WO2023094326A1 - Procédé de détermination d'une position angulaire d'une cible dentée - Google Patents

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WO2023094326A1
WO2023094326A1 PCT/EP2022/082642 EP2022082642W WO2023094326A1 WO 2023094326 A1 WO2023094326 A1 WO 2023094326A1 EP 2022082642 W EP2022082642 W EP 2022082642W WO 2023094326 A1 WO2023094326 A1 WO 2023094326A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tooth
signal
teeth
angular position
toothed target
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/082642
Other languages
English (en)
Inventor
Stéphane Eloy
Fabien JOSEPH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Publication of WO2023094326A1 publication Critical patent/WO2023094326A1/fr

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals

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.
  • each tooth consists of a rising tooth front (start of tooth) and a descending tooth front (end of tooth).
  • This engine control unit thus monitors the passage of each front and analyzes one of the two fronts, regularly spaced around the target, to deduce the position of the crankshaft axis.
  • the patent application FR-A1 -3084154 discloses a method for determining the angular position of a toothed target integral in rotation with an internal combustion engine shaft. As illustrated in Figure 1, this method implements a toothed target 201 intended to be mounted integrally in rotation on a shaft 202 of a motor.
  • the toothed target 201 has on its periphery a series of teeth 203 which allow a sensor (not shown) to follow its rotation.
  • the teeth 203 are substantially identical and regularly spaced. In this way, when the toothed target 201 rotates, the sensor generates a periodic signal whose period depends directly on the running speed of the teeth 203 in front of it.
  • the toothed target 201 comprises, on its periphery, an angular reference zone 204. It is created by the voluntary removal of a certain number of consecutive teeth on the periphery of the toothed target 201 . A space of one or more missing teeth therefore allows the sensor to identify a reference angular position and to deduce therefrom an absolute angular position of the toothed target 201 .
  • the toothed wheel 201 comprises fifty-eight real teeth and two fictitious teeth.
  • the angular reference zone 204 is formed by two fictitious or missing teeth and three gaps. It should be noted that Figure 1 is only schematic and the numbers of fictitious and real teeth do not correspond.
  • the theoretical angle between two teeth is six degrees.
  • the angular position of the toothed target 201 is determined to within six degrees, except for the angular reference zone 204 which is eighteen degrees.
  • the angles between two target teeth are expressed as plus or minus 0.25 degrees of crankshaft rotation angle.
  • the method according to the invention offers a solution to the problems mentioned above by making it possible in particular to improve the precision of the measurement of the angular positioning of the toothed target, and therefore of the crankshaft.
  • the invention is based on the use of a toothed target constructed and arranged to be integral in rotation with a shaft of an internal combustion engine.
  • the toothed target comprises a series of teeth regularly spaced at a determined angular pitch around the circumference of the toothed target.
  • one of the teeth called the marking tooth, has a length between a rising edge and a falling edge, called the high level length, different from a high level length that each of the other teeth of the series of teeth has. .
  • the marking tooth has a different high level length from that of the other teeth
  • the angular pitch associated with this marking tooth is similar to that of the other teeth.
  • a rising tooth front then always being spaced by exactly six degrees from the following rising tooth front as well as from the previous rising tooth front.
  • the angular position of the toothed target according to this aspect of the invention is thus able to be determined to within six degrees.
  • the toothed target used in the method according to the invention may have one or more additional characteristics among the following, considered individually or according to all technically possible combinations.
  • the high level length of the marking tooth may be greater than the high level length of each of the other teeth.
  • Said high level length of each of the teeth, including the marking tooth is advantageously at least 2.5 mm.
  • each of the lengths between a descending tooth front and a rising tooth front of two adjacent teeth is at least 4 mm.
  • the determined angular pitch is six degrees.
  • the determined angular pitch can for example be formed by the angular distance between two directly successive rising tooth fronts.
  • the invention relates for its part to a method for determining a reference angular position of a toothed target according to any one of the aforementioned aspects of the invention.
  • This toothed target is integral in rotation with a shaft of an internal combustion engine and the method comprises the steps, executed by a sensor, of:
  • the signal read in response to said passage of said tooth fronts is a magnetic signal
  • the high and low thresholds are high and low magnetic thresholds.
  • it may be an optical signal (optical reading of tooth front passages), or any other type of signal associated with any other technique for reading tooth front passages.
  • the step of determining a reference angular position of the toothed target as a function of a plurality of measured transit times Tm comprises the sub-steps of: for each tooth n, determine a ratio Rm equal to (Tm-1 ) 2 /(Tm*Tm-2), with Tm the high signal duration associated with said tooth n, Tm-1 the low signal duration associated with the same tooth n, and Tm-2 the high signal duration associated with the previous tooth n-1; if the determined ratio Rm is less than a reference ratio Rref, identifying a reference angular position of the toothed target corresponding to a tooth front of the marking tooth.
  • the predetermined high threshold is between 70% and 90% of the maximum value of the signal.
  • the predetermined low threshold is between 10% and 30% of the maximum value of the signal.
  • the method comprises a step of transmitting an electrical pulse every two determined Rm ratios, the electrical pulse transmitted for a determined Rm ratio lower than the reference ratio Rref being different from that transmitted for a determined ratio Rm greater than said reference ratio Rref.
  • FIG. 1 illustrates a schematic embodiment of a toothed target according to a state of the art.
  • FIG. 2 shows a schematic embodiment of a toothed target used in a method according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates an example, according to a non-limiting aspect of the invention, of a signal generated by a sensor associated with a toothed target conforming to that illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 4 illustrates the steps of a method for determining an angular position of a toothed target according to a non-limiting aspect of the invention.
  • FIG. 5 is a representative table of ratios determined by a method according to the invention.
  • the rotational movement of an engine comes from mechanical energy resulting 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 motion is then transformed into rotational motion via a crankshaft driven by the piston(s). More specifically, the operation of such an engine is broken down into operating cycles (also called engine cycles) themselves composed of four phases: the admission into one or more cylinders of the engine of an air/fuel mixture; the compression of the mixture by one or more pistons in these cylinders; combustion and expansion which initiates movement of the piston(s); and the exhaust of burnt gases.
  • operating cycles also called engine cycles
  • the first two phases of an operating cycle occur during a first complete revolution of the crankshaft (i.e. over 360 degrees).
  • the two second phases occur during one second complete revolution of the crankshaft (i.e. an additional 360 degrees).
  • the rotation of the crankshaft causes, in turn, that of another shaft: the engine camshaft.
  • a complete revolution of the engine camshaft then occurs for every two complete revolutions of the crankshaft.
  • the angular position of the engine at a given instant is therefore defined by the information of 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 (time of opening and closing of the injectors, control of the spark plug, etc. ).
  • time of opening and closing of the injectors, control of the spark plug, etc. a complete rotation of the engine, must take place a large number of operations related to the advancement of each cylinder in its respective operating cycle. These operations are called “angular events” in the jargon of those skilled in the art.
  • Figure 2 shows an example of a toothed target 1 used in the method according to the invention, and intended to be mounted integrally in rotation on a shaft 2 of an internal combustion engine.
  • the toothed target 1 has on its periphery a series of teeth 3.
  • Each tooth 3 has two tooth fronts 4 which allow a sensor 5 to follow the rotation of the toothed target 1. More particularly, each tooth 3 has a rising tooth front 4 (start of tooth, in other words passage between a first root and the top of the tooth) and a descending tooth front 4 (end of tooth, in other words passage between the top and a second tooth foot).
  • This sensor 5 thus follows the movement of each tooth front 4 and analyzes one of the two fronts 4 of each of the teeth, regularly spaced around the toothed target 1, to deduce the position of the crankshaft axis.
  • Each rising tooth front 4 is regularly spaced from an adjacent rising tooth front 4 by an angular pitch a on the periphery of the toothed target 1.
  • angular pitch a is six degrees between two tooth fronts 4, for example amounts.
  • Figure 2 is only schematic and the number of teeth does not correspond to the number above.
  • one of the teeth has a length Y between a rising edge 4 and a falling edge 4, called the high level Y length, different from a high level length X that has each of the other 3 teeth in the series of teeth.
  • the term “length” advantageously designates a curvilinear length, or an angular width.
  • the sensor 5 is constructed and arranged to, from the signal, measure the instantaneous speed of rotation of the toothed target 1, and consequently of the crankshaft.
  • This specific high level length Y of the marking tooth 3m therefore enables the sensor 5 to identify a reference angular position and to deduce therefrom an absolute angular position of the toothed target 1 .
  • This absolute angular position is obtained by counting at each instant the number of tooth fronts 4 which have passed in front of the sensor 5 since the last detection of a reference tooth front 4 of the marking tooth 3m, this tooth front of reference which can be a rising tooth front or a falling tooth front of the 3m marking tooth.
  • the length Y high level of the marking tooth 3m is greater than the length X high level of each of the other teeth 3.
  • the interval between two teeth formed by a length Z between the front 4 of the descending tooth and the front 4 of the rising tooth of two adjacent teeth is at least 4mm.
  • the marking tooth 3m has: a rising tooth front 4 spaced from a descending tooth front 4 of a first adjacent tooth 3i by a first low level length Zi, and a descending tooth front 4 spaced from a tooth front 4 rising from a second adjacent tooth 32 by a second length Z2 low level.
  • the first length Z1 low level equivalent to the angular pitch a minus the length Y high level of the marking tooth 3m is lower than the second length Z2 low level equivalent to the angular pitch a minus the length X high level of the second adjacent tooth 32.
  • the high level length X may for example be at least 2.5 mm and the low level length Zi may be at least 4 mm.
  • each of the high level and low level lengths are determined according to the sensor 5 used so that the amplitude of the signal read by the sensor 5 is sufficiently large.
  • Figure 3 shows a schematic representation 10, in linear form, of six rising tooth fronts 4 and six descending tooth fronts 4, forming six teeth of the toothed target 1 illustrated in Figure 2. More particularly, this representation shows ten tooth fronts 4 corresponding to five teeth 3 and two tooth fronts 4 corresponding to the marking tooth 3m. It can be noted that the length Y high level of the marking tooth 3m is greater than the length X high level of the other teeth 3.
  • Figure 3 also shows an example of signal 11 generated by the sensor 5 associated with the toothed target 1.
  • This signal 11 is also called signal CRK (for "crank” in English “crankshaft” which means crankshaft).
  • the signal 11 corresponds to a limited measurement window which notably includes the marking tooth 3m of the toothed target 1 and which is obtained for a constant speed of rotation of this toothed target 1 .
  • the value of signal 11 is maximum when sensor 5 is opposite a front 4 of a tooth rising from a tooth 3 or from the marking tooth 3m and minimum when sensor 5 is opposite a front 4 tine descending from a 3 tine or 3m scoring tine.
  • a predetermined high threshold 12 is also illustrated.
  • the predetermined high threshold 12 can for example be between 70% and 90% of the maximum value of the signal 11 .
  • a predetermined low threshold 13 is further illustrated.
  • the predetermined low threshold 13 can itself be between 10% and 30% of the maximum value of the signal 11 .
  • Figure 3 also shows a signal 14 illustrating electrical pulses 15. It should be noted that the electrical pulse 15 corresponding to the edge 4 of the tooth descending from the marking tooth 3m is different from the other electric pulses 15 corresponding to the other fronts 4 of the descending tooth.
  • the method 100 comprises a step, executed by the sensor 5, of detecting 101 the passage of the fronts 4 of teeth of the toothed target 1 in front of it by an interpretation of the signal 11 read in response to the passage of fronts 4 of teeth.
  • a rising tooth edge 4 is detected when the signal 11 rises above the predetermined high threshold 12 and a falling tooth edge 4 is detected when the signal 11 falls below the predetermined low threshold 13.
  • the method 100 further comprises a step, executed by the sensor 5, of measuring 102 from the signal 11, for each tooth n, a high signal duration Tm, separating a rising tooth edge 4 from a rising edge 4 of descending tooth of tooth n, and a low signal duration Tm-1, separating a descending tooth edge 4 of a previous tooth n-1 from said ascending tooth edge 4 of said tooth n.
  • the method 100 further includes a step, executed by the sensor 5, of determining 103 a reference angular position of the toothed target 1 as a function of a plurality of measured transit times Tm.
  • the step of determining 103 a reference angular position of the toothed target 1 as a function of a plurality of measured transit times Tm comprises the sub-steps of: for each tooth n, determining 103a a ratio Rm, the ratio Rm being equal to (Tm-1 ) 2 /(Tm*Tm-2), with Tm the high signal duration associated with said tooth n, Tm-1 the low signal duration associated with the same tooth n, and Tm-2 the duration of the high signal associated with the previous tooth n-1 (in other words, Tm and Tm-2 correspond respectively to the same duration between two edges, considered respectively on tooth n and on tooth previous tooth n-1, and Tm-1 corresponds to an opposite duration associated with the same tooth n, that is to say a duration corresponding to a low position of the signal and not a high position of the signal); if the determined ratio Rm is less than a reference ratio Rref, identifying 103b a reference angular position
  • Figure 5 is a representative table of ratios Rm determined for a toothed target 1 provided with sixty teeth.
  • the high level X length is defined by an angle of 0.96 degrees (or °CRK) and the high level Y length of the 3m marking tooth is defined by an angle of 4.47 degrees (or ° CRK).
  • the low level Z length 6-X is defined by an angle of 5.04 degrees and the low level Z length 6-Y is defined by an angle of 1.53 degrees. .
  • the ratio Rm with a value of 27.56 associated with a falling edge of a tooth having a high level length X formed by an angle of 0.96 degrees is fifty times greater than the ratio Rm d a value of 0.55 of the 3m marking tooth having a high level Y length formed by an angle of 4.47 degrees.
  • Such a difference is obviously remarkable and allows the sensor 5 to determine the reference angular position, corresponding in this example to the front 4 of the descending tooth of the marking tooth 3m.
  • the method 100 also comprises, advantageously but optionally, a step of transmitting 104 an electric pulse 15 every two ratios Rm determined.
  • the electric pulse 15 transmitted for a determined ratio Rm lower than the reference ratio Rref is different from that transmitted for a determined ratio Rm higher than the reference ratio Rref.
  • the reference ratio Ref can be equal to 1 .
  • the electrical pulses 15 are transmitted to an engine control unit (not shown) which is arranged to synchronize the various operations of the internal combustion engine. To do this, this engine control unit is arranged to count the number of pulses and detect the pulse corresponding, in our example, to the edge 4 of the descending tooth of the marking tooth 3m.
  • a toothed target with sixty teeth was used to illustrate the invention. It is understood that the person skilled in the art is able to use other toothed targets comprising a different number of teeth. Similarly, the invention is not limited to the values cited as examples, to the high level length of the teeth and in particular the marking tooth, to the distribution pitch of the teeth, to the low level length of the teeth and in particular the tooth marking. In yet other variations, the length of the marker tooth is less than the length of the other teeth, rather than greater.

Abstract

Un aspect de l'invention concerne un procédé (100) de détermination d'une position angulaire de référence d'une cible dentée solidaire en rotation d'un arbre d'un moteur à combustion interne, la cible dentée comprenant des dents régulièrement espacées sur son pourtour, avec une des dents plus longue que les autres. Le procédé comporte : - une mesure (102) d'une durée de signal haut Tm séparant un front (4) de dent montant d'un front (4) de dent descendant d'une dent n, et une durée de signal bas Tm-1 séparant un front (4) de dent descendant d'une dent précédente n-1 du front (4) de dent montant de la dent n; et - le calcul (103a) d'un ratio Rm égal à (Tm-1)²/(Tm*Tm-2), avec Tm la durée de signal haut associée à ladite dent n, Tm-1 la durée de signal bas associée à la même dent n, et Tm-2 la durée de signal haut associée à la dent précédente n-1.

Description

DESCRIPTION
PROCÉDÉ DE DÉTERMINATION D’UNE POSITION ANGULAIRE D’UNE CIBLE DENTÉE
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[0001 ] 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.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
[0002] 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.
[0003] Pour connaître la position angulaire du vilebrequin d'un moteur, il est connu d'utiliser une cible dentée solidaire en rotation de ce vilebrequin. Cette cible est associée à un capteur dédié dont le rôle est de déterminer sa position angulaire et sa vitesse de rotation en combinaison avec une unité de contrôle moteur. Le capteur détecte le passage de chaque dent devant lui et convertit cette information en signal électrique qui est récupéré et traité par l’unité de contrôle moteur. Plus particulièrement, chaque dent est constituée d’un front de dent montant (début de dent) et d’un front de dent descendant (fin de dent). Cette unité de contrôle moteur surveille ainsi le défilement de chaque front et analyse un des deux fronts, régulièrement espacés autour de la cible, pour en déduire la position de l’axe vilebrequin. [0004] La demande de brevet FR-A1 -3084154 divulgue un procédé de détermination de la position angulaire d’une cible dentée solidaire en rotation d’un arbre moteur à combustion interne. Comme illustré à la figure 1 , ce procédé met en œuvre une cible dentée 201 destinée à être montée solidairement en rotation sur un arbre 202 d'un moteur. La cible dentée 201 présente sur son pourtour une série de dents 203 qui permettent à un capteur (non représenté) de suivre sa rotation. Les dents 203 sont sensiblement identiques et régulièrement espacées. De cette façon, lorsque la cible dentée 201 tourne, le capteur génère un signal périodique dont la période dépend directement de la vitesse de défilement des dents 203 devant lui.
[0005] De plus, la cible dentée 201 comprend, sur son pourtour, une zone de référence angulaire 204. Elle est créée par la suppression volontaire d'un certain nombre de dents consécutives sur le pourtour de la cible dentée 201 . Un espace d’une ou plusieurs dents manquantes permet donc au capteur d'identifier une position angulaire de référence et d'en déduire une position angulaire absolue de la cible dentée 201 .
[0006] Le document précité indique que la roue dentée 201 comprend cinquante- huit dents réelles et deux dents fictives. Ainsi, la zone de référence angulaire 204 est formée par deux dents fictives, ou manquantes, et trois intervalles. Il est à noter que la figure 1 est seulement schématique et les nombres de dents fictives et réelles ne correspondent pas.
[0007] En particulier, dans le cas d'une cible dentée 201 pour laquelle le nombre de dents réelles et fictives est égal à soixante, l'angle théorique entre deux dents est de six degrés. Autrement dit, la position angulaire de la cible dentée 201 est déterminée à six degrés près, sauf pour la zone de référence angulaire 204 qui est de dix-huit degrés. Dans tout le texte, les angles entre deux dents de la cible sont exprimés à plus ou moins 0,25 degrés d’angle de rotation du vilebrequin.
[0008] Cette large plage angulaire de dix-huit degrés est susceptible de générer des imprécisions de mesure de positionnement du vilebrequin, entraînant une synchronisation dégradée des opérations de commande du moteur sur toute la portion angulaire de la zone de référence angulaire 204. RESUME DE L’INVENTION
[0009] Le procédé selon l’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment en permettant notamment d’améliorer la précision de la mesure de positionnement angulaire de la cible dentée, et donc du vilebrequin.
[0010] Dans ce contexte, l’invention est basée sur l’utilisation d’une cible dentée construite et agencée pour être solidaire en rotation d'un arbre d'un moteur à combustion interne. La cible dentée comprend une série de dents régulièrement espacées d’un pas angulaire déterminé sur le pourtour de la cible dentée. Il convient de noter qu’une des dents, dite dent de marquage, présente une longueur entre un front montant et un front descendant, dite longueur niveau haut, différent d’une longueur niveau haut que présente chacune des autres dents de la série de dents.
[0011 ] Ainsi, bien que la dent de marquage présente une longueur niveau haut différente de celle des autres dents, le pas angulaire associé à cette dent de marquage est similaire à celui des autres dents. Comme il n’y a pas une zone de marquage présentant un large pas angulaire, il est possible, grâce à une telle cible dentée, de connaître une position angulaire absolue précise de la cible dentée.
[0012] Par exemple, pour une cible dentée comportant soixante dents réelles, un front de dent montant étant alors toujours espacé d’exactement six degrés du front de dent montant suivant ainsi que du front de dent montant précédent. La position angulaire de la cible dentée selon cet aspect de l’invention est ainsi en mesure d’être déterminée à six degrés près.
[0013] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, la cible dentée utilisée dans le procédé selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0014] En particulier, la longueur niveau haut de la dent de marquage peut être supérieure à la longueur niveau haut de chacune des autres dents.
[0015] Ladite longueur niveau haut de chacune des dents, incluant la dent de marquage, est avantageusement d’au moins 2,5 mm.
[0016] De préférence, chacune des longueurs entre un front de dent descendant et un front de dent montant de deux dents adjacentes, dite longueur niveau bas, est d’au moins 4 mm. [0017] Avantageusement, le pas angulaire déterminé est de six degrés. Le pas angulaire déterminé peut par exemple être formé par la distance angulaire entre deux fronts de dent montants directement successifs.
[0018] L’invention se rapporte quant à elle à un procédé de détermination d’une position angulaire de référence d’une cible dentée selon l’un quelconque des aspects de l’invention précités. Cette cible dentée est solidaire en rotation d’un arbre d’un moteur à combustion interne et le procédé comporte les étapes, exécutées par un capteur, de :
- détecter un passage de fronts de dents de la cible dentée devant lui par une interprétation d’un signal lu en réponse audit passage desdits fronts de dents, un front de dent montant étant détecté lorsque ledit signal dépasse à la hausse un seuil haut prédéterminé et un front de dent descendant étant détecté lorsque ledit signal dépasse à la baisse un seuil bas prédéterminé ;
- mesurer à partir dudit signal, pour chaque dent n, une durée de signal haut Tm séparant un front de dent montant d’un front de dent descendant de la dent n, et une durée de signal bas Tm-1 séparant un front de dent descendant d’une dent précédente n-1 dudit front de dent montant de ladite dent n ;
- déterminer une position angulaire de référence de la cible dentée en fonction d’une pluralité de durées de signal haut Tm et de durées de signal bas Tm-1 mesurées.
La durée de signal haut Tm, respectivement la durée de signal bas Tm-1 , forment chacune deux temps de passage respectifs Tm associés à la même dent n. On a donc m=2n.
Avantageusement, le signal lu en réponse audit passage desdits fronts de dents est un signal magnétique, et les seuils haut et bas sont des seuils magnétiques haut et bas. Dans des variantes, il peut s’agir d’un signal optique (lecture optique des passages de fronts de dent), ou tout autre type de signal associé à toute autre technique de lecture des passages de fronts de dent.
[0019] Selon l’invention, l’étape de déterminer une position angulaire de référence de la cible dentée en fonction d’une pluralité de temps de passage Tm mesurés comporte les sous étapes de : pour chaque dent n, déterminer un ratio Rm égal à (Tm-1 )2/(Tm*Tm-2), avec Tm la durée de signal haut associée à ladite dent n, Tm-1 la durée de signal bas associée à la même dent n, et Tm-2 la durée de signal haut associée à la dent précédente n-1 ; si le ratio Rm déterminé est inférieur à un ratio de référence Rref, identifier une position angulaire de référence de la cible dentée correspondant à un front de dent de la dent de marquage.
[0020] Selon un aspect non limitatif de l’invention, le seuil haut prédéterminé est compris entre 70% et 90 % de la valeur maximale du signal.
[0021 ] Selon un aspect non limitatif de l’invention, le seuil bas prédéterminé est compris entre 10% et 30% de la valeur maximale du signal.
[0022] Selon un aspect non limitatif de l’invention, le procédé comporte une étape de transmettre une impulsion électrique tous les deux ratios Rm déterminés, l’impulsion électrique transmise pour un ratio Rm déterminé inférieur au ratio de référence Rref étant différente de celle transmise pour un ratio Rm déterminé supérieur audit ratio de référence Rref.
[0023] Selon un aspect non limitatif de l’invention, lorsque le ratio Rm déterminé est inférieur au ratio de référence Rref, une impulsion électrique de 60 microsecondes est transmise.
[0024] Selon un aspect non limitatif de l’invention, lorsque le ratio Rm déterminé est supérieur au ratio de référence Rref, une impulsion électrique de 45 microsecondes est transmise.
[0025] L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0026] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
[0027] [Fig. 1 ] illustre un exemple schématique de réalisation d’une cible dentée selon un état de la technique.
[0028] [Fig. 2] montre un exemple schématique de réalisation d’une cible dentée utilisée dans un procédé selon l’invention. [0029] [Fig. 3] illustre un exemple, selon un aspect non limitatif de l’invention, d’un signal généré par un capteur associé à une cible dentée conforme à celle illustrée à la figure 2.
[0030] [Fig. 4] illustre les étapes d’un procédé de détermination d’une position angulaire d’une cible dentée selon un aspect non limitatif de l’invention.
[0031 ] [Fig. 5] est un tableau représentatif de ratios déterminés par un procédé selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0032] Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
[0033] De façon générale, le mouvement de rotation d’un 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 moteur) eux-mêmes composés de quatre phases : l'admission dans un ou des cylindres du moteur d'un mélange air/carburant ; la compression du 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.
[0034] 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).
[0035] 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. [0036] 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 par conséquent 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, doit 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.
[0037] La figure 2 montre un exemple d’une cible dentée 1 utilisée dans le procédé selon l’invention, et destinée à être montée solidairement en rotation sur un arbre 2 d'un moteur à combustion interne.
[0038] La cible dentée 1 présente sur son pourtour une série de dents 3. Chaque dent 3 comporte deux fronts 4 de dent qui permettent à un capteur 5 de suivre la rotation de la cible dentée 1 . Plus particulièrement, chaque dent 3 comporte un front 4 de dent montant (début de dent, autrement dit passage entre un premier pied et le sommet de la dent) et un front 4 de dent descendant (fin de dent, autrement dit passage entre le sommet et un second pied de la dent). Ce capteur 5 suit ainsi le défilement de chaque front 4 de dent et analyse un des deux fronts 4 de chacune des dents, régulièrement espacés autour de la cible dentée 1 , pour en déduire la position de l’axe vilebrequin.
[0039] Chaque front 4 de dent montant est régulièrement espacé d’un front 4 de dent montant adjacent d’un pas angulaire a sur le pourtour de la cible dentée 1.
[0040] Pour une cible dentée 1 comprenant soixante dents 3, le pas angulaire a est de six degrés entre deux fronts 4 de dent, par exemple montants. Il est à noter que la figure 2 est seulement schématique et le nombre de dents ne correspond pas au nombre ci-dessus.
[0041 ] Il convient de noter qu’une des dents, dite dent de marquage 3m, présente une longueur Y entre un front montant 4 et un front descendant 4, dite longueur Y niveau haut, différente d’une longueur X niveau haut que présente chacune des autres dents 3 de la série de dents. Le terme de « longueur » désigne avantageusement une longueur curviligne, ou une largeur angulaire. [0042] Lorsque la cible dentée 1 tourne, le capteur 5 génère un signal dont chacune des périodes dépend directement de la vitesse de défilement des fronts 4 de dents devant lui. Ainsi, pour soixante périodes correspondant à soixante dents, si la cible dentée 1 tourne à vitesse constante, cinquante-huit périodes du signal généré présentent une valeur constante et deux périodes du signal généré diffèrent.
[0043] Dès lors que la vitesse de rotation de la cible dentée 1 évolue, les périodes du signal généré par le capteur 5 évoluent en conséquence. Dans tous les cas, le capteur 5 est construit et agencé pour, à partir du signal, mesurer la vitesse de rotation instantanée de la cible dentée 1 , et par voie de conséquence du vilebrequin.
[0044] Cette longueur Y niveau haut spécifique de la dent de marquage 3m permet donc au capteur 5 d'identifier une position angulaire de référence et d'en déduire une position angulaire absolue de la cible dentée 1 . Cette position angulaire absolue est obtenue en comptant à chaque instant le nombre de fronts 4 de dent qui sont passés devant le capteur 5 depuis la dernière détection d’un front 4 de dent de référence de la dent de marquage 3m, ce front de dent de référence pouvant être un front de dent montant ou un front de dent descendant de la dent de marquage 3m.
[0045] Dans cet exemple de réalisation non limitatif, la longueur Y niveau haut de la dent de marquage 3m est supérieure à la longueur X niveau haut de chacune des autres dents 3.
[0046] Dans un exemple non limitatif, l’intervalle entre deux dents formé par une longueur Z entre le front 4 de dent descendant et le front 4 de dent montant de deux dents adjacentes, dite longueur Z niveau bas, est d’au moins 4 mm.
[0047] La dent de marquage 3m présente : un front 4 de dent montant espacé d’un front 4 de dent descendant d’une première dent adjacente 3i par une première longueur Zi niveau bas, et un front 4 de dent descendant espacé d’un front 4 de dent montant d’une seconde dent adjacente 32 par une deuxième longueur Z2 niveau bas.
[0048] Comme le pas angulaire a est régulier, la première longueur Z1 niveau bas équivalente au pas angulaire a moins la longueur Y niveau haut de la dent de marquage 3m est plus faible que la deuxième longueur Z2 niveau bas équivalente au pas angulaire a moins la longueur X niveau haut de la seconde dent adjacente 32. [0049] Dans un exemple de réalisation non limitatif, la longueur X niveau haut peut par exemple être d’au moins 2,5 mm et la longueur Zi niveau bas peut être d’au moins 4 mm.
[0050] De manière générale, chacune des longueurs niveau haut et niveau bas sont déterminées en fonction du capteur 5 utilisé de manière à ce que l’amplitude du signal lu par le capteur 5 soit suffisamment grande.
[0051 ] La figure 3 montre une représentation schématique 10, sous forme linéaire, de six fronts 4 de dent montants et six fronts 4 de dent descendants, formant six dents de la cible dentée 1 illustrée à la figure 2. Plus particulièrement, cette représentation montre dix fronts 4 de dent correspondant à cinq dents 3 et deux fronts 4 de dents correspondant à la dent de marquage 3m. On peut noter que la longueur Y niveau haut de la dent de marquage 3m est supérieure à la longueur X niveau haut des autres dents 3.
[0052] La figure 3 montre également un exemple de signal 11 généré par le capteur 5 associé à la cible dentée 1. Ce signal 11 est aussi appelé signal CRK (pour « crank » de l'anglais « crankshaft » qui signifie vilebrequin). Dans l'exemple représenté, le signal 11 correspond à une fenêtre de mesure limitée qui comprend notamment la dent de marquage 3m de la cible dentée 1 et qui est obtenue pour une vitesse de rotation constante de cette cible dentée 1 .
[0053] La valeur du signal 11 est maximale lorsque le capteur 5 est en face d'un front 4 de dent montant d’une dent 3 ou de la dent de marquage 3m et minimale lorsque le capteur 5 est en face d'un front 4 de dent descendant d’une dent 3 ou de la dent de marquage 3m.
[0054] Un seuil haut 12 prédéterminé est également illustré. Le seuil haut 12 prédéterminé peut par exemple être compris entre 70% et 90 % de la valeur maximale du signal 11 .
[0055] Un seuil bas 13 prédéterminé est en outre illustré. Le seuil bas 13 prédéterminé peut quant à lui être compris entre 10% et 30% de la valeur maximale du signal 11 .
[0056] La figure 3 montre également un signal 14 illustrant des impulsions électriques 15. Il convient de noter que l’impulsion électrique 15 correspondant au front 4 de dent descendant de la dent de marquage 3m est différent des autres impulsions électriques 15 correspondant aux autres fronts 4 de dent descendants.
[0057] Les différentes représentations de la figure 3 sont décrites en association avec le procédé 100 selon l’invention illustré à la figure 4.
[0058] Le procédé 100 selon cet aspect de l’invention comporte une étape, exécutée par le capteur 5, de détecter 101 le passage des fronts 4 de dents de la cible dentée 1 devant lui par une interprétation du signal 11 lu en réponse au passage des fronts 4 de dents. Un front 4 de dent montant est détecté lorsque le signal 11 dépasse à la hausse le seuil haut 12 prédéterminé et un front 4 de dent descendant est détecté lorsque le signal 11 dépasse à la baisse le seuil bas 13 prédéterminé.
[0059] Le procédé 100 comporte en outre une étape, exécutée par le capteur 5, de mesurer 102 à partir du signal 11 , pour chaque dent n, une durée de signal haut Tm, séparant un front 4 de dent montant d’un front 4 de dent descendant de la dent n, et une durée de signal bas Tm-1 , séparant un front 4 de dent descendant d’une dent précédente n-1 dudit front 4 de dent montant de ladite dent n. La durée de signal haut Tm et la durée de signal bas Tm-1 forment ensemble deux temps de passage Tm associés à la même dent n. On a donc m=2*n.
[0060] Le procédé 100 comporte en outre une étape, exécutée par le capteur 5, de déterminer 103 une position angulaire de référence de la cible dentée 1 en fonction d’une pluralité de temps de passage Tm mesurés.
[0061 ] Dans une mise en œuvre non limitative, l’étape de déterminer 103 une position angulaire de référence de la cible dentée 1 en fonction d’une pluralité de temps de passage Tm mesurés comporte les sous étapes de : pour chaque dent n, déterminer 103a un ratio Rm, le ratio Rm étant égal à (Tm-1 )2/(Tm*Tm-2), avec Tm la durée de signal haut associée à ladite dent n, Tm-1 la durée de signal bas associée à la même dent n, et Tm-2 la durée de signal haut associée à la dent précédente n-1 (dit autrement, Tm et Tm- 2 correspondent respectivement à la même durée entre deux fronts, envisagée respectivement sur la dent n et sur la dent précédente n-1 , et Tm-1 correspond à une durée opposée associée à la même dent n, c’est- à-dire une durée correspondant à une position basse du signal et non une position haute du signal) ; si le ratio Rm déterminé est inférieur à un ratio de référence Rref, identifier 103b une position angulaire de référence de la cible dentée 1 correspondant à un front 4 de dent de la dent de marquage 3m.
[0062] La figure 5 est un tableau représentatif de ratios Rm déterminés pour une cible dentée 1 munie de soixante dents. Dans cet exemple, la longueur niveau X niveau haut est définie par un angle de 0,96 degré (ou °CRK) et la longueur Y niveau haut de la dent de marquage 3m est définie par un angle de 4,47 degrés (ou °CRK).
[0063] Comme le pas angulaire a est de six degrés, la longueur Z niveau bas 6-X est définie par un angle de 5,04 degrés et la longueur Z niveau bas 6-Y est définie par un angle de 1 ,53 degré.
[0064] On peut voir que le ratio Rm d’une valeur de 27,56 associé à un front descendant d’une dent présentant une longueur X niveau haut formée par un angle de 0,96 degré est cinquante fois supérieur au ratio Rm d’une valeur de 0,55 de la dent de marquage 3m présentant une longueur Y niveau haut formée par un angle de 4,47 degrés. Une telle différence est évidemment remarquable et permet au capteur 5 de déterminer la position angulaire de référence, correspondant dans cet exemple au front 4 de dent descendant de la dent de marquage 3m.
[0065] Le procédé 100 comporte également, de manière avantageuse mais optionnelle, une étape de transmettre 104 une impulsion électrique 15 tous les deux ratios Rm déterminés. L’impulsion électrique 15 transmise pour un ratio Rm déterminé inférieur au ratio de référence Rref est différente de celle transmise pour un ratio Rm déterminé supérieur au ratio de référence Rref.
[0066] Dans un exemple de réalisation non limitatif, lorsque le ratio Rm déterminé est : inférieur au ratio de référence Rref, une impulsion électrique 15 de 60 microsecondes est transmise, supérieur au ratio de référence Rref, une impulsion électrique 15 de 45 microsecondes est transmise. Par exemple, le ratio de référence Ref peut être égal à 1 .
[0067] Les impulsions électriques 15 sont transmises à une unité de contrôle moteur (non représentée) qui est agencée pour synchroniser les différentes opérations du moteur à combustion interne. Pour ce faire, cette unité de contrôle moteur est agencée pour compter le nombre d’impulsion et détecter l’impulsion correspondant, dans notre exemple, au front 4 de dent descendant de la dent de marquage 3m.
[0068] Les différents aspects de l’invention susmentionnés présentent de nombreux avantages. Parmi ceux-ci, on peut citer : pour une cible dentée de soixante dents, la zone d’imprécision de dix-huit degrés présente dans l’état de la technique est supprimée ; une détermination précise et robuste de la position angulaire absolue de la cible dentée, y compris lors d’une variation de vitesse ; une synchronisation précise des opérations de commande du moteur à combustion interne ; une réduction des effets éventuels de « surémission » de gaz polluants.
[0069] Il convient de noter que l’homme du métier est en mesure d’apporter différentes variantes aux aspects de l’invention précités, par exemple en implémentant deux dents de marquage sur une même cible dentée.
[0070] En outre, une cible dentée de soixante dents a été utilisée pour illustrer l’invention. Il est entendu que l’homme du métier est en mesure d’utiliser d’autres cibles dentées comportant un nombre de dents différent. De même, l’invention n’est pas limitée aux valeurs citées en exemple, à la longueur niveau haut des dents et notamment la dent de marquage, au pas de répartition des dents, à la longueur de niveau bas des dents et notamment la dent de marquage. Dans d’autres variantes encore, la longueur de la dent de marquage est inférieure à la longueur des autres dents, plutôt que supérieure.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Procédé (100) de détermination d’une position angulaire de référence d’une cible dentée (1 ) solidaire en rotation d’un arbre (2) d’un moteur à combustion interne, ladite cible dentée (1 ) comprenant une série de dents (3, 3m) régulièrement espacées sur son pourtour, avec une desdites dents qui présente une longueur (Y) entre un front (4) de dent montant et un front (4) de dent descendant, dite longueur (Y) niveau haut, différente d’une longueur (X) niveau haut que présente chacune des autres dents (3) de ladite série de dents, ledit procédé (100) comportant les étapes, exécutées par un capteur (5), de :
- détecter (101 ) un passage de fronts (4) de dent de ladite cible dentée (1 ) devant lui par une interprétation d’un signal (11 ) lu en réponse audit passage desdits fronts (4) de dent, un front (4) de dent montant étant détecté lorsque ledit signal (11 ) dépasse à la hausse un seuil haut (12) prédéterminé et un front (4) de dent descendant étant détecté lorsque ledit signal (11 ) dépasse à la baisse un seuil bas (13) prédéterminé ;
- mesurer (102) à partir dudit signal (11 ), et pour chaque dent n, une durée de signal haut Tm, séparant un front (4) de dent montant d’un front (4) de dent descendant de ladite dent n, et une durée de signal bas Tm-1 séparant un front (4) de dent descendant d’une dent précédente n-1 dudit front (4) de dent montant de ladite dent n ;
- déterminer (103) une position angulaire de référence de ladite cible dentée (1 ) en fonction d’une pluralité de durées de signal haut Tm et de durées de signal bas Tm-1 mesurées. caractérisé en ce que l’étape de déterminer (103) une position angulaire de référence de la cible dentée (1 ) en fonction d’une pluralité de durées de signal haut Tm et de durées de signal bas Tm-1 mesurées comporte les sous étapes de : pour chaque dent n, déterminer (103a) un ratio Rm égal à (Tm-1 )2/(Tm*Tm- 2), avec Tm la durée de signal haut associée à ladite dent n, Tm-1 la durée de signal bas associée à la même dent n, et Tm-2 la durée de signal haut associée à la dent précédente n-1 ; si ledit ratio Rm déterminé est inférieur à un ratio de référence Rref, identifier (103b) une position angulaire de référence de ladite cible dentée (1 ) correspondant à un front (4) de dent de la dent de marquage (3m).
[Revendication 2] Procédé (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le seuil haut (12) prédéterminé est compris entre 70% et 90 % d’une valeur maximale du signal (11 ) et le seuil bas (13) prédéterminé est compris entre 10% et 30% de ladite valeur maximale dudit signal (11 ).
[Revendication 3] Procédé (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de transmettre (104) une impulsion électrique (15) tous les deux ratios Rm déterminés, l’impulsion électrique (15) transmise pour un ratio Rm déterminé inférieur au ratio de référence Rref étant différente de celle transmise pour un ratio Rm déterminé supérieur audit ratio de référence Rref.
[Revendication 4] Procédé (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que lorsque le ratio Rm déterminé est :
- inférieur au ratio de référence Rtref, une impulsion électrique de 60 microsecondes est transmise,
- supérieur au ratio de référence Rtref, une impulsion électrique de 45 microsecondes est transmise.
[Revendication 5] Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cible dentée dont une position angulaire de référence est déterminée, a une longueur (Y) niveau haut de la dent de marquage (3m) qui est supérieure à la longueur (X) niveau haut de chacune des autres dents (3).
[Revendication 6] Procédé (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la longueur (X, Y) niveau haut de chacune des dents, incluant la dent de marquage, est d’au moins 2,5 mm.
[Revendication 7] Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cible dentée dont une position angulaire de référence est déterminée, a chacune des longueurs entre un front (4) de dent descendant et un front (4) de dent montant de deux dents adjacentes (3, 3m), dite longueur (Z, Zi , Z2) niveau bas, qui est d’au moins 4 mm. [Revendication 8] Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cible dentée dont une position angulaire de référence est déterminée, a ses dents qui sont régulièrement espacées d’un pas angulaire déterminé (a) égal à six degrés.
15
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