WO2016165829A1 - Procede et dispositif de detection de rotation inverse d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Procede et dispositif de detection de rotation inverse d'un moteur a combustion interne Download PDF

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WO2016165829A1
WO2016165829A1 PCT/EP2016/000613 EP2016000613W WO2016165829A1 WO 2016165829 A1 WO2016165829 A1 WO 2016165829A1 EP 2016000613 W EP2016000613 W EP 2016000613W WO 2016165829 A1 WO2016165829 A1 WO 2016165829A1
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teeth
target
sensor
tooth
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PCT/EP2016/000613
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Valérie GOUZENNE COUTIER
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Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates generally to the synchronization techniques of an internal combustion engine, and more particularly relates to a method and a device for detecting the reverse rotation of such an engine.
  • reverse rotation is meant the rotation of the motor in the direction opposite to the normal direction of rotation.
  • the invention finds applications, in particular, in the automotive field. It can be implemented, for example, in an engine control computer, such as an injection and / or ignition controller.
  • the crankshaft of the engine can be equipped with a rotating target cooperating with a fixed sensor associated with electronics. operation of the sensor signal.
  • This electronics may comprise hardware elements and / or software elements. It is adapted and configured to precisely determine the angular position of the crankshaft, and thus the position of the engine pistons, from the sensor signal.
  • the rotating target is for example a toothed wheel, connected in rotation with the crankshaft.
  • a target has a large number of teeth, usually 36 or 60 teeth, without taking into account one or two missing teeth to define an angular reference area on the target.
  • the angular position of the motor is determined, by the operating electronics, by counting the number of teeth of the target "seen” by the sensor since the last passage of the angular reference area in front of the sensor. From an electrical point of view, the passage of a flank of a tooth of the target in front of the sensor results in a front of the sensor signal, namely a rising edge or a falling edge depending on the arrangement and the technology. of the sensor. Each of these fronts corresponds to an increment of the angular position of the crankshaft counted by the operating electronics. This angular increment is equal to 10 degrees for a 36-tooth target, or 6 degrees for a 60-tooth target, for example.
  • the detection of the reverse rotation of the motor can be made with a specific type of sensor capable of providing information relating to the direction of rotation in addition to the information relating to the passage of a tooth of the target in front of the sensor.
  • a specific type of sensor capable of providing information relating to the direction of rotation in addition to the information relating to the passage of a tooth of the target in front of the sensor.
  • sensors of this kind widely used in the current state of the art.
  • sensors called “voltage pulses” that provide a pulse of fixed length characteristic of the direction of rotation, for example a pulse of 45 picoseconds (ps) for a crankshaft tooth seen in the normal direction of rotation, or a 90 ps pulse for a crankshaft tooth seen in opposite direction of rotation.
  • so-called “voltage level” sensors that provide a different voltage depending on the direction of rotation of the motor, for example a voltage of 5 volts (V) for a crankshaft tooth seen in normal direction of rotation, or a 2.5 V voltage for a crankshaft tooth seen in opposite direction of rotation.
  • a sensor of any one of the two types above therefore directly provides the information relating to the direction of rotation. This information can then be used by the engine control computer, for example to prevent any injection and / or avoid the detection of false failures.
  • the sensors of the aforementioned specific types proposing the detection of the direction of rotation are generally more expensive than the usual sensors which only allow the detection of the passage of each tooth of the target.
  • not all applications are provided with such sensors.
  • the other techniques mentioned above are not usable in all applications, or at a higher cost, and / or are not effective in all situations, depending on the engine speed for example.
  • the invention aims to eliminate, or at least mitigate, all or part of the disadvantages of the aforementioned prior art, by proposing an alternative to the known solutions presented above.
  • the invention makes it possible to detect that a heat engine rotates in reverse rotation, without using any other information than that of the crankshaft sensor signal generated by a standard type sensor associated with the crankshaft.
  • a first aspect of the invention proposes a method for detecting the direction of rotation of an internal combustion engine, the engine being associated with:
  • a toothed target rotatably connected to a shaft of the motor said toothed target comprising a series of teeth comprising n real teeth evenly spaced on the one hand, followed by m dummy teeth forming a reference zone, on the other hand, where n and m are non-zero integers;
  • a sensor arranged to generate a substantially periodic sensor signal having active edges between a first signal level and a second signal level in response to the passage of the actual teeth of the toothed target in front of said sensor;
  • a management unit configured to measure, for each tooth of index k in the series of teeth, the period of time, called period T (k) of tooth k, separating said tooth k from the previous tooth of index k - 1 in the series of teeth.
  • the sensor signal further has at least one transition between the first signal level and the second signal level in a portion of the sensor signal corresponding to the passage of the reference area (32) of the toothed target in front of the sensor.
  • the method comprises the following steps performed for at least some of the values of the index k associated with the teeth of the target:
  • the strategy makes it possible to provide reverse rotation detection based only on a standard sensor signal, for example associated with the crankshaft. There is no need to use a specific type sensor or to generate additional information. Neither is there a correlation between a signal from the camshaft and a signal from the crankshaft as described in the prior art illustrated by the aforementioned US 7,185,628.
  • a constraint lies solely in the fact that the sensor signal must have the aforementioned transition between the high and low levels.
  • the transition of the sensor signal between the first signal level and the second signal level in the portion of the sensor signal corresponding to the passage of the reference zone of the toothed target in front of the sensor is such that a cyclic signal ratio the sensor portion in said portion of the sensor signal is between 30% and 70% for the rotation of the target in the forward direction of rotation;
  • N is equal to 2 and the duty cycle of the sensor signal in the portion of the sensor signal is substantially equal to 50% for the rotation of the target in the forward direction of rotation, the second remarkable value of the sensor signal is equal to at 4;
  • Steps a) to d) are executed for all values of the index k associated with the teeth of the target.
  • the method may comprise determining, from the ratio R '(k), information representative of the position of the tooth of index k relative to the reference zone;
  • a second aspect of the invention relates to an electronic device comprising means for carrying out each of the steps of a treatment method according to the first aspect above.
  • the invention also relates to a management system of an internal combustion engine, comprising:
  • a toothed target rotatably connected to a motor shaft said toothed target comprising a series of teeth comprising n real teeth regularly spaced apart on the one hand, followed by m dummy teeth forming a reference zone, on the other hand, where n and m are non-zero integers;
  • a sensor arranged to generate a substantially periodic sensor signal having active edges between a first signal level and a second signal level in response to the passage of the actual teeth of the toothed target in front of said sensor;
  • a management unit configured to measure, for each tooth of index k in the series of teeth, the period of time, called period T (k) of tooth k, separating said tooth k from the previous tooth of index k - 1 in the series of teeth, and
  • the device may be included in the management unit.
  • Figure 1 is a block diagram showing the arrangement of a rotating target, a rotational target rotating sensor, and an electronic sensor signal operating unit comprising a first comparator and a second comparator. according to embodiments;
  • Figure 2 is a three-dimensional view of a toothed target having a reference area according to embodiments
  • FIGS. 3A and 3B are timing diagrams showing the appearance, as a function of time, of a low level sensor signal and a high level sensor signal, respectively, during the passage of the reference zone in front of the sensor, each time for a normal direction of rotation (chronogram of the top) and for a direction of opposite rotation (chronogram of the bottom);
  • FIG. 3C is a timing diagram showing the pace, as a function of time, of a sensor signal associated with the toothed target of FIG. 2, having a level transition during the passage of the reference zone in front of the sensor, for a normal direction of rotation (chronogram of the top) and for a direction of opposite rotation (chronogram of the bottom);
  • FIGS. 4A and 4B are timing diagrams comparable to that of the top of FIG. 3C and bottom of FIG. 3C, respectively, illustrating the ratio R (k) of the duration T (k) separating said tooth k from the tooth previous index of k - 1 in the series of teeth on the duration T (k - 1) separating said tooth k - 1 of the previous tooth of index k - 2 in the series of teeth;
  • FIG. 5 is a timing diagram of the values of a quadratic ratio R '(k) at the order 2, respectively at each edge of the sensor signal, for rotation of the motor in the opposite direction and for rotation in the normal direction;
  • FIGS. 6A and 6B are timing diagrams making it possible to compare the values of the ratio R '(k) with values of the ratio R (k), respectively for a rotation of the target in the forward direction and for a rotation in the opposite direction.
  • An internal combustion engine for example for a motor vehicle, comprises at least one movable piston arranged to vary the volume of a combustion chamber.
  • the admission and exhaust gas in the combustion chambers are most often made using valves controlled by at least one camshaft.
  • the energy developed in the combustion chambers by the combustion of a fuel within an oxidizer is transmitted by each piston to a motor shaft called crankshaft.
  • the synchronization of an internal combustion engine consists in accurately identifying the position of the moving parts (piston, crankshaft, camshaft %) as well as the instant of the engine cycle (that the latter is a type 2 engine -time or 4-stroke). This allows the on-board electronics to control the operation of the engine, particularly with regard to the injection of the fuel or the fuel mixture and with regard to the ignition (for spark ignition engines), with the accuracy and precision required for optimal operation.
  • Synchronization methods implement algorithms for determining the position of the engine according to the angular position of the crankshaft and / or the camshaft of the engine, detected by sensors installed in the engine. These sensors cooperate with rotating targets integral in rotation with the crankshaft and the camshaft, respectively, for example toothed wheels.
  • the method for detecting the inverse rotation of the motor can advantageously use, at least in part, the corresponding hardware and software means, in particular the rotating target, the associated sensor and the operating electronics.
  • the processing of a crankshaft rotation sensor signal of an engine This example is of course not limiting.
  • the invention can also be applied to the processing of a rotation sensor signal of any rotation shaft connected to the engine, in particular the camshaft of an engine or a shaft of a gearbox coupled to the engine. .
  • an exemplary application of the invention to an injection and / or ignition controller of an internal combustion engine of a motor vehicle is considered.
  • the controller 1 can be implemented in the form of a microcontroller (pC), which can be a specific application integrated circuit (ASIC), a system on a chip (SoC, of the "Application Specifies Integrated Circuit”), a system on a chip (SoC, of the English “System-on-Chip”), a programmable logic circuit or programmable logic array (FPGA), and so on.
  • pC microcontroller
  • ASIC application integrated circuit
  • SoC system on a chip
  • SoC system on a chip
  • SoC system on a chip
  • FPGA programmable logic circuit or programmable logic array
  • the microcontroller 1 comprises hardware elements, such as analog-to-digital converters, drivers, input / output filters, etc., and software elements.
  • the device according to embodiments of the invention can be realized inside this microcontroller, as will now be described.
  • the microcontroller 1 comprises for this purpose an input 14 for receiving a CRK sensor signal, provided by a rotation sensor 2.
  • the sensor 2 is for example fixedly positioned near a rotating target 3, such as a toothed wheel, with which it cooperates to produce the signal CRK.
  • a rotating target 3 such as a toothed wheel
  • the term "toothed wheel” should be understood in its most general sense, that is to say a wheel comprising structural elements enabling a sensor to identify the rotation of the wheel on a given angular sector. The nature and arrangement of these structural elements can be varied. These may be geometric shapes such as teeth in the proper sense, magnetic elements such as magnetic poles, optical elements or identifiable by an optoelectronic device, etc.
  • the toothed wheel 3 comprises twenty-four teeth 31 regularly spaced on the periphery of the wheel except at a reference area 32 where a tooth is missing.
  • the angular increment is about 15 degrees.
  • a target conventionally used includes 36 or 60 teeth (without taking into account the fact that one or more teeth are missing in the reference zone), giving an angular increment of 10 or 6 degrees. , respectively.
  • the toothed wheel 3 is integral in rotation with a movable shaft 4, namely the crankshaft of the engine in the example considered here.
  • the microcontroller 1 comprises elements, in particular software elements, configured to control the synchronization of the motor from the sensor signal CRK coming from the sensor 2.
  • the rotating target 3 may be a toothed wheel, for example having a diameter equal to 255 millimeters (mm), having at its periphery a series of teeth comprising n real teeth regularly spaced apart on the one hand, followed by of m dummy teeth forming a reference area 32, on the other hand, where n and m are non-zero integers.
  • each of the n real teeth 31 has a bump portion of a width (measured along an outer circumference of the target 3) equal to 5 mm followed by a recessed portion of a width equal to 8.5 mm.
  • the singularity of the target in the reference zone consists of a recessed portion of the same depth as the recesses of the real teeth, the width of which corresponds to the width of the m dummy teeth.
  • the singularity is sometimes, conversely, a bump portion of the same height as the real teeth, whose width corresponds for example to the width of the m dummy teeth.
  • the singularity of the target in the reference zone 32 consists of at least one recessed portion 36 and at least one alternating bump portion 37, the depth of which the height, respectively, correspond, for example, to the depth and height of the 31.
  • the recessed portion may have a width equal to 22 mm
  • the bump portion may have a width equal to 18 mm.
  • the cumulative width of these portions corresponds to the width of the m dummy teeth of the reference zone 32.
  • FIGS. 3A-3C show the shape of the CRK sensor signal for targets having a singularity corresponding to the cases mentioned above.
  • the signal portions shown in these figures correspond to the passage of the reference zone in front of the sensor, as well as some real teeth preceding the reference zone and some real teeth along said reference zone.
  • the direction of rotation corresponding to the direction of rotation of the motor in normal operation.
  • the reverse direction of rotation will be called the backward direction (or BW).
  • BW backward direction
  • the normal or forward direction of rotation corresponds to a movement of the teeth from left to right, and is illustrated each time by the top chronogram.
  • the reverse or reverse direction of rotation corresponds to a movement of the teeth from right to left, and is illustrated each time by the bottom chronogram.
  • the active edges of the signal CRK are the falling edges, by which the signal CRK goes from the high level to the low level, ie from the high voltage (for example 5 V). at low voltage (for example 0 V).
  • the management unit 1 may alternatively be adapted to react to the rising edges of the signal CRK, by which the CKR signal goes from the low level to the high level.
  • the total number n + m of real and fictitious teeth of the target is equal to 60.
  • the number m may be greater than 2, which gives better detection performance of the direction of rotation.
  • the higher m the better the quality of the sensor signal as CRK clock signal, due to the lack of detection of the regular edges of the signal during the passage of the reference area in front of the sensor.
  • more the number of dummy teeth is high, plus the zone of inaccuracy of the angular position of the motor increases.
  • the sensor 2 of FIG. 1 gives a result in the form of a signal as represented in FIGS. 3A-3C: when one of the n real teeth of the target passes in front of the sensor, the signal has a transition between the one and the other of the high and low levels, followed by an inverse transition.
  • a counter is incremented in the management unit 1 to count the teeth detected by the sensor and to deduce the angular position of the sensor. crankshaft. More particularly, the angular position of the crankshaft is defined by the number of teeth counted from the reference zone.
  • the instantaneous angular position of the crankshaft is thus determined by calculating the difference between the instantaneous value of the counter and the value of the counter at the time of detection of the last reference zone. More particularly, the angular position of the crankshaft is then the angular value corresponding to this difference.
  • the reference area is detected by measuring the period of time between two successive real teeth.
  • the sensor signal has at least one transition between the first signal level and the second signal level in a portion of the sensor signal corresponding to the passage of the reference area 32 of the toothed target in front of the sensor. sensor, as illustrated by the timing diagrams in Figure 3C.
  • the ratio between the duration of the portion of the signal CRK in which the signal is in the high state, for example, the sum of said duration and the duration of the signal, is referred to as the duty cycle ⁇ of the signal CRK in the reference area. the next portion of the signal in which the signal is low.
  • the duty cycle of the sensor signal in the portion of said signal corresponding to the passage of the reference area 32 of the toothed target in front of the sensor may be defined for the rotation of the target in the forward direction of rotation.
  • the sensor signal thus has a duty cycle equal to 50% in the reference zone.
  • the mechanical target has an equality of the trays length at a high and low level at a low level, as shown in FIG. 2. This is however only an example, the embodiments not limited to this duty cycle value.
  • the value of the duty ratio ⁇ can be chosen as a function of the ratio between the number n of dummy teeth in the reference zone and the total number n + m of teeth of the target, but it will be noted that there is not a single ideal value, because the detection performance also depends on the engine speed.
  • the management unit 1 is configured to measure, for each tooth of index k in the series of n teeth, the period of time, called the period T (k) of the tooth k, separating said tooth k from the previous tooth d index k - 1 in the series of teeth.
  • the period T (k - 1) of tooth k - 1 is the time separating said tooth k - 1 from the previous tooth of index k - 2 in the series of teeth, and so on.
  • the period T (k) is equal to a constant duration T, which depends solely on the engine speed.
  • the duration between successive edges of the signal CRK may be equal to yT or zT, where y and z are positive real numbers different from the unit.
  • the detection of the direction of rotation of the target can be detected by monitoring the value of the ratio R (k).
  • R (k) is equal to a value different from three and a third [ie, if R (k) ⁇ 3 and R (k) ⁇ 1/3] when it is not equal to unit [ie, when R (k) ⁇ 1] is that the target and thus the motor rotate in the opposite direction.
  • N is an even integer greater than or equal to 2.
  • the duty ratio ⁇ 50%
  • first remarkable value of the sensor signal is equal to 9
  • the second remarkable value of the sensor signal is equal to 4.
  • the invention is not limited, however to this example. Thus, it can be applied to embodiments in which N, n, m, n + m and / or ⁇ have values different from those given above, in which case the first and second remarkable values can be different from 9 and 4, respectively.
  • the correspondence of the values of the ratio R '(k) with the first and second remarkable values is not necessarily considered as an identity relation, at least not an absolute identity relation. On the contrary, this correspondence is determined if a proximity relation with the remarkable values is satisfied.
  • the values of the ratio R '(k) are compared with one or more thresholds surrounding the remarkable first and second values, and it is considered that the ratio R' (k) corresponds to one or the other of the remarkable values. if position criteria against these thresholds are met.
  • thresholds equal to 3.5 and 7, for example: if R '(k)> 7 then the electronics of exploitation determines that R '(k) corresponds to the first remarkable value, which means that the target rotates in the normal direction; and if 3.5 ⁇ R '(k) ⁇ 7 then the evaluation electronics determines that R' (k) corresponds to the second remarkable value, which means that the target is rotating in the opposite direction.
  • the operating electronics can therefore also take into account a recurrence because the values of R '(k) correspond to one or the other of the remarkable values, this recurrence corresponding in fact to a periodicity which coincides with the number of turns made by the target. For example, the correspondence of the values of R '(k) with one or the other of the remarkable values may have to be repeated over several consecutive turns of the target to be considered as validly detected.
  • the timing diagram of FIG. 5 gives the values calculated by formula (1) above, respectively at each edge of the sensor signal, in the case of the example considered here. These values are represented on the ordinates, as a function of the time t indicated on the abscissa, by a cross ("x") for the edges of the sensor signal associated with the tooth # 2, and by a plus sign ("+”) for the other fronts.
  • the first remarkable value which corresponds to the detection of rotation in the normal direction (namely 9 in the example above), does not depend on the cyclic ratio ⁇ of the sensor signal CRK in the reference area.
  • the first remarkable value which corresponds to the detection of the rotation in the opposite direction (namely 4 in the example above), depends on the duty cycle ⁇ of the sensor signal CRK in the reference zone.
  • N is equal to 2
  • the duty ratio ⁇ of the sensor signal in the portion of the sensor signal corresponding to the passage of the reference zone in front of the sensor is substantially equal to 50% for the rotation of the target in the direction of rotation before
  • the second remarkable value of the sensor signal is equal to 4.
  • Each of the chronograms of FIGS. 6A and 6B shows, as a function of the time t indicated on the abscissa, the values of R (k) represented on the ordinates by a plus sign ("+") and the values of R '(k) represented on the ordinate by a star (" * ") for the other fronts.
  • FIGS. 6A and 6B show the advantage of using the values of the ratio R '(k) by comparisons with the values of the ratio R (k), respectively in the case of a rotation of the target in the forward direction (FW ) and in the case of reverse rotation (BW). Indeed, we see that the values of R '(k) given in both cases are easier to distinguish than the values of R (k).
  • the method includes determining, also from the ratio R '(k), information representative of the position of the tooth of index k with respect to the reference zone, as described in document FR 2 978 542.
  • the calculation of the values of R '(k) is carried out once for each value of k but is used to fill two distinct functions: on the one hand the determination of the angular position of the target (and possibly of its rotational speed, by derivation with respect to time) as described in document FR 2 978 542, and on the other hand the detection the direction of rotation normal or inverse of the target in accordance with the embodiments given in the present description.
  • the ratio R '(k) is calculated successively for all the values of k (ie, for k between 1 and n).
  • the ratio R '(k) is successively calculated for all the values of k (ie, for k between 1 and n), even if it is not used to generate representative information the position of the tooth of index k with respect to the reference zone as explained in the paragraph above.
  • the control electronics can ignore which is the angular position of the target, so that it does not know which fronts among those detected by the sensor correspond to the passage of the reference area in front of this one. this.

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Abstract

Une cible dentée solidaire en rotation d'un arbre du moteur comprend une série de n dents réelles, suivie de m dents fictives formant zone référence. On mesure, pour chaque dent k, la période de temps séparant celle-ci de la dent précédente k-1. Un signal présente au moins une transition de niveau dans une portion du signal correspondant au passage de ladite zone de référence. Pour des valeurs de k, on calcule un premier et un deuxième produit; on calcule le rapport (R) entre ces deux produits; et on détecte le sens de rotation du moteur, en cas de correspondance dudit rapport avec une première valeur remarquable et avec une seconde valeur remarquable qui sont représentatives, respectivement, de la rotation dans un sens normal et de la rotation dans un sens inverse.

Description

Procédé et dispositif de détection de rotation inverse
d'un moteur à combustion interne
La présente invention se rapporte de manière générale aux techniques de synchronisation d'un moteur à combustion interne, et concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif de détection de rotation inverse d'un tel moteur. Par « rotation inverse », on entend la rotation du moteur dans le sens inverse du sens de rotation normal.
L'invention trouve des applications, en particulier, dans le domaine automobile. Elle peut être mise en œuvre, par exemple, dans un calculateur de contrôle moteur, comme un contrôleur d'injection et/ou d'allumage.
Afin de permettre la synchronisation de l'injection et/ou de l'allumage d'un moteur à combustion interne, ou moteur thermique, le vilebrequin du moteur peut être équipé d'une cible tournante coopérant avec un capteur fixe associé à une électronique d'exploitation du signal du capteur. Cette électronique peut comprendre des éléments matériels et/ou des éléments logiciels. Elle est adaptée et configurée pour déterminer précisément la position angulaire du vilebrequin, et donc la position des pistons du moteur, à partir du signal du capteur.
La cible tournante est par exemple une roue dentée, liée en rotation avec le vilebrequin. Une telle cible comporte un grand nombre de dents, généralement 36 ou 60 dents, sans tenir compte d'une ou deux dents manquantes permettant de définir une zone de référence angulaire sur la cible.
Plus particulièrement, la position angulaire du moteur est déterminée, par l'électronique d'exploitation, par comptage du nombre de dents de la cible « vues » par le capteur depuis le dernier passage de la zone de référence angulaire devant le capteur. D'un point de vue électrique, le passage d'un flanc d'une dent de la cible devant le capteur se traduit par un front du signal de capteur, à savoir un front montant ou un front descendant selon l'agencement et la technologie du capteur. A chacun de ces fronts correspond un incrément de la position angulaire du vilebrequin comptabilisé par l'électronique d'exploitation. Cet incrément angulaire est égal à 10 degrés pour une cible à 36 dents, ou à 6 degrés pour une cible à 60 dents, par exemple.
Il existe des cas d'usage dans lesquels le moteur à combustion interne peut être involontairement entraîné en rotation inverse pendant un temps non négligeable. Ceci peut se produire, par exemple en phase de production, lors du transfert du véhicule d'une zone à une autre de l'usine de fabrication du véhicule. Cela peut aussi être le fait de l'utilisateur, qui peut laisser son véhicule reculer en pente alors qu'une vitesse est engagée et embrayée. Il est souhaitable de supprimer les pannes du calculateur de contrôle moteur associées au vilebrequin qui sont actuellement constatées dans les cas d'usage décrits ci-dessus.
La détection de la rotation inverse du moteur peut être faite avec un capteur de type spécifique, capable de fournir une information relative au sens de rotation en plus de l'information relative au passage d'une dent de la cible devant le capteur. Il existe deux types de capteurs de ce genre, largement utilisés dans l'état de la technique actuel.
D'une part, les capteurs dits à « impulsions de tension » qui fournissent une impulsion de longueur fixe caractéristique du sens de rotation, par exemple une impulsion de 45 picosecondes (ps) pour une dent vilebrequin vue en sens de rotation normal, ou une impulsion de 90 ps pour une dent vilebrequin vue en sens de rotation inverse.
D'autre part, les capteurs dits « à niveaux de tension » qui fournissent une tension différente selon le sens de rotation du moteur, par exemple une tension de 5 Volts (V) pour une dent vilebrequin vue en sens de rotation normal, ou une tension de 2.5 V pour une dent vilebrequin vue en sens de rotation inverse.
Un capteur de l'un quelconque des deux types ci-dessus fournit donc directement l'information relative au sens de rotation. Cette information peut ensuite être utilisée par le calculateur de contrôle moteur, par exemple pour empêcher toute injection et/ou éviter la détection de fausses pannes.
Par ailleurs, le document US 7,185,628 enseigne que la détection de rotation inverse est également parfois possible en identifiant et corrélant des signaux issus, respectivement, d'un capteur associé au vilebrequin et d'un capteur associé à l'arbre à cames.
Il existe enfin des stratégies permettant de détecter qu'un moteur qui tournait précédemment en sens normal, vient de passer en rotation inverse, en cas de calage du moteur, par exemple.
Cependant, les capteurs des types spécifiques précités proposant la détection du sens de rotation sont généralement plus chers que les capteurs usuels qui permettent seulement la détection du passage de chaque dent de la cible. De plus, toutes les applications ne sont donc pas pourvues de tels capteurs. Les autres techniques évoquées ci-dessus ne sont pas non plus utilisables dans toutes les applications, ou alors moyennant un coût plus élevé, et/ou ne présentent pas une efficacité dans toutes les situations, en fonction du régime moteur par exemple.
L'invention vise à supprimer, ou du moins atténuer, tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur précités, en proposant une alternative aux solutions connues présentées ci-dessus. En particulier, l'invention permet de détecter qu'un moteur thermique tourne en rotation inverse, sans utiliser aucune autre information que celle du signal de capteur vilebrequin généré par un capteur de type standard associé au vilebrequin.
A cet effet, un premier aspect de l'invention propose un procédé de détection du sens de rotation d'un moteur à combustion interne, le moteur étant associé à :
· une cible dentée solidaire en rotation d'un arbre du moteur, ladite cible dentée comprenant une série de dents comprenant n dents réelles régulièrement espacées d'une part, suivie de m dents fictives formant une zone référence, d'autre part, où n et m sont des nombres entiers non nuls ;
• un capteur agencé pour générer un signal de capteur sensiblement périodique présentant des fronts actifs entre un premier niveau de signal et un second niveau de signal en réponse au passage des dents réelles de la cible dentée devant ledit capteur ; et,
• une unité de gestion configurée pour mesurer, pour chaque dent d'indice k dans la série de dents, la période de temps, appelée période T(k) de la dent k, séparant ladite dent k de la dent précédente d'indice k - 1 dans la série de dents.
Le signal de capteur présente en outre au moins une transition entre le premier niveau de signal et le second niveau de signal dans une portion du signal de capteur correspondant au passage de la zone de référence (32) de la cible dentée devant le capteur.
Le procédé comporte les étapes suivantes exécutées pour certaines au moins des valeurs de l'indice k associées aux dents de la cible :
a) calcul d'un premier produit en multipliant N fois la période T(k - N/2) de la dent k - N/2, où N est un entier pair supérieur ou égal à 2,
b) calcul d'un deuxième produit en multipliant entre elles les périodes T(k - i) des dents i, avec i compris entre 0 et N/2 - 1 et entre N/2 + 1 et N,
c) calcul du rapport, noté R'(k), entre le premier produit et le deuxième produit, et d) détection du sens de rotation de la cible, et donc du moteur, en cas de correspondance du rapport R'(k) avec une première valeur remarquable et avec une seconde valeur remarquable qui sont représentatives, respectivement, de la rotation dans un sens de rotation normal et de la rotation dans un sens de rotation inverse dudit sens de rotation normal.
Exprimé en termes mathématiques, le rapport R'(k) est tel que :
Figure imgf000005_0001
La stratégie permet d'assurer une détection de rotation inverse basée seulement sur un signal de capteur standard, par exemple associé au vilebrequin. Il n'y a pas besoin d'utiliser un capteur de type spécifique ou de générer d'informations supplémentaires. Il n'est pas besoin, non plus, de corrélation entre un signal provenant de l'arbre à cames et un signal provenant du vilebrequin tel que décrit dans l'art antérieur illustré par le document US 7,185,628 précité.
Une contrainte réside seulement dans le fait que le signal de capteur doit présenter la transition précitée entre les niveaux haut et bas.
Selon des modes de réalisation de l'invention, pris isolément ou en combinaison, en outre :
• N étant égal à 2, la première valeur remarquable du signal de capteur est égale à 9 ;
• la transition du signal de capteur entre le premier niveau de signal et le second niveau de signal dans la portion du signal de capteur correspondant au passage de la zone de référence de la cible dentée devant le capteur est telle qu'un rapport cyclique du signal de capteur dans ladite portion du signal de capteur est compris entre 30 % et 70 % pour la rotation de la cible dans le sens de rotation avant ;
· N étant égal à 2 et le rapport cyclique du signal de capteur dans la portion du signal de capteur étant sensiblement égal à 50 % pour la rotation de la cible dans le sens de rotation avant, la seconde valeur remarquable du signal de capteur est égale à 4 ;
• le nombre n est égal à 58 et le nombre m est égal à 2 ; et/ou
· les étapes a) à d) sont exécutées pour toutes les valeurs de l'indice k associées aux dents de la cible ; et
• dans ce cas le procédé peut comprendre la détermination, à partir du rapport R'(k), d'une information représentative de la position de la dent d'indice k par rapport à la zone de référence ;
· ou sinon les étapes a) à d) peuvent être exécutées pour certaines seulement des valeurs de l'indice k associées aux dents de la cible, dont la valeur k = m. Un second aspect de l'invention se rapporte à un dispositif électronique comportant des moyens pour la mise en oeuvre de chacune des étapes d'un procédé de traitement selon le premier aspect ci-dessus.
Selon un troisième aspect, l'invention concerne encore un système de gestion d'un moteur à combustion interne, comportant :
• une cible dentée solidaire en rotation d'un arbre du moteur, ladite cible dentée comprenant une série de dents comprenant n dents réelles régulièrement espacées d'une part, suivie de m dents fictives formant une zone référence, d'autre part, où n et m sont des nombres entiers non nuls ;
· un capteur agencé pour générer un signal de capteur sensiblement périodique présentant des fronts actifs entre un premier niveau de signal et un second niveau de signal en réponse au passage des dents réelles de la cible dentée devant ledit capteur ; et
• une unité de gestion configurée pour mesurer, pour chaque dent d'indice k dans la série de dents, la période de temps, appelée période T(k) de la dent k, séparant ladite dent k de la dent précédente d'indice k - 1 dans la série de dents, et
• un dispositif selon le deuxième aspect ci-dessus.
Dans des modes de réalisation, le dispositif peut être compris dans l'unité de gestion.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés dans lesquels :
la Figure 1, est un schéma fonctionnel montrant l'agencement d'une cible tournante, d'un capteur de rotation de la cible tournante, et d'une unité électronique d'exploitation du signal du capteur comprenant un premier comparateur et un second comparateur selon des modes de réalisation ;
la Figure 2 est une vue en trois dimensions d'un cible dentée comportant une zone de référence selon des modes de réalisation ;
- les Figures 3A et 3B sont des chronogrammes montrant l'allure, en fonction du temps, d'un signal de capteur à niveau bas et d'un signal de capteur à niveau haut, respectivement, pendant le passage de la zone de référence devant le capteur, à chaque fois pour un sens de rotation normal (chronogramme du haut) et pour un sens de rotation inverse (chronogramme du bas) ;
- la Figure 3C est un chronogramme montrant l'allure, en fonction du temps, d'un signal de capteur associé à la cible dentée de la Figure 2, présentant une transition de niveau pendant le passage de la zone de référence devant le capteur, pour un sens de rotation normal (chronogramme du haut) et pour un sens de rotation inverse (chronogramme du bas) ;
les Figures 4A et 4B sont des chronogrammes comparables à celui du haut de la Figure 3C et à celui du bas de la Figure 3C, respectivement, illustrant le rapport R(k) de la durée T(k) séparant ladite dent k de la dent précédente d'indice k - 1 dans la série de dents sur la durée T(k - 1 ) séparant ladite dent k - 1 de la dent précédente d'indice k - 2 dans la série de dents ;
la Figure 5 est un chronogramme des valeurs d'un rapport R'(k) quadratique à l'ordre 2, respectivement à chaque front du signal de capteur, pour une rotation du moteur en sens inverse et pour une rotation en sens normal ; et
les Figures 6A et 6B sont des chronogrammes permettant de comparer les valeurs du rapport R'(k) avec des valeurs du rapport R(k), respectivement pour une rotation de la cible en sens avant et pour une rotation en sens inverse.
Un moteur à combustion interne, par exemple pour véhicule automobile, comprend au moins un piston mobile agencé de manière à faire varier le volume d'une chambre de combustion. L'admission et l'échappement de gaz dans les chambres de combustion sont le plus souvent réalisés à l'aide de soupapes commandées par au moins un arbre à cames. L'énergie développée dans les chambres de combustion par la combustion d'un carburant au sein d'un comburant est transmise par chaque piston à un arbre moteur appelé vilebrequin.
La synchronisation d'un moteur à combustion interne consiste à identifier avec précision la position des pièces en mouvement (piston, vilebrequin, arbre à cames...) ainsi que l'instant du cycle moteur (que ce dernier soit un moteur de type 2-temps ou 4-temps). Ceci permet à l'électronique embarquée de commander le fonctionnement du moteur, notamment en ce qui concerne l'injection du carburant ou du mélange carburé et en ce qui concerne l'allumage (pour les moteurs à allumage commandé), avec la justesse et la précision requises pour obtenir un fonctionnement optimal.
Des procédés de synchronisation mettent en oeuvre des algorithmes permettant de déterminer la position du moteur en fonction de la position angulaire du vilebrequin et/ou de l'arbre à cames du moteur, détectée par des capteurs installés dans le moteur. Ces capteurs coopèrent avec des cibles tournantes solidaires en rotation du vilebrequin et de l'arbre à cames, respectivement, par exemple des roues dentées.
La méthode de détection de la rotation inverse du moteur peut avantageusement utiliser, au moins en partie, les moyens matériels et logiciels correspondants, notamment la cible tournante, le capteur associé et l'électronique d'exploitation. Dans ce qui suit, on considère plus particulièrement l'exemple du traitement d'un signal de capteur de rotation du vilebrequin d'un moteur. Cet exemple n'est bien entendu pas limitatif. L'invention peut aussi bien s'appliquer au traitement d'un signal de capteur de rotation de tout arbre de rotation lié au moteur, notamment l'arbre à cames d'un moteur ou un arbre d'une boîte de vitesse couplée au moteur.
En référence au schéma fonctionnel de la Figure 1 , on considère un exemple d'application de l'invention à un contrôleur d'injection et/ou d'allumage d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile.
Le contrôleur 1 peut être réalisé sous la forme d'un microcontrôleur (pC), qui peut être un circuit intégré à application spécifique (ASIC, de l'anglais « Application Spécifie Integrated Circuit »), un système sur une puce (SoC, de l'anglais « System-on- Chip »), un circuit logique programmable ou réseau logique programmable (FPGA, de l'anglais « Field Programmable Gâte Array »), etc. L'invention n'est toutefois pas limitée à ces exemples, le contrôleur pouvant faire partie d'un équipement plus complexe, comprenant par exemple un agencement de plusieurs circuits intégrés dont des calculateurs, des mémoires, des périphériques, etc.
Le microcontrôleur 1 comprend des éléments matériels, tels que des convertisseurs analogique-numérique, des drivers, des filtres d'entrée/sortie, etc., et des éléments logiciels.
Le dispositif selon des modes de réalisation de l'invention peut être réalisé à l'intérieur de ce microcontrôleur, ainsi qu'il va maintenant être décrit.
Le microcontrôleur 1 comprend à cet effet une entrée 14 pour recevoir un signal de capteur CRK, fourni par un capteur de rotation 2.
Le capteur 2 est par exemple positionné de manière fixe à proximité d'une cible tournante 3, telle qu'une roue dentée, avec laquelle il coopère pour produire le signal CRK. Le terme de « roue dentée » doit être compris dans son acception la plus générale, c'est-à-dire une roue comprenant des éléments structurels permettant à un capteur de repérer la rotation de la roue sur un secteur angulaire déterminé. La nature et l'agencement de ces éléments structurels peuvent être variés. Il peut s'agir de formes géométriques telles que des dents au sens propre, d'éléments magnétiques comme des pôles magnétiques, d'éléments optiques ou repérables par un dispositif optoélectronique, etc.
Par souci de commodité, dans l'exemple représenté à la Figure 1 , la roue dentée 3 comprend vingt-quatre dents 31 régulièrement espacées sur la périphérie de la roue sauf au niveau d'une zone de référence 32 où une dent est manquante. Dans cet exemple, donc, le nombre n de dents réelles est égal à 23 (n = 23) et le nombre m de dents fictives est égal à l'unité (m = 1 ). Avec cet exemple, l'incrément angulaire est de 15 degrés environ. En pratique toutefois, et comme exposé en introduction, une cible classiquement utilisée comprend plutôt 36 ou 60 dents (sans tenir compte du fait qu'une ou plusieurs dents sont manquantes dans la zone de référence), donnant un incrément angulaire de 10 ou 6 degrés, respectivement.
La roue dentée 3 est solidaire en rotation d'un arbre mobile 4, à savoir le vilebrequin du moteur dans l'exemple considéré ici.
Le microcontrôleur 1 comprend des éléments, notamment des éléments logiciels, configurés pour commander la synchronisation du moteur à partir du signal de capteur CRK provenant du capteur 2.
En principe, un moteur à combustion interne tourne toujours dans le même sens, appelé sens normal de rotation. Il peut arriver, toutefois, que le moteur soit involontairement entraîné dans le sens inverse du sens normal de rotation, ainsi qu'il a été exposé en introduction. On parle alors de rotation inverse du moteur.
Il est souhaitable de supprimer les pannes du calculateur de contrôle moteur associées au vilebrequin qui sont actuellement constatées dans des cas de rotation inverse du moteur.
En référence à la Figure 2, la cible tournante 3 peut être une roue dentée par exemple d'un diamètre égal à 255 millimètres (mm), présentant à sa périphérie une série de dents comprenant n dents réelles régulièrement espacées d'une part, suivie de m dents fictives formant une zone de référence 32, d'autre part, où n et m sont des nombres entiers non nuls.
Dans un exemple, chacune des n dents réelles 31 présente une partie en bosse d'une largeur (mesurée suivant une circonférence externe de la cible 3) égale à 5 mm suivie d'une partie en creux d'une largeur égale à 8,5 mm.
Dans la zone de référence 32 de la cible, la série de dents réelles est interrompue. Une singularité de construction de la cible y remplace un nombre m de dents, appelées de ce fait des « dents fictives ».
De manière classique, la singularité de la cible dans la zone de référence consiste en une portion en creux de même profondeur que les creux des dents réelles, dont la largeur correspond à la largeur des m dents fictives.
En variante, la singularité est parfois, à l'inverse, une portion en bosse de même hauteur que les dents réelles, dont la largeur correspond par exemple à la largeur des m dents fictives.
Dans des modes de réalisation de l'invention illustrés à la Figure 2, la singularité de la cible dans la zone de référence 32 consiste en au moins une portion en creux 36 et au moins une portion en bosse 37 alternées, dont la profondeur et dont la hauteur, respectivement, correspondent par exemple à la profondeur et à la hauteur des dents réelles 31. Dans un exemple, la portion en creux peut avoir une largeur égale à 22 mm, et la portion en bosse peut avoir une largeur égale à 18 mm. La largeur cumulée de ces portions correspond à la largeur des m dents fictives de la zone de référence 32.
Les chronogrammes des Figures 3A-3C montrent l'allure du signal de capteur CRK pour des cibles ayant une singularité correspondant aux cas évoqués ci- dessus. Les portions de signal montrées sur ces figures correspondent au passage de la zone de référence devant le capteur, ainsi que des quelques dents réelles précédant la zone de référence et des quelques dents réelles suivant ladite zone de référence.
Par convention, on appellera sens de rotation avant (ou FW, de l'anglais
« Forward ») le sens de rotation correspondant au sens de rotation du moteur en marche normale. Le sens de rotation inverse sera appelé sens de rotation arrière (ou BW, de l'anglais « Backward »). Aux Figures 3A-3C, le sens de rotation normal ou avant correspond à un déplacement des dents de la gauche vers la droite, et est illustré à chaque fois par le chronogramme du haut. Inversement, le sens de rotation inverse ou arrière correspond à un déplacement des dents de la droite vers la gauche, et est illustré à chaque fois par le chronogramme du bas.
Par convention également, on désigne par le nombre k précédé du symbole dièse, i.e. par les symboles #k avec k variant de 1 à n, la dent réelle de rang k dans la série des n dents réelles 31 de la cible 3. Sur les chronogrammes des Figures 3A-3C, ces symboles sont disposés au-dessus du front actif du signal CRK généré par le passage de la dent d'indice k devant le capteur.
Dans l'exemple tel qu'illustré par les Figures 3A-3C, les fronts actifs du signal CRK sont les fronts descendants, par lesquels le signal CRK passe du niveau haut au niveau bas, i.e. de la tension haute (par exemple 5 V) à la tension basse (par exemple 0 V). L'invention n'est toutefois pas limitée à cet exemple, l'unité de gestion 1 pouvant en variante être adaptée pour réagir aux fronts montants du signal CRK, par lesquels le signal CKR passe du niveau bas au niveau haut.
Dans l'exemple illustré par les dessins annexés et décrit dans la présente description, le nombre total n+m de dents réelles et fictives de la cible est égal à 60. De plus, le nombre n de dents réelles étant égal à 58 (n = 58) et le nombre m de dents fictives dans la zone de référence 32 étant égal à 2 (m = 2).
Dans d'autres modes de réalisation non représentés, le nombre m peut être supérieur à 2, ce qui donne de meilleures performances de détection du sens de rotation. Toutefois, plus m est élevé, plus la qualité du signal de capteur en tant que signal d'horloge CRK est dégradée, en raison de l'absence de détection des fronts réguliers du signal pendant le passage de la zone de référence devant le capteur. Dite autrement, plus le nombre de dents fictives est élevé, plus la zone d'imprécision de la position angulaire du moteur augmente.
En détectant le passage des n dents réelles de la cible devant le capteur, il est possible de déterminer en temps réel la position angulaire du vilebrequin et sa vitesse de rotation instantanée. Ces informations sont ensuite utilisées pour la commande d'injection de carburant dans les cylindres du moteur ou d'allumage des bougies.
Le capteur 2 de la Figure 1 donne un résultat sous la forme d'un signal tel que représenté aux Figures 3A-3C : lorsque l'une des n dents réelles de la cible passe devant le capteur, le signal présente une transition entre l'un et l'autre des niveaux haut et bas, suivie d'une transition inverse. A chaque front descendant (mais la même logique opératoire peut être 25 appliquée à chaque front montant) du signal de capteur, un compteur est incrémenté dans l'unité de gestion 1 pour comptabiliser les dents détectées par le capteur et en déduire la position angulaire du vilebrequin. Plus particulièrement, la position angulaire du vilebrequin est définie par le nombre de dents comptabilisées à partir de la zone de référence.
La position angulaire instantanée du vilebrequin est ainsi déterminée en calculant la différence entre la valeur instantanée du compteur et la valeur du compteur au moment de la détection de la dernière zone de référence. Plus particulièrement, la position angulaire du vilebrequin est alors la valeur angulaire correspondant à cette différence.
La zone de référence est quant à elle détectée en mesurant la période de temps s'écoulant entre deux dents réelles successives.
Dans tous les modes de réalisation, le signal de capteur présente au moins une transition entre le premier niveau de signal et le second niveau de signal dans une portion du signal de capteur correspondant au passage de la zone de référence 32 de la cible dentée devant le capteur, comme illustré par les chronogrammes de la Figure 3C. On appelle rapport cyclique τ du signal CRK dans la zone de référence, le rapport entre la durée de la portion du signal CRK dans laquelle le signal est à l'état haut, par exemple, sur la somme de ladite durée et de la durée de la portion suivante du signal dans laquelle le signal est à l'état bas.
Par exemple, le rapport cyclique du signal de capteur dans la portion dudit signal correspondant au passage de la zone de référence 32 de la cible dentée devant le capteur peut-être définie pour la rotation de la cible dans le sens de rotation avant.
Dans l'exemple montré à la Figure 3C, le signal de capteur a ainsi un rapport cyclique égal à 50 % dans la zone de référence. Par exemple, la cible mécanique présente une égalité de la longueur de plateaux à un niveau haut et bas à un niveau bas, comme montré à la Figure 2. Ceci n'est toutefois qu'un exemple, les modes de réalisation ne se limitant pas à cette valeur de rapport cyclique. Un rapport cyclique compris entre 30 % et 70 %, voire entre 40 % et 60 %, est préférable pour les performances de détection du sens de rotation.
La valeur du rapport cyclique τ peut par exemple être choisie en fonction du rapport entre le nombre n de dents fictives dans la zone de référence et le nombre total n+m de dents de la cible, mais on notera qu'il n'y a pas une valeur idéale unique, car les performances de détection dépendent aussi du régime du moteur.
L'unité de gestion 1 est configurée pour mesurer, pour chaque dent d'indice k dans la série de n dents, la période de temps, appelée période T(k) de la dent k, séparant ladite dent k de la dent précédente d'indice k - 1 dans la série de dents. De la même manière, la période T(k - 1 ) de la dent k - 1 , est la durée séparant ladite dent k - 1 de la dent précédente d'indice k-2 dans la série de dents, et ainsi de suite.
En dehors de la zone de référence 32, la période T(k) est égale à une durée constante T, qui dépend seulement du régime moteur. Ainsi, le rapport R(k) de la durée T(k) sur la durée T(k - 1 ) est égal à l'unité [R(k) = 1] pour les dents d'indice k, pour k supérieur à 2 et inférieur ou égal à n (2 < k < n).
Dans la zone de référence, et pour une de rotation du moteur dans le sens normal FW, le rapport R est égal à 3 (R = 3). Il est en effet égal au rapport de T(1 ) sur T(58). Ceci est illustré par les chronogrammes du haut des Figures 3A-3C.
Toujours dans la zone de référence, mais cette fois pour une de rotation du moteur dans le sens inverse BW, le rapport R(k) dans la zone de référence est égal au rapport de T(58) sur T(1 ). Il est également égal à 3 [R(k) = 3] pour les signaux de capteurs représentés sur les chronogrammes du bas des Figures 3A et 3B, qui correspondent au cas d'un signal à un niveau constant pendant le passage de la zone de référence 32 devant le capteur 2. Toutefois, le rapport R(k) est différent de 3 [R(k)≠ 3] dans le cas illustré par le chronogramme du bas de la Figure 3C, dans lequel le signal de capteur présente une transition entre un premier niveau de signal et l'autre niveau de signal dans la portion correspondant au passage de la zone de référence 32 devant le capteur 2. La durée entre des fronts successifs du signal CRK peut être égale à yT ou zT, où y et z sont des nombres réels positifs différents de l'unité.
Il s'ensuit que, pour autant que le signal de capteur CRK présente une transition de niveau dans sa portion correspondant au passage de la zone de référence devant le capteur, la détection du sens de rotation de la cible peut être détectée en surveillant la valeur du rapport R(k).
Ainsi par exemple, dans les modes de réalisation où n est égal à deux (n = 2), si R(k) est égal à trois ou à un tiers [Le., quand R(k) = 3 ou quand R(k) = 1/3] lorsqu'il n'est pas égal à l'unité [i.e., quand R(k)≠ 1], c'est que la cible et donc le moteur tournent en sens normal. Ce cas est illustré, pour des modes de réalisation où n est égal à deux (n = 2), par le chronogramme de la Figure 4A sur laquelle on voit que R(k) = 3 pour la dent #1 (c'est-à-dire pour k = 1 ) et que R(k) = 1/3 pour la dent #2 (c'est-à-dire pour k = 2).
Si au contraire R(k) est égal à une valeur différente de trois et de un tiers [i.e., si R(k)≠ 3 et R(k)≠ 1/3] lorsqu'il n'est pas égal à l'unité [i.e., quand R(k)≠ 1], c'est que la cible et donc le moteur tournent en sens inverse. Ce cas est illustré par le chronogramme de la Figure 4B, toujours pour des modes de réalisation où n est égal à deux (n = 2). Dans le mode de réalisation de la Figure 4B, on voit que z = 1 ,6 et y = 2,4. Ainsi :
R(k) = 2.4 pour la dent #58, c'est-à-dire pour k = 58 ;
R(k) = 1.6/2.4 pour la dent #57, c'est-à-dire pour k = 57 ; et,
R(k) = 1/1.6 pour la dent #56, c'est-à-dire pour k = 56.
Toutefois, il peut s'avérer difficile de distinguer à tous les régimes du moteur l'une des valeurs ci-dessus qui correspondent au cas de la Figure 4B, d'une part, et la valeur 3 ou la valeur 1/3 qui correspondent au cas de la Figure 4A, d'autre part. Notamment, des phases d'accélération ou de décélération peuvent donner lieu à de fausses détections de la rotation inverse de la cible, ou peuvent au contraire masquer de vraies situations de rotation inverse.
C'est pourquoi les modes de réalisation du procédé de détection du sens de rotation de la cible qui sont proposés ici, font un autre usage du rapport R'(k) qui a été divulgué dans le document FR 2 978 542 pour la détermination d'une information représentative de la position d'une dent réelle d'une cible dentée solidaire en rotation d'un arbre d'un moteur à combustion interne.
Le rapport R'(k) précité est donné à l'ordre N par l'expression ci-dessous :
Figure imgf000013_0001
Formule (1 ) où N est un entier pair supérieur ou égal à 2.
Plus particulièrement, le procédé comporte les étapes suivantes exécutées pour certaines au moins des valeurs de l'indice k associées aux dents de la cible, par exemple par exemple pour k=2 lorsque n=2, ou successivement pour les valeurs de k correspondant à la zone angulaire de la cible autour de la zone de référence, ou bien encore successivement pour toutes les valeurs de k (i.e., pour k compris entre 1 et n) : a) calcul d'un premier produit en multipliant N fois la période T(k - N/2) de la dent k - N/2,
b) calcul d'un deuxième produit en multipliant entre elles les périodes T(k - i) des dents i, avec i compris entre 0 et N/2 - 1 et entre N/2 + 1 et N,
c) calcul du rapport, noté R'(k), entre le premier produit et le deuxième produit, et d) détection du sens de rotation de la cible, et donc du moteur, en cas d'identité du rapport R'(k) sensiblement avec une première valeur remarquable et avec une seconde valeur remarquable qui sont représentatives, respectivement, de la rotation dans un sens de rotation normal et de la rotation dans un sens de rotation inverse dudit sens de rotation normal.
Dans un mode de réalisation où N est égal à 2 (N = 2), n est égal à 58 (n = 58), m est égal à 2 (m = 2) et le rapport cyclique τ est égal à 50 %, la première valeur remarquable du signal de capteur est égale à 9, et la seconde valeur remarquable du signal de capteur est égale à 4. L'invention ne se limite pas, toutefois à cet exemple. Ainsi, elle peut s'appliquer à des modes de réalisation dans lesquels N, n, m, n + m et/ou τ ont des valeurs différentes de celles données ci-dessus, auquel cas les première et seconde valeurs remarquables peuvent être différentes de 9 et 4, respectivement.
En pratique, la correspondance des valeurs du rapport R'(k) avec les première et seconde valeurs remarquables n'est pas obligatoirement considérée comme une relation d'identité, du moins pas une relation d'identité absolue. Au contraire, cette correspondance est déterminée si une relation de proximité avec les valeurs remarquables est satisfaite. Par exemple les valeurs du rapport R'(k) sont comparées à un ou plusieurs seuils entourant les valeurs première et seconde remarquables, et il est considéré que le rapport R'(k) correspond à l'une ou l'autre des valeurs remarquables si des critères de position par rapport à ces seuils sont remplis. Plus particulièrement, pour des première et seconde valeurs remarquables valant 9 et 4 dans l'exemple considéré ici, on peut avoir des seuils égaux à 3,5 et 7, par exemple : si R'(k) > 7 alors l'électronique d'exploitation détermine que R'(k) correspond à la première valeur remarquable ce qui signifie que la cible tourne en sens normal ; et si 3,5 < R'(k) < 7 alors l'électronique d'exploitation détermine que R'(k) correspond à la second valeur remarquable ce qui signifie que la cible tourne en sens inverse.
Egalement, on sait que R'(k) = 1 pour les valeurs de k comprises entre 3 et n (n = 58 dans l'exemple) c'est-à-dire pour des dents normales éloignées de la zone de référence, et que seulement m (m = 2 dans l'exemple) valeurs consécutives de R'(k) sont supérieures à 1 , en fait pour les dents venant juste après la zone de référence. L'électronique d'exploitation peut donc également prendre en compte une récurrence du fait que les valeurs de R'(k) correspondent à l'une ou l'autre des valeurs remarquables, cette récurrence correspondant en fait à une périodicité qui coïncide avec le nombre de tours accomplis par la cible. Par exemple, la correspondance des valeurs de R'(k) avec l'une ou l'autre des valeurs remarquables peut devoir se répéter sur plusieurs tours consécutifs de la cible pour être considérée comme valablement détectée.
Le chronogramme de la Figure 5 donne les valeurs calculées par la formule (1 ) ci-dessus, respectivement à chaque front du signal de capteur, dans le cas de l'exemple considéré ici. Ces valeurs sont représentées en ordonnées, en fonction du temps t indiqué en abscisses, par une croix (« x ») pour les fronts du signal de capteur associés à la dent #2, et par un signe plus (« + ») pour les autres fronts. On voit que, aux alentours de la zone de référence et plus particulièrement pour la dent #2, la valeur R'(k) avec k = 2 est autour de 4 (plus particulièrement, elle est globalement légèrement au- dessus de 4) pour une rotation en sens inverse, Le., pour t compris entre 0 et 8 s à la Figure 5 ; et elle est proche de 9 (par valeurs inférieures) pour une rotation en sens normal, Le., pour t compris entre 11 et 17 s à la Figure 5.
A priori, toutefois, on notera que la première valeur remarquable, qui correspond à la détection de la rotation en sens normal (à savoir 9 dans l'exemple ci- dessus), ne dépend pas du rapport cyclique τ du signal de capteur CRK dans la zone de référence.
Par contre, la première valeur remarquable, qui correspond à la détection de la rotation en sens inverse (à savoir 4 dans l'exemple ci-dessus), dépend du rapport cyclique τ du signal de capteur CRK dans la zone de référence. Dans un mode de réalisation dans lequel N est égal à 2 et dans lequel le rapport cyclique τ du signal de capteur dans la portion du signal de capteur correspondant au passage de la zone de référence devant le capteur étant sensiblement égal à 50 % pour la rotation de la cible dans le sens de rotation avant, la seconde valeur remarquable du signal de capteur est égale à 4.
Chacun des chronogrammes des Figures 6A et 6B montre, en fonction du temps t indiqué en abscisses, les valeurs de R(k) représentées en ordonnées par un signe plus (« + ») et les valeurs de R'(k) représentées en ordonnées par une étoile (« * ») pour les autres fronts.
Les Figures 6A et 6B montrent l'avantage de l'utilisation des valeurs du rapport R'(k) par comparaisons avec les valeurs du rapport R(k), respectivement dans le cas d'une rotation de la cible en sens avant (FW) et dans le cas d'une rotation en sens inverse (BW). En effet, on voit que les valeurs de R'(k) données dans l'un et l'autre cas sont plus faciles à distinguer que les valeurs de R(k).
Dans des modes de mise en œuvre, le procédé comprend la détermination, également à partir du rapport R'(k), d'une information représentative de la position de la dent d'indice k par rapport à la zone de référence, comme décrit dans le document FR 2 978 542. Ainsi, le calcul des valeurs de R'(k) est effectué une seule fois pour chaque valeur de k mais est utilisé pour remplir deux fonctions distinctes : d'une part la détermination de la position angulaire de la cible (et éventuellement de sa vitesse de rotation, par dérivation par rapport au temps) comme décrit dans le document FR 2 978 542, et d'autre part la détection du sens de rotation normal ou inverse de la cible en accord avec les modes de réalisation donnés dans la présente description. Dans ces modes de réalisation, le rapport R'(k) est calculé successivement pour toutes les valeurs de k (i.e., pour k compris entre 1 et n).
Dans d'autres modes de réalisation, le rapport R'(k) est calculé successivement pour toutes les valeurs de k (i.e., pour k compris entre 1 et n), même s'il n'est pas utilisé pour générer une information représentative de la position de la dent d'indice k par rapport à la zone de référence comme il a été exposé dans le paragraphe ci-dessus. En effet, dans ces modes de réalisation, l'électronique de commande peut ignorer quelle est la position angulaire de la cible, en sorte qu'elle ignore quels fronts parmi ceux détectés par le capteur correspondent au passage de la zone de référence devant celui-ci.
Toutefois, on voit à travers les exemples numériques donnés dans les exemples qui précèdent et dans lesquels m = 2, que l'écart le plus significatif entre la valeur de R'(k) qui correspond à une rotation en sens normal et la valeur de R'(k) qui correspond à une rotation en sens inverse, est obtenu pour la dent #m, c'est-à-dire pour k = 2 dans cet exemple et pour k=m dans le cas général, et ceci quel que soit l'ordre N du rapport R'(k). C'est pourquoi, si l'on est capable de distinguer le front correspondant au passage de la dent #k, on peut se contenter de calculer le rapport R'(k) pour k = m. Les performances de détection du sens de rotation sont en effet les meilleures pour cette valeur de R'(k).
La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée et dans les figures. La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation présentées. D'autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en oeuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des figures annexées.
Dans les revendications, le terme « comporter » n'exclut pas d'autres éléments ou d'autres étapes. Un seul processeur ou plusieurs autres unités peuvent être utilisées pour mettre en œuvre l'invention. Les différentes caractéristiques présentées et/ou revendiquées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans la description ou dans des revendications dépendantes différentes, n'exclut pas cette possibilité. Les signes de référence ne sauraient être compris comme limitant la portée de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection du sens de rotation d'un moteur à combustion interne, ledit moteur étant associé à :
• une cible dentée (3) solidaire en rotation d'un arbre (4) du moteur, ladite cible dentée comprenant une série de dents comprenant n dents réelles (31 ) régulièrement espacées d'une part, suivie de m dents fictives formant une zone référence (32), d'autre part, où n et m sont des nombres entiers non nuls ;
• un capteur (2) agencé pour générer un signal de capteur sensiblement périodique présentant des fronts actifs entre un premier niveau de signal et un second niveau de signal en réponse au passage des dents réelles de la cible dentée devant ledit capteur ; et
• une unité de gestion (1 ) configurée pour mesurer, pour chaque dent d'indice k dans la série de dents, la période de temps, appelée période T(k) de la dent k, séparant ladite dent k de la dent précédente d'indice k-1 dans la série de dents ; caractérisé en ce que, le signal de capteur présentant en outre au moins une transition entre le premier niveau de signal et le second niveau de signal dans une portion du signal de capteur correspondant au passage de la zone de référence (32) de la cible dentée devant le capteur, le procédé comporte les étapes suivantes exécutées pour certaines au moins des valeurs de l'indice k associées aux dents de la cible :
a) calcul d'un premier produit en multipliant N fois la période T(k - N/2) de la dent k - N/2, où N est un entier pair supérieur ou égal à 2,
b) calcul d'un deuxième produit en multipliant entre elles les périodes T(k - i) des dents i, avec i compris entre 0 et N/2 - 1 et entre N/2 + 1 et N,
c) calcul du rapport, noté R'(k), entre le premier produit et le deuxième produit, et d) détection du sens de rotation de la cible, et donc du moteur, en cas de correspondance du rapport R'(k) avec une première valeur remarquable et avec une seconde valeur remarquable qui sont représentatives, respectivement, de la rotation dans un sens de rotation normal et de la rotation dans un sens de rotation inverse dudit sens de rotation normal.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel, N étant égal à 2, la première valeur remarquable du signal de capteur est égale à 9.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel la transition du signal de capteur entre le premier niveau de signal et le second niveau de signal dans la portion dudit signal de capteur correspondant au passage de la zone de référence (32) de la cible dentée devant le capteur est telle qu'un rapport cyclique du signal de capteur dans ladite portion du signal de capteur est compris entre 30 % et 70 % pour la rotation de la cible dans le sens de rotation avant.
4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel, N étant égal à 2 et le rapport cyclique du signal de capteur dans ladite portion du signal de capteur étant sensiblement égal à 50 % pour la rotation de la cible dans le sens de rotation avant, la seconde valeur remarquable du signal de capteur est égale à 4.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le nombre n est égal à 58 et le nombre m est égal à 2.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les étapes a) à d) sont exécutées pour toutes les valeurs de l'indice k associées aux dents de la cible.
7. Procédé selon la revendication 6 comprenant la détermination, à partir du rapport R'(k), d'une information représentative de la position de la dent d'indice k par rapport à la zone de référence.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les étapes a) à d) sont exécutées pour certaines seulement des valeurs de l'indice k associées aux dents de la cible, dont la valeur k = m.
9. Dispositif comportant des moyens pour la mise en œuvre de chacune des étapes d'un procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Système de gestion d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte :
• une cible dentée (3) solidaire en rotation d'un arbre (4) du moteur, ladite cible dentée comprenant une série de dents comprenant n dents réelles (31 ) régulièrement espacées d'une part, suivie de m dents fictives formant une zone référence (32), d'autre part, où n et m sont des nombres entiers non nuls ;
• un capteur (2) agencé pour générer un signal de capteur sensiblement périodique présentant des fronts actifs entre un premier niveau de signal et un second niveau de signal en réponse au passage des dents réelles de la cible dentée devant ledit capteur ; et
• une unité de gestion (1 ) configurée pour mesurer, pour chaque dent d'indice k dans la série de dents, la période de temps, appelée période T(k) de la dent k, séparant ladite dent k de la dent précédente d'indice k-1 dans la série de dents ; et • un dispositif selon la revendication 9.
11. Système selon la revendication 10, dans lequel le dispositif est compris dans l'unité de gestion (1 ).
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