X) niveau haut que présente chacune des autres dents (3) de ladite série de dents.
Cible dentée (1) selon la revendication précédente caractérisée en ce que la longueur (Y) niveau haut de la dent de marquage (3m) est supérieure à la longueur (X) niveau haut de chacune des autres dents (3).
Cible dentée (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la longueur (X, Y) niveau haut est d’au moins 2,5 mm.
Cible dentée (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que chacune des longueurs entre un front (4) de dent montant et un front (4) de dent descendant de deux dents adjacentes (3, 3m), dite longueur (Z, Z₁, Z₂) niveau bas, est d’au moins 4 mm.
Cible dentée (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le pas angulaire déterminé (α) est de six degrés.
Procédé (100) de détermination d’une position angulaire de référence d’une cible dentée (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes solidaire en rotation d’un arbre (2) d’un moteur à combustion interne, ledit procédé (100) comportant les étapes, exécutées par un capteur (5), de :
détecter (101) un passage de fronts (4) de dent de ladite cible dentée (1) devant lui par une interprétation d’un signal magnétique (11) lu en réponse audit passage desdits fronts (4) de dent, un front (4) de dent montant étant détecté lorsque ledit signal magnétique (11) dépasse à la hausse un seuil magnétique haut (12) prédéterminé et un front (4) de dent descendant étant détecté lorsque ledit signal magnétique (11) dépasse à la baisse un seuil magnétique bas (13) prédéterminé ;

mesurer (102) à partir dudit signal magnétique (11), pour chaque dent n, un temps de passage Tm, avec m=2n, séparant un front (4) de dent montant d’un front (4) de dent descendant de ladite dent n, et un temps de passage Tm-1 séparant un front (4) de dent descendant d’une dent précédente n-1 dudit front (4) de dent montant de ladite dent n ;

déterminer (103) une position angulaire de référence de ladite cible dentée (1) en fonction d’une pluralité de temps de passage Tm, Tm-1 mesurés.
Procédé (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que l’étape de déterminer (103) une position angulaire de référence de la cible dentée (1) en fonction d’une pluralité de temps de passage Tm, Tm-1 mesurés comporte les sous étapes de :
pour chaque temps de passage Tm mesuré, déterminer (103a) un ratio Rmégal à (Tm-1)²/(Tm*Tm-2) ;

si ledit ratio Rm déterminé est inférieur à un ratio de référence Rref, identifier (103b) une position angulaire de référence de ladite cible dentée (1) correspondant à un front (4) de dent de la dent de marquage (3m).
Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que le seuil magnétique haut (12) prédéterminé est compris entre 70% et 90 % d’une valeur maximale du signal magnétique (11) et le seuil magnétique bas (13) prédéterminé est compris entre 10% et 30% de ladite valeur maximale dudit signal magnétique (11).
Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce qu’il comporte une étape de transmettre (104) une impulsion électrique (15) tous les deux ratios Rm déterminés, l’impulsion électrique (15) transmise pour un ratio Rm déterminé inférieur au ratio de référence Rref étant différente de celle transmise pour un ratio Rm déterminé supérieur audit ratio de référence Rref.
Procédé (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que lorsque le ratio Rm déterminé est :
inférieur au ratio de référence Rtref, une impulsion électrique de 60 microsecondes est transmise,

supérieur au ratio de référence Rtref, une impulsion électrique de 45 microsecondes est transmise.