WO2017088971A1 - Procede de determination de la position angulaire d'un moteur - Google Patents

Procede de determination de la position angulaire d'un moteur Download PDF

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crankshaft
rotation
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Christophe Mazenc
Pierre Zouboff
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Continental Automotive Technologies GmbH
Continental Automotive France SAS
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method of synchronizing an engine.
  • the synchronization of a motor is the operation of determining the angular position of a motor. This determination is essential in order to then control the engine and achieve, at the right moment in the engine cycle, for example fuel injection.
  • a motor such as an internal combustion engine, comprises for this purpose a crankshaft sensor and at least one camshaft sensor.
  • a crankshaft sensor comprises a crankshaft gear, integral in rotation with the crankshaft, comprising a large number of regular teeth and a lathe mark.
  • the crankshaft sensor further comprises a crankshaft sensor facing said crankshaft gear adapted to detect a presence / absence of material and thus to detect a tooth or a tooth (absence of tooth).
  • the crankshaft gear is angularly divided evenly into a large number of regular teeth thus allowing to know precisely the angular position of the crankshaft.
  • the crankshaft gear also includes a turn mark for absolute tracking of a given angular position once per turn. Said turn mark is generally associated with a particular position of the engine, such as conventionally the top dead center of the first cylinder. Thus, the knowledge of the angular position of the lathe mark precisely indicates the angular position of the motor.
  • crankshaft performs two turns per cycle of the engine.
  • This uncertainty can be raised, typically, by using a camshaft sensor, very similar to the crankshaft sensor, but disposed on a camshaft, which advantageously performs one revolution per engine cycle.
  • Such a synchronization method may, in a detrimental manner, be deceived, if the motor changes direction of rotation and turns upside down. If an engine is deemed synchronized, while it turns upside down, a fuel injection can be controlled, and can lead to damaging effects for the engine.
  • the invention provides a method of synchronizing an engine capable of detecting rotation in the opposite direction and preventing a synchronization in this case. Thus, as long as the synchronization is not deemed realized, no damaging action will be performed.
  • the invention relates to a method for determining the angular position of an engine by means of a crankshaft sensor comprising a crankshaft sensor facing a crankshaft gear comprising a large number of regular teeth and a lathe marker, the crankshaft sensor being adapted to produce a signal having a "tooth” event corresponding to a front for each of said teeth, a a “tour” event for the tour marker, and a "tooth fault” event when two successive "tooth” events are abnormally far apart, comprising the following steps:
  • the analysis step further comprises:
  • a "tooth fault” event can be produced only out of a direct window remote from a previous "tour” event of a number of “tooth” events equal to said large number of teeth and toleranced. by +/- a tolerance of teeth, with preferentially a tolerance equal to 2 teeth.
  • a "tour” event can only be produced in a direct window remote from a previous "tour” event of a number of "tooth” events equal to said large number of teeth and tolerated by + / a tolerance of teeth, preferably with a tolerance equal to 2 teeth.
  • crankshaft gear is angularly regularly divided into 60 and comprises a large number of teeth equal to 58 and 2 teeth missing consoles forming the turn mark.
  • FIG. 1 shows on a time diagram a crankshaft signal on a complete motor cycle
  • FIG. 2-6 show on a time diagram a crankshaft signal according to different use cases, as follows:
  • FIGS. 2 and 3 show two use cases presenting a "tooth fault" event located in the first half of a turn
  • FIGS. 4 and 5 show two use cases presenting a "tooth fault" event located in the second half of a turn
  • FIG. 6 shows another use case presenting a second event "tooth fault”.
  • crankshaft is the output shaft of an engine. It turns driven directly by the rod or rods and performs two laps per engine cycle.
  • a camshaft, controlling the valves, is a shaft driven indirectly, via a timing transmission, by the crankshaft, and performs one revolution per engine cycle.
  • a motor cycle is then classically identified according to the angle of orientation of the crankshaft 720 °.
  • crank crank allows to know the angular position of the crankshaft.
  • a crankshaft sensor comprises a crankshaft gear and a crankshaft sensor, disposed opposite said crankshaft gear and able to detect a presence / absence of material and thus to detect a tooth or a crenel.
  • the crankshaft gear is rotationally fixed to the crankshaft, while the crankshaft sensor is fixed.
  • the crankshaft gear includes a large number N of regular teeth and a unique lathe mark for determining a particular angular position at each turn, absolutely.
  • the crankshaft gear is angularly divided evenly into a large number of regular teeth thus allowing to know accurately the angular position of the crankshaft, counting the teeth, relative to the turn mark.
  • Said turn mark is generally associated with a particular position of the engine, such as conventionally the top dead center of a cylinder, for example the first cylinder.
  • the crankshaft sensor disposed facing the crankshaft gear wheel is able to detect a presence of material facing a tooth and an absence of material facing a recess or crenel.
  • the crankshaft sensor or a processing unit which is associated and confused with the crankshaft sensor for the purposes of the present, is able to produce a "tooth" event d for each of the N teeth of the crankshaft gear.
  • Such a "tooth” event typically corresponds to a front for each tooth.
  • one edge per tooth, among the rising edge or the falling edge can be retained.
  • the falling edge is used to form the event "tooth" d. This hypothesis is retained for the rest of the description.
  • crankshaft sensor is still able to produce a "tour" event T when it detects the turn mark.
  • the tooth profile of the crankshaft gear is symmetrical. Also it does not know the direction of rotation of the crankshaft gear and the crankshaft. The direction of rotation of the engine, and therefore of the crankshaft, is assumed normal, initially at startup, when the synchronization process is implemented. However, this direction of rotation can under certain circumstances be reversed, turning the engine in the opposite direction.
  • crankshaft detector sees a last front, descending, since the events "tooth" d are descending fronts, then a last hollow where the stopping of the rotation is carried out according to a first hypothesis.
  • the crankshaft sensor still sees a last rising edge, thus ignored since amount, preceding a last tooth where the rotation stops.
  • crankshaft gear returns in the other direction, according to the first assumption the crankshaft sensor sees, in the other direction, the beginning of the last hollow. He then sees a rising edge, thus ignored since rising, which is none other than the last falling front seen in the other direction. He then sees a tooth and a falling front, which forms a new event "tooth" d.
  • crankshaft gear starts in the other direction
  • the crankshaft sensor sees, in the other direction, the beginning of the last tooth. He then sees a descending front, which forms a new event "tooth" d. This falling edge is none other than the last rising edge seen in the other direction.
  • Some processing algorithms make it possible to avoid confusing a event "tour" T with a "tooth default” event DD, mainly based on the periodicity of events "tour” T.
  • the crankshaft gear is angularly equitably divided into 60 regular teeth. Two consecutive teeth are removed to form the turn mark.
  • the CRK signal has periodically an event "turn” T at the two missing teeth and more precisely at the 1 st tooth according to the two missing teeth, followed by 58 events "tooth” d, as the crankshaft rotates in the same meaning.
  • a "tour” event coincides with a first event “tooth” and thus obscures the latter. Also the following “tooth” events theoretically numbering 58 are in this particular case the number of 57.
  • the angular position of the crankshaft gear, and therefore of the crankshaft is known with an inverse precision of the total number of teeth N + 2, including the two missing teeth, of the crankshaft gear, be more accurate that the number N of effective teeth or the total number N + 2 teeth is large.
  • the crankshaft is synchronized. Also it is advantageous that the crankshaft gear comprises a large number N of teeth.
  • the determination of the revolution among two, in order to complete the determination of the angular position of the engine can be carried out by any means. This point is not the object of the invention. It can, according to one embodiment, be used a camshaft sensor, for example according to a method as described in the patent application FR 1560189 of October 26, 2015 of the same applicant.
  • an anomaly is detected, for example, by means of a comparison of the successive tooth distances.
  • This can for example be achieved by a formula: Td (i) / (Td (i-1)> K, with Td (i) the duration of the i th tooth between the leading edge of an event "tooth" i- 1 and the front of a next "tooth" event i, and K a detection threshold, typically equal to 1, 5.
  • the ratio is substantially close to 1. If the inequality is checked, with a ratio greater than K, an anomaly is detected This test is a possible way to determine that two successive "tooth" events d are abnormally far apart.
  • the very first anomaly thus detected is reputed to be a tour marker. This hypothesis can be, if necessary verified by means of a formula, more strict than the previous one. If a tour marker is confirmed, a first event "tour" T, noted T1, is produced.
  • this first event "tour" T1 produces, it is periodically determined a direct window F1, F2 in which a new event “tour” is expected.
  • This direct window F1, F2 is determined remote from the first event “turn” T1, a crankshaft turn, or the number of teeth N of the crankshaft, assigned a tolerance of +/- n teeth. Also any new anomaly produces a new event “tour” T2 if it is located in such a direct window F1, F2 or event “tooth fault” if it is located outside such a window F1, F2.
  • Such a method of synchronization / determination of the angular position of a motor may, in a detrimental manner, be lured, for example, if the motor changes direction of rotation and starts to turn upside down.
  • a damaging operation such as a fuel injection, can be controlled, and can cause damaging effects for the engine.
  • An inversion or change of direction of rotation of the motor is necessarily accompanied by a "tooth fault” event DD which is always assumed to be detectable by the crankshaft sensor.
  • a "tooth fault” event DD can also be produced by other causes. It is therefore important to make the difference in order to confirm or deny a change of direction of rotation of the motor.
  • the invention proposes to consider a "tooth fault" event DD1, DD2 as a suspicion of a change of direction of rotation. Only suspicion is retained because, because of the mode of production of an event "tooth defect" DD1, DD2, such an event can also be produced in case of sudden slowing down of the engine, in case of motor hiccups or in case a very fast change of direction of rotation, or double change of direction. In all these cases, the engine in the end turns in the normal direction and will not pose a problem for synchronization. Conversely, a turn mark, seen outside a direct window F1, F2, typically due to a reversal of direction of rotation produces a "tooth fault” event and not a "tour” event.
  • the DD1 "tooth fault” event is produced in the first half of a crankshaft turn, ie in the first half of the interval separating the previous T1 "tower” event.
  • a next “tower” event T2 or on the contrary the current "tooth fault” event DD1 is produced in the second half of the crankshaft turn, ie in the second half of the interval separating the "tower” event T1 preceding , of a next "tower” event T2.
  • this new "tooth fault” event DD2 is located in a reverse window 11, in that the distance between the preceding "tower” event T1 and the current "tooth fault” event DD1 is substantially equal to the distance between the current "tooth fault” event DD1 and the new “tooth fault” event DD2, these distances being represented by black arrows, the new event "tooth fault” DD2 can be interpreted as a folding of the Previous tower landmark having produced the previous T1 "tower” event, and now (re) seen in the other direction. It appears then that the motor has probably changed direction of rotation, and that the current "tooth fault” DD1 corresponded to a change of direction of rotation. Also if this condition of presence of a tooth fault event DD2 equidistant, or in a reverse window 11, is verified, the change of direction of rotation is confirmed.
  • a first "tooth defect” DD1 is produced.
  • This "tooth defect” DD1 is considered as the current “tooth defect” and it is applied to it the analysis step, by testing, if necessary, the presence of another “defect” tooth “, such as for example the” tooth defect "DD2. Then a second “tooth defect” DD2 is produced.
  • This "tooth defect” DD2 is in turn considered as the current "tooth defect", potential indicator of a change of direction of rotation, and it is applied to it the analysis step, in order to confirm or invalidate. It is thus proceeded for each event "tooth defect" successively produced.
  • the first detected anomaly is deemed to be a "tour” event.
  • a periodic window F1, periodic F2, distant from the preceding "tower” event of one revolution, or of said large number N of teeth, and toleranced by +/- tolerance n of teeth, or having a range of 2n teeth is determined.
  • An anomaly in such a window produces a "tour” event.
  • An anomaly located outside such a window produces a "tooth fault” event.
  • the tolerance n is preferably equal to 2 teeth.
  • this expression means that the equality test is toleranced by +/- a tolerance p of teeth.
  • the tolerance p is preferably equal to 2 teeth.

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Abstract

Procédé de détermination de la position angulaire d'un moteur au moyen d'un capteur vilebrequin (CRK) comprenant les étapes suivantes : production d'un signal présentant un évènement « tour» (T1) par le capteur vilebrequin (CRK), détermination du tour parmi deux, un vilebrequin effectuant deux tours par cycle moteur pour un moteur quatre temps, pour chaque évènement «défaut dent» (DD1) éventuellement produit, un changement de sens de rotation du moteur est suspecté, et il est procédé à une étape d'analyse comprenant : si dans une fenêtre inverse (11), un nouvel évènement « défaut dent » (DD2) est produit, le changement de sens de rotation est confirmé.

Description

Procédé de détermination de la position angulaire d'un moteur
La présente invention concerne un procédé de synchronisation d'un moteur. La synchronisation d'un moteur est l'opération qui consiste à déterminer la position angulaire d'un moteur. Cette détermination est essentielle afin de pouvoir ensuite contrôler le moteur et réaliser, au bon moment dans le cycle moteur, par exemple l'injection de carburant.
Un moteur, tel un moteur à explosion, comporte pour cela un capteur vilebrequin et au moins un capteur arbre à cames.
Un capteur vilebrequin comprend une roue dentée vilebrequin, solidaire en rotation du vilebrequin, comprenant un grand nombre de dents régulières et un repère de tour. Le capteur vilebrequin comprend encore un détecteur vilebrequin en regard de ladite roue dentée vilebrequin apte à détecter une présence/absence de matière et ainsi à détecter une dent ou un créneau (absence de dent).
La roue dentée vilebrequin est angulairement divisée équitablement en un grand nombre de dents régulières permettant ainsi de connaître avec précision la position angulaire du vilebrequin. La roue dentée vilebrequin comprend encore un repère de tour permettant un repérage absolu d'une position angulaire donnée, une fois par tour. Ledit repère de tour est généralement associé à une position particulière du moteur, telle que classiquement le point mort haut du premier cylindre. Ainsi, la connaissance de la position angulaire du repère de tour indique précisément la position angulaire du moteur.
II convient de noter qu'un vilebrequin effectue deux tours par cycle du moteur.
Il en résulte que la position angulaire du moteur est grevée d'une incertitude d'un tour sur deux.
Cette incertitude peut être levée, typiquement, en utilisant un capteur arbre à cames, très similaire au capteur vilebrequin, mais disposé sur un arbre à cames, qui avantageusement effectue un tour par cycle du moteur.
Un tel procédé de synchronisation peut, de manière préjudiciable, être leurré, si le moteur change de sens de rotation et tourne à l'envers. Si un moteur est réputé synchronisé, alors qu'il tourne à l'envers, une injection de carburant peut être commandée, et peut entraîner des effets dommageables pour le moteur.
Aussi, l'invention propose un procédé de synchronisation d'un moteur apte à détecter une rotation en sens inverse et à empêcher dans ce cas une synchronisation. Ainsi, tant que la synchronisation n'est pas réputée réalisée, aucune action dommageable ne sera réalisée.
L'invention a pour objet un procédé de détermination de la position angulaire d'un moteur au moyen d'un capteur vilebrequin comprenant un détecteur vilebrequin en regard d'une roue dentée vilebrequin comprenant un grand nombre de dents régulières et un repère de tour, le détecteur vilebrequin étant apte à produire un signal présentant un événement « dent » correspondant à un front pour chacune desdites dents, un événement « tour » pour le repère de tour, et un événement « défaut dent » lorsque deux événements « dent » successifs sont anormalement éloignés, comprenant les étapes suivantes :
• production d'un signal présentant un événement « tour » par le capteur vilebrequin,
• détermination du tour parmi deux pour un moteur quatre temps, un vilebrequin effectuant exactement deux tours par cycle du moteur, afin de compléter la détermination de la position angulaire du moteur, caractérisé en ce que pour chaque événement « défaut dent » éventuellement produit, un changement de sens de rotation du moteur est suspecté, et il est procédé à une étape d'analyse comprenant :
- si dans une fenêtre inverse, à une distance de l'événement « défaut dent » courant égale à la distance entre l'événement « tour » précédent et l'événement « défaut dent » courant, tolérancée par +/- une tolérance de dents, avec préférentiellement une tolérance égale à 2 dents, un nouvel événement « défaut dent » est produit, le changement de sens de rotation est confirmé, et
- si dans la fenêtre inverse aucun événement « défaut dent » n'est produit, le changement de sens de rotation est infirmé, chacune des conditions étant considérée dans son ordre de survenance.
Selon une autre caractéristique l'étape d'analyse comprend encore :
- si dans une fenêtre directe, à une distance de l'événement « tour » précédent égale à un tour de roue vilebrequin, tolérancée par +/- une tolérance de dents, avec préférentiellement une tolérance égale à 2 dents, un nouvel événement « tour » est produit, le changement de sens de rotation est infirmé, et
- si dans la fenêtre directe aucun événement « tour » n'est produit, le changement de sens de rotation est confirmé, chacune des conditions étant considérée dans son ordre de survenance.
Selon une autre caractéristique, un événement « défaut dent » ne peut être produit que hors d'une fenêtre directe distante d'un événement « tour » précédent d'un nombre d'événement « dent » égal au dit grand nombre de dents et tolérancée par +/- une tolérance de dents, avec préférentiellement une tolérance égale à 2 dents.
Selon une autre caractéristique, un événement « tour » ne peut être produit que dans une fenêtre directe distante d'un événement « tour » précédent d'un nombre d'événement « dent » égal au dit grand nombre de dents et tolérancée par +/- une tolérance de dents, avec préférentiellement une tolérance égale à 2 dents.
Selon une autre caractéristique, la roue dentée vilebrequin est angulairement régulièrement divisée en 60 et comprend un grand nombre de dents égal à 58 et 2 dents consécutives manquantes formant le repère de tour.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels :
- la figure 1 montre sur un diagramme temporel un signal vilebrequin sur un cycle moteur complet,
- les figures 2-6 montrent sur un diagramme temporel un signal vilebrequin selon différents cas d'usage, comme suit :
- les figures 2 et 3 montrent deux cas d'usage présentant un événement « défaut dent » situé en première moitié de tour,
- les figures 4 et 5 montrent deux cas d'usage présentant un événement « défaut dent » situé en deuxième moitié de tour,
- la figure 6 montre un autre cas d'usage présentant un deuxième événement « défaut dent ».
Le vilebrequin est l'arbre de sortie d'un moteur. Il tourne entraîné directement par la ou les bielles et effectue deux tours par cycle moteur. Un arbre à cames, commandant les soupapes, est un arbre entraîné indirectement, via une transmission de distribution, par le vilebrequin, et effectue un tour par cycle moteur. Un cycle moteur est alors classiquement repéré en fonction de l'angle d'orientation du vilebrequin sur 720°.
Un capteur vilebrequin ou CRK (de l'anglais « crank » : vilebrequin) permet de connaître la position angulaire du vilebrequin. Pour cela, un capteur vilebrequin comprend une roue dentée vilebrequin et un détecteur vilebrequin, disposé en regard de ladite roue dentée vilebrequin et apte à détecter une présence/absence de matière et ainsi à détecter une dent ou un créneau. La roue dentée vilebrequin est solidaire en rotation du vilebrequin, tandis que le détecteur vilebrequin est fixe. La roue dentée vilebrequin comprend un grand nombre N de dents régulières et un repère de tour, unique permettant de déterminer une position angulaire particulière à chaque tour, de manière absolue. La roue dentée vilebrequin est angulairement divisée équitablement en un grand nombre de dents régulières permettant ainsi de connaître avec précision la position angulaire du vilebrequin, en comptant les dents, relativement au repère de tour. Ledit repère de tour est généralement associé à une position particulière du moteur, telle que classiquement le point mort haut d'un cylindre, par exemple le premier cylindre.
Le détecteur vilebrequin disposé en regard de la roue dentée vilebrequin est apte à détecter une présence de matière en regard d'une dent et une absence de matière en regard d'un creux ou créneau. Le détecteur vilebrequin ou une unité de traitement, que l'on associe et confond au détecteur vilebrequin pour les besoins de la présente, est apte à produire un événement « dent » d pour chacune des N dents de la roue dentée vilebrequin. Un tel événement « dent » d correspondant typiquement à un front pour chaque dent. Compte tenu du grand nombre N de dents présents sur la roue dentée vilebrequin, un seul front par dent, parmi le front montant ou le front descendant, peut être retenu. De manière classique le front descendant est utilisé pour former l'événement « dent » d. Cette hypothèse est retenue pour la suite de la description.
Le détecteur vilebrequin est encore apte à produire un événement « tour » T lorsqu'il détecte le repère de tour.
Le profil des dents de la roue dentée vilebrequin est symétrique. Aussi il ne permet pas de connaître le sens de rotation de la roue dentée vilebrequin et du vilebrequin. Le sens de rotation du moteur, et donc du vilebrequin, est supposé normal, initialement au démarrage, lorsque le procédé de synchronisation est mis en œuvre. Cependant, ce sens de rotation peut selon certaines circonstances s'inverser, faisant tourner le moteur en sens inverse.
Il est supposé, pour simplifier la description, que les événements « dent » d sont produits sur des fronts descendants. Un raisonnement identique pourrait être effectué pour des fronts montants.
Au moment de l'inversion du sens de rotation, le détecteur vilebrequin voit un dernier front, descendant, puisque les événements « dent » d sont des fronts descendants, puis un dernier creux où s'effectue l'arrêt de la rotation selon une première hypothèse. Alternativement, selon une deuxième hypothèse la rotation se poursuit et le détecteur vilebrequin voit encore un dernier front montant, donc ignoré puisque montant, précédant une dernière dent où s'effectue l'arrêt de la rotation.
Lorsque la roue dentée vilebrequin repart dans l'autre sens, selon la première hypothèse le détecteur vilebrequin voit, dans l'autre sens, le début du dernier creux. Il voit ensuite un front montant, donc ignoré puisque montant, qui n'est autre que le dernier front descendant vu dans l'autre sens. Il voit ensuite une dent et un front descendant, qui forme un nouvel événement « dent » d.
Lorsque la roue dentée vilebrequin repart dans l'autre sens, selon la deuxième hypothèse le détecteur vilebrequin voit, dans l'autre sens, le début de la dernière dent. Il voit ensuite un front descendant, qui forme un nouvel événement « dent » d. Ce front descendant n'est autre que le dernier front montant vu dans l'autre sens.
II en résulte que le dernier front descendant vu avant le changement de sens et le premier front descendant suivant vu après le changement de sens produisent des événements « dent » d qui sont le plus souvent plus proches ou plus éloignés l'un de l'autre que deux événements « dent » d produits par deux dents successives vues selon un même sens de rotation. Une telle variation de la distance/périodicité entre deux événements « dent » d successifs lors d'un changement de sens, comparativement à une distance/périodicité préalable selon un même sens de rotation, est identifiable par le détecteur vilebrequin qui produit en conséquence un événement « défaut dent » DD ou un événement « tour ».
Certains algorithmes de traitement permettent d'éviter de confondre un événement « tour » T avec un événement « défaut dent » DD, principalement en se basant sur la périodicité des événements « tour » T.
Selon un mode de réalisation courant, mais non obligatoire, la roue dentée vilebrequin est angulairement équitablement divisée en 60 dents régulières. Deux dents consécutives sont supprimées afin de former le repère de tour. Ceci conduit, à un signal CRK, tel que vu par le détecteur vilebrequin, tel qu'illustré à la figure ! Le signal CRK présente, périodiquement, un événement « tour » T au niveau des 2 dents manquantes et plus précisément au niveau de la 1ere dent suivant les deux dents manquantes, suivi de 58 événements « dent » d, tant que le vilebrequin tourne dans un même sens.
Selon certaines implémentations, un événement « tour » coïncide avec un premier événement « dent » et occulte ainsi ce dernier. Aussi les événements « dents » suivants théoriquement au nombre de 58 sont dans ce cas pratique particulier au nombre de 57.
Suite à une détection d'un événement « tour » T1 , un nouvel événement
« tour » T2 est attendu, dans une fenêtre directe F2, un tour de roue dentée vilebrequin plus tard. Il est avantageusement vérifié que ce nouvel événement « tour » T est situé dans une fenêtre de N=58 +/- n=2 événements « dent » d (y compris, le cas échéant, l'événement « dent » coïncidant avec l'événement « tour »,) après le précédent événement « tour » T1.
Afin d'éviter de confondre un événement « tour » T avec un événement « défaut dent » DD, une fenêtre similaire de N=58 +/- n=2 événements « dent » d est employée après chaque événement « tour » T dans laquelle il n'est pas possible de produire un événement « défaut dent » DD, alors même qu'un nouvel événement « tour » T ne peut être produit que dans cette fenêtre de N=58 +/- n=2 événements « dent » d après chaque événement « tour » T précédent.
Dès qu'un premier événement « tour » T est détecté la position angulaire de la roue dentée vilebrequin, et donc du vilebrequin, est connue avec une précision inverse du nombre de dents total N+2, y compris les deux dents manquantes, de la roue dentée vilebrequin, soit d'autant plus précise que le nombre N de dents effectives ou le nombre N+2 de dents total est grand. Le vilebrequin est synchronisé. Aussi est-il avantageux que la roue dentée vilebrequin comprenne un grand nombre N de dents.
Cependant, pour un moteur quatre temps, un vilebrequin effectue exactement deux tours par cycle du moteur. Aussi la connaissance de la position angulaire du repère tour et la synchronisation du vilebrequin sont insuffisantes pour indiquer la position angulaire du moteur, puisque connue avec une incertitude d'un tour sur deux.
La détermination du tour parmi deux, afin de compléter la détermination de la position angulaire du moteur peut être réalisée par tout moyen. Ce point n'est pas l'objet de l'invention. Il peut, selon un mode de réalisation, être utilisé un capteur arbre à cames, par exemple selon un procédé tel que décrit dans la demande de brevet FR 1560189 du 26 octobre 2015 de la même demanderesse.
Il est toujours supposé que le moteur tourne initialement dans le sens normal.
Hors les événements « dent », le premier événement produit par le capteur vilebrequin est toujours un événement « tour » T, noté T1.
En effet, toute anomalie, qu'il s'agisse d'un repère tour, d'une brusque accélération, ou d'un changement de sens de rotation, va être détectée de la même manière. Ainsi, selon un mode de réalisation possible, une anomalie est détectée, par exemple, au moyen d'une comparaison des distances de dent successives. Ceci peut, par exemple être réalisé par une formule : Td(i) / (Td(i-1 ) > K, avec Td(i) la durée de la ieme dent entre le front d'un événement « dent » i-1 précédent et le front d'un événement « dent » i suivant, et K un seuil de détection, typiquement égal à 1 ,5. Dans le cas nominal de dents normalement espacées, le ratio est sensiblement proche de 1. Si l'inégalité est vérifiée, avec un ratio supérieur à K, une anomalie est détectée. Ce test est un moyen possible pour déterminer que deux événements « dent » d successifs sont anormalement éloignés.
La toute première anomalie ainsi détectée est réputée être un repère de tour. Cette hypothèse peut être, le cas échéant vérifiée au moyen d'une formule, plus stricte que la précédente. Si un repère tour est confirmé, il est produit un premier événement « tour » T, noté T1.
Une fois ce premier événement « tour » T1 produit, il est périodiquement déterminée une fenêtre directe F1 , F2 dans laquelle un nouvel événement « tour » est attendu. Cette fenêtre directe F1 , F2 est déterminée distante du premier événement « tour » T1 , d'un tour de roue vilebrequin, soit du nombre de dent N de la roue vilebrequin, affectée d'une tolérance de +/- n dents. Aussi toute nouvelle anomalie produit un nouvel événement « tour » T2 si elle est située dans une telle fenêtre directe F1 , F2 ou un événement « défaut dent » si elle est située hors d'une telle fenêtre directe F1 , F2.
Un tel procédé de synchronisation / détermination de la position angulaire d'un moteur peut, de manière préjudiciable, être leurré, par exemple, si le moteur change de sens de rotation et se met à tourner à l'envers. Or, si un moteur est réputé synchronisé, alors qu'il tourne à l'envers, une opération dommageable, telle une injection de carburant, peut être commandée, et peut entraîner des effets dommageables pour le moteur.
Une inversion ou changement de sens de rotation du moteur s'accompagne nécessairement d'un événement « défaut dent » DD que l'on suppose toujours détectable par le capteur vilebrequin. Cependant un événement « défaut dent » DD peut aussi être produit par d'autres causes. Aussi convient-il de faire la différence afin de confirmer ou d'infirmer un changement de sens de rotation du moteur.
Afin d'éviter un tel problème, l'invention propose de considérer un événement « défaut dent » DD1 , DD2 comme une suspicion de changement de sens de rotation. Seule une suspicion est retenue car, du fait du mode de production d'un événement « défaut dent » DD1 , DD2, un tel événement peut aussi être produit en cas de brutal ralentissement du moteur, en cas de hoquet du moteur ou encore en cas d'un changement aller-retour de sens de rotation très rapide, ou double changement de sens. Dans tous ces cas, le moteur au final tourne dans le sens normal et ne risque pas de poser de problème pour la synchronisation. A contrario, un repère de tour, vu en dehors d'une fenêtre directe F1 , F2, typiquement du fait d'une inversion de sens de rotation produit un événement « défaut dent » et non un événement « tour ».
Une telle suspicion de changement de sens de rotation, déclenchée par un événement « défaut dent » DD1 , encore dénommé « défaut dent » courant, doit ensuite, avantageusement le plus rapidement possible, être confirmée ou infirmée.
Ceci est réalisé par une analyse des conditions ou événements se produisant ultérieurement à l'événement « défaut dent » courant DD1 , ayant soulevé la suspicion de changement de sens de rotation.
Deux cas peuvent se présenter : l'événement « défaut dent » courant DD1 est produit dans la première moitié d'un tour de roue vilebrequin, soit dans la première moitié de l'intervalle séparant l'événement « tour » T1 précédent, d'un événement « tour » T2 suivant, ou au contraire l'événement « défaut dent » courant DD1 est produit dans la deuxième moitié du tour de roue vilebrequin, soit dans la deuxième moitié de l'intervalle séparant l'événement « tour » T1 précédent, d'un événement « tour » T2 suivant.
Le premier cas est illustré aux figures 2 et 3. Puisque l'événement « défaut dent » courant DD1 est produit dans la première moitié d'un tour de roue vilebrequin, l'événement (hors un événement « dent » d) le plus proche qui peut être produit en suivant est un nouvel événement « défaut dent » DD2.
Si tel qu'illustré à la figure 2, ce nouvel événement « défaut dent » DD2 est situé dans une fenêtre inverse 11 , en ce que la distance entre l'événement « tour » T1 précédent et l'événement « défaut dent » DD1 courant est sensiblement égale à la distance entre l'événement « défaut dent » DD1 courant et le nouvel événement « défaut dent » DD2, ces distances étant figurées par des flèches noires, le nouvel événement « défaut dent » DD2 peut être interprété comme un repliement du repère tour précédemment ayant produit l'événement « tour » T1 précédent, et maintenant (re)vu dans l'autre sens. Il apparaît alors que le moteur a vraisemblablement changé de sens de rotation, et que le « défaut dent » DD1 courant correspondait bien à un changement de sens de rotation. Aussi si cette condition de présence d'un événement « défaut dent » DD2 équidistant, ou dans une fenêtre inverse 11 , est vérifiée, le changement de sens de rotation est confirmé.
Il est à noter que cette confirmation de changement de sens de rotation peut être ultérieurement confirmée en ce que, puisque le moteur est censé avoir changé de sens de rotation, aucun événement « tour » ne devrait être produit dans la prochaine fenêtre directe F2.
Si, au contraire, tel qu'illustré à la figure 3, aucun nouvel événement « défaut dent » n'est produit dans la fenêtre inverse 11 , située à une distance de l'événement « défaut dent » DD1 courant sensiblement égale à la distance entre l'événement « tour » T1 précédent et l'événement « défaut dent » DD1 courant, cette condition peut être interprétée comme une absence de repliement du repère tour. Cette condition inclut le cas d'un nouvel événement « défaut dent » DD2 produit mais non situé dans la fenêtre inverse 11 , tel qu'illustré à la figure 6. Il apparaît alors que le moteur n'a vraisemblablement pas changé de sens de rotation, et que le « défaut dent » DD1 courant correspondait à une autre cause, telle une brusque accélération, et non pas à un changement de sens de rotation. Aussi si cette condition d'absence d'un événement « défaut dent » DD dans la fenêtre inverse 11 est vérifiée, le changement de sens de rotation est infirmé.
Il est à noter que cette infirmation de changement de sens de rotation peut être ultérieurement confirmée en ce que, puisque le moteur n'est pas censé avoir changé de sens de rotation, un nouvel événement « tour » T2 devrait être produit dans la prochaine fenêtre F2.
Le deuxième cas est illustré aux figures 4 et 5. Puisque l'événement « défaut dent » courant DD1 est produit dans la deuxième moitié d'un tour de roue vilebrequin, l'événement (hors un événement « dent » d) le plus proche qui peut être produit en suivant est un nouvel événement « tour » T2. En effet un éventuel repliement du précédent événement « tour » T1 ne pourrait être produit qu'après la fenêtre directe F2.
Si tel qu'illustré à la figure 4, aucun nouvel événement « tour » n'est produit dans une fenêtre directe F2, distante de l'événement « tour » T1 précédent d'un tour de roue vilebrequin, soit sensiblement de N événements « dent » d, ceci peut être interprété comme la conséquence d'un changement de sens de rotation du moteur. Aussi le « défaut dent » DD1 courant correspondait vraisemblablement bien à un changement de sens de rotation. Aussi si cette condition d'absence d'événement « tour » dans une fenêtre directe F2 est vérifiée, le changement de sens de rotation est confirmé.
II est à noter que cette confirmation de changement de sens de rotation peut être ultérieurement confirmée en ce que, puisque le moteur est censé avoir changé de sens de rotation, un repliement de l'événement « tour » T1 précédent devrait produire un nouvel événement « défaut dent » DD2 équidistant, soit à une distance de l'événement « défaut dent » DD1 courant sensiblement égale à la distance entre l'événement « tour » T1 précédent et l'événement « défaut dent » DD1 courant.
Si, au contraire, tel qu'illustré à la figure 5, un nouvel événement « tour » T2 est produit dans la fenêtre directe F2, située à une distance de l'événement « tour » T1 précédent sensiblement égale à un tour de roue vilebrequin, cette condition peut être interprétée comme une confirmation que le moteur tourne toujours dans le sens normal. Cette condition inclut le cas d'un nouvel événement « défaut dent » DD2 produit mais non situé dans la fenêtre F2, tel qu'illustré à la figure 6. Il apparaît alors que le moteur n'a vraisemblablement pas changé de sens de rotation, et que le « défaut dent » DD1 courant correspondait à une autre cause, telle une brusque accélération et non pas à un changement de sens de rotation. Aussi si cette condition de présence d'un événement « tour » dans la fenêtre directe F2 est vérifiée, le changement de sens de rotation est infirmé.
Il est à noter que cette infirmation de changement de sens de rotation peut être ultérieurement confirmée en ce que, puisque le moteur n'est pas censé avoir changé de sens de rotation, un nouvel événement « défaut dent » DD2 ne devrait pas être produit dans une prochaine fenêtre inverse 11 , située à une distance de l'événement « défaut dent » DD1 courant sensiblement égale à la distance entre l'événement « tour » T1 précédent et l'événement « défaut dent » DD1 courant, confirmant une absence de repliement du repère tour.
II convient de noter que le cas où l'événement « défaut dent » est situé exactement au milieu du tour, soit à égale distance de l'événement « tour » précédent T1 et du nouvel événement « tour » T2 ne peut être résolu par le procédé. En effet dans ce cas la fenêtre directe F2 coïncide avec la fenêtre inverse 11. Aussi dans ce cas particulier il n'est pas possible de déterminer si une anomalie est un nouvel événement « tour » T2 (ou « défaut dent ») ou un événement « tour » causé par un repliement du repère tour de l'événement « tour » T1 précédent, les deux phénomènes se superposant.
Pour ce cas particulier, il convient d'employer un autre moyen de détection d'un changement de sens de rotation, tel que celui décrit dans la demande de brevet précédemment mentionnée. Cet autre moyen de détection peut être utilisé alternativement ou complémentairement à la présente invention.
L'analyse précédemment décrite n'a pas à déterminer si un événement « défaut dent » courant DD1 est dans la première moitié ou dans la deuxième moitié du tour. Il suffit d'appliquer l'analyse en testant les quatre conditions : présence ou absence d'un événement « tour » dans la fenêtre directe F2, présence ou absence d'un événement « défaut dent » dans la fenêtre inverse 11 , et en réagissant en fonction de la condition qui survient la première.
L'analyse précédemment décrite est avantageusement appliqué à tout événement « défaut dent » qui peut à son tour être considéré comme une suspicion de changement de sens de rotation. Aussi, chaque événement « défaut dent » successif est avantageusement considéré comme un « défaut dent » courant, auquel est appliquée l'analyse précédente.
Ainsi, tel qu'illustré à la figure 6, un premier « défaut dent » DD1 est produit. Ce « défaut dent » DD1 est considéré comme le « défaut dent » courant et il lui est appliqué l'étape d'analyse, en testant, le cas échéant, la présence d'un autre « défaut dent », tel que par exemple le « défaut dent » DD2. Ensuite, un deuxième « défaut dent » DD2 est produit. Ce « défaut dent » DD2 est à son tour considéré comme le « défaut dent » courant, potentiel indicateur d'un changement de sens de rotation, et il lui est appliqué l'étape d'analyse, afin de confirmation ou infirmation. Il est ainsi procédé pour chaque événement « défaut dent » successivement produit.
Comme décrit précédemment, la première anomalie détectée est réputée être un événement « tour ». Ensuite, une fenêtre directe F1 , F2 périodique, distante de l'événement « tour » précédent d'un tour, soit dudit grand nombre N de dents, et tolérancée par +/- une tolérance n de dents, soit présentant une étendue de 2n dents, est déterminée. Une anomalie située dans une telle fenêtre produit un événement « tour ». Une anomalie située en dehors d'une telle fenêtre produit un événement « défaut dent ». La tolérance n est préférentiellement égale à 2 dents.
Dans tous les tests précédemment décrits, et principalement dans l'étape d'analyse, où il est indiqué « sensiblement égal(e) », cette expression signifie que le test d'égalité est tolérancé par +/- une tolérance p de dents. La tolérance p est préférentiellement égale à 2 dents.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination de la position angulaire d'un moteur au moyen d'un capteur vilebrequin (CRK) comprenant un détecteur vilebrequin en regard d'une roue dentée vilebrequin comprenant un grand nombre (N) de dents régulières et un repère de tour, le détecteur vilebrequin étant apte à produire un signal présentant un événement « dent » (d) correspondant à un front pour chacune desdites dents, un événement « tour » (T1 , T2) pour le repère de tour, et un événement « défaut dent » (DD1 , DD2) lorsque deux événements « dent » (d) successifs sont anormalement éloignés, comprenant les étapes suivantes :
• production d'un signal présentant un événement « tour » (T1 ) par le capteur vilebrequin (CRK),
• détermination du tour parmi deux pour un moteur quatre temps, un vilebrequin effectuant exactement deux tours par cycle du moteur, afin de compléter la détermination de la position angulaire du moteur, caractérisé en ce que pour chaque événement « défaut dent » (DD1 ) éventuellement produit, un changement de sens de rotation du moteur est suspecté, et il est procédé à une étape d'analyse comprenant :
- si dans une fenêtre inverse (11 ), à une distance de l'événement « défaut dent » (DD1 ) courant égale à la distance entre l'événement « tour » (T1 ) précédent et l'événement « défaut dent » (DD1 ) courant, tolérancée par +/- une tolérance (p) de dents, avec préférentiellement une tolérance (p) égale à 2 dents, un nouvel événement « défaut dent » (DD2) est produit, le changement de sens de rotation est confirmé, et
- si dans la fenêtre inverse (11 ) aucun événement « défaut dent » n'est produit, le changement de sens de rotation est infirmé, chacune des conditions étant considérée dans son ordre de survenance.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l'étape d'analyse comprend encore :
- si dans une fenêtre directe (F2), à une distance de l'événement « tour » (T1 ) précédent égale à un tour de roue vilebrequin, tolérancée par +/- une tolérance (p) de dents, avec préférentiellement une tolérance (p) égale à 2 dents, un nouvel événement « tour » (T2) est produit, le changement de sens de rotation est infirmé, et
- si dans la fenêtre directe (F2) aucun événement « tour » n'est produit, le changement de sens de rotation est confirmé, chacune des conditions étant considérée dans son ordre de survenance.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, où un événement « défaut dent » (DD1 , DD2) ne peut être produit que hors d'une fenêtre directe (F2) distante d'un événement « tour » précédent (T1 ) d'un nombre d'événement « dent » (d) égal au dit grand nombre (N) de dents et tolérancée par +/- une tolérance (n) de dents, avec préférentiellement une tolérance (n) égale à 2 dents.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, où un événement « tour » (T2) ne peut être produit que dans une fenêtre directe (F2) distante d'un événement « tour » précédent (T1 ) d'un nombre d'événement « dent » (d) égal au dit grand nombre (N) de dents et tolérancée par +/- une tolérance (n) de dents, avec préférentiellement une tolérance (n) égale à 2 dents.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, où la roue dentée vilebrequin est angulairement régulièrement divisée en 60 et comprend un grand nombre (N) de dents égal à 58, et 2 dents consécutives manquantes formant le repère de tour.
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