FR3018856A1 - Procede de determination de la position angulaire instantanee d'une cible vilebrequin optimise pour le demarrage du moteur - Google Patents

Abstract

- Procédé de détermination de la position angulaire absolue d'une cible vilebrequin d'un moteur thermique, la cible comportant plusieurs dents, dans lequel on acquiert au moyen d'un capteur au moins un signal représentant le passage de chaque dent devant ledit capteur en fonction du temps. On réalise ensuite les étapes suivantes : i. lors d'une phase de fonctionnement du moteur, on génère la position angulaire absolue à partir du signal et de la période d'une dent ; ii. lors d'une phase d'arrêt du moteur, lorsque la détermination de la période n'est plus possible, on détermine en continue le numéro de la dent passant devant le capteur ; et iii. lors d'une phase de redémarrage du moteur, on utilise le dit numéro de dent pour diminuer la durée de temps de synchronisation cycle.

Description

La présente invention concerne le domaine du contrôle moteur et de l'acquisition de données synchrones avec la révolution du vilebrequin moteur. Plus particulièrement l'invention concerne le domaine des méthodes de prédiction angulaire permettant de déterminer la position géométrique précise du vilebrequin.

L'invention peut trouver des applications dans les laboratoires d'étude des motoristes pour aider à la conception des systèmes de commande de moteurs d'automobiles. Il peut être intégré également dans les systèmes de commande de moteurs au sein d'un véhicule de série. Durant le cycle de fonctionnement d'un moteur à combustion interne, de nombreuses actions doivent être synchronisées sur la position géométrique du vilebrequin. C'est le cas du contrôle de l'injection de carburant, du pilotage des bougies d'allumage, et de la gestion des organes de distribution. La commande d'actionneurs tels que les injecteurs de carburant ou les bobines d'allumage doit se faire sur des positions angulaires particulières du cycle moteur.

L'industrialisation, de plus en plus fréquentes sur véhicule de série, d'algorithmes de traitement permettant d'optimiser les performances des moteurs, nécessite de réaliser des acquisitions de signaux sur des fenêtres angulaires précises, ainsi que de mesurer la vitesse instantanée du moteur. Par exemple, il est nécessaire de connaître la position angulaire du vilebrequin et sa vitesse instantanée, dans le cadre de systèmes de commande permettant d'optimiser le point de fonctionnement d'un moteur à combustion interne par le traitement, en temps réel, de paramètres significatifs de son fonctionnement, tels que la pression régnant dans les différentes chambres de combustion à une série d'instants successifs de chaque cycle de combustion. Pour réaliser ces différentes actions, un moteur est équipé d'un calculateur qui doit disposer d'une information précise concernant la position du vilebrequin. Pour satisfaire ces besoins, le vilebrequin est équipé d'une roue dentée et d'un capteur qui détecte le passage des dents dans l'objectif d'en informer le calculateur en charge du pilotage des organes de contrôle et/ou de commande. Cette roue dentée s'appelle une "cible moteur".

Cette dernière est un disque généralement placé au niveau du volant moteur. Des dents sont usinées sur la périphérie de ce disque de manière régulière. Pour assurer une synchronisation tour, il est commun de créer une singularité en supprimant une ou plusieurs dents. On nomme ces dents "dents manquantes". Une cible très souvent rencontrée en Europe comporte 58 dents sur sa périphérie. Il s'agit en fait d'un usinage régulier de 60 dents, ayant chacune une largeur de 6°V et d'une singularité définie par l'absence de 2 dents. Cette topologie est communément appelée 58X, voire 60-2. Pour généraliser, on peut considérer qu'une cible vilebrequin peut comporter plusieurs singularités sur sa périphérie. L'intervalle entre chaque singularité étant nommé secteur. Chaque secteur est constitué d'une série de dents régulières suivie par une singularité de n dents. On peut exprimer la cible sous la forme : p * (m - n) avec - p : Nombre de secteurs par tour moteur où la géométrie (m-n) est définie - m : Nombre de dents régulières que comporterait le secteur sans singularité - n : Nombre de dents manquantes sur le secteur (taille de la singularité) Pour reprendre l'exemple de la cible 58X, elle est définie sous la forme "1 * (60 - 2)". Cependant, pour se servir d'une cible moteur, il faut pouvoir positionner une dent numérotée 1 avec une position parfaitement connue, c'est-à-dire que l'on doit être 10 capable, à partir du signal du capteur, de déterminer l'instant précis où une dent particulière (la dent 1) passe devant le capteur. La détection de la singularité caractérisée, comme décrit ci-dessus, par l'absence d'une ou plusieurs dents, permet d'avoir une référence absolue, indiquant ainsi la position précise du vilebrequin. Par définition, on peut fixer la dent 1 comme étant celle qui suit les deux dents manquantes. 15 Les cibles moteurs sont associées à un capteur qui a pour but de détecter le passage des dents. Ce signal délivré par ce capteur est analogique dans le cas d'un capteur à réluctance variable et doit être conditionné pour pouvoir être exploité. Le résultat de ce conditionnement est un signal (CS) dans lequel un front montant ou descendant est le reflet du milieu d'une dent. Dans le cas d'un capteur à effet hall, le 20 signal numérique délivré peut être directement exploité. C'est précisément sur la détection de ce front montant ou descendant que les calculateurs se basent pour synchroniser le fonctionnement du moteur. En complément d'une information provenant d'un capteur instrumenté sur l'arbre à cames (AAC), la connaissance exacte de la position géométrique du vilebrequin permet 25 de positionner précisément sur un cycle moteur les fenêtres d'injections et/ou d'allumage pour chacun des cylindres. Cependant, la commande des actionneurs des moteurs thermiques nécessite une résolution angulaire de l'ordre de 0.1°, donc bien supérieure à celle obtenue par le signal brut (CS) délivré par le capteur vilebrequin (6° pour une cible de type 1*(60-2)). 30 Pour obtenir une information haute résolution sur la position angulaire de la cible vilebrequin, il est connu de réaliser une interpolation du signal brut (CS) permettant d'augmenter la résolution angulaire. La méthode utilisée consiste à utiliser un PLL numérique (« Phase-locked loop », appelée aussi boucle à verrouillage de phase ou boucle à phase asservie) dont on 35 programme la période de fonctionnent égale à la période de la fraction de dent à générer. Cette dernière est obtenue par une division de la période d'une dent que l'on souhaite interpoler, par le nombre de fractions de dent que l'on souhaite générer. On est amené à faire une division fractionnaire et à gérer par accumulations successives les parties fractionnaires pour ne pas perdre en précision. On connaît également, par exemple celui décrit dans la demande de brevet français N° 13/61854, un procédé de détermination de la position angulaire instantanée d'une cible vilebrequin s'affranchissant de ces problèmes. Au cours de ce procédé, on augmente la résolution angulaire du signal au moyen d'une interpolation et l'on génère un signal haute résolution représentant le passage de fractions de dent devant le capteur en fonction du temps. La figure 1 montre les différentes phases de synchronisation d'un tel système.

A) Phase de synchronisation dent : Pendant cette phase, on mesure typiquement trois périodes (dents) consécutives pour être certain de ne pas être sur une singularité B) Phase de synchronisation secteur : Pendant cette phase, on cherche à détecter la singularité C) Phase de synchronisation cycle : Pendant cette phase, on cherche à détecter un profil connu sur la cible arbre à cames. D) Système synchronisé Comme l'illustre cette figure, la durée totale de la phase de synchronisation est tributaire du nombre de secteurs de la cible vilebrequin, du nombre de profils que l'on peut identifier sur la cible arbre à cames et de la condition d'arrêt du moteur : nombre de dent entre la position d'arrêt et la première singularité de la cible vilebrequin. Pour une cible 58X et une cible vilebrequin simple, cela peut représenter jusqu'à deux tours moteur. La mesure de la période des dents vilebrequin est la principale source d'information d'un tel système. Durant la phase d'arrêt du moteur, lorsque le régime moteur diminue, la période de dent augmente jusqu'à dépasser les capacités de mesure du système entrainant une désynchronisation du système et obligeant une synchronisation complète à chaque démarrage moteur.

L'objet de l'invention concerne un procédé de détermination de la position angulaire absolue d'une cible vilebrequin d'un moteur thermique, permettant de s'affranchir de ce problème. Le procédé comporte une étape permettant d'optimiser la phase de synchronisation. Pour ce faire, on détermine en continue le numéro de la dent passant devant le capteur, lors d'une phase d'arrêt du moteur. Cette information est ensuite directement utilisée au démarrage pour synchroniser le système. Cette étape permet de réduire de manière importante la durée de la phase de synchronisation. Ceci peut être un facteur important pour des applications de type "Stop & Start" pour lesquelles on souhaite un redémarrage rapide du moteur, puisqu'elles impliquent des phases d'arrêt et de redémarrage du moteur fréquentes. Le procédé selon l'invention L'invention concerne un procédé de détermination de la position angulaire absolue d'une cible vilebrequin d'un moteur thermique, la cible comportant plusieurs dents, dans lequel on acquiert au moyen d'un capteur au moins un signal représentant le passage de chaque dent devant ledit capteur en fonction du temps, caractérisé en ce que : i. lors d'une phase de fonctionnement du moteur : on détermine une période d'une dent ; on augmente la résolution angulaire dudit signal en générant sur la période un signal haute résolution représentant le passage de fractions de la dent devant ledit capteur en fonction du temps ; on génère la position angulaire absolue à partir dudit signal et de ladite période ; ii. lors d'une phase d'arrêt du moteur, lorsque la détermination de la période n'est plus possible, on détermine en continue le numéro de la dent passant devant le capteur ; et iii. lors d'une phase de redémarrage du moteur, on utilise ledit numéro de dent pour diminuer le temps de synchronisation cycle. A l'étape i, on peut générer la position angulaire absolue, en réalisant les étapes suivantes : a. on détermine la position d'au moins une dent manquante sur la cible à partir dudit signal haute résolution ; b. on détermine la position d'au moins un secteur à partir de la position de ladite dent manquante ; c. on identifie parmi les secteurs de la cible, le secteur dont on a déterminé la position, ainsi que le numéro de révolution du cycle au moyen d'un mécanisme de synchronisation par compteurs. A l'étape i, on peut déterminer la période de la dent, à partir d'une période de la dent précédente ou à partir d'une mesure interne, ou d'une information venant d'un dispositif externe. On peut initialiser le numéro de la dent identifiée en déterminant la position d'au moins une dent manquante sur la cible à partir dudit signal haute résolution lors d'une première phase de démarrage du moteur. A l'étape iii, on peut générer la position angulaire absolue, en réalisant les étapes suivantes : a- on effectue une synchronisation dent (3- on identifie le numéro de secteur et de révolution du cycle à partir du numéro de la dent identifiée à l'étape ii.

Avant l'étape a : on peut déterminer la position d'au moins une dent manquante sur la cible à partir dudit signal haute résolution, et l'on en déduit un second numéro de dent que l'on compare au numéro de la dent identifiée à l'étape ii ; si lesdits numéros de dents ne sont pas identiques, on peut utiliser le second numéro de dent, puis on initialise la valeur du numéro de dent en cours. On peut utiliser en plus un signal indiquant le sens de rotation du capteur pour déterminer le numéro de la dent passant devant le capteur lors de la phase d'arrêt du moteur.

On peut augmenter la résolution angulaire dudit signal en interpolant le signal sur chaque période de dent au moyen de l'algorithme de Bresenham. Le signal acquis peut être le signal mesuré en temps réel par un capteur vilebrequin à effet hall. D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après. Présentation succincte des figures La figure 1 présente les différentes étapes de synchronisation d'un procédé selon l'art antérieur. La figure 2 montre un synoptique du procédé selon l'invention. La figure 3A illustre le signal vilebrequin obtenu à partir de la sortie d'un capteur vilebrequin pour une cible 58X (l'axe des abscisses représentant le temps, et l'axe des ordonnées représentant l'amplitude du signal du capteur).

La figure 3B est un zoom du rectangle en pointillé de la figure 3A, et illustre en plus, un signal haute résolution (TOP FTTH), ainsi que la position angulaire instantanée (POS CYCLE FTTH) sous forme d'un angle entre 0 et 719°. Une résolution du signal haute résolution a été fixée à 1° afin de rendre la figure lisible.

La figure 4 décrit le procédé pour déterminer la position angulaire instantanée d'une cible vilebrequin d'un moteur thermique. La figure 5 présente le principe de détection d'une dent manquante. La figure 6 présente le principe de détection de deux dents manquantes. La figure 7 décrit en détail le module de reconstruction cible.

La figure 8 présente, sur un cas particulier de signal AAC, le principe de synchronisation pour obtenir le numéro de secteur et le numéro de révolution. La figure 9 montre le gain obtenu sur le temps de synchronisation par rapport à la figure 1 : Le système global est complètement synchronisé dès la fin de la synchronisation dent, typiquement obtenue au bout de trois dents vilebrequin (les phases B et C ne sont plus nécessaires). La figure 10 présente la manière dont, à partir de la valeur 'Cur Tooth num" qui continue d'évoluer lors de la phase d'arrêt du moteur, le système est capable de se synchroniser totalement dès qu'il a réalisé une synchronisation dent.

Les mêmes références sont utilisées sur chaque figure et tout au long de la description. Description détaillée du procédé On se réfère maintenant à la figure 2 qui décrit le procédé selon l'invention pour déterminer la position angulaire absolue d'une cible vilebrequin d'un moteur thermique, la cible comportant plusieurs dents. On appelle position angulaire instantanée, l'angle entre un repère fixe sur la cible vilebrequin (dent n°1 par exemple) et un repère fixe en dehors de la cible (capteur vilebrequin), à un instant t. Ce procédé comporte les étapes suivantes : 1. on acquiert au moyen d'un capteur au moins un signal brut, représentant le passage de chaque dent devant le capteur en fonction du temps ; 2. on détermine la position angulaire absolue de la cible, lors d'une phase de fonctionnement du moteur ; 3. on détermine en continue le numéro de la dent passant devant le capteur lors d'une phase d'arrêt du moteur ; et 4. on détermine la position angulaire absolue de la cible, lors d'une phase de redémarrage du moteur. 1. Acquisition d'un signal brut d'un capteur de passage de dent Au cours de cette étape, on acquiert en temps réel au moyen d'un capteur au moins un signal (OS) représentant le passage de chaque dent devant le capteur en fonction 5 du temps. Pour ce faire, il est commun d'exploiter les informations provenant d'un capteur placé sur le volant moteur nommé capteur vilebrequin. On appelle signal vilebrequin, le signal obtenu à partir de la sortie d'un capteur vilebrequin et provoqué par le passage des dents de la cible vilebrequin devant ce capteur. 10 Le capteur vilebrequin est, en général, de type réluctance variable ou effet hall. Il est placé à proximité d'une cible vilebrequin dont il va suivre l'évolution. Le signal (OS) issu d'un tel capteur est représenté sur les figures 3A et 3B, dans le cas d'une cible 58X. Un front montant ou descendant du signal vilebrequin est le reflet d'une dent. C'est précisément sur la détection de ce front montant ou descendant que 15 les calculateurs se basent pour synchroniser le fonctionnement du moteur. Le premier front montant qui suit la singularité indique donc le milieu de la première dent (dent numérotée 1) pour un capteur à réluctance variable ou le début de la première dent (dent numérotée 1) pour un capteur à effet hall de la cible vilebrequin. Le deuxième front correspond naturellement à la deuxième dent et ainsi de suite jusqu'à la 581ème 20 dent. 2. Détermination de la position angulaire absolue de la cible, lors d'une phase de fonctionnement du moteur. Cette étape est réalisée lorsque le moteur tourne, c'est-à-dire en dehors des phases 25 d'arrêt et des phases de redémarrage. Cette étape comporte les étapes suivantes : on détermine une période d'une dent ; on augmente la résolution angulaire dudit signal en générant sur la période un signal haute résolution représentant le passage de fractions de la dent 30 devant ledit capteur en fonction du temps ; on génère la position angulaire absolue à partir dudit signal et de ladite période ; En référence à la figure 2, cette étape peut être réalisée par au moins trois modules : un module "Teeth Module" chargé de réaliser le filtrage du signal vilebrequin, la 35 mesure de période des dents, de créer un signal haute résolution représentant chaque fraction de dent et d'assurer la détection de dents manquantes et indirectement la détection de la singularité. un module "Target Module" chargé de reconstruire la position angulaire absolue de la cible vilebrequin en fonction des paramètres mécanique de celle-ci. Il s'appuie pour cela des informations venant du module "Teeth Module" et d'une information de synchronisation du cycle venant du module "Cam Module". Cette dernière information pouvant aussi venir d'un algorithme dédié lorsque le moteur n'est pas équipé d'arbre à cames. un module "Cam Module" chargé d'identifier des profils particuliers du signal arbre à cames sur des fenêtres angulaires du secteur de la cible vilebrequin pour transmettre une information de synchronisation au module "Target Module".

Un exemple de procédé permettant de réaliser cette étape 2 du procédé selon l'invention est décrit ci-après en référence à la figure 4. Augmentation de la résolution angulaire du signal brut (SHR) Au cours de cette étape, on augmente la résolution angulaire du signal brut (CS). Pour ce faire, on interpole le signal brut (CS) sur chaque période de dent au moyen de l'algorithme de Bresenham. On appelle période de dent (ou durée de dent), l'intervalle de temps entre la détection de deux dents consécutives. De cette façon on génère par interpolation un signal haute résolution (TOP FTTH) 20 représentant le passage de fractions de dent devant le capteur en fonction du temps. Une fraction de dent est représentée par la période d'un pulse du signal haute résolution obtenu à partir du signal vilebrequin. A partir d'une information sur la période de la dent à considérer, on cherche à générer des événements correspondant à des fractions de dents (ftth). Le nombre de 25 fractions de dents à générer par période de dent constitue un paramètre définissant la résolution souhaitée pour le signal haute résolution. Le nombre de fractions permet donc d'ajuster la résolution en fonction du profil de la cible vilebrequin. Par exemple, pour une cible 1*(60-2), on peut choisir de générer 60 fractions de dent par dent pour avoir une résolution de 0.1°. 30 L'origine de l'information période peut directement découler de la mesure de la période de la dent précédente ou être le résultat d'un calcul cherchant à corriger des défauts d'usinage de dents ou d'acyclisme moteur. Pour générer un signal haute résolution, représentatif de fractions de dents (ftth), on génère des pulses à partir du signal brut, pour chaque fraction de dent (voir figure 3B). 35 Pour ce faire, on s'appuie sur l'algorithme de Bresenham qui, à l'origine, a été utilisé pour dessiner des segments de droites sur l'écran d'un ordinateur ou une image calculée pour l'impression.

Après quelques optimisations en vue de supprimer les nombres fractionnaires difficiles à traiter simplement, on arrive à : Conditions initiales : y = 0; erreur = -X pour chaque incrément le long de l'axe des x erreur = erreur + 2*Y si erreur > 0 alors y = y + 1 erreur = erreur - 2X fin si fin pour En posant X, la période de la dent sur laquelle générer les fractions de dent, et Y le nombre de fractions de dents à générer, et en appliquant cet algorithme, on génère Y pulses représentatifs de fractions de dents pendant la période X.

Un avantage de cet algorithme est de pouvoir réaliser un procéder de génération de signal haute résolution en consommant peu de ressources dans une logique programme, un asic ou un SoC. La période X de la dent n, peut être déterminée à partir de la période de la dent précédente n-1, ou à partir d'une mesure interne, ou d'une information venant d'un dispositif externe. Détermination (DetPOS) de la position angulaire instantanée de la cible. Cette étape est réalisée par le module nommé « Target Module ». Au cours de cette étape, on détermine la position angulaire instantanée 25 (POS CYCLE FTTH) de la cible au moyen dudit signal haute résolution (TOP FTTH). Dans un premier temps, pour déterminer la position angulaire de la cible vilebrequin, on détecte au moins une dent manquante (POSDM). Pour ce faire, on compte le nombre de pulses générés depuis la dernière détection de dents, et l'on fixe un seuil de nombre de pulses. 30 Ainsi, lorsque le nombre de pulses générés depuis la dernière détection de dents est supérieur à un seuil donné, alors une dent manquante est détectée. Grâce au signal haute résolution (TOP FTTH) ainsi généré, on peut suivre la largeur de la dent courante. En effet, à partir de la période de la dent (X) on génère des pulses 35 de manière régulière. A chaque début de dent, on charge un premier décompteur (dcnt iftth) avec le nombre de fractions de dent à générer. Pendant la dent n+1, on génère des pulses en exploitant la période mesurée sur la dent n. Si la vitesse du moteur est constante et parfaitement régulière, le décompteur arrive à 0 au moment de la détection de la nouvelle dent. En cas de décélération ou d'accélération, la période de la dent n+1 est différente de celle de la dent n (supérieure en cas de décélération, inférieure en cas d'accélération). Dans ces cas, le décompteur n'arrive pas à O. Pour une accélération, la valeur du décompteur est positive. Pour une décélération, elle est négative (le décompteur étant signé, il peut traiter les nombres négatifs). La figure 5 présente le principe de détection d'une dent manquante. La ligne du haut illustre la position des dents (TTH). La ligne suivante indique la valeur du décompteur (dcnt iftth), de 0 à 60 fractions de dents, en fonction du temps. La ligne du bas indique la présence (1) ou non (0) d'une dent manquante (MISSING TTH). Par principe, le décompteur (dcnt iftth) continue à se décrémenter tant qu'une nouvelle dent n'a pas été détectée. Sur le front de la dent n°3, le module démarre la génération de fractions de dents en prenant comme référence la dernière période mesurée : la période t2. Au terme de ce temps et faute de détecter la dent n°4, le décompteur continue de se décrémenter. La valeur fournie par ce décompteur est suivie, et lorsque cette valeur arrive à un seuil (missing tth thr) que l'on peut fixer à l'équivalent d'une demi-dent en négatif, on considère que l'on est en présence d'une dent manquante. On recharge le décompteur (dcnt iftth) du nombre de fractions de dents à générer sur une dent, ce qui rend positive la valeur de ce dernier. Lorsque la dent n°5 est détectée, le système reprend un cycle normal. La période t prise en compte comme base de temps est la moyenne de t3' et t4' La figure 6 présente le principe de détection de deux dents manquantes. La ligne du haut illustre la position des dents (TTH). La ligne suivante indique la valeur du décompteur (dcnt iftth), de 0 à 60 fractions de dents, en fonction du temps. La ligne du bas indique la présence (1) ou non (0) d'une dent manquante (MISSING TTH). Le mécanisme de détection de la première dent manquante est similaire à ce qui a été présenté précédemment. Par contre, faute de détecter la dent n° 5, et comme pour la première dent manquante, le décompteur (dcnt iftth) continue de se décrémenter jusqu'à atteindre une nouvelle fois le seuil équivalent à une demi-dent négative. On considère que l'on est en présence d'une nouvelle dent manquante et l'on recharge à nouveau le décompteur (dcnt iftth). Lorsque la dent n°6 est détectée, le module reprend un cycle normal. La période t prise en compte comme base de temps est la moyenne des pseudos périodes t3', t4' et t5'. Ce mécanisme peut ainsi détecter d'autres dents manquantes consécutives.

Ainsi, le procédé est capable de détecter une série de dents manquantes. En comparant un compteur interne de dents manquantes à un paramètre défini, on peut facilement signaler la détection de la singularité. Ce mécanisme peut également détecter toute dent manquante ou groupe de dents manquantes. L'origine des dents manquantes pouvant être volontaire : suppression de une ou plusieurs dents sur la cible définissant une singularité utile à l'indentification de la première dent (dent1), ou involontaire : perte du signal sur au moins une dent due à un défaut sur la chaine de mesure (cible, capteur, mise en forme). Il est commun de masquer pendant un certain temps le signal vilebrequin pour se protéger de perturbations externes. En particulier, dans le cas de capteurs à réluctance variable, il peut se produire des détections parasites sur l'autre front du signal. Avec la méthode proposée, la génération de la durée de masquage est simplement obtenue par un comparateur placé sur la sortie du décompteur (dcnt iftth).

Pour obtenir une position absolue, on reconstruit le cycle moteur à partir du signal haute résolution (TOP FTTH). Pour ce faire, et lorsque la cible est constituée de m dents et n singularités, l'intervalle entre deux singularités définissant un secteur, on réalise les étapes suivantes : i. on détermine la position d'au moins une dent manquante sur la cible à partir du signal haute résolution (POSDM) ; ii. on détermine la position d'au moins un secteur à partir de la position de cette dent manquante (POSSECT) ; iii. on identifie parmi les n secteurs, le secteur dont on a déterminé la position, ainsi que le numéro de révolution du cycle au moyen d'un mécanisme de synchronisation (SYNC). Ce mécanisme pouvant exploiter le signal d'un capteur placé sur un des arbres à cames. La synchronisation de la position angulaire sur le cycle moteur comporte les étapes suivantes (figure 1) : i. La synchronisation dent Dès que le moteur se met en rotation, on mesure la période de chaque dent (TTH PERIOD). Afin de rejeter la probabilité de "tomber" sur une singularité (SING) lors de cette étape, on prend en compte plusieurs périodes consécutives. Puis, on détecte au moins une singularité (SING), c'est-à-dire une ou plusieurs dents manquantes. ii. La synchronisation secteur La singularité est caractérisée par une période plus longue entre deux dents consécutives (typiquement, le triple lorsque l'on a deux dents manquantes). Une fois la singularité détectée, on possède une information sur la position angulaire d'un secteur, mais s'il existe plusieurs secteurs sur le cycle, ce qui est généralement le cas, on ne sait pas sur quel secteur on se trouve. A ce stade, on est capable de fournir une information "sector_pos" valide, représentant la position angulaire absolue du moteur sur un secteur. Cette information peut être utilisée pour la détection de la cible arbre à cames (AAC). iii. La synchronisation cycle La synchronisation cycle consiste à identifier le numéro du secteur et de révolution sur lequel on se trouve. Pour cela, on a besoin d'une information supplémentaire venant de la détection d'arbre à cames ou d'une commande logicielle lorsque le moteur n'est pas équipé de capteur arbre à cames. Après synchronisation cycle, on est capable de fournir une information "cycle_pos" valide, représentant la position angulaire absolue du moteur sur un cycle. La figure 1 présente les différentes étapes de synchronisation : - A: Phase de synchronisation dent (Tooth Syncho) - B : Phase de synchronisation secteur (Sector Syncho) - C : Phase de synchronisation cycle (Cycle Syncho) - D : système synchronisé De haut en bas de la figure 1 sont représentés : TTH : la position des dents de la cible TOP FTTH : le signal haute résolution généré selon l'invention SECTOR POS : la position angulaire sur un secteur SECTOR VALID : un signal indiquant à d'autres modules que le signal SECTOR POS est valide donc exploitable CAMSHAFT SYN : un signal symbolisant l'instant de synchronisation cycle CYCLE POS : la position angulaire sur le cycle CYCLE VALID : un signal indiquant à d'autres modules que le signal CYCLE POS est valide donc exploitable Le symbole R signifie « représentatif » et donc que le signal est exploitable par 30 d'autres modules. Le symbole NR signifie « non représentatif » et donc que le signal n'est pas exploitable. On reconstruit le cycle moteur au moyen d'une cascade de compteurs gérant chacun un élément du cycle : un cycle moteur est constitué d'un nombre de tours moteur, chacun d'eux constitué d'un nombre de secteurs, chacun d'eux constitué d'un 35 nombre de dents, chacune d'elles constituée d'un nombre de fractions de dent, chacune d'elle constituée d'un nombre de sous-fractions de dents. Tous ces compteurs sont forcés à leurs conditions initiales, tant que l'on n'a pas détecté la première singularité lors de la phase de synchronisation secteur, la détection de la singularité intervenant sur la détection du front de la première dent qui suit la singularité. Ce front sert de référence absolue à la position angulaire (le 0 de la position angulaire).

On se réfère maintenant à la figure 7: Un compteur "cnt iffth" s'incrémente à chaque pulse "top iftth" délivré par le bloc "iftth gen". Modulo la valeur interpolée de ftth, il délivre un pulse "top ftth". Un compteur "cnt ftth" s'incrémente tous les "top ftth". Modulo nb ftth_per tth (nombre de fractions de dent par dent), il délivre un pulse "top-tth" toutes les dents.

Un compteur "cnt tth" s'incrémente tous les "top tth". Modulo nb tth_per sec (nombre de dents par secteur, il délivre un pulse "top sec" tous les secteurs. Un compteur "cnt sect" s'incrémente tous les "top sec". Modulo "nb sec per rev", il délivre un pulse "top rev" tous les tours moteur. Un compteur "cnt rev" s'incrémente tous les tours. Il gère le numéro de tour sur le 15 cycle moteur. Une configuration liée au type de moteur (4 temps/2 temps) et au type de cible (nombre de secteurs par tour, nombre de dents par secteur, nombre de fraction de dent par dent) définit les limites d'incrément de ces compteurs. Leur taille est définie par la 20 plage d'application que l'on se fixe au niveau des cibles. Le compteur "cnt sec ftth" s'incrémente à chaque événement "top ftth". Il délivre la position angulaire du moteur sur un secteur. Il est remis à zéro à chaque événement "top sect". 25 Le compteur "cnt cycle ftth" s'incrémente à chaque événement de "top ftth". Il délivre la position angulaire du moteur sur un cycle complet. Il est remis à zéro à chaque événement "reset rev". Sa sortie représente la position angulaire absolue instantanée du moteur. Le compteur "tth nr" s'incrémente sur chaque événement de "top tth". Il délivre le 30 numéro de la dent sur un cycle complet ("tth number"). Il est remis à zéro à chaque événement "reset rev". Libérés au moment de la détection de la singularité, les compteurs "cnt iftth", "cnt ftth", "cnt tth" et "cnt sect ftth" permettent de suivre la position angulaire par 35 rapport à un secteur. Cette information, directement fournie par "cnt sec ftth" est exploitée par un module (CAM) traitant le signal arbre à cames en vue de délivrer une synchronisation cycle.

La synchronisation cycle s'applique aux compteurs "cnt sect", "cnt rev" et "cnt cycle ftth". Elle est signalée par un pulse "cycle synchro" accompagné des variables de mise à jour de ces compteurs (cycle sec, cycle rev, cycle cycle ftth). Ces informations sont générées par le module CAM suite à la détection d'un profil particulier sur le signal arbre à cames (signal AAC) permettant d'identifier le numéro de secteur et la révolution courante. Le principe de cette indentification est décrit ci-après. Pour se synchroniser sur un cycle moteur ayant plus d'un secteur, on utilise une information supplémentaire. Cette information se compose de trois signaux : un signal de demande de synchronisation. un signal indiquant sur quelle révolution du cycle se synchroniser. un signal indiquant sur quel secteur se synchroniser. L'ensemble de ces signaux peut être fourni par un système exploitant le signal AAC comme le module CAM, ou par un autre système capable de fournir ces informations suite à l'analyse de phénomènes particuliers sur le cycle moteur.

A partir de la connaissance de la position relative de l'arbre à cames par rapport à la référence angulaire issue du vilebrequin, et en exploitant la position secteur ("pos sector ftth"), on génère une fenêtre d'analyse (temps ou angulaire) au cours de laquelle on cherche à identifier un profil particulier du signal AAC. Un profil permet d'identifier de manière unique sur un cycle moteur la position sur laquelle on se trouve (secteur et révolution). Un profil est composé d'une série de fronts du signal AAC. Les paramètres de détection sont multiples. On peut par exemple avoir un profil du type : série de n fronts consécutifs (montants ou descendants) dont le premier est un front montant ; série de n fronts consécutifs (montants ou descendants) dont le premier est un front descendant ; série de n front montants ; série de n fronts descendants ; état du signal durant la fenêtre.

Les paramètres d'un profil sont : type de détection ; nombre de fronts attendus dans la fenêtre ; type du premier front ou état du signal attendu ; Le numéro de secteur correspondant au profil ; Le numéro de révolution correspondant au profil ; En fonction de la constitution des cibles vilebrequin et arbre à cames, il est possible de définir plusieurs profils différents. La détection de l'un deux pendant la fenêtre d'analyse provoque la génération d'une demande de synchronisation accompagnée des paramètres de position angulaire (numéro de secteur et de révolution) du profil concerné.

La figure 8 présente, sur un cas particulier de signal AAC le principe de fonctionnement en supposant que l'on est en présence d'une cible vilebrequin n'ayant qu'un secteur par tour moteur. On définit une fenêtre d'analyse par son début (B) et sa fin (E) par rapport à la position angulaire du secteur.

La configuration d'un premier profil (profil 0) est : on s'intéresse à tous les fronts du signal, le premier est « front montant » et l'on a deux fronts durant la fenêtre. La configuration d'un second profil (profil 1) est : on s'intéresse à tous les fronts du signal, le premier est « front montant » et l'on a un front durant la fenêtre. D'autres profils disponibles ne sont pas utilisés.

La détection du profil 0 à la fin de la première fenêtre et la détection du profil 1 à la fin de la seconde, sont deux sources d'informations permettant de synchroniser au plus vite le système complet sur un cycle moteur. 3. Détermination en continue du numéro de la dent passant devant le capteur lors d'une phase d'arrêt du moteur Cette étape est représentée par le module nommé « Track Module » sur les figures. Elle est réalisée lors d'une phase d'arrêt du moteur, lorsque la détermination de la période n'est plus possible. En effet, la mesure de la période des dents vilebrequin est la principale source d'information pour déterminer la position angulaire d'une cible. 25 Cependant, durant la phase d'arrêt du moteur, lorsque le régime moteur diminue, la période de dent augmente jusqu'à dépasser les capacités de mesure du système entrainant une désynchronisation du système et obligeant une synchronisation complète à chaque démarrage du moteur. Selon l'invention, pendant cette phase d'absence de valeur sur la période des dents, 30 on détermine en continue le numéro de la dent ("Cur tooth num") passant devant le capteur, au moyen d'un capteur vilebrequin à effet hall. Ce type de capteur est capable de détecter chaque dent de la cible vilebrequin, même à très faible vitesse de rotation. Ce qui permet de bien suivre l'évolution de la position angulaire lors de l'arrêt du moteur. 35 Cette étape peut être schématisée par un compteur qui, connaissant les caractéristiques de la cible vilebrequin, compte les dents qu'il détecte, et est capable de fournir le numéro de la dent courante. lnitialisation du numéro de dent courante Suite à une mise sous tension de l'ECU, il est nécessaire d'initialiser le numéro de dent courante géré par le module "Track Module". Pour réaliser cette initialisation, deux 5 stratégies peuvent être utilisées : lecture dans une mémoire non volatile des données qui ont été sauvegardées avant la coupure d'alimentation précédente ; Réaliser un premier démarrage en utilisant une synchronisation standard et communiquer au module "Track Module" le numéro de dent sur lequel il doit 10 se caler. Le défaut de la première stratégie est qu'il faut être capable de réaliser la première initialisation (initialisation usine) et que rien ne garantit que l'on n'ait pas de rotation moteur alors que le système n'est plus alimenté, lors d'une intervention de maintenance 15 mécanique en particulier. Le défaut de la seconde stratégie est que la première synchronisation, suite à la mise sous tension, ne peut être optimisée. Par contre, elle est pleinement opérationnelle lors des fréquents redémarrages pour des applications Stop&Start. Ainsi, selon la seconde stratégie, à la mise sous tension, la valeur de 20 "Cur tooth Num" n'est pas pertinente et le module "Track Module" n'est pas en capacité de fournir d'informations complémentaires au module "Target Module". Le système passe donc par une phase de synchronisation complète. Une fois que celle-ci réalisée, le module "Target Module" initialise la valeur "Cur tooth num" du module "Track Module". Cette initialisation peut se faire une seule fois, ou de manière régulière 25 tant que le module "Target Module" considère qu'il est opérationnel. Cette mise à jour régulière permet de garantir que les deux modules sont en phases. Pour gérer le cas où le moteur tourne en sens inverse lorsque, pratiquement arrêté, il arrive sur un point de compression cylindre qui a tendance à le faire tourner en sens inverse, on peut utiliser un mécanisme de frein mécanique intervenant sur le volant 30 moteur durant la phase d'arrêt du moteur. Ceci permet de garantir que le moteur ne va pas tourner en sens inverse. Dans ce cas, le module "Track Module" peut fonctionner avec un capteur standard type effet hall. Toutefois, certains équipementiers commencent à proposer des capteurs fournissant une information sur le sens de rotation du moteur en complément de l'information "dent" 35 Ainsi, selon un mode de réalisation, on utilise en plus un signal (TEETH DIR) indiquant le sens de rotation du capteur pour déterminer le numéro de la dent passant devant le capteur lors de la phase d'arrêt du moteur.

Pour ce faire on peut utiliser un capteur vilebrequin bidirectionnels. Ce type de capteur est capable de détecter chaque dent de la cible vilebrequin, même à très faible vitesse de rotation, mais aussi d'indiquer le sens de rotation de moteur. Ce qui permet de bien suivre l'évolution de la position angulaire lors de l'arrêt du moteur. 4. Détermination de la position angulaire absolue de la cible, lors d'une phase de redémarrage du moteur. Cette étape est réalisée lors phase de redémarrage du moteur : on considère que le module "Track Module" est initialisé. Pour obtenir une position absolue, on reconstruit 10 le cycle moteur à partir du signal haute résolution (TOP FTTH), et l'on réalise une synchronisation de la position angulaire sur le cycle moteur. La synchronisation comporte cette fois les étapes suivantes : i. La synchronisation dent Dès que le moteur se met en rotation, on mesure la période de chaque dent 15 (TTH PERIOD). Afin de rejeter la probabilité de "tomber" sur une singularité (SING) lors de cette étape, on prend en compte plusieurs périodes consécutives. ii. La synchronisation secteur Cette étape n'est pas nécessaire, car on utilise dans l'étape suivante le numéro de la dent identifiée à l'étape 3. 20 iii. La synchronisation cycle La synchronisation cycle consiste à identifier la position sur le secteur, le numéro du secteur et de révolution sur lequel on se trouve. Pour cela, on utilise le numéro de la dent identifiée à l'étape 3. Après synchronisation cycle, on est capable de fournir une information "cycle_pos" valide, représentant la position angulaire absolue du moteur 25 sur un cycle. iv. La vérification de la synchronisation cycle Le mécanisme de synchronisation standard est utilisé pour vérifier que l'étape de synchronisation rapide s'est correctement réalisée. En cas de non-conformité, on considère que la synchronisation rapide ne s'est pas correctement réalisée et on 30 réalise une synchronisation standard pour réinitialiser le système Exemples : La figure 9 montre le gain obtenu sur le temps de synchronisation par rapport à la figure 1 : Le système global est complètement synchronisé dès la fin de la 35 synchronisation dent, typiquement obtenue au bout de trois dents vilebrequin (les phases B et C ne sont plus nécessaires). La figure 10 présente la manière dont, à partir de la valeur « Cur Tooth num" qui continue d'évoluer lors de la phase d'arrêt du moteur, le système est capable de se synchroniser totalement dès qu'il a réalisé une synchronisation dent. Les différentes étapes sont : X: Phase d'arrêt avec système synchronisé Y: Phase d'arrêt avec système désynchronisé, on continue à suivre la position dent Z: Moteur arrêté A: Phase de synchronisation dent D : Système synchronisé10

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de la position angulaire absolue d'une cible vilebrequin d'un moteur thermique, la cible comportant plusieurs dents, dans lequel on acquiert au moyen d'un capteur au moins un signal représentant le passage de chaque dent devant ledit capteur en fonction du temps, caractérisé en ce que : i. lors d'une phase de fonctionnement du moteur : on détermine une période d'une dent ; on augmente la résolution angulaire dudit signal en générant sur la période un signal haute résolution représentant le passage de fractions de la dent devant ledit capteur en fonction du temps ; on génère la position angulaire absolue à partir dudit signal et de ladite période ; ii. lors d'une phase d'arrêt du moteur, lorsque la détermination de la période n'est plus possible, on détermine en continue le numéro de la dent passant devant le capteur ; et iii. lors d'une phase de redémarrage du moteur, on utilise ledit numéro de dent pour diminuer le temps de synchronisation cycle.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel à l'étape i, on génère la position angulaire absolue, en réalisant les étapes suivantes : a. on détermine la position d'au moins une dent manquante sur la cible à partir dudit signal haute résolution ; b. on détermine la position d'au moins un secteur à partir de la position de ladite dent manquante ; c. on identifie parmi les secteurs de la cible, le secteur dont on a déterminé la position, ainsi que le numéro de révolution du cycle au moyen d'un mécanisme de synchronisation par compteurs.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel à l'étape i, on détermine la période de la dent, à partir d'une période de la dent précédente ou à partir d'une mesure interne, ou d'une information venant d'un dispositif externe.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on initialise le numéro de la dent identifiée en déterminant la position d'au moins une dent manquante sur la cible à partir dudit signal haute résolution lors d'une première phase de démarrage du moteur.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel à l'étape iii, on génère la position angulaire absolue, en réalisant les étapes suivantes : a- on effectue une synchronisation dent13- on identifie le numéro de secteur et de révolution du cycle à partir du numéro de la dent identifiée à l'étape ii.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel avant l'étape a: on détermine la position d'au moins une dent manquante sur la cible à partir dudit signal haute résolution, et l'on en déduit un second numéro de dent que l'on compare au numéro de la dent identifiée à l'étape ii ; si lesdits numéros de dents ne sont pas identiques, on utilise le second numéro de dent, puis on initialise la valeur du numéro de dent en cours.
7. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on utilise en plus un signal indiquant le sens de rotation du capteur pour déterminer le numéro de la dent passant devant le capteur lors de la phase d'arrêt du moteur.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on augmente la résolution angulaire dudit signal en interpolant le signal sur chaque période de dent au moyen de l'algorithme de Bresenham.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le signal acquis est le signal mesuré en temps réel par un capteur vilebrequin à effet hall.