WO2020016342A1 - Détermination de la position angulaire d'une cible dentée solidaire en rotation d'un arbre d'un moteur à combustion interne - Google Patents

Détermination de la position angulaire d'une cible dentée solidaire en rotation d'un arbre d'un moteur à combustion interne Download PDF

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WO2020016342A1
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WO
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tooth
index
period
teeth
determining
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PCT/EP2019/069335
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Emmanuel IBANEZ
Stéphane Eloy
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Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
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    • G01D5/24495—Error correction using previous values

Definitions

  • the present invention relates generally to the control of an internal combustion engine. It relates more particularly to the determination of the angular position of a toothed target integral in rotation with a shaft of such a motor making it possible to synchronize the control of the motor with its current angular position.
  • a toothed wheel also called target
  • This wheel is associated with a dedicated sensor whose role is to determine its angular position and its speed of rotation.
  • the sensor detects the passage of each tooth in front of it and converts this information into an electrical signal which is recovered by an engine control unit.
  • This engine control unit thus monitors the travel of each tooth of the wheel in real time to deduce its angular position at all times.
  • a singularity in the profile (otherwise regular) of the toothed wheel makes it possible to know the angular position of the wheel in an absolute and not simply relative manner. As soon as the sensor detects this singularity, the engine control unit recognizes a reference angular position and then deduces the absolute angular position of the toothed wheel from it.
  • Patent application FR 2978542 A1 discloses a method the object of which is the reliable and robust detection of the reference zone of such a toothed wheel.
  • the method relies on the measurement of the instantaneous period of the signal generated by the sensor to allow the detection of the reference area.
  • the motor control unit determines the instantaneous period T k associated with this tooth. This period T k corresponds to the time elapsed between a front of the signal associated with this tooth and the same front of the signal associated with the previous tooth k-1 in the series of teeth.
  • the engine control unit has a memory in which the values are stored instantaneous periods associated with at least the last 120 teeth detected.
  • the oldest of these data are erased simultaneously with the acquisition of new data relating to the periods by the engine control unit.
  • the singularity which defines the angular reference of the target is detected by determining a ratio between periods T k -2, Tu and T k measured for three respective successive edges of the signal.
  • a counter is incremented in the engine control computer which manages this function, to count the teeth detected by the sensor and deduce the angular position of the crankshaft.
  • the angular position of the crankshaft is defined by the number of teeth counted from the reference zone detected. More precisely, the instantaneous angular position of the crankshaft is determined by determining the difference between the instantaneous value of the counter and the value of the counter when the last reference zone is detected. The angular position of the crankshaft is then the angular value corresponding to this difference.
  • the correction of the error occurs only when the second tooth located after the reference zone is detected during the next passage of said zone in front of the sensor.
  • the synchronization of the engine control operations is degraded over the entire angular portion ranging from the poor detection of a tooth (by addition or omission) to the detection of the second tooth according to the reference zone.
  • engine control is not ideal, and may even be counter-efficient in terms of engine torque generation. This can also be the cause of increased pollution of the atmosphere by the engine.
  • the invention aims to mitigate these drawbacks of the method known in the prior art, by allowing faster resynchronization in the event of an error in the counting of the target teeth.
  • a first aspect of the invention proposes a method for determining the angular position of a toothed target integral in rotation with a shaft. of an internal combustion engine, said toothed target comprising a series of teeth regularly spaced around the periphery of the target, of which n consecutive real teeth, on the one hand, followed by m consecutive fictitious teeth forming an angular reference zone, d on the other hand, where n and m are non-harmful integers
  • said internal combustion engine comprising a sensor arranged to detect the passage of the actual teeth of the toothed target in front of said sensor and generate a signal in response to said passage as well as a engine control unit configured to receive said signal and measure, from said signal, for each tooth of index k between 1 and n the period of time, called period T k of the tooth of index k, separating said tooth d index k of the previous tooth of index k-1 in the series of teeth, characterized in that said method comprises the following steps:
  • Embodiments taken individually or in combination, further provide that:
  • the method further comprises the following steps if, during the comparison step f), the ratio Ri is less than or equal to the first threshold value R thi : g) the determination of a third product by multiplying the period Tu the tooth of index k-1 by itself;
  • the method further comprises, before step c) of determining the ratio Ri, the following steps: a) determining a third ratio, noted R p , of the period T k of the tooth of index k over the period T k -i of the tooth of index k-1;
  • steps c) to j) are only executed if necessary, and only if, R p is greater than R th 2.
  • the first threshold value R thi is between 2.5 and 4.5.
  • the first threshold value R thi is equal to 3.
  • the second threshold value R th 2 is equal to 1, 4.
  • the invention also relates to a device for determining the angular position of a toothed target integral in rotation with a shaft of an internal combustion engine, said toothed target comprising a series of regularly spaced teeth on the periphery of the target, of which n consecutive real teeth, on the one hand, followed by m consecutive fictitious teeth forming an angular reference zone, on the other hand, where n and m are non-harmful integers
  • said motor having internal combustion comprising a sensor arranged to detect the passage of the actual teeth of the toothed target in front of said sensor and generate a signal in response to said passage as well as an engine control unit configured to receive said signal and measure, from said signal, for each tooth of index k between 1 and n the period of time, called period T k of the tooth of index k, separating said tooth of index k from the previous tooth of in dice k-1 in the series of teeth
  • the engine control unit comprises means for implementing the steps of the method for
  • - Figure 2 already analyzed, shows an example of a signal generated by a sensor associated with a toothed wheel conforming to that described with reference to Figure 1;
  • - Figure 3 shows an example of a signal generated by a sensor associated with a toothed wheel and used in a first embodiment of the method according to the invention;
  • FIG. 4 shows a step diagram of a second embodiment of the method according to the invention.
  • the rotational movement of the engine comes from mechanical energy from the combustion of a fuel in one or more cylinders. This energy causes the linear movement of piston (s) in the cylinder (s) of the engine. This linear movement is then transformed into a rotational movement by means of a crankshaft driven by the piston (s).
  • the first two phases of an operating cycle occur during a first complete revolution of the crankshaft (i.e. 360 degrees).
  • the two second phases occur during a second full revolution of the crankshaft (i.e. an additional 360 degrees).
  • that of another shaft the engine camshaft.
  • a complete revolution of the engine camshaft then occurs every two complete revolutions of the crankshaft.
  • the angular position of the engine at a given time is therefore defined by the information on the angular position of its crankshaft. This position must therefore be known at all times in order to then be able to control, at the appropriate time, the actuators which will allow optimum combustion to be achieved (instant of opening and closing of the injectors, control of the spark plug, etc.). ..).
  • FIG. 1 shows an example of a toothed wheel 101 intended to be mounted integrally in rotation on a shaft 104 of an engine, in this case a crankshaft.
  • the wheel 101 has on its periphery a series of teeth 102 which allow a sensor (not shown) to follow its rotation.
  • the teeth are substantially identical and regularly spaced. In this way, when the wheel turns, the sensor generates a periodic signal whose period depends directly on the speed of travel of the teeth in front of it.
  • an engine control unit (not shown) recovers the signal generated by the sensor and deduces from it the instantaneous speed of rotation of the wheel.
  • the wheel includes on its periphery an angular reference zone 103.
  • This zone is otherwise called “gap” or “signature”. It is created by the voluntary removal of a number of consecutive teeth around the circumference of the wheel. A space of several missing teeth therefore allows the sensor to identify a reference angular position and to deduce therefrom an absolute angular position of the toothed wheel. This absolute angular position is obtained by counting at each instant the number of teeth which have passed in front of the sensor since the last detection of the angular reference zone.
  • the toothed wheel 101 thus has on its periphery a number n of real teeth 102 regularly spaced apart and followed by a number m of consecutive fictitious teeth which form the reference area 103.
  • the numbers n and m are whole numbers not harmful.
  • the reference zone 103 therefore covers an angular zone equal to m times the width of a real tooth 102 added to that of m inter-tooth space.
  • this way of measuring the rotational speed and the angular position of a crankshaft can also be used with other types of toothed wheels.
  • FIG. 2 shows an example of signal 201 generated by a sensor associated with a toothed wheel conforming to that described with reference to FIG. 1.
  • This signal is also called CRK signal (for “crank” from English “crankshaft” which means crankshaft).
  • the signal corresponds to a limited measurement window which includes the reference zone of the wheel and which is obtained for a constant speed of rotation of this wheel.
  • the sensor therefore generated a signal front with each passage of the tooth in front of it.
  • the sensor generates a voltage whose instantaneous value reflects the detection of a trough (an interval between two teeth), a tooth or an intermediate zone between the two.
  • the signal generated is of the niche type, that is to say a signal with substantially vertical edges. Its value is maximum when the sensor is opposite a tooth and minimum when the sensor is opposite a hollow.
  • the type of signal generated may be different depending on the type of sensor used. Indeed, it is known to use different types of sensors to perform this measurement.
  • this signal can be of the triangular type, that is to say a signal with inclined edges.
  • the signal takes the form of a pulse, the width of which depends on the direction (typically 45 ps for the forward rotation and 90 ps for reverse rotation). The moment when the impulse begins precisely dating the forehead.
  • the engine control unit which recovers and analyzes this signal relies on the recognition of the signal edges to follow the rotation of the wheel. More precisely, at each edge detection, the motor control unit increments an index assigned to the detected tooth. It can also be a rising edge or a falling edge without affecting the determination of the angular position of the wheel.
  • the toothed wheel is integral in rotation with the crankshaft and is used to know its instantaneous angular position. It is on the correct determination of this angular position that the optimal synchronization of engine control operations depends. It is therefore crucial to correctly identify the reference zone of the toothed wheel at each of its passages in front of the sensor.
  • Figure 2 illustrates in its lower part how the detection is carried out by the execution of the known method.
  • the periods T k associated with the teeth k are here measured between the falling edges of the signal 201 generated by the sensor.
  • the detection of the reference zone is based in particular on the measurement and use of these periods. More precisely, the method consists, concomitantly with each detection of a tooth of rank k, in carrying out the steps of:
  • the three values respectively obtained for the ratio R 2 in the three situations (1), (2) and (3) illustrate the way in which this ratio varies around the reference zone. Its value goes from 1/3 to 9 then again to 1/3.
  • the engine control unit which performs such a process therefore identifies the reference zone as soon as this value exceeds a threshold value (typically 3). It therefore appears clearly in FIG. 2, as it was said above, that this zone is identified at the moment when the second tooth (ie tooth # 2) located after this zone is detected.
  • FIG. 2 illustrates a situation in which the speed of rotation of the toothed wheel is constant. The periods measured between each real tooth are therefore also constant. In this situation, the ratio R 2 is equal to 1 since it involves only periods measured between two real teeth. It is therefore relevant to use the value of this ratio in comparison with a threshold to precisely identify the reference zone at each wheel revolution.
  • this period varies with the speed of rotation of the toothed wheel. If the speed increases or decreases very quickly (ie during the three periods which are used to determine the ratio) then the values of R 2 determined change accordingly.
  • this method of determining the absolute angular position of the toothed wheel is robust to such variations in speed. In other words, even for large speed variations, one of the values of the ratio R 2 determined around the reference zone is always significantly greater than the others. It is therefore in practice always possible to set a threshold with which this value must be compared and which guarantees reliable identification of the reference area.
  • This has in particular an impact on the assumption of false information on the angular position held by the engine control unit following a bad tooth detection.
  • the correction of the error occurs only when the second tooth located after the reference zone is detected during the next passage of said zone in front of the sensor.
  • the synchronization of motor control operations is degraded over the entire angular zone ranging from the poor detection of a tooth (by addition or omission) to the detection of the reference zone. Adequate resynchronization of control operations is therefore "behind" of a tooth after the passage of the reference zone in front of the sensor.
  • FIG. 3 shows an example of a signal generated by a sensor associated with a toothed wheel and used in a first embodiment of the method according to the invention.
  • the method according to embodiments of the invention is based on the determination of a ratio between different periods T k measured by a sensor and used by an engine control unit. The difference lies in the processing of data corresponding to the different periods T k .
  • the method consists, concomitantly with each detection of a tooth of rank k, in carrying out the steps of:
  • the correction of a possible error in determining the angular position of the crankshaft occurs this time when the first tooth located after the reference zone is detected.
  • the correct synchronization of motor control operations is therefore restored sooner following the incorrect detection of a tooth by addition or by omission.
  • the impact of an error in determining the angular position of the crankshaft is therefore reduced. Consequently, the possible effects of "over-emission" of polluting gases are also reduced.
  • FIG. 3 also illustrates, in its lower part, three different situations for determining the ratio Ri.
  • the three values respectively obtained for the ratio Ri in the three situations (1), (2) and (3) illustrate the way in which this ratio varies around the reference zone. Its value goes from 9 to 1/3 then again to 1/3.
  • the engine control unit which performs such a process again identifies the reference zone as soon as this value exceeds a threshold value (typically 3). It therefore appears clearly in FIG. 3, as it was said above, that this zone is identified at the moment when the first tooth (i.e. tooth # 1) located after this zone is detected.
  • FIG. 3 illustrates a situation in which the speed of rotation of the toothed wheel is constant.
  • the periods measured between each real tooth are therefore also constant.
  • the ratio Ri is also equal to 1 since it only involves periods measured between two real teeth. It is therefore relevant to use the value of this ratio in comparison with a threshold to precisely identify the reference area at each wheel revolution.
  • FIG. 4 shows a diagram of steps of a second embodiment of the method according to the invention.
  • the motor control unit detects a new edge in the signal generated by the tooth detection sensor of the toothed wheel.
  • This front can be a rising, falling, straight or inclined front. It belongs to the tooth of index k.
  • the engine control unit measures the duration (ie, the elapsed time) between this edge and the previous edge detected. This duration is the period T k separating the tooth of index k from the previous tooth of index k-1 in the series of teeth in the signal generated by the sensor. As already mentioned above, the engine control unit generally keeps in memory the values of the periods T associated with the last 120 teeth detected or at least the number of teeth corresponding to the angle separating two consecutive top dead centers (i.e. 30 periods on a target 60 teeth on a 4-cylinder engine).
  • the engine control unit determines the ratio, denoted Ri, of the product of the period T k by itself, on the product of the period T k -i by the period Tk-2.
  • the engine control unit compares the value obtained for the ratio Ri with a determined threshold value denoted R thi .
  • R thi can be between 2.5 and 4.5 or R thi or can precisely be equal to 3.
  • step 407 the engine control unit identifies the reference zone and therefore determines the absolute angular position of the toothed wheel and, by association , that of the crankshaft.
  • step 405 the engine control unit determines the ratio, denoted R 2 , of the product of the period T k -i by it- even by the product of the period T k by the period Tk-2.
  • step 406 the engine control unit compares the value obtained for the ratio R 2 with the same determined threshold value denoted R thi .
  • step 409 the engine control unit identifies the reference zone and therefore determines the absolute angular position of the toothed wheel and, by association, that of the crankshaft.
  • the engine control unit If the value R 2 is less than or equal to the value R thi the engine control unit considers that the reference zone has not been identified at the time of the detection of tooth k. The process then runs for each tooth detected. Thanks to this implementation of the method, it is possible to identify the reference zone around the periphery of the toothed wheel as soon as the first tooth located after this zone is detected. In addition, in the event that the speed of rotation of the wheel varies greatly, the reference zone is always identified using a determined value in accordance with the prior art. The method therefore makes it possible to determine the angular position of the toothed wheel and of the crankshaft earlier than through the application of a method of the prior art while retaining at least the robustness of said method according to the prior art.
  • steps 401 to 409 of the method are only carried out in certain specific cases.
  • R p is greater than R th 2.
  • the determination of the ratio R p known in the art to those skilled in the art, makes it possible to use only the resources necessary to execute all of the steps in the process only in cases that are assumed to be relevant. In other words, the determination only takes place if a first indicator "announces" the proximity of the reference area. Conventionally, the threshold value used is equal to 1, 4.
  • steps 401 to 409 are only executed for values of index k of the teeth between n-1 (where n is the total number of real teeth of the wheel toothed) and 4.
  • This window of limited teeth in which the steps of the method are executed in principle ensures that the reference zone can be identified during its passage in front of the sensor while limiting the resources used for carrying out the various determinations.
  • This mode of implementation nevertheless assumes that all of the teeth of the toothed wheel have already been assigned an index k for the first time. Other than that a first complete revolution of the wheel has already taken place after a first detection of the reference zone.
  • the invention is not limited either by the number of teeth of the toothed wheel (real and fictitious) or by the number of angular reference zone (s) present (s) around the periphery. of the wheel.
  • the toothed wheel has more than one angular reference zone, for example two or three angular reference zones in different angular positions around the periphery of the toothed wheel.

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Abstract

Il est divulgué un procédé de détermination de la position angulaire d'une cible dentée solidaire en rotation d'un arbre d'un moteur à combustion interne. Le procédé s'appuie sur la détermination dynamique d'un rapport entre les différentes périodes mesurées entre les dents de la cible. La comparaison de ce rapport avec une valeur seuil permet d'identifier le cas échéant une zone de référence angulaire sur le pourtour de la cible dentée.

Description

Détermination de la position angulaire d’une cible dentée solidaire en rotation d’un arbre d’un moteur à combustion interne
La présente invention se rapporte de manière générale à la commande d’un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement la détermination de la position angulaire d’une cible dentée solidaire en rotation d’un arbre d’un tel moteur permettant de synchroniser la commande du moteur avec sa position angulaire courante.
Le fonctionnement optimal d’un moteur à combustion interne suppose la connaissance la plus précise possible de sa position angulaire à chaque instant. La synchronisation avec la position angulaire du moteur de différentes opérations comme l’ouverture des soupapes, l’injection d’essence et l’allumage des bougies, régit en effet son fonctionnement et ses performances. Les opérations précitées doivent être synchronisées avec sa position angulaire réelle pour produire l’effet d’entraînement désiré. A contrario, chaque opération réalisée au mauvais moment (i.e. à la mauvaise position angulaire du moteur) entraîne une déperdition d’énergie. En lieu et place d’une production d’énergie mécanique utile à l’entraînement du moteur, le carburant non-brûlé ou mal brûlé contribue par ailleurs à une émission de gaz polluants dans l’atmosphère.
Pour connaître la position angulaire du vilebrequin d’un moteur, il est connu d’utiliser une roue dentée (aussi appelée cible) solidaire en rotation de ce vilebrequin. Cette roue est associée à un capteur dédié dont le rôle est de déterminer sa position angulaire et sa vitesse de rotation. Le capteur détecte le passage de chaque dent devant lui et convertit cette information en signal électrique qui est récupéré par une unité de contrôle moteur. Cette unité de contrôle moteur surveille ainsi le défilement de chaque dent de la roue en temps réel pour en déduire sa position angulaire à chaque instant. De plus, une singularité dans le profil (autrement régulier) de la roue dentée permet de connaître la position angulaire de la roue de façon absolue et non simplement relative. Dès que le capteur détecte cette singularité, l’unité de contrôle moteur reconnaît une position angulaire de référence et en déduit ensuite la position angulaire absolue de la roue dentée.
La demande de brevet FR 2978542 A1 divulgue un procédé dont l’objet est la détection fiable et robuste de la zone de référence d’une telle roue dentée. Le procédé s’appuie sur la mesure de la période instantanée du signal généré par le capteur pour permettre la détection de la zone de référence. A chaque passage d’une dent k, l’unité de contrôle moteur détermine la période instantanée Tk associée à cette dent. Cette période Tk correspond à la durée écoulée entre un front du signal associé à cette dent et le même front du signal associé à la dent précédente k-1 dans la série de dents. Classiquement, l’unité de contrôle moteur dispose d’une mémoire dans laquelle sont stockées les valeurs des périodes instantanées associées au moins aux 120 dernières dents détectées. Les plus anciennes de ces données sont effacées concomitamment à l’acquisition de nouvelles données relatives aux périodes par l’unité de contrôle moteur. La singularité qui définit la référence angulaire de la cible est détectée en effectue la détermination d’un rapport entre des périodes Tk-2, Tu et Tk mesurées pour trois fronts successifs respectifs du signal.
Ainsi, chaque front descendant (mais la même logique opératoire peut être appliquée à chaque front montant) du signal généré par le capteur, un compteur est incrémenté dans le calculateur de contrôle moteur qui gère cette fonction, pour comptabiliser les dents détectées par le capteur et en déduire la position angulaire du vilebrequin. La position angulaire du vilebrequin est définie par le nombre de dents comptabilisées à partir de la zone de référence détectée. Plus précisément, la position angulaire instantanée du vilebrequin est déterminée en déterminant la différence entre la valeur instantanée du compteur et la valeur du compteur au moment de la détection de la dernière zone de référence. La position angulaire du vilebrequin est alors la valeur angulaire correspondant à cette différence.
Mais il arrive parfois qu'une dent de la cible dentée ne soit pas détectée par le capteur pour diverses raisons. Ces raisons sont généralement d'origine électrique (parasites, faux contact) ou mécanique (variation de la distance roue dentée- capteur, vibrations...). Pour ces mêmes raisons, il arrive parfois que le capteur détecte une dent qui en réalité n'existe pas. Si une dent n'est pas détectée ou est détectée en trop, la relation entre la valeur du compteur et la position angulaire du vilebrequin n'est plus valable car la valeur du compteur n'est plus représentative de la position de la dent sur la cible dentée.
Dans ce cas, la correction de l’erreur n’intervient qu’au moment de la détection de la deuxième dent située après la zone de référence lors du prochain passage de ladite zone devant le capteur. Or, la synchronisation des opérations de commande du moteur se trouve dégradée sur toute la portion angulaire allant de la mauvaise détection d’une dent (par addition ou omission) à la détection de la deuxième dent suivant la zone de référence. Dans l’intervalle, la commande du moteur n’est pas idéale, et peut même être contre-efficace du point de vue de la génération du couple moteur. Ceci peut aussi être la cause d’une pollution accrue de l’atmosphère par le moteur.
L'invention vise à atténuer ces inconvénients du procédé connu dans l'art antérieur, en permettant une resynchronisation plus rapide en cas d’erreur dans le comptage des dents de la cible.
A cet effet, un premier aspect de l’invention propose un procédé de détermination de la position angulaire d’une cible dentée solidaire en rotation d’un arbre d’un moteur à combustion interne, ladite cible dentée comprenant une série de dents régulièrement espacées sur le pourtour de la cible, dont n dents réelles consécutives, d’une part, suivies de m dents fictives consécutives formant une zone de référence angulaire, d’autre part, où n et m sont des nombres entiers non nuis, ledit moteur à combustion interne comprenant un capteur agencé pour détecter le passage des dents réelles de la cible dentée devant ledit capteur et générer un signal en réponse audit passage ainsi qu’une unité de contrôle moteur configurée pour recevoir ledit signal et mesurer, à partir dudit signal, pour chaque dent d’indice k compris entre 1 et n la période de temps, appelée période Tk de la dent d’indice k, séparant ladite dent d’indice k de la dent précédente d’indice k-1 dans la série de dents, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :
c) la détermination d’un premier produit en multipliant la période Tk par elle- même ;
d) la détermination d’un deuxième produit en multipliant la période Tk-i par la période Tk-2 de la dent d’indice k-2 dans la série ;
e) la détermination d’un premier rapport, noté Ri, du premier produit sur le deuxième produit ;
f) la comparaison du premier rapport Ri avec une première valeur seuil déterminée Rthi et, si et uniquement si Ri est supérieur à Rthi, l’identification de la zone de référence angulaire et la détermination d’une position angulaire de la cible dentée associée et donc de la position angulaire de l’arbre du moteur à combustion interne.
Des modes de réalisation pris isolément ou en combinaison, prévoient en outre que :
• le procédé comprend en outre les étapes suivantes si, lors de l’étape de comparaison f), le rapport Ri est inférieur ou égal à la première valeur seuil Rthi : g) la détermination d’un troisième produit en multipliant la période Tu de la dent d’indice k-1 par elle-même ;
h) la détermination d’un quatrième produit en multipliant la période Tk-2 de la dent d’indice k-2 par la période Tk de la dent d’indice k ;
i) la détermination d’un deuxième rapport, noté R2, du troisième produit sur le quatrième produit ;
j) la comparaison du deuxième rapport R2 avec la première valeur seuil Rthi et, si et uniquement si R2 est supérieur à Rthi, l’identification de la zone de référence et la détermination d’une position angulaire de la cible dentée associée et donc de la position angulaire de l’arbre du moteur à combustion interne.
• Le procédé comprend en outre, avant l’étape c) de détermination du rapport Ri, les étapes suivantes : a) la détermination d’un troisième rapport, noté Rp, de la période Tk de la dent d’indice k sur la période Tk-i de la dent d’indice k-1 ;
b) la comparaison du troisième rapport Rp avec une seconde valeur seuil déterminée Rth2 ;
et, dans lequel les étapes c) à j) ne sont exécutées le cas échéant que si, et uniquement si, Rp est supérieur à Rth2.
• La première valeur seuil Rthi est comprise entre 2,5 et 4,5.
• La première valeur seuil Rthi est égale à 3.
• La seconde valeur seuil Rth2 est égale à 1 ,4.
• Les étapes du procédé sont uniquement exécutées pour des valeurs de l’indice k, associées aux dents de la cible, comprises entre n-1 et 4.
• Le nombre n est égal à 58, et le nombre m est égal à 2.
Dans un deuxième aspect, l’invention a également pour objet un dispositif de détermination de la position angulaire d’une cible dentée solidaire en rotation d’un arbre d’un moteur à combustion interne, ladite cible dentée comprenant une série de dents régulièrement espacées sur le pourtour de la cible, dont n dents réelles consécutives, d’une part, suivies de m dents fictives consécutives formant une zone de référence angulaire, d’autre part, où n et m sont des nombres entiers non nuis, ledit moteur à combustion interne comprenant un capteur agencé pour détecter le passage des dents réelles de la cible dentée devant ledit capteur et générer un signal en réponse audit passage ainsi qu’une unité de contrôle moteur configurée pour recevoir ledit signal et mesurer, à partir dudit signal, pour chaque dent d’indice k compris entre 1 et n la période de temps, appelée période Tk de la dent d’indice k, séparant ladite dent d’indice k de la dent précédente d’indice k-1 dans la série de dents, ledit dispositif étant caractérisé en ce que l’unité de contrôle moteur comprend des moyens pour la mise en oeuvre des étapes du procédé de détermination de la position angulaire d’une cible dentée solidaire en rotation d’un arbre d’un moteur à combustion interne selon l’invention.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 , déjà analysée, montre un exemple de roue dentée destinée à être montée solidairement en rotation sur un arbre d’un moteur;
- la figure 2, déjà analysée, montre un exemple de signal généré par un capteur associé à une roue dentée conforme à celle décrite en référence à la figure 1 ; - la figure 3 montre un exemple de signal généré par un capteur associé à une roue dentée et utilisé dans un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l’invention ; et,
- la figure 4 montre un diagramme d’étape d’un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l’invention.
Dans la description de modes de réalisation qui va suivre et dans les figures des dessins annexés, les mêmes éléments ou des éléments similaires portent les mêmes références numériques aux dessins.
Le mouvement de rotation du moteur provient d’une énergie mécanique issue de la combustion d’un carburant dans un ou plusieurs cylindres. Cette énergie provoque le mouvement linéaire de piston(s) dans le(s) cylindre(s) du moteur. Ce mouvement linéaire est ensuite transformé en mouvement de rotation par l’intermédiaire d’un vilebrequin entraîné par le(s) piston(s).
Plus précisément, le fonctionnement d’un tel moteur se décompose en cycles de fonctionnement (appelés aussi cycles de combustion) eux-mêmes composés de quatre phases :
• l’admission dans un ou des cylindres du moteur d’un mélange air/carburant ;
• la compression dudit mélange par un ou des pistons dans ces cylindres ;
• la combustion et la détente qui initie un mouvement du ou des pistons ; et,
• l’échappement des gaz brûlés.
Les deux premières phases d’un cycle de fonctionnement se produisent pendant une première révolution complète du vilebrequin (i.e. sur 360 degrés). Les deux secondes phases se produisent pendant une seconde révolution complète du vilebrequin (i.e. sur 360 degrés supplémentaires). La rotation du vilebrequin entraîne, quant à elle, celle d’un autre arbre : l’arbre à cames du moteur. Une révolution complète de l’arbre à cames de moteur se produit alors toutes les deux révolutions complètes du vilebrequin.
La position angulaire du moteur à un instant donné est donc définie par l’information de la position angulaire de son vilebrequin. Cette position doit donc être connue à chaque instant pour pouvoir commander ensuite, au moment opportun, les actionneurs qui permettront la réalisation d’une combustion optimale (instant d’ouverture et de fermeture des injecteurs, contrôle de la bougie d’allumage, etc...).
Dit autrement, lors d’une rotation complète du moteur, doivent se dérouler un grand nombre d’opérations liées à l’avancement de chaque cylindre dans son cycle de fonctionnement respectif. Ces opérations sont appelées « évènements angulaires » dans le jargon de l’homme du métier. La figure 1 montre un exemple de roue dentée 101 destinée à être montée solidairement en rotation sur un arbre 104 d’un moteur, en l’occurrence un vilebrequin. La roue 101 présente sur son pourtour une série de dents 102 qui permettent à un capteur (non représenté) de suivre sa rotation. Les dents sont sensiblement identiques et régulièrement espacées. De cette façon, lorsque la roue tourne, le capteur génère un signal périodique dont la période dépend directement de la vitesse de défilement des dents devant lui. Ainsi, si la roue tourne à vitesse constante, la période du signal généré a une valeur constante. En revanche, dès lors que la vitesse de rotation de la roue change, la période du signal généré par le capteur change en conséquence. Dans tous les cas, une unité de contrôle moteur (non représenté) récupère le signal généré par le capteur et en déduit la vitesse de rotation instantanée de la roue.
De plus, la roue comprend sur son pourtour une zone de référence angulaire 103. Cette zone est autrement appelée « gap » ou « signature ». Elle est créée par la suppression volontaire d’un certain nombre de dents consécutives sur le pourtour de la roue. Un espace de plusieurs dents manquantes permet donc au capteur d’identifier une position angulaire de référence et d’en déduire une position angulaire absolue de la roue dentée. Cette position angulaire absolue est obtenue en comptant à chaque instant le nombre de dents qui sont passées devant le capteur depuis la dernière détection de la zone de référence angulaire.
La roue dentée 101 présente ainsi sur son pourtour un nombre n de dents réelles 102 régulièrement espacées et suivies d’un nombre m de dents fictives consécutives qui forment la zone de référence 103. Les nombres n et m sont des nombres entiers non nuis. La zone de référence 103 couvre donc une zone angulaire égale à m fois la largeur d’une dent réelle 102 additionnée de celle de m espace inter- dents. Dans l’exemple représenté à la figure 1 , la roue dentée 101 comprend cinquante- huit dents réelles (n=58) et deux dents fictives (m=2). Toutefois, cette façon de mesurer la vitesse de rotation et la position angulaire d’un vilebrequin peut aussi être utilisée avec d’autres types de roues dentées. Par exemple des roues pour lesquelles n est égal à trente-six et m est égal à l’unité. De la même façon, certaines roues dentées présentent une zone de référence non pas formée par des dents manquantes mais par une dent pleine dont la largeur couvre l’équivalent de celle de plusieurs dents réelles 102. Finalement, la possibilité de déterminer la vitesse de rotation et la position angulaire absolue de la roue dentée réside dans le fait qu’elle comprend un nombre minimum de dents réelles régulièrement espacées et au moins une singularité que le capteur peut reconnaître pour permettre d’identifier au moins une zone de référence angulaire sur son pourtour. La figure 2 montre un exemple de signal 201 généré par un capteur associé à une roue dentée conforme à celle décrite en référence à la figure 1. Ce signal est aussi appelé signal CRK (pour « crank » de l’anglais « crankshaft » qui signifie vilebrequin). Dans l’exemple représenté, le signal correspond à une fenêtre de mesure limitée qui comprend la zone de référence de la roue et qui est obtenu pour une vitesse de rotation constante de cette roue. Le capteur a donc généré un front de signal à chaque passage de dent devant lui. Classiquement, le capteur génère une tension dont la valeur instantanée reflète la détection d’un creux (un intervalle entre deux dents), d’une dent ou d’une zone intermédiaire entre les deux. Dans l’exemple de la figure 2 le signal généré est de type créneau, c’est-à-dire un signal avec des fronts sensiblement verticaux. Sa valeur est maximale lorsque le capteur est en face d’une dent et minimale lorsque le capteur est en face d’un creux. Cela étant, le type de signal généré peut être différent en fonction du type de capteur utilisé. En effet, il est connu d’utiliser différents types de capteurs pour réaliser cette mesure. Par exemple, pour un capteur à réluctance variable, ce signal peut être de type triangulaire c’est-à-dire un signal à fronts inclinés. Pour un capteur bidirectionnel, c’est-à-dire qui est capable de déterminer le sens de rotation de la cible, le signal prend la forme d’une impulsion, dont la largeur dépend du sens (typiquement 45 ps pour la rotation avant et 90 ps pour la rotation inversée). L’instant où l’impulsion débute datant précisément le front.
Dans tous les cas, l’unité de contrôle moteur qui récupère et analyse ce signal s’appuie sur la reconnaissance de fronts du signal pour suivre la rotation de la roue. Plus précisément, à chaque détection de front, l’unité de contrôle moteur incrémente un indice attribué à la dent détectée. Il peut d’ailleurs s’agir de fronts montants comme de fronts descendants sans que cela n’impacte la détermination de la position angulaire de la roue.
Par convention, on désigne alors par le nombre k précédé du symbole dièse, i.e. par les symboles #k avec k variant de 1 à n, la dent réelle de rang k dans la série des n dents réelles de la roue dentée utilisée. On attribue la valeur k=1 à la première dent située juste après la zone de référence dans le sens de rotation avant de la roue dentée. Chaque fois qu’une nouvelle dent est détectée, la valeur k est incrémentée et la position angulaire de la roue dentée est ainsi connue. En particulier, dans le cas d’une roue dentée pour laquelle le nombre n+m est égal à soixante, l’angle théorique entre deux dents est de six degrés. Autrement dit, la position angulaire de la roue est déterminée à six degrés près.
L’exemple de signal CRK présenté à la figure 2 illustre donc la détection des dents #56 à #3 d’une roue dentée de soixante dents et d’une seule zone de référence (avec n égal à cinquante-huit et m égal à deux). L’attribution des mêmes indices à chaque dent et à chaque tour de roue en commençant à k=1 pour la première dent située après la zone de référence angulaire, suppose d’identifier cette zone de référence à chaque tour de roue. En particulier, au premier tour de roue, les fronts détectés sont utilisés de façon arbitraire sans être attribués à des dents d’indices identifiés. Dès que la zone de référence est détectée une première fois, la numérotation recommence à k=1 et évolue de 1 à n jusqu’à la prochaine détection de la zone de référence. Le cycle se reproduit tant que la roue tourne. Et une même dent se voit normalement attribuée, une fois le premier tour passé, le même indice k à chaque tour suivant. C’est ce qui garantit de pouvoir déterminer la position angulaire absolue de la roue à 360/(n+m) degrés près.
L’identification de la zone de référence à chaque tour est donc nécessaire puisqu’elle permet par suite d’identifier avec certitude chaque dent réelle du pourtour de la roue dentée. Elle l’est d’autant plus qu’une défaillance ponctuelle dans la détection des dents entraîne immédiatement un décalage dans la détermination de la position angulaire. Celle-ci est alors mal déterminée jusqu’à la prochaine identification de la zone de référence. Par exemple, dans le cas représenté à la figure 2, une erreur d’une dent (l’ajout d’une dent en trop ou la non détection d’une dent) fausse la détermination de cette position angulaire de six degrés. Ce type de circonstances peut notamment se produire pour un vilebrequin baignant dans l’huile lorsqu’une particule de métal se colle sur son pourtour et est assimilée par le capteur à une dent de la roue dentée.
Or, comme il a déjà été dit en introduction, la roue dentée est solidaire en rotation du vilebrequin et est utilisée pour connaître sa position angulaire instantanée. C’est de la bonne détermination de cette position angulaire que dépend la synchronisation optimale des opérations de commande du moteur. Il est donc crucial de bien identifier la zone de référence de la roue dentée à chacun de ses passages devant le capteur.
La figure 2 illustre dans sa partie inférieure la façon dont la détection est réalisée par l’exécution du procédé connu. Les périodes Tk associées aux dents k sont ici mesurées entre les fronts descendants du signal 201 généré par le capteur. La détection de la zone de référence repose en particulier sur la mesure et l’utilisation de ces périodes. Plus précisément, le procédé consiste, concomitamment à chaque détection d’une dent de rang k, à réaliser les étapes de :
• détermination du produit de la période Tk-i de la dent d’indice k-1 par elle-même. Cette période Tk-i correspond donc à la durée écoulée entre un front du signal associée à la dent d’indice k-1 et le même front du signal associé à la dent précédente d’indice k-2.
• détermination du produit de la période Tk de la dent d’indice k-2 par la période Tk de la dent d’indice k ;
• détermination du rapport du premier produit sur le deuxième produit (noté R2 dans la suite) ; • comparaison du rapport R2 avec une valeur seuil (notée Rthi dans la suite) ; et,
• si R2 est supérieur à Rthi, l’identification de la zone de référence et par conséquent, la détermination de la position angulaire absolue de la roue dentée et, par association, celle du vilebrequin. Dit autrement, dès que le rapport R2 dépasse une certaine valeur l’unité de contrôle moteur considère qu’elle a reconnu la dent qui vient d’être détectée. En l’occurrence il s’agit alors de la dent d’indice k=2 à savoir la deuxième dent située après la zone de référence sur le pourtour de la roue dentée.
L’unité de contrôle moteur attribue ensuite l’indice k=1 à la première dent qu’elle a identifiée comme étant située juste après la zone de référence et l’indice k=2 à la dent suivante qu’elle vient de détecter. Elle incrémente ensuite l’indice k de 1 pour chaque nouvelle dent détectée.
A titre d’exemple, trois situations différentes de détermination du rapport R2 sont représentées dans la partie inférieure de la figure 2. Dans les trois situations, respectivement associées aux numérotations (1 ), (2) et (3), la détermination est réalisé au moment où la dent d’indice k vient d’être détectée. En particulier, pour la situation (1 ) la dent k est la dent #1 du signal représenté, pour la situation (2) la dent k est la dent #2 et enfin, pour la situation (3) la dent k est la dent #3 du signal représenté. Dans chaque cas, la période Tk est donc la période associée à la dernière dent détectée alors que la période Tk-i est celle associée à la dent précédente et la période Tk est celle associée à la dent précédent la dent d’indice k-1.
Les trois valeurs respectivement obtenues pour le rapport R2 dans les trois situations (1 ), (2) et (3) illustrent la façon dont ce rapport varie autour de la zone de référence. Sa valeur passe de 1/3 à 9 puis à nouveau à 1/3. L’unité de contrôle moteur qui exécute un tel procédé identifie donc la zone de référence dès que cette valeur dépasse une valeur seuil (typiquement 3). Il apparait donc clairement sur la figure 2, comme il a été dit plus haut, que cette zone est identifiée au moment où la deuxième dent (i.e. la dent #2) située après cette zone est détectée. Comme il a aussi été dit plus haut, la figure 2 illustre une situation dans laquelle la vitesse de rotation de la roue dentée est constante. Les périodes mesurées entre chaque dent réelle sont donc elles aussi constantes. Dans cette situation, le rapport R2 est égal à 1 dès lors qu’il n’implique que des périodes mesurées entre deux dents réelles. Il est donc pertinent d’utiliser la valeur de ce rapport en comparaison avec un seuil pour identifier précisément la zone de référence à chaque tour de roue.
Toutefois, cette période varie avec la vitesse de rotation de la roue dentée. Si la vitesse augmente ou diminue très vite (i.e. pendant les trois périodes qui servent à déterminer le rapport) alors les valeurs de R2 déterminées changent en conséquence. Malgré cela, il est connu que ce procédé de détermination de la position angulaire absolue de la roue dentée est robuste à de telles variations de vitesse. Autrement dit, même pour des variations de vitesses importantes une des valeurs du rapport R2 déterminée autour de la zone de référence est toujours significativement plus grande que les autres. Il est donc en pratique toujours possible de fixer un seuil avec lequel cette valeur doit être comparée et qui garantit une identification fiable de la zone de référence.
En revanche, comme il est montré sur la figure 2, l’identification de la zone de référence qui permet de déterminer la position angulaire absolue de la roue dentée à chaque tour ne se produit qu’au passage devant le capteur de la deuxième dent située après cette zone, i.e. de la dent #2 d’indice k=2. Ceci a notamment un impact dans l’hypothèse d’une fausse information sur la position angulaire détenue par l’unité de contrôle moteur suite à une mauvaise détection de dent. En effet, dans ce cas, la correction de l’erreur n’intervient qu’au moment de la détection de la deuxième dent située après la zone de référence lors du prochain passage de ladite zone devant le capteur. Or, comme il a été dit plus haut, la synchronisation des opérations de commande du moteur se trouve dégradée sur toute la zone angulaire allant de la mauvaise détection d’une dent (par addition ou omission) à la détection de la zone de référence. La resynchronisation adéquate des opérations de commande est donc « en retard » d’une dent après le passage de la zone de référence devant le capteur.
La figure 3 montre un exemple de signal généré par un capteur associé à une roue dentée et utilisé dans un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l’invention.
De la même manière que pour le procédé connu décrit en référence à la figure 2, le procédé selon des modes de mise en oeuvre de l’invention s’appuie sur la détermination d’un rapport entre différentes périodes Tk mesurées par un capteur et utilisées par une unité de contrôle moteur. La différence réside dans le traitement des données correspondant aux différentes périodes Tk. En effet, le procédé consiste, concomitamment à chaque détection d’une dent de rang k, à réaliser les étapes de :
• détermination du produit de la période Tk de la dent d’indice k par elle-même.
• détermination du produit de la période Tu de la dent d’indice k-1 par la période T k de la dent d’indice k-2 ;
• détermination du rapport du premier produit sur le deuxième (noté Ri dans la suite) ;
• comparaison du rapport Ri avec une valeur seuil (notée aussi Rthi) ; et,
• si Ri est supérieur à Rthi, l’identification de la zone de référence et par conséquent, la détermination de la position angulaire absolue de la roue dentée et, par association, celle du vilebrequin. Dans ce cas précis, à la différence du procédé de l’art antérieur, il s’agit alors de la dent d’indice k=1 à savoir la première dent située après la zone de référence sur le pourtour de la roue dentée.
L’unité de contrôle moteur attribue ensuite l’indice k=1 à la première dent qu’elle vient de détecter. Elle incrémente ensuite l’indice k de 1 pour chaque nouvelle dent détectée.
Ainsi, avantageusement, la correction d’une éventuelle erreur de détermination de la position angulaire du vilebrequin intervient cette fois au moment de la détection de la première dent située après la zone de référence. La bonne synchronisation des opérations de commande du moteur se rétablit donc plus tôt suite à la mauvaise détection d’une dent par addition ou par omission. L’impact d’une erreur dans la détermination de la position angulaire du vilebrequin est donc réduit. Par conséquent, les effets éventuels de « surémission » de gaz polluants sont eux aussi réduits.
La figure 3 illustre aussi, dans sa partie inférieure, trois situations différentes de détermination du rapport Ri.
Les trois valeurs respectivement obtenues pour le rapport Ri dans les trois situations (1 ), (2) et (3) illustrent la façon dont ce rapport varie autour de la zone de référence. Sa valeur passe de 9 à 1/3 puis à nouveau à 1/3. L’unité de contrôle moteur qui exécute un tel procédé identifie là aussi la zone de référence dès que cette valeur dépasse une valeur seuil (typiquement 3). Il apparait donc clairement sur la figure 3, comme il a été dit plus haut, que cette zone est identifiée au moment où la première dent (i.e. la dent #1 ) située après cette zone est détectée.
Comme dans le cas décrit en référence à la figure 2, la figure 3 illustre une situation dans laquelle la vitesse de rotation de la roue dentée est constante. Les périodes mesurées entre chaque dent réelle sont donc elles aussi constantes. Dans cette situation, le rapport Ri est aussi égal à 1 dès lors qu’il n’implique que des périodes mesurées entre deux dents réelles. Il est donc pertinent d’utiliser la valeur de ce rapport en comparaison avec un seuil pour identifier précisément la zone de référence à chaque tour de roue.
En revanche, l’homme du métier appréciera qu’une forte augmentation ou diminution de la vitesse de rotation est susceptible de réduire significativement l’écart entre les valeurs successives de Ri déterminées. Autrement dit, dans une situation de forte accélération ou décélération de la roue, l’utilisation du rapport Ri pour identifier la zone de référence et déterminer en conséquence la position angulaire de la roue peut ne plus s’avérer pertinente.
La figure 4 montre un diagramme d’étapes d’un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l’invention. Lors de l’étape 401 , l’unité de contrôle moteur détecte un nouveau front dans le signal généré par le capteur de détection des dents de la roue dentée. Ce front peut être un front montant, descendant, droit ou incliné. Il appartient à la dent d’indice k.
Lors de l’étape 402, l’unité de contrôle moteur mesure la durée (i.e., le temps écoulé) entre ce front et le précédent front détecté. Cette durée est la période Tk séparant la dent d’indice k de la dent précédente d’indice k-1 dans la série de dents dans le signal généré par le capteur. Comme il a déjà été dit plus haut, l’unité de contrôle moteur conserve généralement en mémoire les valeurs des périodes T associées aux 120 dernières dents détectées ou au moins le nombre de dents correspondant à l’angle séparant deux points morts haut consécutifs (soit 30 périodes sur une cible 60 dents sur un moteur à 4 cylindres).
Lors de l’étape 403, l’unité de contrôle moteur détermine le rapport, noté Ri, du produit de la période Tk par elle-même, sur le produit de la période Tk-i par la période Tk-2.
Lors de l’étape 404, l’unité de contrôle moteur compare la valeur obtenue pour le rapport Ri avec une valeur seuil déterminée notée Rthi. Par exemple, Rthi peut être comprise entre 2,5 et 4,5 ou Rthi ou peut précisément être égale à 3.
Si la valeur Ri est supérieure à la valeur Rthi le procédé exécute l’étape 407 au cours de laquelle l’unité de contrôle moteur identifie la zone de référence et par conséquent, détermine la position angulaire absolue de la roue dentée et, par association, celle du vilebrequin. L’unité de contrôle moteur attribue ainsi l’indice k=1 à la dernière dent détectée.
Si la valeur Ri est inférieure ou égale à la valeur Rthi le procédé exécute l’étape 405 au cours de laquelle l’unité de contrôle moteur détermine le rapport, noté R2, du produit de la période Tk-i par elle-même par le produit de la période Tk par la période Tk-2.
Lors de l’étape 406, l’unité de contrôle moteur compare la valeur obtenue pour le rapport R2 avec la même valeur seuil déterminée notée Rthi.
Si la valeur R2 est supérieure à la valeur Rthi le procédé exécute l’étape 409 au cours de laquelle l’unité de contrôle moteur identifie la zone de référence et par conséquent, détermine la position angulaire absolue de la roue dentée et, par association, celle du vilebrequin. L’unité de contrôle moteur attribue ainsi l’indice k=2 à la dernière dent détectée et l’indice k=1 à la dent précédente.
Si la valeur R2 est inférieure ou égale à la valeur Rthi l’unité de contrôle moteur considère que la zone de référence n’a pas été identifiée au moment de la détection de la dent k. Le procédé s’exécute ensuite pour chaque dent détectée. Grâce à ce mode de mise en oeuvre du procédé il est possible d’identifier la zone de référence sur le pourtour de la roue dentée dès la détection de la première dent située après cette zone. De plus, dans l’hypothèse où la vitesse de rotation de la roue varie fortement, la zone de référence est toujours identifiée en utilisant une valeur déterminée conforme à l’art antérieur. Le procédé permet donc de déterminer la position angulaire de la roue dentée et du vilebrequin plus tôt qu’à travers l’application d’un procédé de l’art antérieur tout en conservant au minimum la robustesse dudit procédé selon l’art antérieur.
Dans des variantes non représentées de ce mode de mise en oeuvre du procédé selon l’invention, les étapes 401 à 409 du procédé ne sont exécutées que dans certains cas particuliers.
Par exemple, dans un mode de mise en oeuvre particulier, les étapes préliminaires suivantes sont exécutées :
• la détermination du rapport, noté Rp, de la période Tk de la dent d’indice k sur la période Tk-i de la dent d’indice k-1 ;
• la comparaison du troisième rapport Rp avec une valeur seuil déterminée notée Rth2 ;
et, après la réalisation de ces étapes, les autres étapes du procédé ne sont exécutées que si Rp est supérieur à Rth2. La détermination du rapport Rp, connu en soit de l’homme du métier, permet de n’utiliser les ressources nécessaires pour exécuter l’ensemble des étapes du procédé que dans des cas supposés pertinents. Autrement dit, la détermination n’a lieu que si un premier indicateur « annonce » la proximité de la zone de référence. Classiquement la valeur seuil utilisée est égale à 1 ,4.
Par ailleurs, dans un autre mode de mise en oeuvre du procédé, les étapes 401 à 409 ne sont exécutées que pour des valeurs d’indice k des dents comprises entre n-1 (où n est le nombre total de dents réelles de la roue dentée) et 4. Cette fenêtre de dents limitées dans laquelle sont exécutées les étapes du procédé assure en principe de pouvoir identifier la zone de référence lors de son passage devant le capteur tout en limitant les ressources utilisées pour la réalisation des différentes déterminations. Ce mode de mise en oeuvre suppose néanmoins que l’ensemble des dents de la roue dentées s’est déjà vu attribuer un indice k une première fois. Autrement qu’un premier tour complet de la roue a déjà eu lieu après une première détection de la zone de référence.
Enfin, l’homme du métier appréciera que l’invention n’est limitée ni par le nombre de dents de la roue dentées (réelles et fictives) ni par le nombre de zone(s) de référence angulaire présente(nt) sur le pourtour de la roue. Des modes de réalisation sont possibles, dans lesquels la roue dentée présent plus d’une zone de référence angulaire, par exemple deux ou trois zones de référence angulaires en différentes positions angulaires sur le pourtour de la roue dentée.
Dans les revendications, le terme "comprendre" ou "comporter" n’exclut pas d’autres éléments ou d’autres étapes. Un seul processeur ou plusieurs autres unités peuvent être utilisées pour mettre en oeuvre l’invention. Les différentes caractéristiques présentées et/ou revendiquées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans la description ou dans des revendications dépendantes différentes, n’excluent pas cette possibilité. Les signes de référence ne sauraient être compris comme limitant la portée de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination de la position angulaire d’une cible dentée solidaire en rotation d’un arbre d’un moteur à combustion interne, ladite cible dentée comprenant une série de dents régulièrement espacées sur le pourtour de la cible, dont n dents réelles consécutives, d’une part, suivies de m dents fictives consécutives formant une zone de référence angulaire, d’autre part, où n et m sont des nombres entiers non nuis, ledit moteur à combustion interne comprenant un capteur agencé pour détecter le passage des dents réelles de la cible dentée devant ledit capteur et générer un signal en réponse audit passage ainsi qu’une unité de contrôle moteur configurée pour recevoir ledit signal et mesurer, à partir dudit signal, pour chaque dent d’indice k compris entre 1 et n la période de temps, appelée période Tk de la dent d’indice k, séparant ladite dent d’indice k de la dent précédente d’indice k-1 dans la série de dents, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
c) la détermination d’un premier produit en multipliant la période Tk par elle-même ; d) la détermination d’un deuxième produit en multipliant la période Tu par la période Tk-2 de la dent d’indice k-2 dans la série ;
e) la détermination d’un premier rapport, noté Ri, du premier produit sur le deuxième produit ;
f) la comparaison du premier rapport Ri avec une première valeur seuil déterminée Rthi et, si et uniquement si Ri est supérieur à Rthi, l’identification de la zone de référence angulaire et la détermination d’une position angulaire de la cible dentée associée et donc de la position angulaire de l’arbre du moteur à combustion interne.
2. Procédé selon la revendication 1 , comprenant en outre les étapes suivantes si, lors de l’étape de comparaison f), le rapport Ri est inférieur ou égal à la première valeur seuil Rthi :
g) la détermination d’un troisième produit en multipliant la période Tk-i de la dent d’indice k-1 par elle-même ;
h) la détermination d’un quatrième produit en multipliant la période Tk-2 de la dent d’indice k-2 par la période Tk de la dent d’indice k ;
i) la détermination d’un deuxième rapport, noté R2, du troisième produit sur le quatrième produit ;
j) la comparaison du deuxième rapport R2 avec la première valeur seuil Rthi et, si et uniquement si R2 est supérieur à Rthi, l’identification de la zone de référence et la détermination d’une position angulaire de la cible dentée associée et donc de la position angulaire de l’arbre du moteur à combustion interne.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, comprenant en outre, avant l’étape c) de détermination du rapport Ri, les étapes suivantes :
a) la détermination d’un troisième rapport, noté Rp, de la période Rp de la dent d’indice k sur la période Tk-i de la dent d’indice k-1 ;
b) la comparaison du troisième rapport Rp avec une seconde valeur seuil déterminée Rth2 ;
et, dans lequel les étapes c) à f) selon la revendication 1 ou les étapes c) à j) selon la revendication 2 ne sont exécutées que si, et uniquement si, Rp est supérieur à Rth2.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la première valeur seuil Rthi est comprise entre 2,5 et 4,5.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la première valeur seuil Rthi est égale à 3.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la seconde valeur seuil Rth2 est égale à 1 ,4.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les étapes du procédé sont uniquement exécutées pour des valeurs de l’indice k, associées aux dents de la cible, comprises entre n-1 et 4.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le nombre n est égal à 58, et le nombre m est égal à 2.
9. Dispositif de détermination de la position angulaire d’une cible dentée solidaire en rotation d’un arbre d’un moteur à combustion interne, ladite cible dentée comprenant une série de dents régulièrement espacées sur le pourtour de la cible, dont n dents réelles consécutives, d’une part, suivies de m dents fictives consécutives formant une zone de référence angulaire, d’autre part, où n et m sont des nombres entiers non nuis, ledit moteur à combustion interne comprenant un capteur agencé pour détecter le passage des dents réelles de la cible dentée devant ledit capteur et générer un signal en réponse audit passage ainsi qu’une unité de contrôle moteur configurée pour recevoir ledit signal et mesurer, à partir dudit signal, pour chaque dent d’indice k compris entre 1 et n la période de temps, appelée période Tk de la dent d’indice k, séparant ladite dent d’indice k de la dent précédente d’indice k-1 dans la série de dents, ledit dispositif étant caractérisé en ce que l’unité de contrôle moteur comprend des moyens pour la mise en oeuvre des étapes du procédé de détermination de la position angulaire d’une cible dentée solidaire en rotation d’un arbre d’un moteur à combustion interne selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3114400A1 (fr) * 2020-09-24 2022-03-25 Vitesco Technologies Détermination de la position angulaire au moyen d’un capteur arbre à cames X+1 dents
CN115087798A (zh) * 2020-02-19 2022-09-20 纬湃科技有限责任公司 用于凸轮轴的齿轮和使用这种齿轮的同步方法
FR3140125A1 (fr) * 2022-09-28 2024-03-29 Vitesco Technologies Calculateur, systeme et procede pour la synchronisation d’un moteur a combustion interne au moyen d’une cible d’arbre a cames

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3129439A1 (fr) 2021-11-25 2023-05-26 Vitesco Technologies Cible dentee pour vilebrequin
FR3138670A1 (fr) * 2022-08-04 2024-02-09 Vitesco Technologies Procédé de correction d’une mesure de position angulaire dans un moteur à combustion interne

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4553426A (en) * 1984-05-23 1985-11-19 Motorola, Inc. Reference pulse verification circuit adaptable for engine control
FR2818737A1 (fr) * 2000-12-21 2002-06-28 Bosch Gmbh Robert Procede de detection d'une singularite notamment d'un repere de reference d'un disque phonique associe a l'arbre d'un moteur a combustion interne
US6732713B1 (en) * 2002-11-13 2004-05-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Crank angle detection apparatus
FR2860069A1 (fr) * 2003-09-19 2005-03-25 Siemens Vdo Automotive Procede de detection d'une reference sur un disque dente associe a un dispositif de determination de position angulaire d'une piece tournante
FR2894664A1 (fr) * 2005-12-12 2007-06-15 Siemens Vdo Automotive Sas Procede de detection d'une zone de reference menagee sur la peripherie d'un disque dente solidarise sur une piece rotative,en vue de la determination de la position angulaire de ladite piece rotative
FR2978542A1 (fr) 2011-07-28 2013-02-01 Continental Automotive France Procede de determination d'une information representative de la position d'une dent reelle d'une cible dentee solidaire en rotation d'un arbre d'un moteur a combustion interne et dispositif associe
WO2016165829A1 (fr) * 2015-04-16 2016-10-20 Continental Automotive France Procede et dispositif de detection de rotation inverse d'un moteur a combustion interne

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI221504B (en) * 2001-10-23 2004-10-01 Yamaha Motor Co Ltd Engine control device
FR2876738B1 (fr) * 2004-10-20 2009-09-25 Siemens Vdo Automotive Sas Procede pour determiner le phasage d'un moteur a combustion interne
FR3018856B1 (fr) * 2014-03-21 2016-07-08 Ifp Energies Now Procede de determination de la position angulaire instantanee d'une cible vilebrequin optimise pour le demarrage du moteur
DE102015004892A1 (de) * 2015-04-16 2016-10-20 Daimler Ag Airbag und Fahrzeug
FR3035448B1 (fr) * 2015-04-22 2018-11-02 Continental Automotive France Procede de determination de longueurs reelles de petits intervalles d'une cible dentee d'un vilebrequin
KR101795187B1 (ko) * 2015-12-16 2017-11-07 현대자동차주식회사 크랭크 샤프트의 치주기 비를 이용한 차량의 엔진 역회전 감지 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4553426A (en) * 1984-05-23 1985-11-19 Motorola, Inc. Reference pulse verification circuit adaptable for engine control
FR2818737A1 (fr) * 2000-12-21 2002-06-28 Bosch Gmbh Robert Procede de detection d'une singularite notamment d'un repere de reference d'un disque phonique associe a l'arbre d'un moteur a combustion interne
US6732713B1 (en) * 2002-11-13 2004-05-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Crank angle detection apparatus
FR2860069A1 (fr) * 2003-09-19 2005-03-25 Siemens Vdo Automotive Procede de detection d'une reference sur un disque dente associe a un dispositif de determination de position angulaire d'une piece tournante
FR2894664A1 (fr) * 2005-12-12 2007-06-15 Siemens Vdo Automotive Sas Procede de detection d'une zone de reference menagee sur la peripherie d'un disque dente solidarise sur une piece rotative,en vue de la determination de la position angulaire de ladite piece rotative
FR2978542A1 (fr) 2011-07-28 2013-02-01 Continental Automotive France Procede de determination d'une information representative de la position d'une dent reelle d'une cible dentee solidaire en rotation d'un arbre d'un moteur a combustion interne et dispositif associe
WO2016165829A1 (fr) * 2015-04-16 2016-10-20 Continental Automotive France Procede et dispositif de detection de rotation inverse d'un moteur a combustion interne

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115087798A (zh) * 2020-02-19 2022-09-20 纬湃科技有限责任公司 用于凸轮轴的齿轮和使用这种齿轮的同步方法
US11859570B2 (en) 2020-02-19 2024-01-02 Vitesco Technologies GmbH Camshaft toothed wheel and synchronization method using such a wheel
FR3114400A1 (fr) * 2020-09-24 2022-03-25 Vitesco Technologies Détermination de la position angulaire au moyen d’un capteur arbre à cames X+1 dents
WO2022063496A1 (fr) * 2020-09-24 2022-03-31 Vitesco Technologies GmbH Determination de la position angulaire au moyen d'un capteur arbre a cames x+1 dents
FR3140125A1 (fr) * 2022-09-28 2024-03-29 Vitesco Technologies Calculateur, systeme et procede pour la synchronisation d’un moteur a combustion interne au moyen d’une cible d’arbre a cames
WO2024068451A1 (fr) * 2022-09-28 2024-04-04 Vitesco Technologies GmbH Calculateur, systeme et procede pour la synchronisation d'un moteur a combustion interne au moyen d'une cible d'arbre a cames

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