FR3084404A1 - TARGET FOR A SHAFT OF A COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet une cible (150) destinée à être montée sur un arbre d'un véhicule au regard d'un capteur permettant de déterminer la position angulaire dudit arbre, ladite cible (150) se présentant sous la forme d'une roue dentée comprenant une succession de dents et de creux sur sa périphérie, ladite périphérie comprenant un premier secteur (151) correspondant à un unique creux, un deuxième secteur (152) correspondant à une unique dent, et un troisième secteur (153) comprenant une succession de dents de même longueur.The subject of the present invention is a target (150) intended to be mounted on a shaft of a vehicle with regard to a sensor making it possible to determine the angular position of said shaft, said target (150) being in the form of a toothed wheel comprising a succession of teeth and hollows on its periphery, said periphery comprising a first sector (151) corresponding to a single hollow, a second sector (152) corresponding to a single tooth, and a third sector (153) comprising a succession of teeth of the same length.
Description
Cible pour un arbre d’un moteur à combustionTarget for a shaft of a combustion engine
Domaine de l'inventionField of the invention
L’invention se rapporte au domaine de l’injection d’un moteur à combustion et concerne, plus particulièrement, une cible pour un capteur de position d’un arbre d’un moteur à combustion.The invention relates to the field of injection of a combustion engine and relates, more particularly, to a target for a position sensor of a shaft of a combustion engine.
Etat de la techniqueState of the art
De manière connue, un moteur à combustion de véhicule automobile comprend des cylindres creux délimitant chacun une chambre de combustion dans laquelle est injecté un mélange d’air et de carburant. Ce mélange est compressé dans le cylindre par un piston et enflammé de manière à provoquer le déplacement du piston en translation à l’intérieur du cylindre. Le déplacement des pistons dans chaque cylindre du moteur entraine en rotation un arbre moteur appelé vilebrequin permettant, via un système de transmission, d’entraîner en rotation les roues du véhicule. Plus précisément, un moteur à quatre temps comprend successivement, pour chaque cylindre, quatre phases de fonctionnement : une phase d’admission d’air et de carburant dans la chambre de combustion du cylindre, une phase de compression du mélange obtenu au terme de laquelle va s’effectuer sa combustion, une phase de détente des gaz issus de la combustion du mélange générant la poussée du piston et une phase d’échappement des gaz hors de la chambre de combustion. L’air et le carburant sont injectés dans la chambre de combustion par l’intermédiaire d’une ou plusieurs soupapes d’admission, régulièrement ouvertes (pendant la phase d’admission) et fermées (pendant les autres phases). De même, les gaz issus du mélange d’air et de carburant sont expulsés lors de la phase d’échappement par une ou plusieurs soupapes d’échappement. De manière connue, l’ouverture et la fermeture de ces soupapes sont réalisées au moyen d’un ou plusieurs arbre(s) à cames. Plus précisément, les soupapes sont reliées à un ou plusieurs arbres à cames permettant de commander le déplacement des soupapes afin de procéder successivement à leur ouverture et à leur fermeture. Dans un type de solutions connues, un premier arbre à cames commande les soupapes d’admission et un deuxième arbre à cames commande les soupapes d’échappement. Afin de permettre le bon fonctionnement du moteur, notamment d’optimiser l’injection de carburant avant le démarrage du moteur, le vilebrequin et les arbres à cames doivent être synchronisés.In a known manner, a motor vehicle combustion engine comprises hollow cylinders each delimiting a combustion chamber into which a mixture of air and fuel is injected. This mixture is compressed in the cylinder by a piston and ignited so as to cause the displacement of the piston in translation inside the cylinder. The displacement of the pistons in each cylinder of the engine rotates an engine shaft called the crankshaft allowing, via a transmission system, to rotate the wheels of the vehicle. More precisely, a four-stroke engine successively comprises, for each cylinder, four operating phases: a phase of admission of air and fuel into the combustion chamber of the cylinder, a phase of compression of the mixture obtained at the end of which combustion will take place, a phase of expansion of the gases resulting from the combustion of the mixture generating the thrust of the piston and a phase of exhaust of the gases out of the combustion chamber. Air and fuel are injected into the combustion chamber through one or more intake valves, regularly open (during the intake phase) and closed (during the other phases). Similarly, the gases from the mixture of air and fuel are expelled during the exhaust phase by one or more exhaust valves. In known manner, the opening and closing of these valves are carried out by means of one or more camshaft (s). More specifically, the valves are connected to one or more camshafts making it possible to control the movement of the valves in order to successively open and close them. In one type of known solution, a first camshaft controls the intake valves and a second camshaft controls the exhaust valves. In order to allow the engine to function properly, in particular to optimize the fuel injection before starting the engine, the crankshaft and the camshafts must be synchronized.
Dans une solution connue illustrée sur la figure 1, chaque arbre à cames comporte un capteur d’arbre à cames qui comprend une cible dentée 1 avec un nombre prédéterminé de dents 2, 3, 4 espacées irrégulièrement. Lorsque l’arbre à cames est entraîné en rotation, le capteur d’arbre à cames (non représenté), monté en regard de la cible dentée, détecte les dents 2, 3, 4 et détermine la position angulaire de l’arbre à cames à partir des différents intervalles entre les dents. De manière connue, le capteur de vilebrequin (non représenté) est monté en regard d’une cible dentée qui comprend un nombre prédéterminé de dents espacées régulièrement ainsi qu’un espace libre de dents correspondant à une position dite « de référence » du vilebrequin. Lorsque le vilebrequin est entraîné en rotation, le capteur de vilebrequin, monté en regard d’une telle roue dentée, détecte les dents et détermine la position angulaire du vilebrequin à partir de la position de référence. Un exemple d’un signal S1 émis par un tel capteur de vilebrequin est illustré à la figure 2. Dans cet exemple, les impulsions régulières 5 du signal S1 correspondent aux dents de la cible tandis que les creux 6 correspondent à une absence de dents sur la cible, permettant d’identifier une position dite « de référence » de la cible par rapport au capteur de vilebrequin. De tels signaux sont utilisés pour synchroniser le vilebrequin et les arbres à cames. Cependant, une telle synchronisation nécessite plusieurs tours des cibles pour être réalisée, ce qui est chronophage et énergivore, notamment en carburant.In a known solution illustrated in FIG. 1, each camshaft comprises a camshaft sensor which comprises a toothed target 1 with a predetermined number of teeth 2, 3, 4 irregularly spaced. When the camshaft is rotated, the camshaft sensor (not shown), mounted opposite the toothed target, detects teeth 2, 3, 4 and determines the angular position of the camshaft from the different intervals between the teeth. In known manner, the crankshaft sensor (not shown) is mounted facing a toothed target which includes a predetermined number of regularly spaced teeth as well as a free space of teeth corresponding to a so-called "reference" position of the crankshaft. When the crankshaft is rotated, the crankshaft sensor, mounted opposite such a gear, detects the teeth and determines the angular position of the crankshaft from the reference position. An example of a signal S1 emitted by such a crankshaft sensor is illustrated in FIG. 2. In this example, the regular pulses 5 of the signal S1 correspond to the teeth of the target while the hollows 6 correspond to an absence of teeth on the target, making it possible to identify a so-called “reference” position of the target relative to the crankshaft sensor. Such signals are used to synchronize the crankshaft and the camshafts. However, such synchronization requires several turns of the targets to be carried out, which is time-consuming and energy-consuming, especially in fuel.
Afin de limiter le temps nécessaire à une telle synchronisation, il a été proposé des cibles spécifiques à chaque moteur, notamment afin de présenter un phasage similaire à celui des cylindres du moteur. Cependant, cette solution nécessite de réaliser une cible spécifique par moteur, ce qui présente un inconvénient majeur.In order to limit the time necessary for such synchronization, targets specific to each engine have been proposed, in particular in order to present a phasing similar to that of the engine cylinders. However, this solution requires making a specific target per engine, which has a major drawback.
De plus, lorsque le moteur fonctionne dans un mode dit « dégradé », dans lequel l’un des capteurs d’arbre à cames ne fonctionne plus, la synchronisation doit être réalisée en utilisant un seul capteur d’arbre à cames. Dans ce cas, il peut être nécessaire de réaliser au moins un tour, voire plusieurs tours complets, dudit arbre à cames pour pouvoir détecter sa position et la synchroniser avec celle du vilebrequin, ce qui augmente là encore le temps de synchronisation et présente donc un inconvénient important.In addition, when the engine is operating in a so-called "degraded" mode, in which one of the camshaft sensors no longer works, synchronization must be achieved using a single camshaft sensor. In this case, it may be necessary to perform at least one revolution, or even several complete revolutions, of said camshaft in order to be able to detect its position and synchronize it with that of the crankshaft, which again increases the synchronization time and therefore presents a significant drawback.
Il a été proposé, dans le document US6474278 B1, une cible comprenant un agencement de dents permettant à la fois d’optimiser le temps de synchronisation et d’être utilisée avec des moteurs comprenant un nombre de cylindres différent. Cependant, là encore, une telle cible nécessite un temps significativement notable pour permettre la synchronisation en mode dégradé, notamment lors de fortes accélérations ou décélérations du moteur pour lesquelles la forme de la cible doit être la plus asymétrique possible pour permettre une synchronisation robuste.It has been proposed, in document US6474278 B1, a target comprising an arrangement of teeth making it possible both to optimize the synchronization time and to be used with engines comprising a different number of cylinders. However, here again, such a target requires significantly significant time to allow synchronization in degraded mode, in particular during strong accelerations or decelerations of the engine for which the shape of the target must be as asymmetrical as possible to allow robust synchronization.
Globalement, dans toutes les solutions connues, il est nécessaire de réaliser au moins un tour complet de l’arbre à cames ou bien d’utiliser deux capteurs d’arbres à cames pour effectuer la synchronisation des arbres, ce qui peut s’avérer chronophage et énergivore.Overall, in all known solutions, it is necessary to carry out at least one complete revolution of the camshaft or else to use two camshaft sensors to synchronize the shafts, which can prove to be time consuming. and energy consuming.
II existe donc le besoin d’une solution permettant d’optimiser la synchronisation d’un moteur à combustion, notamment en permettant une telle synchronisation en moins d’un tour de vilebrequin.There is therefore a need for a solution which makes it possible to optimize the synchronization of a combustion engine, in particular by allowing such synchronization in less than one revolution of the crankshaft.
Exposé de l'inventionStatement of the invention
A cette fin, l’invention a pour objet une cible destinée à être montée sur un arbre d’un véhicule, de préférence un arbre à cames d’un moteur à combustion d’un véhicule automobile, au regard d’un capteur de position permettant de déterminer la position angulaire dudit arbre, ladite cible se présentant sous la forme d’une roue dentée comprenant une succession de dents et de creux sur sa périphérie, ladite périphérie comprenant un premier secteur correspondant à un unique creux, un deuxième secteur correspondant à une unique dent, et un troisième secteur comprenant une succession de dents de même longueur. Autrement dit, la longueur de chaque dent du troisième secteur est identique.To this end, the subject of the invention is a target intended to be mounted on a shaft of a vehicle, preferably a camshaft of a combustion engine of a motor vehicle, with regard to a position sensor making it possible to determine the angular position of said shaft, said target being in the form of a toothed wheel comprising a succession of teeth and recesses on its periphery, said periphery comprising a first sector corresponding to a single recess, a second sector corresponding to a single tooth, and a third sector comprising a succession of teeth of the same length. In other words, the length of each tooth in the third sector is identical.
Grâce à la cible selon l’invention, chaque secteur de la roue est très différent des autres et peut donc être identifié aisément et instantanément sans avoir besoin d’identifier les autres secteurs ou une position de référence lors d’un même tour de roue. Dans son application à un arbre à cames d’un moteur à combustion, il devient ainsi aisé et rapide de réaliser la synchronisation des positions dudit arbre à cames avec un vilebrequin du moteur en moins d’un tour dudit arbre. Notamment, une telle identification permet de synchroniser rapidement et de manière fiable les positions de l’arbre et d’un vilebrequin en mode dégradé du moteur.Thanks to the target according to the invention, each sector of the wheel is very different from the others and can therefore be identified easily and instantly without the need to identify the other sectors or a reference position during the same turn of the wheel. In its application to a camshaft of a combustion engine, it thus becomes easy and quick to synchronize the positions of said camshaft with a crankshaft of the engine in less than one revolution of said shaft. In particular, such identification makes it possible to quickly and reliably synchronize the positions of the shaft and of a crankshaft in degraded mode of the engine.
De préférence, la longueur du premier secteur et la longueur du deuxième secteur sont supérieures à la longueur des dents du troisième secteur afin d’identifier les secteurs davantage rapidement et efficacement.Preferably, the length of the first sector and the length of the second sector are greater than the length of the teeth of the third sector in order to identify the sectors more quickly and efficiently.
Selon un aspect de l’invention, la périphérie est constituée du premier secteur, du deuxième secteur et d’un unique troisième secteur. Le nombre de secteur est ainsi limité, ce qui permet d’optimiser le temps de synchronisation.According to one aspect of the invention, the periphery consists of the first sector, the second sector and a single third sector. The number of sectors is thus limited, which makes it possible to optimize the synchronization time.
De préférence, la périphérie comprend au moins un quatrième secteur, un cinquième secteur, un sixième secteur, un septième secteur et/ou un huitième secteur comprenant chacun une succession de dents de même longueur entre elles.Preferably, the periphery comprises at least a fourth sector, a fifth sector, a sixth sector, a seventh sector and / or an eighth sector each comprising a succession of teeth of the same length between them.
Selon une forme de réalisation, la périphérie est constituée du premier secteur, du deuxième secteur, du troisième secteur et d’un quatrième secteur. Ceci permet d’adapter le nombre de secteurs au nombre de cylindres d’un moteur à quatre cylindres, largement répandu.According to one embodiment, the periphery consists of the first sector, the second sector, the third sector and a fourth sector. This allows the number of sectors to be matched to the number of cylinders in a widely used four-cylinder engine.
Selon une première forme de réalisation, le troisième secteur et le quatrième secteur sont placés successivement. Ainsi, une même cible peut être adaptée à différents moteurs, notamment à des moteurs comprenant trois et quatre cylindres.According to a first embodiment, the third sector and the fourth sector are placed successively. Thus, the same target can be adapted to different engines, in particular to engines comprising three and four cylinders.
Selon une deuxième forme de réalisation, le troisième secteur est adjacent au premier secteur et au deuxième secteur et le quatrième secteur est adjacent au premier secteur et au deuxième secteur. Ceci permet d’obtenir une alternance de secteur tous les 90° d’arbre à cames et ainsi d’optimiser le temps de synchronisation, notamment en 90° d’arbre à cames soit 180° de vilebrequin. De plus, les quatre secteurs correspondent aux quatre points morts haut d’un moteur comprenant quatre cylindres, les points morts haut étant espacés de 180° de vilebrequin, ce qui permet d’optimiser la synchronisation d’un tel moteur.According to a second embodiment, the third sector is adjacent to the first sector and to the second sector and the fourth sector is adjacent to the first sector and to the second sector. This makes it possible to obtain an alternation of sector every 90 ° of camshaft and thus to optimize the synchronization time, in particular in 90 ° of camshaft or 180 ° of crankshaft. In addition, the four sectors correspond to the four top dead centers of an engine comprising four cylinders, the top dead centers being spaced 180 ° from the crankshaft, which makes it possible to optimize the synchronization of such an engine.
De préférence, chacun des secteurs s’étend sur une plage angulaire de la roue dentée de valeur identique. Autrement dit, chaque secteur présente une taille (longueur) identique afin d’optimiser leur détection par un capteur de position. De préférence, chaque secteur s’étend sur 120° dans le cas d’une périphérie comprenant trois secteurs, ou sur 90° dans le cas d’une périphérie comprenant quatre secteurs.Preferably, each of the sectors extends over an angular range of the toothed wheel of identical value. In other words, each sector has an identical size (length) in order to optimize their detection by a position sensor. Preferably, each sector extends over 120 ° in the case of a periphery comprising three sectors, or 90 ° in the case of a periphery comprising four sectors.
L’invention vise également un ensemble d’un capteur de position et d’un arbre d’un moteur à combustion sur lequel est montée une cible telle que décrite précédemment, ledit capteur étant configuré pour détecter au moins l’un des secteurs de la cible et déterminer la position angulaire de l’arbre à partir dudit secteur détecté.The invention also relates to an assembly of a position sensor and of a shaft of a combustion engine on which is mounted a target as described above, said sensor being configured to detect at least one of the sectors of the target and determine the angular position of the tree from said detected sector.
De préférence, le capteur de position est un capteur de type TPO, pour True Power On en langue anglaise, configuré pour détecter les dents et les creux de la cible.Preferably, the position sensor is a TPO type sensor, for True Power On in English, configured to detect the teeth and hollows of the target.
L’invention concerne en outre un véhicule, de préférence automobile, comprenant au moins un ensemble tel que décrit précédemment, de préférence dans lequel l’arbre est un arbre à cames.The invention further relates to a vehicle, preferably a motor vehicle, comprising at least one assembly as described above, preferably in which the shaft is a camshaft.
Selon un aspect de l’invention, le véhicule comprend deux ensembles tels que décrits précédemment, dans lesquels les cibles sont identiques afin de limiter les coûts. Par exemple, les arbres de deux ensembles sont des arbres à cames.According to one aspect of the invention, the vehicle comprises two assemblies as described above, in which the targets are identical in order to limit the costs. For example, the shafts of two sets are camshafts.
De préférence encore, les cibles des deux arbres à cames sont déphasées, autrement dit décalées angulairement, de préférence de 180° d’arbre à cames, afin de permettre une détection de deux secteurs différents au même instant et optimiser ainsi le temps de synchronisation.More preferably, the targets of the two camshafts are out of phase, in other words angularly offset, preferably 180 ° of the camshaft, in order to allow detection of two different sectors at the same time and thus optimize the synchronization time.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d’exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following description given with reference to the appended figures given by way of nonlimiting examples and in which identical references are given to similar objects.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
La figure 1 illustre schématiquement une cible dentée selon l’art antérieur pour arbre à cames.Figure 1 schematically illustrates a toothed target according to the prior art for camshaft.
La figure 2 illustre schématiquement des signaux selon l’art antérieur émis par des capteurs de position.FIG. 2 schematically illustrates signals according to the prior art emitted by position sensors.
La figure 3 illustre schématiquement une forme de réalisation d’un véhicule selon l’invention.FIG. 3 schematically illustrates an embodiment of a vehicle according to the invention.
La figure 4 illustre schématiquement une cible dentée pour un vilebrequin.Figure 4 schematically illustrates a toothed target for a crankshaft.
La figure 5 illustre schématiquement une première forme de réalisation d’une cible selon l’invention pour arbre à cames.FIG. 5 schematically illustrates a first embodiment of a target according to the invention for camshaft.
La figure 6 illustre schématiquement des signaux émis par des capteurs de position placés face aux cibles des figures 4 et 5.FIG. 6 schematically illustrates signals emitted by position sensors placed facing the targets of FIGS. 4 and 5.
Les figures 7 et 8 illustrent schématiquement des formes de réalisation alternatives d’une cible selon l’invention pour arbre à cames.Figures 7 and 8 schematically illustrate alternative embodiments of a target according to the invention for camshaft.
Description détaillée de modes de réalisation de l'inventionDetailed description of embodiments of the invention
L’invention sera présentée ci-après en vue d’une mise en œuvre dans un véhicule automobile. Cependant, toute mise en œuvre dans un contexte différent, en particulier pour tout véhicule comprenant un moteur à combustion, dont il est nécessaire de synchroniser un vilebrequin et un arbre à cames, est également visée par la présente invention.The invention will be presented below for implementation in a motor vehicle. However, any implementation in a different context, in particular for any vehicle comprising a combustion engine, for which it is necessary to synchronize a crankshaft and a camshaft, is also targeted by the present invention.
Comme illustré sur la figure 3, le véhicule 100 selon l’invention comprend un moteur 10 à combustion de véhicule automobile, et un module de commande 20 dudit moteur 10.As illustrated in FIG. 3, the vehicle 100 according to the invention comprises a motor vehicle combustion engine 10, and a control module 20 of said engine 10.
Le moteur 10 à combustion comprend, de manière connue, une pluralité de cylindres 11 délimitant chacun une chambre de combustion 11A dans laquelle coulisse un piston 12 dont le mouvement est entraîné par compression et détente des gaz issus de la compression d’un mélange d’air et de carburant introduit dans les chambres de combustion 11A.The combustion engine 10 comprises, in known manner, a plurality of cylinders 11 each delimiting a combustion chamber 11A in which slides a piston 12 whose movement is driven by compression and expansion of the gases resulting from the compression of a mixture of air and fuel introduced into the combustion chambers 11A.
Pour rappel, l’air et les gaz sont respectivement introduits et expulsés via des soupapes d’admission 14A et des soupapes d’échappement 14B, reliés dans cet exemple, à un unique arbre à cames 15. Cependant, le moteur 10 du véhicule pourrait tout aussi bien comprendre deux arbres à cames 15, l’un dédié aux soupapes d’admission 14A et le second aux soupapes d’échappement 14B. De même, dans cet exemple, chaque cylindre 11 est relié à une soupape d’admission 14A et une soupape d’échappement 14B, cependant chaque cylindre 11 pourrait également être relié à plusieurs soupapes d’admission 14A et plusieurs soupapes d’échappement 14B. L’arbre à cames 15, mis en rotation, permet alternativement l’ouverture et la fermeture des soupapes d’admission 14A et d’échappement 14B de chaque chambre de combustion 11 A.As a reminder, the air and the gases are respectively introduced and expelled via intake valves 14A and exhaust valves 14B, connected in this example to a single camshaft 15. However, the engine 10 of the vehicle could just as well include two camshafts 15, one dedicated to the intake valves 14A and the second to the exhaust valves 14B. Likewise, in this example, each cylinder 11 is connected to an intake valve 14A and an exhaust valve 14B, however each cylinder 11 could also be connected to several intake valves 14A and several exhaust valves 14B. The camshaft 15, set in rotation, alternately allows the opening and closing of the intake valves 14A and exhaust 14B of each combustion chamber 11 A.
L’ensemble des pistons 12 est relié à un vilebrequin 13 dont la mise en rotation, réalisée par la poussée de chaque piston 12, permet le stockage d’énergie cinétique par un volant d’inertie (non représenté), entraînant la rotation des roues du véhicule. Le vilebrequin 13 comprend une première roue dentée 130, illustrée sur la figure 4, comportant un nombre prédéterminé de dents espacées régulièrement, ainsi qu’un espace libre 132 de dents correspondant à une position de référence du vilebrequin 13. Une telle première roue dentée 130 étant connue en soi, elle ne sera pas davantage détaillée ici.The set of pistons 12 is connected to a crankshaft 13, the rotation of which, carried out by the thrust of each piston 12, allows the storage of kinetic energy by a flywheel (not shown), causing the wheels to rotate of the vehicle. The crankshaft 13 comprises a first toothed wheel 130, illustrated in FIG. 4, comprising a predetermined number of regularly spaced teeth, as well as a free space 132 of teeth corresponding to a reference position of the crankshaft 13. Such a first toothed wheel 130 being known per se, it will not be further detailed here.
En référence à la figure 3, un capteur de position 16 est monté en regard de la première roue dentée 130 de manière à permettre la détection de la position de référence et le décompte du nombre de dents défilant devant le capteur de position 16 depuis la position de référence par le module de commande 20 lorsque le vilebrequin 13 est entraîné en rotation. Plus précisément, le capteur de position 16 délivre un premier signal S10, illustré sur la figure 6, représentatif du passage des dents qui permet au module de commande 20 de déterminer la position angulaire du vilebrequin 13 de 0° à 720°. En variante, le capteur de position 16 pourrait lui-même détecter la position de référence, compter les dents et envoyer ces informations au module de commande 20 sans que cela ne limite la portée de la présente invention.With reference to FIG. 3, a position sensor 16 is mounted opposite the first toothed wheel 130 so as to allow the detection of the reference position and the counting of the number of teeth passing in front of the position sensor 16 from the position by the control module 20 when the crankshaft 13 is rotated. More specifically, the position sensor 16 delivers a first signal S10, illustrated in FIG. 6, representative of the passage of the teeth which allows the control module 20 to determine the angular position of the crankshaft 13 from 0 ° to 720 °. As a variant, the position sensor 16 could itself detect the reference position, count the teeth and send this information to the control module 20 without this limiting the scope of the present invention.
L’arbre à cames 15 comprend une cible se présentant sous la forme d’une deuxième roue dentée 150, illustrée sur la figure 5. La deuxième roue dentée 150 comprend une pluralité de dents réparties à la périphérie de la deuxième roue dentée 150. Deux dents successives sont séparées par un espace, également désigné creux, ce qui permet au signal S20 généré par le capteur de position 17 de l’arbre à cames 15 de présenter une alternance de niveaux haut et de niveaux bas comme cela sera présenté par la suite. Un niveau haut correspond à une dent et un niveau bas correspond à un creux, autrement dit à un espace entre deux dents.The camshaft 15 comprises a target in the form of a second toothed wheel 150, illustrated in FIG. 5. The second toothed wheel 150 comprises a plurality of teeth distributed around the periphery of the second toothed wheel 150. Two successive teeth are separated by a space, also designated hollow, which allows the signal S20 generated by the position sensor 17 of the camshaft 15 to present an alternation of high levels and low levels as will be presented later . A high level corresponds to a tooth and a low level corresponds to a hollow, in other words to a space between two teeth.
La deuxième roue dentée 150 selon l’invention comprend une pluralité de secteurs, de préférence au moins trois secteurs, comprenant chacun un agencement propre de dents. Ceci permet ainsi au capteur de position 17 de détecter le secteur et ainsi de déterminer de manière rapide la position de l’arbre à cames 15 comme cela sera présenté par la suite.The second toothed wheel 150 according to the invention comprises a plurality of sectors, preferably at least three sectors, each comprising its own arrangement of teeth. This thus allows the position sensor 17 to detect the sector and thus to quickly determine the position of the camshaft 15 as will be presented below.
II est représenté sur la figure 5, une deuxième roue dentée 150 comprenant un premier secteur 151, un deuxième secteur 152 et un troisième secteur 153.FIG. 5 shows a second toothed wheel 150 comprising a first sector 151, a second sector 152 and a third sector 153.
Le premier secteur 151 ne comprend aucune dent. Autrement dit, le premier secteur 151 comprend un espace libre de dent. Le premier secteur 151 présente ainsi un niveau bas.The first sector 151 does not include any teeth. In other words, the first sector 151 comprises a free tooth space. The first sector 151 thus presents a low level.
Le deuxième secteur 152 est constitué d’une dent. Le deuxième secteur 152 ne comprend ainsi pas d’espace libre de dent. Le deuxième secteur 152 présente ainsi un niveau haut.The second sector 152 consists of a tooth. The second sector 152 thus does not include a free tooth space. The second sector 152 thus presents a high level.
Le troisième secteur 153 comprend une pluralité de dents espacées régulièrement et présentant des tailles identiques. Le troisième secteur 153 présente ainsi une alternance régulière de niveaux hauts et de niveaux bas. La longueur entre deux niveaux hauts, autrement dit la longueur d’un niveau haut et d’un niveau bas successifs, est identique. Selon un mode de réalisation, les niveaux hauts et les niveaux bas présentent des tailles identiques.The third sector 153 comprises a plurality of regularly spaced teeth having identical sizes. The third sector 153 thus presents a regular alternation of high and low levels. The length between two high levels, in other words the length of a successive high level and a low level, is identical. According to one embodiment, the high levels and the low levels have identical sizes.
Selon un aspect préféré de l’invention, les secteurs 151, 152, 153 couvrent une portion identique de la circonférence de la roue dentée 150. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5 dans lequel la cible comprend trois secteurs 151, 152, 153, chaque secteur 151, 152, 153 s’étend sur 120°.According to a preferred aspect of the invention, the sectors 151, 152, 153 cover an identical portion of the circumference of the toothed wheel 150. In the embodiment shown in FIG. 5 in which the target comprises three sectors 151, 152, 153, each sector 151, 152, 153 extends over 120 °.
Dans d’autres modes de réalisation représentés sur les figures 7 et 8, la cible comprend un quatrième secteur 154 comprenant une pluralité de dents espacées régulièrement et présentant des tailles identiques. Chaque secteur 151, 152, 153, 154 s’étend ainsi sur 90°.In other embodiments shown in Figures 7 and 8, the target comprises a fourth sector 154 comprising a plurality of regularly spaced teeth and having identical sizes. Each sector 151, 152, 153, 154 thus extends over 90 °.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 7, chacun du troisième secteur 153 et du quatrième secteur 154 sont placés entre le premier secteur 151 et le deuxième secteur 152. Autrement dit, les secteurs 151, 152, 153, 154 sont placés de manière à avoir une alternance entre un secteur comprenant un niveau, haut ou bas, constant et un secteur comprenant une alternance régulière de niveaux.In the embodiment shown in FIG. 7, each of the third sector 153 and of the fourth sector 154 are placed between the first sector 151 and the second sector 152. In other words, the sectors 151, 152, 153, 154 are placed so to have an alternation between a sector comprising a level, high or low, constant and a sector comprising a regular alternation of levels.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 8, le troisième secteur 153 et le quatrième secteur 154 sont placés successivement.In the embodiment shown in FIG. 8, the third sector 153 and the fourth sector 154 are placed successively.
En référence à la figure 3, un capteur de position 17 est monté en regard de la deuxième roue dentée 150 de manière à permettre la détection de la position angulaire de l’arbre à cames 15. Plus précisément, le capteur de position 17 délivre un deuxième signal S20, illustré sur la figure 6, représentatif du passage des dents qui permet au module de commande 20 de déterminer la position angulaire de 0° à 360° de l’arbre à cames 15. En variante, le capteur de position 17 pourrait lui-même détecter la position des dents et envoyer ces informations au module de commande 20 sans que cela ne limite la portée de la présente invention.With reference to FIG. 3, a position sensor 17 is mounted opposite the second toothed wheel 150 so as to allow the detection of the angular position of the camshaft 15. More precisely, the position sensor 17 delivers a second signal S20, illustrated in FIG. 6, representative of the passage of the teeth which allows the control module 20 to determine the angular position from 0 ° to 360 ° of the camshaft 15. As a variant, the position sensor 17 could itself detect the position of the teeth and send this information to the control module 20 without this limiting the scope of the present invention.
Le moteur 10 est de type moteur à quatre temps. Aussi, lors du fonctionnement du moteur 10, quatre phases de fonctionnement sont nécessaires pour chaque cylindre 11 : une phase d’admission d’air et de carburant dans la chambre de combustion 11A du cylindre 11, une phase de compression du mélange obtenu au terme de laquelle va s’effectuer sa combustion, une phase de détente des gaz issus de la combustion du mélange générant la poussée du piston 12 et une phase d’échappement des gaz hors de la chambre de combustion 11A. Ces quatre phases forment un cycle du moteur qui se répète. Lors de la phase d’admission et de la phase de détente, le piston 12 est en position basse, également désignée point mort bas. Lors de la phase de compression et de la phase d’échappement, le piston 12 est en position haute, également désignée point mort haut.The engine 10 is of the four-stroke engine type. Also, during the operation of the engine 10, four operating phases are necessary for each cylinder 11: a phase of admission of air and fuel into the combustion chamber 11A of the cylinder 11, a phase of compression of the mixture obtained at the end from which its combustion will take place, a phase of expansion of the gases resulting from the combustion of the mixture generating the thrust of the piston 12 and a phase of exhaust of the gases out of the combustion chamber 11A. These four phases form a repeating engine cycle. During the intake phase and the expansion phase, the piston 12 is in the low position, also known as bottom dead center. During the compression phase and the exhaust phase, the piston 12 is in the high position, also known as top dead center.
Ainsi, lors d’un cycle du moteur, le vilebrequin 13 tourne de deux tours tant que l’arbre à cames 15 tourne d’un seul tour. Autrement dit, le vilebrequin 13 tourne deux fois plus que l’arbre à cames 15. Ainsi, la position de l’arbre à cames 15 est comprise entre 0 et 360° tandis que la position du vilebrequin 13 est comprise entre 0 et 720°. Aussi, par la suite, les positions angulaires seront définies en référence à l’arbre à cames 15 et comprises entre 0 et 360°. Il est représenté sur la figure 6, le premier et le deuxième signal S10, S20 au cours d’un cycle du moteur, soit pour une rotation complète d’un arbre à cames 15 de 360°.Thus, during one engine cycle, the crankshaft 13 rotates two turns as long as the camshaft 15 rotates only one revolution. In other words, the crankshaft 13 rotates twice as much as the camshaft 15. Thus, the position of the camshaft 15 is between 0 and 360 ° while the position of the crankshaft 13 is between 0 and 720 ° . Also, subsequently, the angular positions will be defined with reference to the camshaft 15 and between 0 and 360 °. It is represented in FIG. 6, the first and the second signal S10, S20 during an engine cycle, ie for a complete rotation of a camshaft 15 by 360 °.
Deux espaces libres 132 sont ainsi détectés sur le premier signal S1 durant un cycle. Aussi, lorsqu’un espace creux 132 est détecté, l’arbre à cames 15 peut être dans deux positions différentes. Or, le moment d’injection du carburant dépend de la position de l’arbre à cames.Two free spaces 132 are thus detected on the first signal S1 during a cycle. Also, when a hollow space 132 is detected, the camshaft 15 can be in two different positions. However, the fuel injection time depends on the position of the camshaft.
Aussi, afin de permettre le fonctionnement du moteur 10, l’arbre à cames 15 et le vilebrequin 13 doivent être synchronisés afin d’optimiser la commande d’injection de carburant dans le moteur 10.Also, in order to allow the engine 10 to operate, the camshaft 15 and the crankshaft 13 must be synchronized in order to optimize the fuel injection control in the engine 10.
Il va maintenant être décrit un exemple de mise en œuvre du procédé de synchronisation du vilebrequin 13 et de l’arbre à cames 15.There will now be described an example of implementation of the method for synchronizing the crankshaft 13 and the camshaft 15.
Le premier capteur 16 détecte les différentes dents 131 et l’espace libre 132 de la première roue dentée 130 et génère le premier signal S10. Le deuxième capteur 17 détecte les dents et les creux de la deuxième roue dentée 150 et génère le deuxième signal S20. Le module de commande 20 reçoit le premier et le deuxième signal S10, S20.The first sensor 16 detects the different teeth 131 and the free space 132 of the first toothed wheel 130 and generates the first signal S10. The second sensor 17 detects the teeth and the hollows of the second toothed wheel 150 and generates the second signal S20. The control module 20 receives the first and the second signal S10, S20.
Le module de commande 20 détecte à quel secteur 151, 152, 153 de la deuxième roue dentée 150 correspondent les dents et les creux détectées afin de déterminer de manière rapide la position angulaire de l’arbre à cames 15. De même, le module de commande 20 détecte l’espace libre 132 de la première roue dentée et compte le nombre de dents détectées depuis cet espace libre 132 afin de déterminer la position angulaire du vilebrequin 13. Le module de commande 20 détermine alors la position relative du vilebrequin 13 par rapport à l’arbre à cames 15.The control module 20 detects which sector 151, 152, 153 of the second toothed wheel 150 correspond to the teeth and the recesses detected in order to quickly determine the angular position of the camshaft 15. Likewise, the control 20 detects the free space 132 of the first toothed wheel and counts the number of teeth detected from this free space 132 in order to determine the angular position of the crankshaft 13. The control module 20 then determines the relative position of the crankshaft 13 with respect to to the camshaft 15.
Une telle cible 150 comprenant plusieurs secteurs distincts permet de synchroniser rapidement les positions du vilebrequin 13 et de l’arbre à cames 15 en mode dégradé du moteur, notamment en cas de défaut sur le vilebrequin 13.Such a target 150 comprising several distinct sectors makes it possible to rapidly synchronize the positions of the crankshaft 13 and of the camshaft 15 in degraded mode of the engine, in particular in the event of a fault on the crankshaft 13.
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