WO2017012706A1 - Procédé de détermination de l'état de rotation d'un arbre à cames de moteur de véhicule - Google Patents

Procédé de détermination de l'état de rotation d'un arbre à cames de moteur de véhicule Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to determining the rotational state of a camshaft in a vehicle engine. More specifically, the method for determining the rotational state of a camshaft according to the invention aims at an improved, faster and more accurate determination of the rotational state of the camshaft. , and consequently a more precise knowledge of the operating state of the engine.
  • a vehicle engine system is based in particular on a crankshaft, which is coupled a crankshaft wheel, and a camshaft, which is coupled to a camshaft wheel.
  • the crankshaft transforms the rectilinear motion of the pistons into a driving rotational movement of the motor shaft.
  • the camshaft as its name indicates, is provided with cams, and its function is to transform the rotational movement of the motor shaft, printed by the crankshaft, in an alternating movement, either of translation, for example for valves, either for rotation, for example for rockers.
  • one of the functions of the engine control of a thermal engine vehicle is to manage the injection of gasoline and ignition of the engine.
  • Current thermal engines comprise several cylinders and their principle of operation is well known to those skilled in the art.
  • the engine control must allow the right amount of fuel to be injected at the right moment, in the right cylinder, in order to optimize the flexibility and power of the engine and to minimize the induced pollution.
  • the stop rotation of the engine is based on the double-information verification that the crankshaft is stopped and the camshaft is stopped.
  • the state of rotation of the crankshaft can be known from the observation of the crankshaft wheel.
  • the crankshaft is a gear wheel whose main function is to allow the determination of the angular position of the crankshaft.
  • the crankshaft wheel comprises a plurality of teeth, numbered from a reference corresponding for example to the absence of at least one tooth on the periphery of the wheel.
  • a crankshaft of a vehicle engine comprises 60 teeth distributed around its periphery, and a gap of two missing teeth. The gap of two missing teeth serves as a reference for determining the angular position of the crankshaft wheel.
  • Suitable detection means arranged near the crankshaft wheel, detect the passage of the edges of the teeth of the crankshaft wheel, it being understood that said detecting means are configured to detect either rising edges exclusively or falling fronts exclusively .
  • the state of rotation of the crankshaft is then determined as a function of the elapsed time since the last detection of a tooth front of the crankshaft wheel.
  • the engines have constraints on the engine speed, to ensure its normal operation. Outside a range of normal values, the engine control is inoperative. It is considered that the information from the detection means for evaluating the state of rotation of the crankshaft is unreliable.
  • a regime a minimum motor supported by the engine, the minimum engine speed being defined as the engine speed below which the engine is in operating conditions in which its behavior becomes totally unpredictable and where it is no longer possible to provide engine control effective; this regime corresponds to the calibration threshold, according to the definition previously given of the state of rotation "stalling".
  • the criterion for verifying the state of rotation of the crankshaft therefore consists, according to the state of the art, of evaluating the time elapsed since the last detection of a tooth edge of the crankshaft wheel. As long as this time is less than the theoretical time Tvil_cal set by the crankshaft to travel, at a speed corresponding to the minimum engine speed supported, an angular distance corresponding to the angular distance between two successive tooth fronts of the crankshaft wheel likely to to be detected by the detection means, the crankshaft is considered “in rotation”. As soon as the time elapsed since the last detection of a tooth front of the crankshaft wheel becomes greater than Tvil_cal, the crankshaft is considered "stalling".
  • Tvil_cal is a focus value which makes it possible to suspect an imminent engine stop, resulting in the "stalling" state of rotation, in this case, of the crankshaft, and an unpredictable behavior of the engine
  • Tvil_stop is a focus value that makes it possible to be sure that the crankshaft is at a complete stop.
  • crankshaft In general, when it is not possible to determine whether the crankshaft is "in rotation” or "stopped”, then said crankshaft is considered “stalling".
  • Tvil_cal is equal to 0.045 sec.
  • Tvil_stop is typically of the order of 0.3 sec.
  • the state machine shown in FIG. 1 shows a state machine representing the various states of rotation of the crankshaft, as determined by the known method described above.
  • the camshaft is rotated through a pinion which transmits the rotational movement of the crankshaft.
  • the camshaft has cams, which convert the rotational movement of the motor shaft into an alternating movement, and thus to control the valves.
  • the camshaft also includes a camshaft wheel for determining the angular position of the camshaft.
  • the principle for determining the state of rotation of the camshaft is, as for the crankshaft, to evaluate the time elapsed since the last detection of a tooth front of the crankshaft. camshaft wheel.
  • crankshaft and the camshaft are “in rotation” or “stopped”, there is no doubt that it can be deduced that the engine itself is, respectively, “in rotation” or “ stopped “.
  • the present invention provides a method for determining the state of rotation of the camshaft, under certain conditions, in a much shorter time than in the state of the art.
  • the method for determining the state of rotation of the camshaft provides for the determination of a set of conditions in which it is acceptable to define a travel time of the angular distance. has entered two successive tooth fronts of the camshaft wheel much shorter, considering a rotational speed of the camshaft greater than that corresponding to the minimum engine speed supported by the engine.
  • the present invention relates to a method for determining the rotational state of a camshaft of a vehicle engine, said engine having an engine speed and a minimum engine speed supported and said engine comprising:
  • a crankshaft having a state of rotation
  • a sensor provided vis-à-vis the camshaft wheel and able to detect the passage in front of said sensor of any tooth front of the camshaft wheel, said camshaft having a state of rotation, in particular characterized by the fact that said camshaft rotates or does not rotate, said camshaft therefore being able to have the rotational states "in rotation” or "at a standstill”".
  • said method of determining the state of rotation of the camshaft determines that the state of rotation of the camshaft is:
  • Tcam_cal being defined as the theoretical duration necessary for that the camshaft wheel travels an angular distance equal to the maximum angular distance separating two successive tooth fronts of the camshaft wheel at a speed of rotation of the camshaft corresponding to a predetermined low engine speed, greater than the minimum engine speed supported by said engine
  • said method of determining the rotational state of a camshaft further determines that the state of rotation of the camshaft is "stopped” when said method of determining the state of rotation of a camshaft has determined that the state of rotation of the camshaft is "stalling", and that:
  • the invention finds application with the following example: when starting the engine after a long stop (engine not synchronized); the starting fails without the engine being synchronized with strong presumptions of engine rebounds (forward and backward rotation) and the crankshaft is considered stopped by the engine control with the target CRK.
  • the engine control can obtain confirmation of the engine stop more quickly and opt for a synchronization process " at risk "(synchronization as soon as possible, with risk of error, without constraint of angular distance traveled at start-up), rather than a" guaranteed “synchronization process (synchronization verified on a complete engine cycle), in order, for example, to allow a new start more quickly.
  • Tcam_cal is equal to the time taken by the camshaft wheel to travel an angular distance equal to the maximum angular distance separating two successive tooth fronts of the camshaft wheel at a speed of rotation corresponding to a low engine speed predetermined. The predetermined low speed is greater than the minimum speed supported by the engine.
  • the engine being a vehicle engine
  • the minimum speed supported by the engine is approximately equal to 22 rpm.
  • the predetermined low speed is approximately equal to 200 revolutions / min.
  • Tcam_cal is approximately equal to 0.12 sec.
  • the angular distances between the CAM front are expressed in ° CRK. Therefore the angular distance of the CAM target is 720 ° CRK whereas physically it is only 360 °.
  • FIG. 1 represents a state machine showing the rotational states of the camshaft and the possible passages from one to the other;
  • FIG. 2 represents a logic diagram showing the conditions in which the method for determining the rotation state of the motor, optimized in accordance with the invention, can be implemented;
  • FIG. 3A represents a graph showing the determination of the state of rotation of the motor, as a function of time, according to the state of the art
  • FIG. 3B represents a graph showing the determination of the state of rotation of the motor, as a function of time, under a context condition, in accordance with FIG. 2, according to the invention. It should be noted that the figures show the invention and can of course also serve to better define the invention.
  • the invention is presented primarily for application in a motor vehicle. However, other applications are also covered by the present invention, especially for implementation in any type of land vehicle.
  • the method according to the invention aims to allow the determination of the state of rotation of the camshaft in a reduced time under certain conditions.
  • Tcam_cal is thus defined as the theoretical time set by the camshaft wheel to travel, at a speed of rotation greater than the rotational speed corresponding to the minimum engine speed supported, the angular distance corresponding to the angular distance between the two fronts of successive teeth farthest from each other of the camshaft wheel.
  • the short time Tcam_cal can be used, because it is legitimate to consider, in this case, that the synchronization phase is pending until the crankshaft rotates.
  • the method according to the invention makes it possible to determine the state of rotation of the camshaft as no longer being “in rotation”, and more precisely as “by train”. in a context in which, according to the engine control, i) the engine is not synchronized and in which ii) the engine is not engaged in a synchronization process or the crankshaft is determined to be "at stop ".
  • the method of determining the state of rotation of the camshaft applies, and the state of rotation of the cam shaft becomes "stopped” since the time elapsed since the last detection of a tooth front of the camshaft wheel becomes greater than Team, is typically 1, 1 sec to resume the example of digital application already cited.
  • the state of rotation of the camshaft becomes "stalling" since the time elapsed since the last detection of a tooth front of the camshaft wheel becomes greater than Tcam_cal .
  • the duration Tcam_cal corresponds to the theoretical time set by the camshaft wheel to travel, at a speed of rotation greater than the rotational speed corresponding to the minimum engine speed supported, the angular distance corresponding to the angular distance between the two successive tooth fronts farthest from each other of the camshaft wheel.
  • Tcam_cal it is preferable to choose it higher than Tvil_cal, for example of the order of 3 x Tvil_cal, and in such a way that it corresponds to a motor speed to both very low, typically significantly lower than the idle speed of the engine.
  • the regime ⁇ idling engine corresponds to a situation in which the vehicle is stationary; the driver does not require power, and the engine must develop while a minimum power to maintain its own movement at an optimal speed from the mechanical point of view, fuel consumption, noise, passenger comfort , ... etc. as well as the operation of the vehicle (power supply for an air conditioning system, etc.).
  • the idle speed is significantly higher than the minimum engine speed supported by the engine.
  • FIG. 3B which represents the rotational state of the engine as a function, on the abscissa, of the time elapsed since the last detection of a tooth front of the crankshaft wheel and, on the ordinate, of the elapsed time since the last detection of a tooth front of the camshaft wheel, the state of rotation of the engine, in the context conditioned in accordance with FIG. 2, can be determined much more quickly and accurately.
  • the state of the art allows the determination of the state of rotation of the motor only in accordance with FIG. 3A: it is then necessary to wait until the time elapsed since the last detection of a
  • the front end of the camshaft wheel by the sensor provided for this purpose reaches Team, typically 1, 1 sec according to the embodiment already presented, to determine that the engine is stalling.
  • the method of determining the state of rotation of the camshaft of an engine, and its impact on the ability to determine the state of rotation of the motor, ⁇ present the double advantage of being faster in certain conditions and closer to physical reality.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de détermination de l'état de rotation d'un arbre à cames d'un moteur de véhicule, remarquable en ce que ledit procédé de détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames détermine que l'état de rotation de l'arbre à cames est « en train de caler », correspondant à un état de rotation intermédiaire, lorsque la durée écoulée depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames par le capteur devient supérieure à Tcam_cal, Tcam_cal étant définie comme la durée théorique nécessaire pour que la roue d'arbre à cames parcourt une distance angulaire égale à la distance angulaire maximale séparant deux fronts de dents successifs de la roue d'arbre à cames à une vitesse de rotation de l'arbre à cames correspondant à un régime moteur bas prédéterminé, supérieur au régime moteur minimal supporté par ledit moteur.

Description

Procédé de détermination
de l'état de rotation d'un arbre à cames de moteur de véhicule
L'invention concerne la détermination de l'état de rotation d'un arbre à cames, dans un moteur de véhicule. Plus précisément, le procédé de détermination de l'état de rotation d'un arbre à cames, selon l'invention, a pour objectif une détermination améliorée, plus rapide et plus précise, de l'état de rotation de l'arbre à cames, et par voie de conséquence une connaissance plus précise de l'état de fonctionnement du moteur.
Il est bien connu de l'homme du métier qu'un système de motorisation de véhicule est notamment fondé sur un vilebrequin, auquel est couplée une roue de vilebrequin, et un arbre à cames, auquel est couplée une roue d'arbre à cames. Le vilebrequin transforme le mouvement rectiligne des pistons en un mouvement de rotation d'entraînement de l'arbre moteur. L'arbre à cames, comme son nom l'indique, est muni de cames, et sa fonction est de transformer le mouvement de rotation de l'arbre moteur, imprimé par le vilebrequin, en un mouvement alterné, soit de translation, par exemple pour des soupapes, soit de rotation, par exemple pour des culbuteurs.
Dans ce contexte, l'une des fonctions du contrôle moteur d'un véhicule à moteur thermique, consiste à gérer l'injection d'essence et l'allumage du moteur. Les moteurs thermiques actuels comprennent plusieurs cylindres et leur principe de fonctionnement est bien connu de l'homme du métier. Le contrôle moteur doit permettre l'injection de la bonne quantité d'essence au bon moment, dans le bon cylindre, afin d'optimiser la souplesse et la puissance du moteur et de minimiser la pollution induite. A cette fin, il est nécessaire de connaître précisément la position angulaire de l'arbre moteur afin de s'assurer que l'injection d'essence soit réalisée dans le cylindre qui se trouve en phase d'admission. Tout ce processus de détermination du cylindre qui se trouve en phase d'admission, et dans lequel doit s'effectuer l'injection d'essence, correspond à ce que l'on appelle la synchronisation du moteur.
Ainsi, pour assurer un contrôle moteur adéquat, la connaissance de l'état de rotation du moteur est indispensable. Ce dernier peut prendre trois valeurs :
i) soit le moteur est en rotation, lorsqu'il tourne à une vitesse comprise dans son domaine de fonctionnement, c'est-à-dire supérieure à la vitesse minimale supportée par le moteur, en deçà de laquelle le contrôle moteur n'est plus possible ; il est alors « en rotation » ;
ii) soit le moteur ne tourne pas du tout, il est alors « à l'arrêt » ;
iii) soit l'état de rotation est indéterminé, parce qu'il ne peut être déterminé ni qu'il est « en rotation », ni qu'il est « à l'arrêt » ; il est alors « en train de caler ». Il est à noter que par l'expression « en train de caler » on entend un moteur qui, en raison de sa faible inertie, présente un comportement très imprévisible, comprenant un mouvement de rotation avant ou arrière, un acyclisme très important, la possibilité d'arrêt brutal ...etc. Cet état de rotation « en train de caler » est atteint, en particulier, lorsque le régime moteur atteint un seuil de calage à partir et en dessous duquel le moteur se trouve dans un état dans lequel son comportement devient donc imprévisible.
Pour connaître l'état de rotation du moteur, il est connu de s'intéresser à l'état de rotation de la roue de vilebrequin, qui est également celui du vilebrequin, et à l'état de rotation de la roue d'arbre à cames, qui est aussi celui de l'arbre à cames.
En effet, pour des raisons de fiabilité, l'arrêt de rotation du moteur est basé sur la vérification de la double-information selon laquelle le vilebrequin est arrêté et, l'arbre à cames est arrêté.
Comme cela est connu de l'homme du métier, l'état de rotation du vilebrequin peut être connu par l'observation de la roue de vilebrequin. La roue de vilebrequin est une roue dentée dont la fonction principale est de permettre la détermination de la position angulaire du vilebrequin. A cette fin, la roue de vilebrequin comprend une pluralité de dents, numérotées à partir d'une référence correspondant par exemple à l'absence d'au moins une dent sur le pourtour de la roue. Typiquement, une roue de vilebrequin d'un moteur de véhicule comprend 60 dents réparties sur son pourtour, et un gap de deux dents manquantes. Le gap de deux dents manquantes sert de référence pour la détermination de la position angulaire de la roue de vilebrequin. Des moyens de détection adaptés, disposés à proximité de la roue de vilebrequin, détectent le passage des fronts des dents de la roue de vilebrequin, étant entendu que lesdits moyens de détections sont configurés pour détecter soit les fronts montant exclusivement, soit les fronts descendant exclusivement.
L'état de rotation du vilebrequin est alors déterminé en fonction du temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue de vilebrequin.
Le principe est alors que si les moyens de détection voient défiler des fronts de dents de la roue de vilebrequin, alors le vilebrequin est « en rotation ». Lorsque les moyens de détection ne voient plus défiler de fronts de dents de la roue de vilebrequin, alors le vilebrequin est « à l'arrêt ». De façon intermédiaire, lorsque le temps depuis la dernière détection d'un front de dent s'allonge, le vilebrequin est « en train de caler », le moteur étant en train de caler.
En pratique, les moteurs présentent des contraintes relatives au régime moteur, en vue de s'assurer de son fonctionnement normal. En dehors d'une fourchette de valeurs normales, le contrôle moteur est inopérant. On considère que les informations issues des moyens de détection permettant l'évaluation de l'état de rotation du vilebrequin ne sont pas fiables. En particulier, il est généralement défini, pour tout moteur, un régime moteur minimal supporté par le moteur, le régime moteur minimal étant défini comme le régime moteur en dessous duquel le moteur se trouve dans des conditions de fonctionnement dans lesquelles son comportement devient totalement imprévisible et où il n'est plus possible d'assurer un contrôle moteur efficace ; ce régime correspond au seuil de calage, conformément à la définition donnée précédemment de l'état de rotation « entrain de caler ».
Le critère pour vérifier l'état de rotation du vilebrequin consiste donc, conformément à l'état de la technique, à évaluer le temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue de vilebrequin. Tant que ce temps est inférieur au temps théorique Tvil_cal mis par la roue de vilebrequin pour parcourir, à une vitesse correspondant au régime moteur minimal supporté, une distance angulaire correspondant à la distance angulaire entre deux fronts successifs de dent de la roue de vilebrequin susceptibles d'être détectés par les moyens de détection, le vilebrequin est considéré « en rotation ». Dès que la durée écoulée depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue de vilebrequin devient supérieur à Tvil_cal, le vilebrequin est considéré « en train de caler ». Quand la même durée devient supérieure à une durée Tvil_stop, supérieure à Tvil_cal, objet d'une calibration, le vilebrequin est déterminé comme étant « à l'arrêt ». Ainsi, Tvil_cal est une valeur de mise au point qui permet de suspecter un arrêt du moteur imminent, se traduisant par l'état de rotation « en train de caler », en l'espèce, du vilebrequin, et un comportement imprévisible du moteur, alors que Tvil_stop est une valeur de mise au point qui permet d'avoir la certitude que le vilebrequin est à l'arrêt complet.
De manière générale, lorsqu'il n'est pas possible de déterminer si le vilebrequin est « en rotation » ou « à l'arrêt », alors ledit vilebrequin est considéré « en train de caler ».
A titre d'illustration, si l'on considère une roue de vilebrequin doté de 60 dents régulièrement réparties sur son pourtour, alors l'écart angulaire entre deux fronts de dent successifs est de 6°. A un régime moteur minimum supporté de 22 tours/min, Tvil_cal est égal à 0,045 sec. Alors, Tvil_stop est typiquement de l'ordre de 0,3 sec.
La machine d'états représentée à la figure 1 montre une machine d'états représentant les différents états de rotation du vilebrequin, tels que déterminés par le procédé connu décrit ci-dessus.
Comme cela est connu, pour s'assurer que l'information relative à l'état de rotation du vilebrequin est correcte et que ledit état de rotation peut permettre de déterminer l'état de fonctionnement du moteur, il est nécessaire de vérifier la « proposition » d'état de rotation déterminée à partir du suivi du défilement des dents de la roue de vilebrequin en déterminant l'état de rotation de l'arbre à cames. L'état de rotation du vilebrequin peut en effet être déterminé de façon erronée, pour de multiples raisons : dent cassée de la roue de vilebrequin, dysfonctionnement des moyens de détection des fronts de dent de la roue de vilebrequin ...etc.
L'arbre à cames est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un pignon qui lui transmet le mouvement de rotation du vilebrequin. En outre, l'arbre à cames présente des cames, qui permettent de transformer le mouvement de rotation de l'arbre moteur en un mouvement alterné, et ainsi de commander les soupapes. L'arbre à cames comporte également une roue d'arbre à cames visant à permettre la détermination de la position angulaire de l'arbre à came.
Cependant, il est possible, par des moyens similaires à ceux mis en œuvre pour la roue de vilebrequin, c'est-à-dire à l'aide d'un capteur détectant le passage des fronts des dents de la roue d'arbre à cames, de tenter de déterminer si l'arbre à cames est « en rotation » ou « à l'arrêt ». Selon l'état de l'art, le principe permettant la détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames consiste, comme pour le vilebrequin, à évaluer le temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames. Tant que ce temps est inférieur au temps théorique Team mis par la roue d'arbre à cames pour parcourir, à une vitesse correspondant au régime moteur minimal supporté, une distance angulaire correspondant à la distance angulaire maximale entre deux fronts de dent de la roue d'arbre à cames, susceptibles d'être détectés par le capteur prévu à cet effet, l'arbre à cames est considéré « en rotation ». Dès que la durée écoulée depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames devient supérieure à Team, l'arbre à cames est considéré « à l'arrêt ».
Lorsqu'il n'est pas possible de déterminer si l'arbre à cames est « en rotation » ou « à l'arrêt », alors ledit arbre à cames est considéré « en train de caler ». Il est à noter cependant que, dans l'état de la technique, l'état de rotation de l'arbre à cames, conformément à la machine d'états représenté à la figure 1 , peut passer de l'état « à l'arrêt » à l'état « en train de caler » après détection d'un premier front de dent de la roue d'arbre à cames et avant détection d'un second front de dent, puis passe à l'état « en rotation » après détection du second front de dent de la roue d'arbre à cames. Dans l'autre sens, partant de l'état de rotation « en rotation », la roue d'arbre à cames ne peut passer qu'à l'état « à l'arrêt », dès lors que le temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames dépasse Team.
S'il est déterminé que le vilebrequin et l'arbre à cames sont « en rotation » ou « à l'arrêt », nul doute que l'on peut déduire que le moteur lui-même est, respectivement, « en rotation » ou « à l'arrêt ».
Cependant, un défaut de cette technique connue réside dans le fait que la roue d'arbre à cames présente peu de dents, typiquement au nombre de quatre. De ce fait, deux fronts de dent successifs sont séparés d'un degré angulaire important que la roue d'arbre à cames parcourt, à une vitesse de rotation correspondant au régime moteur minimal supporté par le moteur, en un temps assez long.
Ainsi, le temps de détection de l'arrêt de rotation de l'arbre à cames est très long, quelles que soient les conditions de fonctionnement dans lesquelles se trouve le moteur.
A titre d'illustration, au régime moteur minimal de 22 tours/min, pour un arbre à cames standard, dont la dent la plus longue mesure 146°, Team est égal à 1 ,11 sec. Pour ce calcul, les distances angulaires entre front CAM sont exprimées en °CRK. Par conséquent la distance angulaire de la cible CAM est de 720 °CRK alors que physiquement elle ne fait que 360°.
Il existe donc un besoin pour un procédé de détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames en un temps réduit, au moins dans des conditions de fonctionnement particulières du moteur.
Dans ce contexte, la présente invention vise un procédé permettant de déterminer l'état de rotation de l'arbre à cames, dans certaines conditions, en un temps beaucoup plus court que dans l'état de la technique.
A cette fin, le procédé de détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames, selon l'invention, prévoit la détermination d'un ensemble de conditions dans lesquelles il est acceptable de définir un temps de parcours de la distance angulaire entré deux fronts de dent successifs de la roue d'arbre à cames beaucoup plus court, en considérant une vitesse de rotation de l'arbre à cames supérieure à celle correspondant au régime moteur minimal supporté par le moteur.
Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de détermination de l'état de rotation d'un arbre à cames d'un moteur de véhicule, ledit moteur présentant un régime moteur et un régime moteur minimal supporté et ledit moteur comprenant :
• un vilebrequin, présentant un état de rotation,
• des moyens de détection de l'état de rotation du vilebrequin, notamment comme pouvant être « à l'arrêt »,
• un arbre à cames,
• une roue d'arbre à cames couplée audit arbre à cames, ladite roue d'arbre à cames comprenant une pluralité de dents présentant un degré angulaire séparant deux fronts de dent successifs dont la valeur la plus élevée est appelée degré angulaire maximal,
• un capteur prévu en vis-à-vis de la roue d'arbre à cames et apte à détecter le passage devant ledit capteur de tout front de dent de la roue d'arbre à cames, ledit arbre à cames présentant un état de rotation, notamment caractérisé par le fait que ledit arbre à cames tourne ou ne tourne pas, ledit arbre à cames étant par conséquent apte à présenter les états de rotation « en rotation » ou « à l'arrêt ».
Le procédé est remarquable en ce que,
• le moteur n'étant pas synchronisé, et
• le vilebrequin étant détecté comme étant « à l'arrêt » ou le moteur n'étant pas engagé dans un processus de synchronisation,
• et la roue d'arbre à cames présentant initialement l'état de rotation « en rotation »,
ledit procédé de détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames détermine que l'état de rotation de l'arbre à cames est :
• « en rotation », tant que la durée écoulée depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames par le capteur n'atteint pas la durée Tcam_cal, Tcam_cal étant définie comme la durée théorique nécessaire pour que la roue d'arbre à cames parcourt une distance angulaire égale à la distance angulaire maximale séparant deux fronts de dents successifs de la roue d'arbre à cames à une vitesse de rotation de l'arbre à cames correspondant à un régime moteur bas prédéterminé, supérieur au régime moteur minimal supporté par ledit moteur,
• « à l'arrêt », lorsque la durée écoulée depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames par le capteur devient supérieure à la durée Team, Team étant définie comme la durée théorique nécessaire pour que la roue d'arbre à cames parcourt une distance angulaire égale à la distance angulaire maximale séparant deux fronts de dents successifs de la roue d'arbre à cames à une vitesse de rotation de l'arbre à cames correspondant au régime moteur minimal supporté par ledit moteur,
• « en train de caler », correspondant à un état de rotation intermédiaire, lorsque la durée écoulée depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames par le capteur devient supérieure à Tcam_cal, avec Tcam_cal < Team, tout en étant inférieure à Team,
et en ce que ledit procédé de détermination de l'état de rotation d'un arbre à cames détermine en outre que l'état de rotation de l'arbre à cames est « à l'arrêt » lorsque ledit procédé de détermination de l'état de rotation d'un arbre à cames a déterminé que l'état de rotation de l'arbre à cames est « en train de caler », et que :
- le moteur n'est pas synchronisé,
- le vilebrequin a été détecté comme étant « à l'arrêt » ou le moteur n'étant pas engagé dans un processus de synchronisation, la roue d'arbre à cames présentant initialement l'état de rotation « en rotation ».
A titre d'exemple, bien sûr non exclusif, comme cela sera détaillé plus loin, l'invention trouve une application avec l'exemple suivant : lors d'un démarrage du moteur après un long arrêt (moteur non synchronisé) ; le démarrage échoue sans que le moteur ait pu être synchronisé avec de fortes présomptions de rebonds moteur (rotation avant et arrière successives) et le vilebrequin est considéré arrêté par le contrôle moteur grâce à la cible CRK. Dans ces conditions, grâce à la cible CAM et à l'introduction d'un Tcam_cal (délai plus court) selon l'invention, le contrôle moteur pourra obtenir une confirmation de l'arrêt moteur plus rapidement et opter pour un processus de synchronisation "à risque" (synchronisation dès que possible, avec risque d'erreur, sans contrainte de distance angulaire parcourue au démarrage), plutôt qu'un processus de synchronisation "garantie" (synchronisation vérifiée sur un cycle moteur complet), afin par exemple, d'autoriser de réaliser un nouveau démarrage plus rapidement. Tcam_cal est égal au temps mis par la roue d'arbre à cames pour parcourir une distance angulaire égale à la distance angulaire maximale séparant deux fronts de dents successifs de la roue d'arbre à cames à une vitesse de rotation correspondant à un régime moteur bas prédéterminé. Le régime bas prédéterminé est supérieur au régime minimal supporté par le moteur.
Avantageusement, le moteur étant un moteur thermique de véhicule, le régime minimal supporté par le moteur est environ égal à 22 tours/min.
Avantageusement, le moteur étant un moteur thermique de véhicule, le régime bas prédéterminé est environ égal à 200 tours/min.
Avantageusement, Tcam_cal est environ égal à 0,12 sec. Pour ce calcul, les distances angulaires entre front CAM sont exprimées en °CRK. Par conséquent la distance angulaire de la cible CAM est de 720 °CRK alors que physiquement elle ne fait que 360°.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une machine d'états montrant les états de rotation de l'arbre à cames et les passages possibles de l'un à l'autre ;
- la figure 2 représente un logigramme montrant les conditions dans lesquels le procédé de détermination de l'état de rotation du moteur, optimisé conformément à l'invention, peut être mis en œuvre ;
- la figure 3A représente un graphique montrant la détermination de l'état de rotation du moteur, en fonction du temps, selon l'état de la technique ;
- la figure 3B représente un graphique montrant la détermination de l'état de rotation du moteur, en fonction du temps, sous condition de contexte, conformément à la figure 2, selon l'invention. Il faut noter que les figures exposent l'invention et peuvent bien entendu également servir à mieux définir l'invention.
L'invention est présentée principalement en vue d'une application dans un véhicule automobile. Cependant, d'autres applications sont également visées par la présente invention, notamment en vue d'une mise en œuvre dans tout type de véhicule terrestre.
Le procédé selon l'invention vise à permettre la détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames en un temps réduit, dans certaines conditions.
L'idée de base consiste à s'autoriser à déterminer que l'arbre à cames n'est plus « en rotation » dès lors que le temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames par un capteur dédié atteint une durée Tcam_cal bien inférieure à Team.
Tcam_cal est ainsi défini comme le temps théorique mis par la roue d'arbre à cames pour parcourir, à une vitesse de rotation supérieure à la vitesse de rotation correspondant au régime moteur minimal supporté, la distance angulaire correspondant à la distance angulaire entre les deux fronts de dent successifs les plus éloignés l'un de l'autre de la roue d'arbre à cames.
Ayant choisi un régime moteur supérieur pour le calcul du temps théorique Tcam_cal, écoulé depuis la détection du dernier front de dent de la roue d'arbre à cames par le capteur prévu à cet effet, au-delà duquel l'arbre à cames n'est plus considéré en rotation, la détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames comme n'étant plus « en rotation » est réalisée en un temps beaucoup plus court.
Cependant, il n'est pas envisageable de mettre en œuvre ce principe dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur. En effet, dans certains cas, la considération que l'arbre à cames n'est plus en rotation dès lors qu'une durée supérieure à Tcam_cal s'est écoulée depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames serait erronée, notamment si le moteur est synchronisé. En effet, considérer que l'arbre à cames est à l'arrêt a des incidences au niveau de l'acquisition des données relatives à la rotation de l'arbre à cames, en particulier concernant sa vitesse de rotation, la position des fronts de dents de la roue d'arbre à cames ...etc. Or ces données sont utilisées, en particulier, afin de garantir la synchronisation du moteur pendant le fonctionnement de ce dernier sur toute la plage de régimes moteur nominale, entre le régime moteur minimal et un régime moteur maximal.
Il en va de même si le moteur est engagé dans une phase de synchronisation. En effet, considérer que l'arbre à cames est à l'arrêt a des incidences au niveau de l'acquisition des données relatives à la rotation de l'arbre à cames, en particulier concernant sa vitesse de rotation, la position des fronts de dents de la roue d'arbre à cames ...etc. Or ces données sont utilisées, en particulier, afin de réaliser la synchronisation du moteur pendant le fonctionnement de ce dernier sur toute la plage de régimes moteur nominale, entre le régime moteur minimal et un régime moteur maximal.
En revanche, si le vilebrequin est à l'arrêt, le temps court Tcam_cal peut être utilisé, car il est légitime de considérer, dans ce cas, que la phase de synchronisation est en suspens jusqu'à ce que le vilebrequin tourne.
Dans ces conditions, en référence à la figure 2, le procédé selon l'invention permet une détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames comme n'étant plus « en rotation », et plus précisément comme étant « en train de caler », dans un contexte dans lequel, selon le contrôle moteur, i) le moteur n'est pas synchronisé et dans lequel ii) le moteur n'est pas engagé dans un processus de synchronisation ou le vilebrequin est déterminé comme étant « à l'arrêt ».
Ainsi, comme le montre la figure 2, le dernier état de rotation connu de l'arbre à cames étant « en rotation », si l'une des deux conditions suivantes est vérifiée :
· le moteur est synchronisé, OU
• l'arbre à cames est utilisé pour permettre la synchronisation du moteur ET l'état de rotation du vilebrequin n'est pas « à l'arrêt »,
alors, le procédé de détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames, connu de l'état de la technique, s'applique, et l'état de rotation de l'arbre came devient « à l'arrêt » dès lors que le temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames devient supérieur à Team, soit typiquement 1 ,1 sec pour reprendre l'exemple d'application numérique déjà cité.
A l'inverse, toujours en référence à la figure 2, si i) le moteur n'est pas synchronisé, par exemple parce que la synchronisation a été perdue, et si ii) le contrôle moteur ne cherche pas à (re-)synchroniser le moteur, notamment à l'aide de l'arbre à cames, ou que l'état de rotation du vilebrequin est « à l'arrêt », alors le procédé de détermination accéléré, conformément à la présente invention, est mis en œuvre.
Dans ce cas, l'état de rotation de l'arbre à cames devient « en train de caler » dès lors que le temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames devient supérieur à Tcam_cal.
Comme évoqué précédemment, la durée Tcam_cal correspond au temps théorique mis par la roue d'arbre à cames pour parcourir, à une vitesse de rotation supérieure à la vitesse de rotation correspondant au régime moteur minimal supporté, la distance angulaire correspondant à la distance angulaire entre les deux fronts de dent successifs les plus éloignés l'un de l'autre de la roue d'arbre à cames. En pratique, même si le choix de Tcam_cal reste ouvert, il est préférable de le choisir supérieur à Tvil_cal, par exemple de l'ordre de 3 x Tvil_cal, et de telle façon qu'il correspond à un régime moteur à la fois très bas, typiquement nettement inférieur au régime ralenti du moteur. Il est rappelé que le régime^ moteur ralenti correspond à une situation dans laquelle le véhicule est à l'arrêt ; le conducteur ne demande pas de puissance, et le moteur ne doit développer alors qu'une puissance minimale permettant d'entretenir son propre mouvement à un régime optimal au point de vue mécanique, de la consommation de carburant, du bruit, du confort des passagers, ...etc. ainsi qu'au plan du fonctionnement du véhicule (alimentation électrique pour un système de climatisation, ...etc.). Le régime ralenti est nettement supérieur au régime moteur minimal supporté par le moteur. Ainsi, dans le contexte d'un véhicule automobile présentant un régime minimal supporté de 22 tours/min et un régime ralenti de l'ordre de 900 tours/min, il est pertinent de considérer, pour le calcul de Tcam_cal, un régime moteur bas de 200 tours/min, Tcam_cal étant alors égal à 0,12 sec, à comparer à Team qui, dans le même contexte, est égale à 1 ,1 sec. Pour ces calculs, les distances angulaires entre front CAM sont exprimées en °CRK. Par conséquent la distance angulaire de la cible CAM est de 720 °CRK alors que physiquement elle ne fait que 360°.
Alors, comme le montre la figure 3B, qui représente l'état de rotation du moteur en fonction, en abscisses, du temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue de vilebrequin et, en ordonnées, du temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames, l'état de rotation du moteur, dans le contexte conditionné conformément à la figure 2, est déterminable de façon bien plus rapide et précise.
En effet, partant d'un état de rotation du moteur comme étant « en rotation » ROT, ledit état de rotation du moteur devient « en train de caler » CAL dès lors que l'état de rotation du vilebrequin et celui de l'arbre à cames sont « en train de caler » et devient « à l'arrêt » STOP dès lors que l'état de rotation du vilebrequin et celui de l'arbre à cames sont « à l'arrêt ». Ainsi, dès que le temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames par le capteur prévu à cet effet atteint Tcam_cal, Tcam_cal étant choisi supérieur à la durée Tvil_cal permettant de déterminer que le vilebrequin est en train de caler, le moteur est considéré « en train de caler » CAL. Tcam_cal est typiquement égal à 0,12 sec, conformément au mode de réalisation déjà présenté.
Comparativement, dans les mêmes conditions, l'état de la technique ne permet la détermination de l'état de rotation du moteur que conformément à la figure 3A : il est alors nécessaire d'attendre que le temps écoulé depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames par le capteur prévu à cet effet atteigne Team, typiquement 1 ,1 sec conformément au mode de réalisation déjà présenté, pour déterminer que le moteur est en train de caler. Le procédé de détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames d'un moteur, et son impact sur la capacité à déterminer l'état de rotation du moteur, présente^le double avantage d'être plus rapide dans certaines conditions et plus proche de la réalité physique.
En effet, dès que la synchronisation d'un moteur est perdue et que le vilebrequin passe à l'état de rotation « en train de caler », la probabilité est forte que le moteur lui-même est en train de caler. Selon l'état de la technique, cependant, il est nécessaire d'attendre d'avoir la certitude que l'arbre à cames n'est plus en rotation avant de déterminer que le moteur n'est plus en rotation également.
Dans un tel contexte, où la synchronisation du moteur est perdue, et non recherchée, il est en effet pertinent d'utiliser le temps de référence court Tcam_cal pour déterminer plus rapidement que l'arbre à cames est « en train de caler ». La plage de temps durant laquelle l'état de rotation du moteur peut être déterminé comme étant « en train de caler » est bien plus vaste que dans l'état de la technique, ce qui correspond mieux à la réalité physique d'un moteur en train de caler, qui se traduit par une perte de synchronisation du moteur et la détection du calage du vilebrequin, sans qu'il soit nécessaire d'attendre l'arrêt de l'arbre à cames pour déterminer que le moteur n'est plus en rotation.
Il est précisé, en outre, que la présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus et est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination de l'état de rotàtibri d'un arbre à cames d'un moteur de véhicule, ledit moteur présentant un régime moteur et un régime moteur minimal supporté et ledit moteur comprenant :
• un vilebrequin, présentant un état de rotation,
· des moyens de détection de l'état de rotation du vilebrequin, notamment comme pouvant être « à l'arrêt »,
• un arbre à cames,
• une roue d'arbre à cames couplée audit arbre à cames, ladite roue d'arbre à cames comprenant une pluralité de dents présentant un degré angulaire séparant deux fronts de dent successifs dont la valeur la plus élevée est appelée degré angulaire maximal,
• un capteur prévu en vis-à-vis de la roue d'arbre à cames et apte à détecter le passage devant ledit capteur de tout front de dent de la roue d'arbre à cames,
• ledit arbre à cames présentant un état de rotation, notamment caractérisé par le fait que ledit arbre à cames tourne ou ne tourne pas, ledit arbre à cames étant par conséquent apte à présenter les états de rotation « en rotation » ou « à l'arrêt »,
caractérisé en ce que,
• le moteur n'étant pas synchronisé, et
· le vilebrequin étant détecté comme étant « à l'arrêt » ou le moteur n'étant pas engagé dans un processus de synchronisation,
• et la roue d'arbre à cames présentant initialement l'état de rotation « en rotation »,
ledit procédé de détermination de l'état de rotation de l'arbre à cames détermine que l'état de rotation de l'arbre à cames est :
• « en rotation », tant que la durée écoulée depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames par le capteur n'atteint pas la durée Tcam_cal, Tcam_cal étant définie comme la durée théorique nécessaire pour que la roue d'arbre à cames parcourt une distance angulaire égale à la distance angulaire maximale séparant deux fronts de dents successifs de la roue d'arbre à cames à une vitesse de rotation de l'arbre à cames correspondant à un régime moteur bas prédéterminé, supérieur au régime moteur minimal supporté par ledit moteur,
• « à l'arrêt », lorsque la durée écoulée depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames par le capteur devient supérieure à la durée Team, Team étant définie comme la durée théorique nécessaire pour que la roue d'arbre à cames parcourt une distance angulaire égale à la distance angulaire maximale séparant deux fronts de dents successifs de la roue d'arbre à cames à une vitesse de rotation de l'arbre à cames correspondant au régime moteur minimal supporté par ledit moteur,
· « en train de caler », correspondant à un état de rotation intermédiaire, lorsque la durée écoulée depuis la dernière détection d'un front de dent de la roue d'arbre à cames par le capteur devient supérieure à Tcam_cal, avec Tcam_cal < Team, tout en étant inférieure à Team,
et en ce que ledit procédé de détermination de l'état de rotation d'un arbre à cames détermine en outre que l'état de rotation de l'arbre à cames est « à l'arrêt » lorsque ledit procédé de détermination de l'état de rotation d'un arbre à cames a déterminé que l'état de rotation de l'arbre à cames est « en train de caler », et que :
- le moteur n'est pas synchronisé,
- le vilebrequin a été détecté comme étant « à l'arrêt » ou le moteur n'étant pas engagé dans un processus de synchronisation,
- la roue d'arbre à cames présentant initialement l'état de rotation « en rotation ».
2. Procédé de détermination de l'état d'un arbre à cames d'un moteur de véhicule selon la revendication 1 , le moteur étant un moteur thermique de véhicule, caractérisé en ce que le régime minimal supporté par le moteur est environ égale à 22 tours/min.
3. Procédé de détermination de l'état d'un arbre à cames d'un moteur de véhicule selon l'une des revendications précédentes, le moteur étant un moteur thermique de véhicule, caractérisé en ce que le régime bas prédéterminé est environ égal à 200 tours/min.
4. Procédé de détermination de l'état d'un arbre à cames d'un moteur de véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que Tcam_cal est environ égal à 0,12 sec.
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