WO2018109357A1 - Procédé d'estimation d'un arrêt physique d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile - Google Patents

Procédé d'estimation d'un arrêt physique d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile Download PDF

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WO2018109357A1
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count
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duration
crankshaft
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Fabien JOSEPH
Benjamin MARCONATO
Stéphane Eloy
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Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for estimating a physical stop of an internal combustion engine of a motor vehicle by stopping a rotation of a crankshaft driven by the engine.
  • An angular mark carried by the crankshaft is detected for each crankshaft revolution and a first time count is incremented since a last passage detection of the angular reference, the first count being associated with a first threshold duration between two detections of the angular reference.
  • Such a motor with zero crankshaft rotation is then said stalled or physically stopped.
  • crankshaft position sensor It is known to equip a crankshaft of an internal combustion engine with a target with an angular mark, each passage during the rotation of the crankshaft is detected by a crankshaft position sensor.
  • the target is frequently in the form of a toothed wheel comprising as an angular reference a space on the periphery of the toothed wheel released by the removal of at least one tooth.
  • a crankshaft position sensor disposed at a small distance from the gearwheel delivers a signal for counting the teeth and thus to know the speed of rotation of the crankshaft when the position sensor is associated with a time counter.
  • the signal is processed by a processing unit comprising a microprocessor that may have memorized a model of the behavior of the engine during the so-called stall phase.
  • Detection of the stalled state of the engine is made when the duration after the passage of the angular reference mark of the target carried by the crankshaft exceeds a calibrated threshold, typically around 250-300 milliseconds. It is then estimated that the crankshaft then rotates too slowly and the engine is stopped.
  • a calibrated threshold typically around 250-300 milliseconds. It is then estimated that the crankshaft then rotates too slowly and the engine is stopped.
  • the stopped state of the engine must be reliably detected in order to engage the starter. However, since there may be bouncing of the motor, rotating the motor in the other direction of rotation, the engine stop determination threshold is too long because it is based only on the last passage of the angular reference mark. the target carried by the crankshaft.
  • the timing of the engine, the crankshaft can go back and forth in rotation around its stopping point, which distorts the measurements because the angular reference back to the sensor. It is very important to reduce this delay while not making false stall determination.
  • the motor vehicle is a hybrid vehicle and / or a vehicle equipped with an automatic shutdown and restart system of the internal combustion engine of the vehicle.
  • the internal combustion engine is stopped and the propulsion of the vehicle is then provided by an auxiliary engine other than by internal combustion, most frequently by an electric motor.
  • the internal combustion engine must, however, be ready to be restarted to provide additional power or to replace the electric motor.
  • An automatic engine stop and start system also known under the abbreviation STT for "Stop and Start” in the English language, is characterized by stopping the engine just before and during the immobilisation of the vehicle, by example to traffic lights or traffic jams. Its restart is automatic and instant "release" of the brake pedal when the driver wishes to leave for example. This system consists in stalling the engine when it is not needed and restarting it as soon as the driver wishes.
  • a vehicle equipped with such a system is therefore subject to frequent stops of its internal combustion engine followed in the near future by reboots. It is also possible that the driver changes his mind and requires a restart when the engine is stalling. This is called a change of opinion and corresponds for example to a stop of the engine at a red light followed by a restart, the fire again to go green.
  • US 2009/265085 A1 relates to a device for quickly determining that an internal combustion engine is in a shutdown state and to prevent erroneous determination of starting.
  • a stop determination device provided with a detection unit which detects the direction of rotation of the crankshaft of an internal combustion engine, it is determined that the internal combustion engine is in a shutdown state. in the case where a signal from the detection unit entered for a predetermined duration or in the case where a direction of rotation signal from the detection unit is continuously inverted three or more times.
  • the problem underlying the present invention is to improve the speed and determination of the stopped state of an internal combustion engine of a motor vehicle while not making a false stop determination during rebounds of the engine materializing by back and forth in rotation of the crankshaft around a position of equilibrium.
  • the present invention relates to a method for estimating a physical stoppage of an internal combustion engine of a motor vehicle with stopping of a rotation of a crankshaft driven by the engine, the engine being subjected to at least one rebound during a stopping phase temporarily reversing the rotation of the crankshaft, a target provided with teeth being carried by the crankshaft and successive passages of the teeth in front of a sensor being detected during the rotation of the crankshaft, a first time counting s incrementing since a last detection of a passage of a tooth, the first count being associated with a first duration threshold with a reset of the first time count when a duration between the passes of two successive teeth is less than the first threshold of duration, characterized in that a second time count is performed, the second time count
  • the aim is to improve driving comfort for faster restarts, especially in the case of a change of mind for a system for automatic shutdown and restart of an internal combustion engine of a motor vehicle .
  • the first threshold taken by the state of the art for the first count can be lowered in the context of the implementation of the present invention. It is the second count that serves as a protection against false estimates by not making it possible to deliver an engine stop estimate until the second count has reached its second associated threshold.
  • the first count can be distorted by rebounds of the engine.
  • a rebound is a reverse rotation of the engine when the engine is stalling and it has more inertia to cross the next top dead center.
  • the motor thus oscillates around its point of equilibrium by gradually decreasing backward and forward amplitudes before stopping physically.
  • the engine speed threshold is 100 revolutions per minute.
  • the second threshold of duration is greater than the first threshold of duration.
  • the first duration threshold is equal to 125 milliseconds and the second duration threshold is equal to 250 milliseconds.
  • the first and second thresholds of duration are calibrated.
  • the second threshold is dependent on the engine temperature. The hotter the engine, the less friction there will be. So the more the engine will tend to oscillate more and make rebounds.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising an internal combustion engine, a crankshaft being driven by the engine, the crankshaft carrying a target, coaxial with the crankshaft and having teeth at its periphery and an angular reference, the rotation of the target being followed by a crankshaft position sensor transmitting its measurements to a processing unit, characterized in that the physical stopping of the engine is made by such an estimation method, the processing unit comprising first and second counters performing respectively the first and second time counts.
  • the target is a toothed wheel and the angular reference a so-called long tooth obtained by a removal of at least one tooth of the wheel.
  • the motor vehicle is equipped with an automatic stop and restart system for its internal combustion engine and / or is a hybrid vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a motor speed curve as a function of time for an internal combustion engine stopping phase, the curve forming a sinusoid due to engine rebounds, the sinusoid damping in the duration of the stop phase,
  • FIGS. 2 and 3 show first and second time counts from tooth passes of a target carried by a crankshaft associated with the internal combustion engine, these first and second time counts falling within the scope of the estimation process of FIG. stopping the engine according to the present invention by presenting respective duration thresholds, a time count according to the state of the art being also shown in these figures for comparison,
  • FIG. 4 shows a logic diagram of an embodiment of a method for estimating a physical stop according to the present invention.
  • the invention relates to a method for estimating a physical stop of an internal combustion engine of a motor vehicle characterized by stopping a rotation of a crankshaft driven by the engine.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising an internal combustion engine for implementing this estimation method.
  • the internal combustion engine is subjected to at least one rebound during a stopping phase temporarily reversing the rotation of the crankshaft. This is shown in FIG. 1, which gives an engine speed RM as a function of time t during a stopping phase of the engine. It is shown that the rotation of the crankshaft oscillates in sinusoid around a stop equilibrium point reached progressively following the damping of the sinusoid.
  • the engine speed may vary during a physical stop phase between +100 rpm and -100 rpm, rpm meaning revolutions per minute.
  • the +10 rpm limit is representative of a motor stopping physically very soon and the threshold S of 100 rpm can be representative of an internal combustion engine at the beginning of the physical stopping phase for values of engine speed RM in below this threshold S, which results in RM ⁇ S.
  • the internal combustion engine rotates a crankshaft carrying a target.
  • the target carried by the crankshaft is provided with teeth and successive passages of the teeth are detected by passing a sensor during the rotation of the crankshaft.
  • a first time count is incremented since a last detection of a passage of a tooth D, each detection of a tooth passage being symbolized. by a small vertical line at the top of Figures 2 and 3 and a single reference D being used in these figures but applying to all tooth passages.
  • the first counter count is associated with a first threshold S1 of duration which is referenced S1 in the method according to the invention and S2 in the state of the art.
  • a reset of the first count time count is performed when a duration between the passes of two successive teeth is less than the first threshold S1 duration. This is illustrated by the descending vertical line in the curve of the first count. In Figures 2 and 3, the vertical lines of the first counter count are not as numerous as the tooth passages D at the top of the figures, since the resolutions for these counts and the tooth passages are different.
  • a second time count is performed.
  • the second count time count2 is incremented under a threshold of engine speed S predetermined, for example 100 revolutions per minute, the threshold S having been shown in FIG.
  • the second count time count2 is associated with a second threshold S2 of duration with a suspension of the second count time count2 when and as long as a duration between the passes of two successive teeth is less than the second threshold S2 duration.
  • the engine is estimated stopped, which is also called stalled, as soon as the first and second count, count2 time have respectively reached the first and second thresholds S1, S2 duration.
  • the second counter count2 is not reset when a passage of a new tooth is detected but only temporarily suspended. This second counter count 2 continues for example with engine speeds falling below the speed threshold, for example 100 revolutions per minute. This may be a tooth seen in a time interval greater than a predetermined time.
  • Exceeding a speed threshold causes the first counter count to be reset or the counting time to be stopped by the second counter count2.
  • FIG. 1 shows that the first counter count is reset to zero and that the second count 2 is stopped without being reset as soon as the engine speed drops below -100 revolutions per minute, then the first and second counts are counted. and count2 are restarted as soon as the engine speed returns to a range of engine revs between -100 rpm and +100 rpm to stop again as long as the engine speed is above 100 rpm or below -100 rpm.
  • the first and second counts count, count2 time respectively reach the first and second thresholds S1, S2 of duration at different times. It is therefore the count that reaches its associated threshold last which defines the physical stopping time of the engine.
  • the point of intersection of the second count 2 with the second threshold S 2 is referenced ARcompt 2
  • the point of intersection of the first count with the first threshold S 1 taken in the context of the present invention is referenced ARcompt 1
  • the point of intersection of the first counter count with the first threshold previously taken by the state of the art and which is different from that S1 taken within the scope of the present invention is referenced ARETECHcomptl.
  • the second threshold S 2 for the second count 2 corresponds to the first threshold S 1 previously taken by the state of the art for the first count, but this is not necessarily the case.
  • it is the first time count count that reaches its first last associated threshold S1. It is therefore this time of reaching the first threshold S1 by the first time count count that is taken as the stopping time of the motor.
  • the gain G1 obtained in this case by the present invention compared to the state of the art is 125 milliseconds.
  • the second time count2 that reaches its second last associated threshold S2. It is therefore this time of reaching the second threshold S2 by the second count time count2 which is taken as the stopping time of the motor.
  • the second threshold S2 taken in the context of the present here 250 milliseconds is reached by the second count count2 before the first threshold S1 previously taken by the state of the art for the first count count, also equal to 250 milliseconds, the G2 gain obtained in this case by the present invention is about 1 millisecond.
  • the target and the angular mark may be arbitrary, but it is preferred that the target be a wheel or a toothed disc. In another alternative embodiment, the target may be a magnetic material having alternating South and North poles. For a selected target corresponds a suitable crank position sensor.
  • the number of teeth of a target can vary. For example, this number may be equal to sixty, but this is not limiting.
  • the crankshaft position sensor may be magnetic field generation or a magnetic field detection means, such as a Hall effect cell, a magneto-resistive MR cell, a GMR magneto-resistive cell or others.
  • the position sensor comprises an electronic circuit for processing the signal received by the magnetic field detection means and delivers a digital signal to the microprocessor of a processing unit.
  • this position sensor is a monodirectional sensor
  • the sensor has the disadvantage of not being able to detect the direction of rotation of the crankshaft.
  • the motor can change direction of rotation several times, the crankshaft being bounced and the counting then performed by a one-way sensor is completely wrong.
  • This entails a difficulty in accurately determining the timing of the motor, which, however, partially avoids the implementation of the method for estimating a stopping of the motor according to the present invention.
  • it can also be used a non-monodirectional sensor, for example a bidirectional sensor but this generates additional costs.
  • the processing unit therefore corresponds with the position sensor and can also be connected with other sensors such as an engine temperature sensor or an outdoor temperature sensor.
  • the processing unit also comprises a first counter of teeth incrementing a first counter count time incrementing since a last detection of passage of a tooth D.
  • the first counter count is associated with a first threshold S1 of duration between two tooth passing detections, the first threshold S1 duration being predetermined, preferably calibrated and stored in the processing unit.
  • the processing unit used in the context of the present invention therefore comprises first and second counters respectively performing the first and second counts count1, count2 time.
  • the processing unit comprises storage means of first and second thresholds S1, S2 duration and means for estimating a physical stop of the engine when the first and second counters reach their respective duration threshold S1, S2 stored.
  • the motor vehicle for which the estimation method can be implemented is preferably equipped with an automatic stop and restart system for its internal combustion engine and / or is a hybrid vehicle.
  • a particular case is the restart of the internal combustion engine of the vehicle during a stopping phase of the engine, for example for a vehicle equipped with a system for automatically stopping and restarting the engine when the conditions have changed and a request to stop the vehicle is no longer valid, the vehicle to restart as soon as possible, for example at a desired stop at a red light that is ironed green. It is to differentiate a rebound from a start of reboot.
  • the second count time count2 can be reset if the engine is detected as starting with a time elapsed between two consecutive passages detected less than the second threshold S2 duration and a direction of rotation of the crankshaft being in a direction of travel of the vehicle.
  • a motor speed averaged over a predetermined number of successive teeth is higher than the engine speed threshold S, which differentiates it from many bounces. It can for example be taken a criterion of passage of teeth to identify a restart, including a number of tooth passages of the target seen quickly, for example eight teeth seen quickly enough in a predetermined time interval for a target having sixty teeth, this time interval can be 10 milliseconds. The number of teeth over the time interval can characterize an engine speed greater than 100 revolutions per minute.
  • the engine speed threshold S can be 100 revolutions per minute.
  • the start of the stopping phase can therefore start with an engine speed below 100 revolutions per minute of engine speed. It may be considered at the beginning of a stopping phase of the engine that the engine speed oscillates from +100 to -100 revolutions per minute, which is mainly due to rebounds.
  • the first threshold S1 of duration between two passages may be equal to 125 milliseconds and the second threshold S2 duration may be equal to 250 milliseconds.
  • a second threshold S2 of duration equal to 250 milliseconds and associated with a speed of 100 revolutions per minute is well representative of an internal combustion engine stalling.
  • the first threshold S1 taken within the scope of the invention may be half of the first threshold S1 taken by the state of the art, but this is not limiting.
  • the first and second thresholds S1, S2 of duration can be calibrated or not.
  • the first threshold S1 can vary from 100 to 150 milliseconds and the second threshold S2 can vary from 200 to 300 milliseconds.
  • the calibration of the first and second thresholds S1, S2 can be done, for example according to the internal combustion engine of the vehicle, in relation to a lubricating oil temperature of this engine communicated to the processing unit by a temperature sensor which gives an estimate of the engine temperature. The hotter the oil, the less viscous it is and the more the engine is exposed to bouncing. This is particularly true for the second threshold S2.
  • FIG. 4 shows a logic diagram of an embodiment of a method for estimating a physical stoppage of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the parameters given in this figure are not limiting.
  • the internal combustion engine can assume three different states: a stopping state A, an intermediate state I for which the engine is stopping or on the contrary restarting and a state of operation R, the engine being running, for example at idle, at a speed of rotation above a predetermined threshold, for example 100 revolutions per minute.
  • the arrows between the states A, I and R illustrate the state passages with, above the arrows, passage conditions.
  • the two counters count1 and count2 are reset.
  • the intermediate state I the first counter count is reset to zero at each tooth D while the second counter count 2 remains stabilized and then incremented again if a tooth D is seen below a threshold of duration which can be 10 milliseconds.
  • the transition from the intermediate state I to the stop state A is carried out as soon as the first and second counts count,
  • the temporal counts have respectively reached the first and second thresholds of duration previously mentioned and which in FIG. 4 are respectively calibrated at 125 and 250 milliseconds, ie, count> 125 ms and count2> 250 ms.
  • the transition from the stop state A to the intermediate state I is as soon as a tooth is reviewed. Indeed, with the engine stopped, it should no longer have tooth detection by the sensor. If a tooth is seen, it means that the state of the motor is no longer the stop state A and that it is moving towards an intermediate state I.
  • the transition from the intermediate state I to the revolving state R takes place as soon as a predetermined number of teeth is seen by the sensor for a predetermined duration, in FIG. 4 eight teeth below 10 milliseconds, which is referenced e D views ⁇ 10ms in Figure 4.
  • the transition from the rotating state R to the intermediate state I is as soon as a tooth is seen back, which is referenced D A view. This is representative of a rebound.
  • a predetermined threshold it is considered that the engine takes an intermediate state between a rotating state R and a stopped state A with a relatively low engine speed .
  • this predetermined threshold is 45 milliseconds and is referenced count> 45ms.
  • the present invention finds a very advantageous application for motor vehicles subjected to stopping or frequent stalling of their internal combustion engine. This is particularly the case for hybrid vehicles and / or vehicles equipped with an automatic shutdown and restart system of their internal combustion engine. This can also be extended to other types of vehicles, for example automated freewheel vehicles.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé d'estimation d'un arrêt physique d'un moteur d'un véhicule automobile soumis à des rebonds, une cible munie de dents étant portée par le vilebrequin et des passages successifs des dents devant un capteur étant détectés, un premier comptage (compt1) temporel s'incrémentant depuis une dernière détection d'un passage d'une dent (D) et étant associé à un premier seuil (S1) de durée avec une remise à zéro du premier comptage (compt1) quand une durée entre les passages de deux dents successives est inférieure au premier seuil (S1). Il est effectué un deuxième comptage (compt2) associé à un deuxième seuil (S2) de durée avec suspension du comptage quand et tant qu'une durée entre les passages de deux dents successives est inférieure au deuxième seuil (S2), le moteur étant estimé arrêté dès que les comptages (compt1, compt2) ont atteint respectivement les premier et deuxième seuils (S1, S2).

Description

Procédé d'estimation d'un arrêt physique d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile
La présente invention concerne un procédé d'estimation d'un arrêt physique d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile par arrêt d'une rotation d'un vilebrequin entraîné par le moteur. Un repère angulaire porté par le vilebrequin est détecté pour chaque tour de vilebrequin et un premier comptage temporel s'incrémente depuis une dernière détection de passage du repère angulaire, le premier comptage étant associé à un premier seuil de durée entre deux détections du repère angulaire. Un tel moteur avec une rotation du vilebrequin nulle est alors dit calé ou arrêté physiquement.
Il est connu d'équiper un vilebrequin d'un moteur à combustion interne d'une cible avec un repère angulaire dont chaque passage lors de la rotation du vilebrequin est détecté par un capteur de position du vilebrequin. La cible est fréquemment sous la forme d'une roue dentée comprenant en tant que repère angulaire un espace sur la périphérie de la roue dentée dégagé par l'enlèvement d'au moins une dent.
Un capteur de position du vilebrequin disposé à faible distance de la roue dentée délivre un signal servant au comptage des dents et donc permettant de connaître la vitesse de rotation du vilebrequin quand le capteur de position est associé à un compteur de temps. Le signal est traité par une unité de traitement comprenant un microprocesseur pouvant avoir mémorisé un modèle du comportement du moteur en phase d'arrêt dit phase de calage.
La détection de l'état calé du moteur est faite lorsque la durée après le passage du repère angulaire de la cible portée par le vilebrequin dépasse un seuil calibrable, typiquement autour de 250-300 millisecondes. Il est alors estimé que le vilebrequin tourne alors trop lentement et que le moteur est arrêté.
L'état arrêté du moteur doit être détecté de manière sûre afin de pouvoir enclencher le démarreur. Cependant, comme il peut y avoir des rebonds du moteur, faisant tourner le moteur dans l'autre sens de rotation, le seuil de détermination d'arrêt du moteur est trop long car il ne se base que sur le dernier passage du repère angulaire de la cible portée par le vilebrequin.
En effet, au calage du moteur, le vilebrequin peut faire des allers et retours en rotation autour de son point d'arrêt, ce qui fausse les mesures car le repère angulaire repasse devant le capteur. Il est très important de réduire cette temporisation tout en ne faisant pas de fausse détermination de calage.
Ceci est crucial quand le véhicule automobile est un véhicule hybride et/ou un véhicule équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur à combustion interne du véhicule. Pour un véhicule hybride, le moteur à combustion interne est arrêté et la propulsion du véhicule est alors assurée par un moteur auxiliaire autre que par combustion interne, le plus fréquemment par un moteur électrique. Le moteur à combustion interne doit cependant être prêt à être redémarré pour procurer un surcroît de puissance ou pour remplacer le moteur électrique.
Un système d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur, aussi connu sous l'abréviation STT pour " Stop and Start " en langue anglo-saxonne, se caractérise par l'arrêt du moteur juste avant et pendant l'immobilisation du véhicule, par exemple à des feux tricolores ou lors d'embouteillages. Sa remise en fonction est automatique et instantanée au " lâcher " de la pédale de frein lorsque le conducteur souhaite repartir par exemple. Ce système consiste donc à faire caler le moteur lorsque l'on n'en a pas besoin et à le redémarrer dès que le conducteur le souhaite.
Un véhicule muni d'un tel système est donc soumis à des arrêts fréquents de son moteur à combustion interne suivis à plus ou moins brève échéance par des redémarrages. Il se peut aussi que le conducteur change d'avis et requiert un redémarrage quand le moteur est en train de caler. Ceci est appelé changement d'avis et correspond par exemple à un arrêt du moteur à un feu rouge suivi d'un redémarrage, le feu venant à nouveau de passer au vert.
Ainsi, dans les cas de changement d'avis, notamment pour des applications d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur à combustion interne, on peut hâter le redémarrage du moteur par l'activation du starter. Ceci n'est pas satisfaisant en considération de la pollution créée et de la consommation supplémentaire de carburant.
Le document US 2009/265085 A1 concerne un dispositif permettant de déterminer rapidement qu'un moteur à combustion interne est dans un état d'arrêt et d'empêcher une détermination erronée du démarrage. Selon ce document, dans un dispositif de détermination d'arrêt muni d'une unité de détection qui détecte le sens de rotation du vilebrequin d'un moteur à combustion interne, on détermine que le moteur à combustion interne est dans un état d'arrêt dans le cas où un signal provenant de l'unité de détection entrée pendant une durée prédéterminée ou dans le cas où un signal de sens de rotation provenant de l'unité de détection s'inverse continuellement trois fois ou plus.
Le problème à la base de la présente invention est d'améliorer la rapidité et la détermination de l'état arrêté d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile tout en ne faisant pas de fausse détermination d'arrêt lors de rebonds du moteur se concrétisant par des allers et retours en rotation du vilebrequin autour d'une position d'équilibre. A cet effet, la présente invention concerne un procédé d'estimation d'un arrêt physique d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile avec arrêt d'une rotation d'un vilebrequin entraîné par le moteur, le moteur étant soumis à au moins un rebond pendant une phase d'arrêt inversant temporairement la rotation du vilebrequin, une cible munie de dents étant portée par le vilebrequin et des passages successifs des dents devant un capteur étant détectés lors de la rotation du vilebrequin, un premier comptage temporel s'incrémentant depuis une dernière détection d'un passage d'une dent, le premier comptage étant associé à un premier seuil de durée avec une remise à zéro du premier comptage temporel quand une durée entre les passages de deux dents successives est inférieure au premier seuil de durée, caractérisé en ce qu'il est effectué un deuxième comptage temporel, le deuxième comptage temporel s'incrémentant sous un seuil de régime moteur prédéterminé et étant associé à un deuxième seuil de durée avec une suspension du deuxième comptage temporel quand et tant qu'une durée entre les passages de deux dents successives est inférieure au deuxième seuil de durée, le moteur étant estimé arrêté dès que les premier et deuxième comptages temporels ont atteint respectivement les premier et deuxième seuils de durée, le deuxième comptage temporel étant remis à zéro si le moteur est détecté comme démarrant avec une durée écoulée entre deux passages consécutifs détectés inférieur au deuxième seuil de durée et un sens de rotation du vilebrequin étant dans un sens d'avancement du véhicule, un régime moteur moyenné sur un nombre prédéterminé de dents successives étant plus élevé que le seuil de régime moteur prédéterminé.
Le but est d'améliorer l'agrément de conduite pour des redémarrages plus rapides, notamment dans le cas d'un changement d'avis pour un système d'arrêt et de redémarrage automatiques d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile.
Dans le cas d'arrêt avec un ou des rebonds du moteur, il serait possible de gagner autour de 100 millisecondes voire plus lors de la détection du calage du moteur tout en évitant les fausses estimations.
Le premier seuil pris par l'état de la technique pour le premier comptage peut être abaissé dans le cadre de la mise en œuvre de la présente invention. C'est le deuxième comptage qui sert de protection contre les fausses estimations en ne permettant pas de délivrer une estimation d'arrêt du moteur tant que ce deuxième comptage n'a pas atteint son deuxième seuil associé.
En effet, le premier comptage peut être faussé par des rebonds du moteur. Un rebond correspond à une rotation inverse du moteur lorsque le moteur est en train de caler et qu'il n'a plus suffisamment d'inertie pour franchir le prochain point mort haut. Le moteur oscille ainsi autour de son point d'équilibre par des allers et retours d'amplitudes diminuantes progressivement avant de s'arrêter physiquement. Avantageusement, le seuil de régime moteur est de 100 tours par minute. Avantageusement, le deuxième seuil de durée est supérieur au premier seuil de durée.
Avantageusement, le premier seuil de durée est égal à 125 millisecondes et le deuxième seuil de durée est égal à 250 millisecondes.
Avantageusement, les premier et deuxième seuils de durée sont calibrables. Avantageusement, le deuxième seuil est dépendant de la température du moteur. Plus le moteur est chaud et moins il y aura des frottements. Donc plus le moteur aura tendance à plus osciller et à faire des rebonds.
L'invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, un vilebrequin étant entraîné par le moteur, le vilebrequin portant une cible, coaxiale avec le vilebrequin et présentant des dents à sa périphérie et un repère angulaire, la rotation de la cible étant suivie par un capteur de position de vilebrequin transmettant ses mesures à une unité de traitement, caractérisé en ce que l'arrêt physique du moteur est faite par un tel procédé d'estimation, l'unité de traitement comportant des premier et deuxième compteurs effectuant respectivement les premier et deuxième comptages de temps.
Avantageusement, la cible est une roue dentée et le repère angulaire une dent dite longue obtenue par une suppression d'au moins une dent de la roue.
Avantageusement, le véhicule automobile est équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques de son moteur à combustion interne et/ou est un véhicule hybride.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'une courbe de régime moteur en fonction du temps pour un moteur à combustion interne en phase d'arrêt, la courbe formant une sinusoïde du fait de rebonds du moteur, la sinusoïde s'amortissant dans la durée de la phase d'arrêt,
- les figures 2 et 3 montrent des premier et deuxième comptages temporels à partir de passages de dents d'une cible portée par un vilebrequin associé au moteur à combustion interne, ces premier et deuxième comptages temporels entrant dans le cadre du procédé d'estimation d'un arrêt du moteur selon la présente invention en présentant des seuils de durée respectifs, un comptage temporel selon l'état de la technique étant aussi montré à ces figures à titre de comparaison, - la figure 4 montre un logigramme d'un mode de réalisation d'un procédé d'estimation d'un arrêt physique selon la présente invention.
L'invention concerne un procédé d'estimation d'un arrêt physique d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile se caractérisant par un arrêt d'une rotation d'un vilebrequin entraîné par le moteur. L'invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne pour la mise en œuvre de ce procédé d'estimation.
Le moteur à combustion interne est soumis à au moins un rebond pendant une phase d'arrêt inversant temporairement la rotation du vilebrequin. Ceci est montré à la figure 1 qui donne un régime moteur RM en fonction du temps t lors d'une phase d'arrêt du moteur. Il est montré que la rotation du vilebrequin oscille en sinusoïde autour d'un point d'équilibre d'arrêt atteint progressivement suite à l'amortissement de la sinusoïde.
Le régime moteur peut varier lors d'une phase d'arrêt physique entre +100 rpm et -100 rpm, rpm signifiant tours par minute. La limite +10 rpm est représentative d'un moteur s'arrêtant physiquement très prochainement et le seuil S de 100 rpm peut être représentatif d'un moteur à combustion interne en début de phase d'arrêt physique pour des valeurs de régime moteur RM en dessous de ce seuil S, ce qui se traduit par RM< S.
De manière connue, le moteur à combustion interne entraîne en rotation un vilebrequin portant une cible. La cible portée par le vilebrequin est munie de dents et des passages successifs des dents sont détectés en passant devant un capteur lors de la rotation du vilebrequin.
Comme il est visible aux figures 1 à 3 et plus particulièrement aux figures 2 et 3, un premier comptage comptl temporel s'incrémente depuis une dernière détection d'un passage d'une dent D, chaque détection d'un passage de dent étant symbolisée par un petit trait vertical en haut des figures 2 et 3 et une seule référence D étant utilisée à ces figures mais s'appliquant pour tous les passages de dents.
Le premier comptage comptl est associé à un premier seuil S1 de durée qui est référencé S1 dans le procédé selon l'invention et S2 dans l'état de la technique. Une remise à zéro du premier comptage comptl temporel est effectuée quand une durée entre les passages de deux dents successives est inférieure au premier seuil S1 de durée. Ceci est illustré par le trait vertical descendant dans la courbe du premier comptage comptl . Aux figures 2 et 3, les traits verticaux du premier comptage comptl ne sont pas aussi nombreux que les passages de dents D en haut des figures, étant donné que les résolutions pour ces comptages et les passages de dent sont différentes.
Selon l'invention, il est effectué un deuxième comptage compt2 temporel. Le deuxième comptage compt2 temporel s'incrémente sous un seuil de régime moteur S prédéterminé, par exemple 100 tours par minute, le seuil S ayant été montré à la figure 1 . Le deuxième comptage compt2 temporel est associé à un deuxième seuil S2 de durée avec une suspension du deuxième comptage compt2 temporel quand et tant qu'une durée entre les passages de deux dents successives est inférieure au deuxième seuil S2 de durée.
Le moteur est estimé arrêté, ce qui est aussi dénommé calé, dès que les premier et deuxième comptages comptl , compt2 temporels ont atteint respectivement les premier et deuxième seuils S1 , S2 de durée.
Le deuxième comptage compt2 n'est pas remis à zéro lors d'une détection de passage d'une nouvelle dent mais seulement temporairement suspendu. Ce deuxième comptage compt2 reprend par exemple avec des régimes moteur redevenant inférieurs au seuil de régime, par exemple 100 tours par minute. Ceci peut correspondre à une dent vue dans un intervalle de temps supérieur à une durée prédéterminée.
Un dépassement d'un seuil de régime provoque la remise à zéro du premier comptage comptl ou la suspension du comptage de temps par le deuxième comptage compt2.
La figure 1 montre par exemple que le premier comptage comptl est remis à zéro et que le deuxième comptage compt2 est arrêté sans être remis à zéro dès que le régime moteur passe en dessous de -100 tours par minute, puis les premier et deuxième comptages comptl et compt2 sont redémarrés dès que le régime moteur revient dans un intervalle de régime moteur entre -100 tours et +100 tours par minute pour s'interrompre à nouveau tant que le régime moteur est au-dessus de 100 tours par minute ou en dessous de -100 tours par minute.
Les premier et deuxième comptages comptl , compt2 temporels atteignent respectivement les premier et deuxième seuils S1 , S2 de durée à des moments différents. C'est donc le comptage qui atteint son seuil associé en dernier qui définit le moment d'arrêt physique du moteur.
Aux figures 2 et 3, le point d'intersection du deuxième comptage compt2 avec le deuxième seuil S2 est référencé ARcompt2, le point d'intersection du premier comptage comptl avec le premier seuil S1 pris dans le cadre de la présente invention est référencé ARcompt 1 et le point d'intersection du premier comptage comptl avec le premier seuil précédemment pris par l'état de la technique et qui est différent de celui S1 pris dans le cadre de la présente invention est référencé ARETECHcomptl .
Aux figures 2 et 3, le deuxième seuil S2 pour le deuxième comptage compt2 correspond au premier seuil S1 précédemment pris par l'état de la technique pour le premier comptage mais ceci n'est pas forcément le cas. A la figure 2, c'est le premier comptage comptl temporel qui atteint son premier seuil S1 associé en dernier. C'est donc cet instant d'atteinte du premier seuil S1 par le premier comptage comptl temporel qui est pris comme instant d'arrêt du moteur. Comme le premier seuil S1 pris dans le cadre de la présente invention, ici 125 millisecondes, avait été diminué par rapport au premier seuil S1 précédemment pris par l'état de la technique, à la figure 2 égale au deuxième seuil S2 et à 250 millisecondes, le gain G1 obtenu dans ce cas par la présente invention par rapport à l'état de la technique est de 125 millisecondes.
A la figure 3, c'est le deuxième comptage compt2 temporel qui atteint son deuxième seuil S2 associé en dernier. C'est donc cet instant d'atteinte du deuxième seuil S2 par le deuxième comptage compt2 temporel qui est pris comme instant d'arrêt du moteur. Comme le deuxième seuil S2 pris dans le cadre de la présente, ici 250 millisecondes est atteint par le deuxième comptage compt2 avant le premier seuil S1 précédemment pris par l'état de la technique pour le premier comptage comptl , aussi égal à 250 millisecondes, le gain G2 obtenu dans ce cas par la présente invention est d'environ 1 10 millisecondes.
La cible et le repère angulaire peuvent être quelconques mais il est préféré que la cible soit une roue ou un disque denté. Dans une autre forme de réalisation alternative, la cible peut être en un matériau magnétique présentant des alternances de pôles Sud et Nord. Pour une cible sélectionnée correspond un capteur de position de vilebrequin approprié. Le nombre de dents d'une cible peut varier. Par exemple ce nombre peut être égal à soixante mais ceci n'est pas limitatif.
Le capteur de position du vilebrequin peut être à génération de champ magnétique ou un moyen de détection du champ magnétique, comme par exemple une cellule à effet Hall, une cellule magnéto résistive MR, une cellule magnéto résistive géante GMR ou autres. Le capteur de position comprend un circuit électronique de traitement du signal reçu par le moyen de détection du champ magnétique et délivre un signal numérique vers le microprocesseur d'une unité de traitement.
Quand ce capteur de position est un capteur monodirectionnel, le capteur présente le désavantage de ne pas pouvoir détecter le sens de rotation du vilebrequin. Or, durant le calage, le moteur peut changer de sens de rotation plusieurs fois, le vilebrequin étant soumis à des rebonds et le décompte alors effectué par un capteur monodirectionnel est complètement erroné. Ceci entraîne une difficulté de détermination précise du calage du moteur qu'évite cependant en partie la mise en œuvre du procédé d'estimation d'un arrêt du moteur selon la présente invention. Dans le cadre de la présente invention, il peut aussi être utilisé un capteur autre que monodirectionnel, par exemple un capteur bidirectionnel mais ceci engendre des coûts supplémentaires.
L'unité de traitement correspond donc avec le capteur de position et peut aussi être connectée avec d'autres capteurs tels qu'un capteur de température du moteur ou un capteur de température extérieure. L'unité de traitement comprend aussi un premier compteur de dents incrémentant un premier comptage comptl temporel s'incrémentant depuis une dernière détection de passage d'une dent D. Classiquement, le premier comptage comptl est associé à un premier seuil S1 de durée entre deux détections de passage de dent, le premier seuil S1 de durée étant prédéterminé, avantageusement calibrable et mémorisé dans l'unité de traitement.
L'unité de traitement utilisée dans le cadre de la présente invention comporte donc des premier et deuxième compteurs effectuant respectivement les premier et deuxième comptages comptl , compt2 de temps. L'unité de traitement comprend des moyens de mémorisation de premier et deuxième seuils S1 , S2 de durée et des moyens d'estimation d'un arrêt physique du moteur quand les premier et deuxième compteurs atteignent leur seuil de durée S1 , S2 mémorisé respectif.
Le véhicule automobile pour lequel le procédé d'estimation peut être mis en œuvre est de préférence équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques de son moteur à combustion interne et/ou est un véhicule hybride.
Un cas particulier est le redémarrage du moteur à combustion interne du véhicule lors d'une phase d'arrêt du moteur, par exemple pour un véhicule muni d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur quand les conditions ont changé et qu'une demande d'arrêt du véhicule n'est plus valide, le véhicule devant redémarrer le plus rapidement possible, par exemple à un arrêt voulu à un feu rouge qui est repassé au vert. Il est à différencier un rebond d'un début de redémarrage.
Le deuxième comptage compt2 temporel peut être remis à zéro si le moteur est détecté comme démarrant avec une durée écoulée entre deux passages consécutifs détectés inférieur au deuxième seuil S2 de durée et un sens de rotation du vilebrequin étant dans un sens d'avancement du véhicule.
Dans ce cas, un régime moteur moyenné sur un nombre prédéterminé de dents successives est plus élevé que le seuil de régime moteur S, ce qui le différencie de nombreux rebonds. Il peut par exemple être pris un critère de passage de dents pour identifier un redémarrage, notamment un nombre de passages de dents de la cible vus rapidement, par exemple huit dents vues suffisamment rapidement dans un intervalle de temps prédéterminé pour une cible comportant soixante dents, cet intervalle de temps pouvant être de 10 millisecondes. Le nombre de dents sur l'intervalle de temps peut caractériser un régime moteur supérieur à 100 tours par minute.
Comme précédemment mentionné, le seuil de régime moteur S peut être de 100 tours par minute. Le départ de la phase d'arrêt peut donc débuter avec un régime moteur en dessous de 100 tours par minute de régime moteur. Il peut être envisagé au début d'une phase d'arrêt du moteur que le régime moteur oscille de +100 à -100 tours par minute, ce qui est principalement dû aux rebonds.
Le premier seuil S1 de durée entre deux passages peut être égal à 125 millisecondes et le deuxième seuil S2 de durée peut être égal à 250 millisecondes. Un deuxième seuil S2 de durée égal à 250 millisecondes et associé à un régime de 100 tours par minute est bien représentatif d'un moteur à combustion interne en train de caler. Le premier seuil S1 pris dans le cadre de l'invention peut être la moitié du premier seuil S1 pris par l'état de la technique mais ceci n'est pas limitatif.
Les premier et deuxième seuils S1 , S2 de durée peuvent être calibrables ou non. Par exemple, le premier seuil S1 peut varier de 100 à 150 millisecondes et le deuxième seuil S2 peut varier de 200 à 300 millisecondes. La calibration des premier et deuxième seuils S1 , S2 peut se faire, par exemple selon le moteur à combustion interne du véhicule, en rapport avec une température d'huile de lubrification de ce moteur communiquée à l'unité de traitement par un capteur de température qui donne une estimation de la température du moteur. Plus l'huile est chaude, moins elle est visqueuse et plus le moteur est exposé à faire des rebonds. Ceci vaut particulièrement pour le deuxième seuil S2.
La figure 4 montre un logigramme d'un mode de réalisation d'un procédé d'estimation d'un arrêt physique d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Les paramètres donnés à cette figure ne sont pas limitatifs.
Le moteur à combustion interne peut prendre trois états différents : un état d'arrêt A, un état intermédiaire I pour lequel le moteur est en train de s'arrêter ou au contraire de redémarrer et un état de marche R, le moteur étant tournant, par exemple au ralenti, à une vitesse de rotation au-dessus d'un seuil prédéterminé, par exemple 100 tours par minute. Les flèches entre les états A, I et R illustrent les passages d'état avec, au-dessus des flèches, des conditions de passage.
A l'état d'arrêt A, les deux compteurs comptl et compt2 sont remis à zéro. A l'état intermédiaire I, le premier comptage comptl est remis à zéro à chaque dent D tandis que le deuxième comptage compt2 reste stabilisé puis incrémenté à nouveau si une dent D est vue en dessous d'un seuil de durée qui peut être de 10 millisecondes.
Le passage de l'état intermédiaire I à l'état d'arrêt A, qui est le cœur du procédé selon l'invention, se fait dès que les premier et deuxième comptages comptl , compt2 temporels ont atteint respectivement les premier et deuxième seuils de durée précédemment mentionnés et qui à la figure 4 sont calibrés respectivement à 125 et à 250 millisecondes, soit comptl > 125 ms et compt2 > 250 ms.
Inversement, le passage de l'état d'arrêt A à l'état intermédiaire I se fait dès qu'une dent est revue 1 D vue. En effet, le moteur étant à l'arrêt, il ne devrait plus avoir de détection de dents par le capteur. Si une dent est vue, c'est que l'état du moteur n'est plus l'état d'arrêt A et qu'il évolue vers un état intermédiaire I.
Pour un moteur tournant R, les deux comptages comptl et compt2 sont remis à zéro, soit comptl = 0 et compt2 = 0, le premier comptage comptl étant remis à 0 à chaque dent D vue.
Le passage de l'état intermédiaire I à l'état tournant R se fait dès qu'un nombre prédéterminé de dents est vu par le capteur pendant une durée prédéterminé, à la figure 4 huit dents en dessous de 10 millisecondes, ce qui est référencé e D vues < 10ms à la figure 4.
Inversement, le passage de l'état tournant R à l'état intermédiaire I se fait dès qu'une dent est revue en arrière, ce qui est référencé D A vue. Ceci est représentatif d'un rebond. Comme condition alternative, il peut être estimé que si le premier comptage comptl est supérieur à un seuil prédéterminé, il est considéré que le moteur prend un état intermédiaire entre un état tournant R et un état à l'arrêt A avec un régime moteur relativement faible. A la figure 4, ce seuil prédéterminé est de 45 millisecondes et il est référencé comptl > 45ms.
La présente invention trouve une application très avantageuse pour des véhicules automobiles soumis à des arrêts ou calages fréquents de leur moteur à combustion interne. Ceci est particulièrement le cas pour des véhicules hybrides et/ou des véhicules équipés d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques de leur moteur à combustion interne. Ceci peut aussi être étendu à d'autres types de véhicules, par exemple des véhicules automobiles à roue libre automatisée.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'estimation d'un arrêt physique d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile avec arrêt d'une rotation d'un vilebrequin entraîné par le moteur, le moteur étant soumis à au moins un rebond pendant une phase d'arrêt inversant temporairement la rotation du vilebrequin, une cible munie de dents étant portée par le vilebrequin et des passages successifs des dents devant un capteur étant détectés lors de la rotation du vilebrequin, un premier comptage (comptl ) temporel s'incrémentant depuis une dernière détection d'un passage d'une dent (D), le premier comptage (comptl ) étant associé à un premier seuil (S1 ) de durée avec une remise à zéro du premier comptage (comptl ) temporel quand une durée entre les passages de deux dents successives est inférieure au premier seuil (S1 ) de durée, caractérisé en ce qu'il est effectué un deuxième comptage (compt2) temporel, le deuxième comptage (compt2) temporel s'incrémentant sous un seuil de régime moteur (S) prédéterminé et étant associé à un deuxième seuil (S2) de durée avec une suspension du deuxième comptage (compt2) temporel quand et tant qu'une durée entre les passages de deux dents successives est inférieure au deuxième seuil (S2) de durée, le moteur étant estimé arrêté dès que les premier et deuxième comptages (comptl , compt2) temporels ont atteint respectivement les premier et deuxième seuils (S1 , S2) de durée, le deuxième comptage (compt2) temporel étant remis à zéro si le moteur est détecté comme démarrant avec une durée écoulée entre deux passages consécutifs détectés inférieur au deuxième seuil (S2) de durée et un sens de rotation du vilebrequin étant dans un sens d'avancement du véhicule, un régime moteur moyenné sur un nombre prédéterminé de dents successives étant plus élevé que le seuil de régime moteur (S) prédéterminé.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le seuil de régime moteur (S) prédéterminé est de 100 tours par minute.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le deuxième seuil (S2) de durée est supérieur au premier seuil (S1 ) de durée.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le premier seuil (S1 ) de durée est égal à 125 millisecondes et le deuxième seuil (S2) de durée est égal à 250 millisecondes.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premier et deuxième seuils (S1 , S2) de durée sont calibrables.
6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième seuil (S2) est dépendant de la température du moteur.
7. Véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, un vilebrequin étant entraîné par le moteur, le vilebrequin portant une cible, coaxiale avec le vilebrequin et présentant des dents à sa périphérie et un repère angulaire, la rotation de la cible étant suivie par un capteur de position de vilebrequin transmettant ses mesures à une unité de traitement, caractérisé en ce que l'estimation de l'arrêt physique du moteur est faite par un procédé d'estimation selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'unité de traitement comportant des premier et deuxième compteurs effectuant respectivement les premier et deuxième comptages (comptl , compt2) de temps.
8. Véhicule automobile selon la revendication précédente, dans lequel la cible est une roue dentée et le repère angulaire une dent dite longue obtenue par une suppression d'au moins une dent de la roue.
9. Véhicule automobile selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, lequel est équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques de son moteur à combustion interne et/ou est un véhicule hybride.
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