WO2019193271A1 - Procédé de calibration automatique d'un capteur d'arbre à cames pour corriger un faux rond de cible - Google Patents

Procédé de calibration automatique d'un capteur d'arbre à cames pour corriger un faux rond de cible Download PDF

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WO2019193271A1
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WO
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target
signal
raw signal
value
passage
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PCT/FR2019/050725
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Denis BOUSCAREN
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Continental Automotive France
Continental Automotive Gmbh
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    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/24476—Signal processing

Definitions

  • the present invention belongs to the field of sensors for a motor vehicle.
  • the invention relates to a method for automatically calibrating a camshaft sensor for a motor vehicle.
  • a camshaft sensor is for example used in a motor vehicle to determine in which phase of the combustion cycle is a cylinder of the engine (intake phase, compression phase, explosion phase or exhaust phase) . Such information allows for example a calculator to determine when and in which cylinder to inject fuel.
  • Such a camshaft sensor generally comprises a target (for example a metal disk whose periphery is toothed), a magnetic field generator (for example a permanent magnet), a measuring cell of the magnetic field (for example a cell Hall effect or magneto-resistive cell), and an electronic signal processing module.
  • a target for example a metal disk whose periphery is toothed
  • a magnetic field generator for example a permanent magnet
  • a measuring cell of the magnetic field for example a cell Hall effect or magneto-resistive cell
  • an electronic signal processing module for example a cell Hall effect or magneto-resistive cell
  • the teeth of the target are generally the same height, but may have spacings (notch) and not all lengths identical, so as to perform a coding of the angular positioning of the target.
  • the rotation of the target and the passage of the different teeth in front of the magnetic field generator cause variations in the magnetic field measured by the measuring cell, variations that can be analyzed to recognize the different teeth of the target and decode the angular position of the target and, ultimately, the angular position of the camshaft secured to the target.
  • the measurement cell provides the processing module with a raw signal representative of the intensity of the measured magnetic field.
  • the processing module then generates, from this raw signal, an output signal representative of the instants of passage of the different teeth of the target in front of the measuring cell.
  • This output signal is for example an electrical signal comprising a succession of slots, each slot corresponding to the passage of a tooth in front of the measuring cell.
  • Each slot has a rising edge and a falling edge substantially corresponding to the passages of the mechanical fronts of the tooth in front of the measuring cell.
  • each rising and falling edge of the output signal is determined from a predefined switching threshold for the raw signal.
  • the present output signal a rising edge when the raw signal passes above the switching threshold, and the output signal has a falling edge when the raw signal falls below the switching threshold.
  • a switching threshold corresponding to approximately 75% of the amplitude of the raw signal is used (the term "amplitude of the raw signal” is the difference between a maximum value and a minimum value observed for the said raw signal).
  • the accuracy of the sensor is usually also impacted because of geometry defects of the target (for example if all the teeth do not have exactly the same height). The consequence of such defects is that the gap distance between the measuring cell and a target tooth is not the same for each tooth.
  • the raw signal then takes different maximum and minimum values for each tooth, and a switching threshold that is optimally defined for one of the teeth can then be quite inappropriate for another tooth.
  • the present invention aims to remedy all or part of the disadvantages of the prior art, in particular those described above, by proposing a method of automatic calibration of a camshaft sensor using two different switching thresholds for each tooth of the target instead of a single switching threshold per tooth.
  • a method for automatically calibrating a camshaft sensor for a motor vehicle engine comprises:
  • a primary measurement cell configured to provide a raw signal representative of the variations of a magnetic field induced by a rotation of the target
  • a processing module configured to supply, from the raw signal, an output signal representative of the instants of passage of the teeth of the target in front of the primary cell.
  • the calibration process comprises steps of:
  • the calibration method is remarkable in that the value of said first local maximum is determined from a differential signal representative of a measurement difference of the magnetic field by two secondary cells.
  • the method comprises steps of:
  • the two switching thresholds for a tooth can be determined as a function of what has been observed for said tooth during a previous revolution, so that they are adapted to the characteristics specific to said tooth (possible geometry fault). and effects of a false target round).
  • the invention may further comprise one or more of the following characteristics, taken individually or in any technically possible combination.
  • the first local maximum corresponds to a value taken by the raw signal when the differential signal takes a first predetermined value
  • the second local maximum corresponds to a value taken by the raw signal when the differential signal takes a second predetermined value, during a passage of said tooth of the target in front of the secondary cells.
  • the first local maximum corresponds to a value taken by the raw signal in the vicinity of said falling edge when the differential signal has a negative slope and takes a first predetermined value D fe defined by:
  • the second local maximum corresponds to a value taken by the raw signal in the vicinity of said rising edge when the differential signal has a negative slope and takes a second predetermined value D re defined by:
  • D max and D min respectively correspond to a maximum value and to a minimum value of the differential signal when a passage of the teeth of the target in front of the secondary cells
  • D m is a value defined by:
  • K re and K fe are two factors between 0 and 1.
  • said local minimum corresponds to a value taken by the raw signal when the differential signal takes a predetermined value during a passage of a hollow separating two teeth of the target in front of the secondary cells.
  • the local minimum corresponds to the value taken by the raw signal when the differential signal takes a value D m defined by:
  • D max and D min are respectively a maximum value and a minimum value for the differential signal when the teeth of the target 14 pass in front of the secondary cells.
  • the secondary cells are arranged on either side of the primary cell, at the same distance from the primary cell, and at the same distance from a center of the toothed target as that of the primary cell.
  • the present invention relates to a camshaft sensor for a motor vehicle engine comprising:
  • a primary measurement cell configured to provide a raw signal representative of the variations of a magnetic field induced by the rotation of the target
  • a processing module configured to supply, from said raw signal, an output signal representative of the instants of passage of the teeth of the target in front of the primary cell.
  • the senor has two secondary measurement cells and the processing module is configured to:
  • the invention may further comprise one or more of the following features, taken separately or in any technically possible combination.
  • the first local maximum corresponds to a value taken by the raw signal when the differential signal takes a first predetermined value
  • the second local maximum corresponds to a value taken by the raw signal when the differential signal takes a certain amount. second predetermined value, during a passage of said tooth of the target in front of the secondary cells.
  • the first local maximum corresponds to a value taken by the raw signal in the vicinity of said falling edge when the differential signal has a negative slope and takes a first predetermined value D fe defined by:
  • the second local maximum corresponds to a value taken by the raw signal in the vicinity of said rising edge when the differential signal has a negative slope and takes a second predetermined value D re defined by:
  • D max and D min respectively correspond to a maximum value and a minimum value of the differential signal when the teeth of the target pass in front of the secondary cells
  • D m is a value defined by:
  • K re and K fe are two factors between 0 and 1.
  • the present invention relates to a motor vehicle having a camshaft sensor according to any one of the preceding embodiments.
  • the invention will be better understood on reading the following description, given by way of non-limiting example, and with reference to FIGS. 1 to 5 which represent:
  • FIG. 1 a schematic representation of a conventional camshaft sensor
  • FIG. 2 a schematic representation, for a tooth of the target, of a raw signal representative of the variations of the magnetic field induced by the rotation of the target of the sensor, and of an associated output signal,
  • FIG. 3 a schematic representation of the effect of a false target round on the raw signal and on the output signal for a tooth of the target
  • FIG. 4 a schematic representation of a camshaft sensor according to the invention
  • FIG. 5 a schematic representation of the output signal generated with two switching thresholds applied to the raw signal for a tooth of the target.
  • the present invention aims to improve the accuracy of a camshaft sensor of a motor vehicle engine.
  • FIG. 1 schematically shows an example of a conventional camshaft sensor.
  • This sensor 10 comprises a target 14, a magnetic field generator 11, a primary measurement cell 12, and an electronic signal processing module 13.
  • the target 14 is constituted by a metal disc whose periphery is toothed, the magnetic field generator 11 is a permanent magnet, and the primary cell 12 for measuring the magnetic field is a Hall effect cell. As illustrated in FIG. 1, the primary measurement cell 12 is positioned at the level of the magnetic field generator 1 1.
  • the magnetic field measured by the measuring cell can be formed by the target itself which, if where appropriate, is composed of a magnetic material.
  • the target is "magnetically" toothed, that is to say that the geometry of the periphery of the target has an alternation of North poles (equivalent to the teeth of the example of Figure 1) and South (equivalent to the troughs of the example of Figure 1).
  • the target 14 is attached to a shaft of a camshaft so that the target disk 14 and the cam shaft are coaxial.
  • the axis of the shaft of the camshaft and the axis of the target 14 are merged and they both pass through the center 15 of the target 14.
  • the teeth D1, D2, D3 of the target 14 have respective lengths 11, 12 and 13, and are separated from each other by recesses S1, S2, S3 of respective lengths s1, s2 and s3.
  • Lengths 11, 12, 13, s1, s2, s3 of teeth D1, D2, D3 and recesses S1, S2, S3 are not all identical in order to perform coding of the angular positioning of the target.
  • the teeth D1, D2, D3 are generally all the same height, but manufacturing defects of the target 14 may nevertheless lead to observe slightly different values for the respective heights h 1, h 2, h 3 of the teeth D 1, D 2, D 3.
  • the target 14 comprises three teeth D1, D2, D3, but the invention also applies to sensors 10 whose target 14 comprises a different number of teeth.
  • the invention is applicable to a target 14 comprising at least one tooth.
  • the rotation R of the target 14 and the successive passage of the different teeth D1, D2, D3 in front of the magnetic field generator 1 1 cause variations in the magnetic field measured by the primary cell 12.
  • the magnetic field varies in effect as a function of the gap distance e separating the generator 11 from the magnetic field and the target 14.
  • the primary measurement cell 12 provides the processing module 13 with a raw signal representative of the intensity of the measured magnetic field.
  • the processing module 13 is for example configured to generate, from this raw signal, an output signal representative of the instants of passage of the different teeth D1, D2, D3 of the target 14 in front of the primary measurement cell 12. The output signal can then make it possible to recognize the instants of passage of the different teeth D1, D2, D3 of the target 14 in front of the primary measurement cell 12 and, finally, the angular position of the integral camshaft of the target.
  • the processing module 13 comprises, for example, one or more processors and storage means (electronic memory) in which a computer program product is stored in the form of a set of program code instructions.
  • the processing module 13 comprises programmable logic circuits of the FPGA, PLD, etc. type, and / or specialized integrated circuits (ASICs), and / or discrete electronic components, etc., adapted to implement these steps.
  • the processing module 13 comprises means configured in a software and / or hardware way to implement the operations necessary to generate said output signal from the raw signal.
  • Part a) of FIG. 2 diagrammatically represents a portion of a raw signal 20 representative of the variations of the magnetic field measured by the primary cell 12.
  • the intensity B of the magnetic field is represented on the ordinate while the time t is represented in FIG. abscissa.
  • the portion of the raw signal 20 represented in part a) of FIG. 2 corresponds, for example, to a passage of the tooth D1 of the target 14 in front of the primary measurement cell 12.
  • the raw signal 20 thus has a main slot with a rising edge 21 corresponding to the beginning of the passage of the tooth D1 in front of the primary cell 12, and a falling edge 22 corresponding to the end of the passage of the tooth D1 in front of the primary cell 12.
  • the rising edge corresponds to a sharp increase in the magnetic field due to the sudden decrease in the air gap e when the tooth D1 begins to pass in front of the primary cell 12 (passage from a hollow S3 to a tooth D1).
  • the falling edge corresponds to a sudden decrease in the magnetic field due to the sudden increase in the gap e when the tooth D1 ends its passage in front of the primary cell 12 (passage of a tooth D1 to a hollow S1).
  • the signal 20 assumes a substantially constant value assuming that the gap is substantially identical throughout the passage of the tooth D1 in front of the primary cell 12.
  • Such an assumption assumes a height h1 substantially constant over the entire length 11 of the tooth D1, and an absence of "false round" of the target 14.
  • Part b) of FIG. 2 diagrammatically represents a portion of an output signal generated by the processing module 13 from the raw signal 20.
  • This output signal 30 is for example an electrical signal taking a positive value (for example 5V) when a tooth D1, D2, D3 faces the cell primary 12, and a zero value (OV) when a recess S1, S2, S3 faces the primary cell 12.
  • the voltage V of the output signal 30 is represented on the ordinate and the time t is represented on the abscissa.
  • the output signal 30 thus comprises a succession of slots, each slot corresponding to the passage of a tooth D1, D2, D3 of the target 14 in front of the primary measurement cell 12.
  • Each slot comprises a rising edge 31 and a falling edge 32 corresponding substantially to the passages of the mechanical fronts of a tooth D1, D2, D3 in front of the measuring cell.
  • the portion of the raw signal 30 represented on part b) of FIG. 2 corresponds, for example, to a passage of the tooth D1 in front of the primary cell 12.
  • each rising edge 31 and the falling edge 32 of the output signal 30 (i.e., each transition of the electrical signal) is determined from a predefined switching threshold S for the raw signal 20.
  • the output signal 30 has a rising edge 31 when the raw signal 20 passes above the switching threshold S, and the output signal 30 has a falling edge 32 when the raw signal 20 passes below the switching threshold S.
  • the switching threshold S is calculated for example from a percentage of an amplitude A of the raw signal equal to the difference between a local maximum H c and a local minimum L c observed for said raw signal 20
  • the switching threshold S conventionally corresponds to a value chosen in a range between 70% and 80% of the amplitude A, preferably approximately 75% of the amplitude A.
  • the switching threshold S is conventionally defined by:
  • the part a) of FIG. 3 schematically represents the effect of a large false round on the portion of the raw signal corresponding to the passage of the tooth D1 in front of the primary cell 12. Because of the false circle, the gap distance e between the tooth D1 and the magnetic field generator 1 1 can vary significantly during the passage of the tooth D1 in front of the primary measurement cell 12. This variation can be all the more important as the length 11 of the tooth D1 is large.
  • the local maximum H c of the raw signal 20 detected in the vicinity of the falling edge 22 is significantly greater than a local maximum of the raw signal 20 in the vicinity of the rising edge 21. It follows that the switching threshold S calculated as a function of the difference between the local maximum H c and the local minimum L c is appropriate for determining the falling edge 32 of the output signal 30, but that it is, on the other hand, unsuitable for determine the rising edge 31.
  • Part b) of FIG. 3 represents the portion of the output signal generated from the switching threshold S calculated in this way. It is clear that the rising edge 31 of the output signal 30 is triggered late compared to the beginning of the passage of the tooth D1 in front of the primary cell 12. This then leads to an inaccuracy of the sensor 10 to determine the time of passage of the tooth D1 in front the primary measuring cell 12 and, ultimately, an inaccuracy in the estimation of the angular position of the camshaft integral with the target 14.
  • the problem of false round of target leading to variations of the raw signal on a portion separating a rising edge 21 from a falling edge 22 can also be generated or amplified by the fact that a height h1, h2 , h3 of a tooth D1, D2, D3 is not constant along the length 11, I2, I3 of said tooth D1, D2, D3.
  • Such a phenomenon can be caused by manufacturing defects of the target 14.
  • a false round of the target causes a modulation of the raw signal 20 leading to an asymmetry of the portion of the raw signal corresponding to the passage of a tooth D1, D2, D3 in front of the cell.
  • This modulation is generally periodic and follows the rotation frequency of the target 14.
  • the asymmetry illustrated in part a) of FIG. 3 for the tooth D1 is repeated at each turn of the target 14.
  • Figure 4 shows schematically such a sensor 10 'camshaft.
  • the sensor 10 'represented in FIG. 4 further comprises two secondary cells 12a, 12b for measuring the magnetic field.
  • the two secondary cells 12a, 12b are arranged on either side of a primary cell 12 ', at the same distance from the primary cell 12' and at a distance from the center 15 of the toothed target 14 equal to the distance separating the primary cell 12 'from the center 15 of the target 14.
  • the processing module 13 ' is configured to generate, from the magnetic field measurements made by the secondary cells 12a, 12b, a differential signal representative of a measurement difference of the magnetic field by said secondary cells 12a, 12b.
  • Part a) of FIG. 5 schematically represents a portion of a raw signal 20 representative of the variations of the magnetic field measured by the primary cell 12 'during the passage of the tooth D1. This portion of the raw signal 20 is similar to that previously described with reference to part a) of FIG. In addition, the corresponding portion of the differential signal 40 representative of the measurement difference of the magnetic field by the secondary cells 12a, 12b is also shown in part a) of FIG. 5.
  • the differential signal 40 reaches a local minimum 41 when the secondary cell 12a is already in front of the hollow S3 separating the tooth D3 from the tooth D1 while the secondary cell 12b is still in front of the tooth D3 (at this time, the secondary cell 12a measure in effect a weak magnetic field because the air gap e is between the generator 11 'of magnetic field and the target 14 at the secondary cell 12a is large , while inversely at the same time the secondary cell 12b measures a strong magnetic field because the air gap eb between the magnetic field generator 1 1 'and the target 14 at the secondary cell 12b is small).
  • the differential 40 reaches a local maximum signal 42 when the 12a secondary cell is already in front of the tooth D1 (air gap e is small) while the secondary cell 12b is still in front of the hollow S3 separating D3 tooth of the tooth D1 ( air gap e big b ).
  • the differential signal 40 then reaches a new local minimum 43 when the secondary cell 12a is already in front of the hollow S1 separating the tooth D1 of the tooth D2 while the secondary cell 12b is still opposite the tooth D1.
  • the differential signal 40 thus has a succession of local minima and maxima during a passage of the different teeth D1, D2, D3 of the target 14 in front of the secondary cells 12a, 12b during a turn of the target 14.
  • the processing module 13 ' is for example configured to determine for the tooth D1 during a turn of the target 14:
  • a first predetermined value D fe defined by:
  • K fe is a predetermined factor between 0 and 1, and preferably between 0.125 and 0.25
  • a second predetermined value D re defined by:
  • K re is a predetermined factor between 0 and 1, and preferably between 0.125 and 0.25,
  • a value of a first local maximum H fe as being the value taken by the raw signal 20 in the vicinity of the falling edge 22 when the differential signal 40 has a negative slope and takes the first predetermined value D fe ,
  • a first amplitude A fe corresponding to the difference between the values of the first local maximum H fe and the local minimum L
  • a second amplitude A re corresponding to the difference between the values of the second local maximum H re and the local minimum L
  • the second switching threshold S re defined by:
  • K is a predefined factor between 0 and 1, preferably between 0.7 and 0.8, and more preferably still approximately equal to 0.75.
  • the part a) of FIG. 5 schematically represents the values of the first local maximum H fe , the second local maximum H re , the first amplitude A fe , the second amplitude A re , the first switching threshold S fe , and the second switching threshold S re determined for a passage of the tooth D1 in front of the primary cell 12 '.
  • Part b) of FIG. 5 illustrates how the first switching threshold S fe and the second switching threshold S re are used, in the next turn of the target 14, to generate the output signal 30.
  • the output signal 30 has a rising edge 31 (that is to say that the electrical signal goes from a low state at 0V to a high state at 5V) at the moment when the raw signal 20 measured by the primary cell 12 'passes above the second switching threshold S re .
  • the output signal 30 has a falling edge 32 (transition from the high state to the low state) at the instant when the raw signal 20 measured by the primary cell 12 'falls below the first switching threshold Sfe-
  • D min and D max can be used to determine the values D min and D max .
  • D min rather than using an average value of the minima 41, 43 local observed for the differential signal 40 for the different teeth D1, D2, D3 during a target turn 14, it is conceivable to use a maximum value or a minimum value of said local minimums 41, 43.
  • D max which can be determined as being the maximum value or the minimum value of the local maxima 42 observed for the differential signal 40 for the different teeth D1, D2, D3 during a target turn 14.
  • a particular choice of method for determining D min , D max , D m , the first predetermined value D fe or the second predetermined value D re represents only one variant of the invention.
  • the values D mm , D max , D m , K re , Kf e , the first predetermined value Df e or the second predetermined value D re may possibly be determined as a function of the positioning of the secondary cells 12a, 12b with respect to the primary cell. 12 ', especially if the secondary cells 12a, 12b are not located at the same distance from the primary cell 12'.
  • the values D min , D max , D m , the first predetermined value D fe or the second predetermined value D re are updated at each new turn of the target 14.
  • these values are predetermined and they do not change during the operation of the sensor 10 ', or they are updated at a lower frequency, for example when a certain number of turns of the target 14 is reached, or when a predetermined period of time expires. It is advantageous to update these values regularly because they can vary, depending for example on the temperature, short of the operation of the sensor.
  • the values of the first local maximum H fe , the second local maximum H re , the local minimum L, the first amplitude A fe , the second amplitude A re , the first switching threshold S fe , and the second switching threshold S re can be determined for each tooth D1, D2, D3 and updated at each new turn of the target 14, or they can be updated at a lower frequency.
  • the local minimum L may for example be detected, in a known manner, similar to what has been described with reference to part a) of FIG. 3, when the raw signal varies from a higher value (in absolute value) to a predefined constant C after its slope has become positive near the rising edge 21. It is thus possible to define such a local minimum L for each tooth D1, D2, D3 at each new turn of the target 14.
  • a local minimum L can be detected using the differential signal 40.
  • the value of the local minimum L of the raw signal 20 during the passage of the recess S3 separating the tooth D3 and the tooth D1 corresponds to the value taken by the raw signal 20 at the moment when the differential signal reaches the value D m .
  • the local minimum L of the raw signal 20 is determined as being the value of the raw signal 20 at the moment when the differential signal 40 takes the value D m when it passes from a local minimum 41 to a local maximum 42,
  • the first local maximum H fe is determined as being the value of the raw signal 20 at the moment when the differential signal 40 takes the first predetermined value D fe when it passes from a local maximum 42 to a local minimum 43,
  • the second local maximum H re is determined as being the value of the raw signal 20 at the moment when the differential signal 40 takes the second predetermined value Dre when it passes from a local maximum 42 to a local minimum 43.
  • a false round of the target 14 has less impact on the portions of the raw signal 20 corresponding to the passage of a hollow S1, S2, S3 in front of the primary cell 12 'than on the portions of the raw signal 20 corresponding to the passage of a tooth in front of the primary cell 12 '.
  • the asymmetry due to the false round of target observed on a portion of the raw signal corresponding to the passage of a tooth in front of the primary cell 12 ' is generally not observed on a portion of the raw signal corresponding to the passage of time.
  • a hollow S1, S2, S3 in front of the primary cell 12 ' is generally not observed on a portion of the raw signal corresponding to the passage of time.
  • the first switching threshold S fe and the second switching threshold S re can then for example be determined as follows:
  • the calibration method according to the invention makes it possible to determine more precisely the instants of a rising edge 31 and of a falling edge 32 of the output signal corresponding respectively to the time of passage of the fronts.
  • the first switching threshold S fe and the second switching threshold S re for a tooth D1, D2, D3 are advantageously determined as a function of what has been observed for said tooth during a previous revolution, so that they are adapted to the characteristics of said tooth (possible geometry defect and effects of a false round of target).

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de calibration automatique d'un capteur (10') d'arbre à cames pour moteur de véhicule automobile. Le capteur (10') comporte un module de traitement (13') configuré pour générer, à partir d'un signal brut (20) représentatif des variations d'un champ magnétique induites par une rotation d'une cible (14) et mesuré par une cellule primaire (12'), un signal de sortie (30) représentatif des instants de passage de dents (D1, D2, D3) de la cible devant la cellule primaire. Le capteur comporte en outre deux cellules secondaires (12a, 12b) de mesure. Le procédé de calibration permet alors de déterminer deux seuils de commutation (Sre, Sfe) différents pour chaque dent à partir d'un signal différentiel (40) représentatif d'une différence de mesure du champ magnétique par les cellules secondaires. L'invention concerne également un capteur (10') d'arbre à cames mettant en oeuvre un tel procédé, ainsi qu'un véhicule automobile comportant un tel capteur.

Description

Procédé de calibration automatique d’un capteur d’arbre à cames pour corriger un faux rond de cible
La présente invention appartient au domaine des capteurs pour véhicule automobile. Notamment, l’invention concerne un procédé de calibration automatique d’un capteur d’arbre à cames pour véhicule automobile.
Un capteur d’arbre à cames est par exemple utilisé dans un véhicule automobile pour déterminer dans quelle phase du cycle de combustion se trouve un cylindre du moteur (phase d’admission, phase de compression, phase d’explosion ou phase d’échappement). Une telle information permet par exemple à un calculateur de déterminer à quel moment et dans quel cylindre il faut injecter du carburant.
Un tel capteur d’arbre à cames comporte généralement une cible (par exemple un disque métallique dont la périphérie est dentée), un générateur de champ magnétique (par exemple un aimant permanent), une cellule de mesure du champ magnétique (par exemple une cellule à effet Hall ou une cellule magnéto-résistive), et un module électronique de traitement de signal.
Les dents de la cible ont généralement une même hauteur, mais peuvent avoir des espacements (creux) et des longueurs non tous identiques, de manière à réaliser un codage du positionnement angulaire de la cible.
Ainsi, la rotation de la cible et le passage des différentes dents devant le générateur de champ magnétique entraînent des variations du champ magnétique mesuré par la cellule de mesure, variations qui pourront être analysées pour reconnaître les différentes dents de la cible et décoder la position angulaire de la cible et, in fine, la position angulaire de l’arbre à cames solidaire de la cible.
La cellule de mesure fournit au module de traitement un signal brut représentatif de l’intensité du champ magnétique mesuré. Le module de traitement génère alors, à partir de ce signal brut, un signal de sortie représentatif des instants de passage des différentes dents de la cible devant la cellule de mesure.
Ce signal de sortie est par exemple un signal électrique comportant une succession de créneaux, chaque créneau correspondant au passage d’une dent devant la cellule de mesure. Chaque créneau comporte un front montant et un front descendant correspondant sensiblement aux passages des fronts mécaniques de la dent devant la cellule de mesure.
Généralement, chaque front montant et descendant du signal de sortie (c’est-à-dire chaque transition du signal électrique) est déterminé à partir d’un seuil de commutation prédéfini pour le signal brut. Autrement dit, le signal de sortie présente un front montant lorsque le signal brut passe au-dessus du seuil de commutation, et le signal de sortie présente un front descendant lorsque le signal brut passe au-dessous du seuil de commutation. Conventionnellement, un seuil de commutation correspondant environ à 75% de l’amplitude du signal brut est utilisé (on entend par « amplitude du signal brut » la différence entre une valeur maximale et une valeur minimale observée pour ledit signal brut).
Il est par exemple possible de définir un seuil de commutation fixe qui ne change pas de valeur lors du fonctionnement du capteur. Une telle solution est cependant particulièrement imprécise dans la mesure où les valeurs minimale et maximale du signal brut peuvent évoluer de manière significative pendant le fonctionnement du capteur, notamment en fonction de la température.
Il est alors connu de l’art antérieur de mettre à jour la valeur du seuil de commutation à chaque nouveau tour de cible, en fonction des valeurs minimale et maximale du signal brut observées pendant ledit tour de cible. La valeur mise à jour du seuil de commutation est alors utilisée au tour de cible suivant. Une telle solution améliore la précision du capteur.
Cependant, la précision du capteur est généralement aussi impactée à cause de défauts de géométrie de la cible (par exemple si toutes les dents n’ont pas exactement la même hauteur). La conséquence de tels défauts est que la distance d’entrefer entre la cellule de mesure et une dent de la cible n’est pas la même pour chaque dent. Le signal brut prend alors des valeurs maximale et minimale différentes pour chaque dent, et un seuil de commutation qui est défini de manière optimale pour une des dents peut alors être tout à fait inapproprié pour une autre dent.
Il est alors connu de l’art antérieur de déterminer un seuil de commutation différent pour chaque dent de la cible. Chaque seuil de commutation pour chaque dent de la cible peut être mis à jour à chaque nouveau tour de cible pour être utilisé au tour de cible suivant. Une telle solution améliore encore la précision du capteur.
Néanmoins, les différentes solutions de l’art antérieur ne permettent pas toujours d’atteindre la précision requise par certains constructeurs automobiles pour un capteur d’arbre à cames.
La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant un procédé de calibration automatique d’un capteur d’arbre à cames utilisant deux seuils de commutation différents pour chaque dent de la cible au lieu d’un seul seuil de commutation par dent. A cet effet, et selon un premier aspect, il est proposé par la présente invention un procédé de calibration automatique d’un capteur d’arbre à cames pour moteur de véhicule automobile. Le capteur comporte :
• une cible dentée,
• une cellule primaire de mesure configurée pour fournir un signal brut représentatif des variations d’un champ magnétique induites par une rotation de la cible, et
• un module de traitement configuré pour fournir à partir du signal brut un signal de sortie représentatif des instants de passage des dents de la cible devant la cellule primaire.
Le procédé de calibration comporte des étapes de :
• détermination d’un minimum local du signal brut lors d’un passage devant la cellule primaire d’un creux séparant deux dents de la cible,
• détermination d’un premier maximum local du signal brut au voisinage d’un front descendant dudit signal brut correspondant à une fin de passage d’une dent de la cible devant la cellule primaire,
• détermination d’un premier seuil de commutation pour la génération du signal de sortie en fonction des valeurs du premier maximum local et du minimum local.
Le procédé de calibration est remarquable en ce que la valeur dudit premier maximum local est déterminée à partir d’un signal différentiel représentatif d’une différence de mesure du champ magnétique par deux cellules secondaires. En outre, le procédé comporte des étapes de :
• détermination, à partir dudit signal différentiel, d’un deuxième maximum local du signal brut au voisinage d’un front montant dudit signal brut correspondant à un début de passage de ladite dent de la cible devant la cellule primaire,
• détermination d’un deuxième seuil de commutation en fonction des valeurs du deuxième maximum local et du minimum local,
• génération dudit signal de sortie à partir du signal brut, du premier seuil de commutation et du deuxième seuil de commutation.
Ainsi, pour chaque passage d’une dent de la cible devant la cellule primaire, deux seuils de commutation distincts sont déterminés. De telles dispositions permettent notamment de pouvoir déterminer avec plus de précision les instants d’un front montant et d’un front descendant du signal de sortie correspondant respectivement aux instant de passage des fronts mécaniques de ladite dent au début et à la fin du passage de la dent devant la cellule primaire.
Avantageusement, les deux seuils de commutation pour une dent peuvent être déterminés en fonction de ce qui a été observé pour ladite dent lors d’un tour précédent, de telle sorte qu’ils sont adaptés aux caractéristiques propres à ladite dent (éventuel défaut de géométrie et effets d’un faux rond de cible).
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, le premier maximum local correspond à une valeur prise par le signal brut lorsque le signal différentiel prend une première valeur prédéterminée, et le deuxième maximum local correspond à une valeur prise par le signal brut lorsque le signal différentiel prend une deuxième valeur prédéterminée, lors d’un passage de ladite dent de la cible devant les cellules secondaires.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre :
• le premier maximum local correspond à une valeur prise par le signal brut au voisinage dudit front descendant lorsque le signal différentiel a une pente négative et prend une première valeur prédéterminée Dfe définie par :
Figure imgf000006_0001
le deuxième maximum local correspond à une valeur prise par le signal brut au voisinage dudit front montant lorsque le signal différentiel a une pente négative et prend une deuxième valeur prédéterminée Dre définie par :
Dre— Drn + (Dmax— Drn) X Kre
ou :
Dmax et Dmin correspondent respectivement à une valeur maximale et à une valeur minimale du signal différentiel lors d’un passage des dents de la cible devant les cellules secondaires,
Dm est une valeur définie par :
Figure imgf000006_0002
Kre et Kfe sont deux facteurs compris entre 0 et 1.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, ledit minimum local correspond à une valeur prise par le signal brut lorsque le signal différentiel prend une valeur prédéterminée lors d’un passage d’un creux séparant deux dents de la cible devant les cellules secondaires.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, le minimum local correspond à la valeur prise par le signal brut lorsque le signal différentiel prend une valeur Dm définie par :
Figure imgf000007_0001
où Dmax et Dmin sont respectivement une valeur maximale et une valeur minimale pour le signal différentiel lors d’un passage des dents de la cible 14 devant les cellules secondaires.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, les cellules secondaires sont disposées de part et d’autre de la cellule primaire, à une même distance de la cellule primaire, et à une même distance d’un centre de la cible dentée que celle de la cellule primaire.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un capteur d’arbre à cames pour moteur de véhicule automobile comportant :
• une cible dentée,
• une cellule primaire de mesure configurée pour fournir un signal brut représentatif des variations d’un champ magnétique induites par la rotation de la cible, et
• un module de traitement configuré pour fournir à partir dudit signal brut un signal de sortie représentatif des instants de passage des dents de la cible devant la cellule primaire.
En outre, le capteur comporte deux cellules secondaires de mesure et le module de traitement est configuré pour :
• générer un signal différentiel représentatif d’une différence de mesure du champ magnétique par lesdites deux cellules secondaires,
• déterminer, à partir dudit signal différentiel, un premier maximum local du signal brut au voisinage d’un front descendant dudit signal brut correspondant à une fin de passage d’une dent de la cible devant la cellule primaire,
• déterminer, à partir dudit signal différentiel, un deuxième maximum local du signal brut au voisinage d’un front montant dudit signal brut correspondant à un début de passage de ladite dent de la cible devant la cellule primaire,
• déterminer un minimum local du signal brut lors d’un passage devant la cellule primaire d’un creux séparant deux dents de la cible, • déterminer un premier seuil de commutation en fonction des valeurs du premier maximum local et du minimum local,
• déterminer un deuxième seuil de commutation en fonction des valeurs du deuxième maximum local et du minimum local,
• générer ledit signal de sortie à partir du signal brut, du premier seuil de commutation et du deuxième seuil de commutation.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Dans des modes particuliers de réalisation, le premier maximum local correspond à une valeur prise par le signal brut lorsque le signal différentiel prend une première valeur prédéterminée, et le deuxième maximum local correspond à une valeur prise par le signal brut lorsque le signal différentiel prend une deuxième valeur prédéterminée, lors d’un passage de ladite dent de la cible devant les cellules secondaires.
Dans des modes particuliers de réalisation :
• le premier maximum local correspond à une valeur prise par le signal brut au voisinage dudit front descendant lorsque le signal différentiel a une pente négative et prend une première valeur prédéterminée Dfe définie par :
Dfe ~ Dm ~ (Pm ~ Drn[n) X K c
• le deuxième maximum local correspond à une valeur prise par le signal brut au voisinage dudit front montant lorsque le signal différentiel a une pente négative et prend une deuxième valeur prédéterminée Dre définie par :
Dre— Drn + (Drnax— Dm) X Kre
où :
Dmax et Dmin correspondent respectivement une valeur maximale et une valeur minimale du signal différentiel lors d’un passage des dents de la cible devant les cellules secondaires,
Dm est une valeur définie par :
Figure imgf000008_0001
Kre et Kfe sont deux facteurs compris entre 0 et 1.
Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un véhicule automobile comportant un capteur d’arbre à cames selon l’un quelconque des modes de réalisations précédent. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures 1 à 5 qui représentent :
- Figure 1 : une représentation schématique d’un capteur d’arbre à cames conventionnel,
- Figure 2 : une représentation schématique, pour une dent de la cible, d’un signal brut représentatif des variations du champ magnétique induites par la rotation de la cible du capteur, et d’un signal de sortie associé,
- Figure 3 : une représentation schématique de l’effet d’un faux rond de cible sur le signal brut et sur le signal de sortie pour une dent de la cible,
- Figure 4 : une représentation schématique d’un capteur d’arbre à cames selon l’invention,
- Figure 5 : une représentation schématique du signal de sortie généré à l’aide de deux seuils de commutation appliqués sur le signal brut pour une dent de la cible.
Dans ces figures, des références identiques d’une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas nécessairement à une même échelle, sauf mention contraire.
Tel qu’indiqué précédemment, la présente invention vise à améliorer la précision d’un capteur d’arbre à cames d’un moteur de véhicule automobile.
La figure 1 représente schématiquement un exemple de capteur 10 d’arbre à cames conventionnel. Ce capteur 10 comporte une cible 14, un générateur 11 de champ magnétique, une cellule primaire 12 de mesure, et un module électronique 13 de traitement de signal.
Dans l’exemple considéré et décrit de manière nullement limitative, la cible 14 est constituée par un disque métallique dont la périphérie est dentée, le générateur 11 de champ magnétique est un aimant permanent, et la cellule primaire 12 de mesure du champ magnétique est une cellule à effet Hall. Tel qu’illustré sur la figure 1 , la cellule primaire 12 de mesure est positionnée au niveau du générateur 1 1 de champ magnétique.
Il convient de noter que, selon un autre exemple, le champ magnétique mesuré par la cellule de mesure peut être formé par la cible elle-même qui, le cas échéant, est composée d’un matériau magnétique. Dans un tel cas, la cible est « magnétiquement » dentée, c’est-à-dire que la géométrie de la périphérie de la cible présente une alternance de pôles Nord (équivalents aux dents de l’exemple de la figure 1 ) et Sud (équivalents aux creux de l’exemple de la figure 1 ).
La cible 14 est fixée sur une tige d’un arbre à cames de telle sorte que le disque de la cible 14 et la tige de l’arbre à cames soient coaxiaux. Autrement dit, dans un cas idéal, c’est-à-dire en l’absence de défaut de précision lors du montage de la cible 14 sur l’arbre à came, l’axe de la tige de l’arbre à cames et l’axe de la cible 14 sont confondus et ils passent tous les deux par le centre 15 de la cible 14.
Les dents D1 , D2, D3 de la cible 14 ont pour longueurs respectives 11 , I2 et I3, et sont séparées les unes des autres par des creux S1 , S2, S3 de longueurs respectives s1 , s2 et s3. Les longueurs 11 , I2, I3, s1 , s2, s3 des dents D1 , D2, D3 et des creux S1 , S2, S3 ne sont pas toutes identiques afin de réaliser un codage du positionnement angulaire de la cible. Les dents D1 , D2, D3 ont généralement toutes la même hauteur, mais des défauts de fabrication de la cible 14 peuvent néanmoins conduire à observer des valeurs légèrement différentes pour les hauteurs respectives h 1 , h2, h3 des dents D1 , D2, D3.
Il convient de noter que dans l’exemple considéré, la cible 14 comporte trois dents D1 , D2, D3, mais l’invention s’applique également à des capteurs 10 dont la cible 14 comporte un nombre différent de dents. Notamment, l’invention est applicable à une cible 14 comportant au moins une dent.
La rotation R de la cible 14 et le passage successif des différentes dents D1 , D2, D3 devant le générateur 1 1 de champ magnétique entraînent des variations du champ magnétique mesuré par la cellule primaire 12. Le champ magnétique varie en effet en fonction de la distance d’entrefer e séparant le générateur 11 de champ magnétique et la cible 14.
La cellule primaire 12 de mesure fournit au module de traitement 13 un signal brut représentatif de l’intensité du champ magnétique mesuré. Le module de traitement 13 est par exemple configuré pour générer, à partir de ce signal brut, un signal de sortie représentatif des instants de passage des différentes dents D1 , D2, D3 de la cible 14 devant la cellule primaire 12 de mesure. Le signal de sortie peut alors permettre de reconnaître les instants de passage des différentes dents D1 , D2, D3 de la cible 14 devant la cellule primaire 12 de mesure et, in fine, la position angulaire de l’arbre à cames solidaire de la cible. Pour ce faire, le module de traitement 13 comporte par exemple un ou plusieurs processeurs et des moyens de mémorisation (mémoire électronique) dans lesquels est mémorisé un produit programme d’ordinateur, sous la forme d’un ensemble d’instructions de code de programme à exécuter pour mettre en oeuvre les différentes étapes nécessaires à la génération dudit signal de sortie à partir du signal brut. Alternativement ou en complément, le module de traitement 13 comporte des circuits logiques programmables de type FPGA, PLD, etc., et/ou des circuits intégrés spécialisés (ASIC), et/ou des composants électroniques discrets, etc., adaptés à mettre en oeuvre ces étapes. En d’autres termes, le module de traitement 13 comporte des moyens configurés de façon logicielle et/ou matérielle pour mettre en oeuvre les opérations nécessaires pour générer ledit signal de sortie à partir du signal brut.
La partie a) de la figure 2 représente schématiquement une portion d’un signal brut 20 représentatif des variations du champ magnétique mesuré par la cellule primaire 12. L’intensité B du champ magnétique est représentée en ordonnée tandis que le temps t est représenté en abscisse.
La portion du signal brut 20 représenté sur la partie a) de la figure 2 correspond par exemple à un passage de la dent D1 de la cible 14 devant la cellule primaire 12 de mesure. Le signal brut 20 présente ainsi un créneau principal avec un front montant 21 correspondant au début du passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12, et un front descendant 22 correspondant à la fin du passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12. Le front montant correspond à une augmentation brutale du champ magnétique à cause de la diminution brutale de l’entrefer e lorsque la dent D1 commence à passer devant la cellule primaire 12 (passage d’un creux S3 à une dent D1 ). Le front descendant correspond à une diminution brutale du champ magnétique à cause de l’augmentation brutale de l’entrefer e lorsque la dent D1 termine son passage devant la cellule primaire 12 (passage d’une dent D1 à un creux S1 ). Entre le front montant 21 et le front descendant 22, le signal 20 prend une valeur sensiblement constante dans l’hypothèse où l’entrefer est sensiblement identique pendant toute la durée du passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12. Une telle hypothèse suppose une hauteur h1 sensiblement constante sur toute la longueur 11 de la dent D1 , ainsi qu’une absence de « faux rond » de la cible 14.
La partie b) de la figure 2 représente schématiquement une portion d’un signal de sortie 30 généré par le module de traitement 13 à partir du signal brut 20.
Ce signal de sortie 30 est par exemple un signal électrique prenant une valeur positive (par exemple 5V) lorsqu’une dent D1 , D2, D3 fait face à la cellule primaire 12, et une valeur nulle (OV) lorsqu’un creux S1 , S2, S3 fait face à la cellule primaire 12. La tension électrique V du signal de sortie 30 est représentée en ordonnée et le temps t est représenté en abscisses.
Le signal de sortie 30 comporte ainsi une succession de créneaux, chaque créneau correspondant au passage d’une dent D1 , D2, D3 de la cible 14 devant la cellule primaire 12 de mesure. Chaque créneau comporte un front montant 31 et un front descendant 32 correspondant sensiblement aux passages des fronts mécaniques d’une dent D1 , D2, D3 devant la cellule de mesure. La portion du signal brut 30 représenté sur la partie b) de la figure 2 correspond par exemple à un passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12.
Généralement, chaque front montant 31 et descendant 32 du signal de sortie 30 (c’est-à-dire chaque transition du signal électrique) est déterminé à partir d’un seuil de commutation S prédéfini pour le signal brut 20. Autrement dit, le signal de sortie 30 présente un front montant 31 lorsque le signal brut 20 passe au-dessus du seuil de commutation S, et le signal de sortie 30 présente un front descendant 32 lorsque le signal brut 20 passe au-dessous du seuil de commutation S.
De manière conventionnelle, le seuil de commutation S est calculé par exemple à partir d’un pourcentage d’une amplitude A du signal brut 20 égale à la différence entre un maximum local Hc et un minimum local Lc observés pour ledit signal brut 20. Le seuil de commutation S correspond conventionnellement à une valeur choisie dans une plage comprise entre 70% et 80% de l’amplitude A, préférentiellement environ 75% de l’amplitude A. Autrement dit, pour un facteur K compris entre 0 et 1 , généralement compris entre 0,7 et 0,8 et valant préférentiellement 0,75, le seuil de commutation S est conventionnellement défini par :
S = Lc + A X K
Il est connu, par exemple, de déterminer à chaque nouveau tour de la cible 14, pour la dent D1 , un minimum local Lc du signal brut 20 précédent un front montant 21 , et un maximum local Hc précédent un front descendant 22, afin de mettre à jour la valeur d’un seuil de commutation S à utiliser pour générer le signal de sortie 30 lors du prochain tour de la cible 14.
Il est aussi connu, par exemple, de détecter un minimum local Lc (respectivement un maximum local Hc) lorsque le signal brut 20 varie d’une valeur supérieure (en valeur absolue) à une constante prédéfinie C après que sa pente soit devenue positive (respectivement négative). Ceci peut être répété à chaque tour de la cible 14 et pour chaque dent D1 , D2, D3 de la cible 14 afin d’obtenir pour le tour suivant de la cible 14 une valeur du seuil de commutation S à utiliser. Il peut s’agir d’un seul et même seuil de commutation S à utiliser pour toutes les dents D1 , D2, D3 (la valeur de ce seuil étant par exemple calculée en fonction d’une valeur moyenne, minimale ou maximale des minima locaux Lc et/ou des maxima locaux Hc observés pour les dents D1 , D2, D3), ou bien il peut s’agir d’un seuil de commutation S différent pour chaque dent D1 , D2, D3 (la valeur de ce seuil étant par exemple calculée en fonction du maximum local Hc et du minimum local Lc observés pour chaque dent D1 , D2, D3).
Une telle solution n’apporte cependant pas suffisamment de précision dans le cas d’un faux rond de la cible 14. On entend par « faux rond de cible » le défaut lié au fait que l’axe de la cible 14 ne coïncide pas parfaitement avec l’axe de la tige de l’arbre à cames sur laquelle la cible 14 est fixée. Un tel défaut peut conduire à des variations plus ou moins importantes du signal brut 20 sur une portion séparant un front montant 21 d’un front descendant 22.
La partie a) de la figure 3 représente schématiquement l’effet d’un faux rond important sur la portion du signal brut 20 correspondant au passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12. A cause du faux rond, la distance d’entrefer e entre la dent D1 et le générateur 1 1 de champ magnétique peut varier significativement au cours du passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12 de mesure. Cette variation peut être d’autant plus importante que la longueur 11 de la dent D1 est grande.
Comme illustré sur la partie a) de la figure 3, le maximum local Hc du signal brut 20 détecté au voisinage du front descendant 22 est significativement plus grand qu’un maximum local du signal brut 20 au voisinage du front montant 21. Il en résulte que le seuil de commutation S calculé en fonction de la différence entre le maximum local Hc et le minimum local Lc est approprié pour déterminer le front descendant 32 du signal de sortie 30, mais qu’il est en revanche mal approprié pour en déterminer le front montant 31 .
La partie b) de la figure 3, représente la portion du signal de sortie 30 généré à partir du seuil de commutation S ainsi calculé. Il apparaît clairement que le front montant 31 du signal de sortie 30 est déclenché tardivement par rapport au début du passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12. Cela conduit alors à une imprécision du capteur 10 pour déterminer l’instant de passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12 de mesure et, in fine, à une imprécision dans l’estimation de la position angulaire de l’arbre à cames solidaire de la cible 14.
Il convient de noter que le problème de faux rond de cible conduisant à des variations du signal brut 20 sur une portion séparant un front montant 21 d’un front descendant 22 peut également être généré ou amplifié par le fait qu’une hauteur h1 , h2, h3 d’une dent D1 , D2, D3 n’est pas constante sur la longueur 11 , I2, I3 de ladite dent D1 , D2, D3. Un tel phénomène peut être provoqué par des défauts de fabrication de la cible 14.
Comme illustré sur la partie a) de la figure 3, un faux rond de cible entraîne une modulation du signal brut 20 conduisant à une asymétrie de la portion du signal brut 20 correspondant au passage d’une dent D1 , D2, D3 devant la cellule primaire 12. Cette modulation est généralement périodique et suit la fréquence de rotation de la cible 14. Autrement dit, l’asymétrie illustrée sur la partie a) de la figure 3 pour la dent D1 se répète à chaque tour de la cible 14.
La suite de la description s’attache à décrire un capteur d’arbre à cames et un procédé de calibration dudit capteur permettant de corriger le problème de faux rond de cible susmentionné.
La figure 4 représente schématiquement un tel capteur 10’ d’arbre à cames. Outre les éléments déjà décrit en référence à la figure 1 , le capteur 10’ représenté à la figure 4 comporte en outre deux cellules secondaires 12a, 12b de mesure de champ magnétique.
Dans l’exemple considéré, et tel qu’illustré schématiquement à la figure 4, les deux cellules secondaires 12a, 12b sont disposées de part et d’autre d’une cellule primaire 12’, à une même distance de la cellule primaire 12’, et à une distance du centre 15 de la cible 14 dentée égale à la distance séparant la cellule primaire 12’ du centre 15 de la cible 14.
Le module de traitement 13’ est configuré pour générer, à partir des mesures de champ magnétique effectuées par les cellules secondaires 12a, 12b, un signal différentiel représentatif d’une différence de mesure du champ magnétique par lesdites cellules secondaires 12a, 12b.
La partie a) de la figure 5 représente schématiquement une portion d’un signal brut 20 représentatif des variations du champ magnétique mesuré par la cellule primaire 12’ lors du passage de la dent D1. Cette portion du signal brut 20 est similaire à celle précédemment décrite en référence à la partie a) de la figure 3. En outre, la portion correspondante du signal différentiel 40 représentatif de la différence de mesure du champ magnétique par les cellules secondaires 12a, 12b est également représenté sur la partie a) de la figure 5.
Sur la portion illustrée sur la partie a) de la figure 5, le signal différentiel 40 atteint un minimum local 41 lorsque la cellule secondaire 12a est déjà en face du creux S3 séparant la dent D3 de la dent D1 alors que la cellule secondaire 12b est encore en face de la dent D3 (à cet instant, la cellule secondaire 12a mesure en effet un champ magnétique faible car l’entrefer ea séparant le générateur 11’ de champ magnétique et la cible 14 au niveau de la cellule secondaire 12a est grand, alors qu’inversement au même instant la cellule secondaire 12b mesure un champ magnétique fort car l’entrefer eb séparant le générateur 1 1’ de champ magnétique et la cible 14 au niveau de la cellule secondaire 12b est petit). Le signal différentiel 40 atteint un maximum local 42 lorsque la cellule secondaire 12a est déjà en face de la dent D1 (entrefer ea petit) alors que la cellule secondaire 12b est encore en face du creux S3 séparant la dent D3 de la dent D1 (entrefer eb grand). Le signal différentiel 40 atteint ensuite un nouveau minimum local 43 lorsque la cellule secondaire 12a est déjà en face du creux S1 séparant la dent D1 de la dent D2 alors que la cellule secondaire 12b est encore en face de la dent D1.
Le signal différentiel 40 présente ainsi une succession de minima et de maxima locaux lors d’un passage des différentes dents D1 , D2, D3 de la cible 14 devant les cellules secondaires 12a, 12b pendant un tour de la cible 14.
Il est alors possible, à partir de ce signal différentiel 40, de déterminer pour une dent D1 , D2, D3 donnée de la cible 14 deux seuils de commutation distincts au lieu d’un seul seuil de commutation.
Par exemple, et tel qu’illustré sur la partie a) de la figure 5, lors du passage de la dent D1 devant les différentes cellules de mesure primaire 12’ et secondaires 12a, 12b, il est possible de déterminer à partir du signal différentiel 40 un premier seuil de commutation Sfe pour le front descendant 22 du signal brut 20 correspondant à la fin du passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12’, et un deuxième seuil de commutation Sre pour le front montant 21 du signal brut 20 correspondant au début du passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12’.
Le fait de déterminer un premier seuil de commutation Sfe pour le front descendant 22 et un deuxième seuil de commutation Sre distinct pour le front montant 21 permet de corriger le problème engendré par le faux rond de cible. Dans un mode de mise en oeuvre particulier, le module de traitement 13’ est par exemple configuré pour déterminer pour la dent D1 lors d’un tour de la cible 14 :
• une valeur Dmax correspondant à une valeur moyenne des maxima locaux 42 observés pour le signal différentiel 40 pour les différentes dents D1 , D2, D3,
• une valeur Dmin correspondant à une valeur moyenne des minima locaux 41 , 43 observés pour le signal différentiel 40 pour les différentes dents D1 , D3, D3,
• une valeur Dm définie par :
n _ Dmax + D-min
m - 2
• une première valeur prédéterminée Dfe définie par :
Dfe ~ Dm ~ (Pm ~ Drn[n) X K c
où Kfe est un facteur prédéterminé compris entre 0 et 1 , et préférentiellement compris entre 0,125 et 0,25,
• une deuxième valeur prédéterminée Dre définie par :
Dre— Drn + (Drnax— Dm) X Kre
où Kre est un facteur prédéterminé compris entre 0 et 1 , et préférentiellement compris entre 0,125 et 0,25,
• un minimum local L du signal brut 20 lors d’un passage d’un creux S3
• une valeur d’un premier maximum local Hfe comme étant la valeur prise par le signal brut 20 au voisinage du front descendant 22 lorsque le signal différentiel 40 a une pente négative et prend la première valeur prédéterminée Dfe,
• une valeur d’un deuxième maximum local Hre comme étant la valeur prise par le signal brut 20 au voisinage du front montant 21 lorsque le signal différentiel 40 a une pente négative et prend la deuxième valeur prédéterminée Dre,
• une première amplitude Afe correspondant à la différence entre les valeurs du premier maximum local Hfe et du minimum local L,
• une deuxième amplitude Are correspondant à la différence entre esvaleurs du deuxième maximum local Hre et du minimum local L,
le premier seuil de commutation Sfe défini par :
Sfe = L + Afe x K
le deuxième seuil de commutation Sre défini par :
Sre = L + Are X K où K est un facteur prédéfini compris entre 0 et 1 , préférentiellement entre 0,7 et 0,8, et plus préférentiellement encore environ égal à 0,75.
La partie a) de la figure 5 représente schématiquement les valeurs du premier maximum local Hfe, du deuxième maximum local Hre, de la première amplitude Afe, de la deuxième amplitude Are, du premier seuil de commutation Sfe, et du deuxième seuil de commutation Sre déterminées pour un passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12’. Ces opérations peuvent bien évidemment être répétées pour les différentes dents D1 , D2, D3 de la cible 14 afin de déterminer deux seuils de commutation différents pour chacune d’elle.
La partie b) de la figure 5 illustre comment Le premier seuil de commutation Sfe et le deuxième seuil de commutation Sre sont utilisés, au tour suivant de la cible 14, pour générer le signal de sortie 30. Pendant le passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12’, le signal de sortie 30 présente un front montant 31 (c'est-à-dire que le signal électrique passe d’un état bas à 0V à un état haut à 5V) à l’instant où le signal brut 20 mesuré par la cellule primaire 12’ passe au-dessus du deuxième seuil de commutation Sre. Le signal de sortie 30 présente un front descendant 32 (transition de l’état haut vers l’état bas) à l’instant où le signal brut 20 mesuré par la cellule primaire 12’ passe au-dessous du premier seuil de commutation Sfe-
Il apparaît ainsi sur la partie b) de la figure 5 que le signal de sortie 30 représente avec précision l’instant de passage de la dent D1 devant la cellule primaire 12’, et ce malgré l’asymétrie de la portion correspondante du signal brut 20 due au faux rond de cible.
Là encore, il convient de noter que ces opérations peuvent être répétées pour les différentes dents D1 , D2, D3 de la cible 14 à l’aide des seuils de commutation déterminés pour chacune d’elle.
Il convient de noter que d’autres méthodes peuvent être utilisées pour déterminer les valeurs Dmin et Dmax. Par exemple, pour déterminer Dmin, plutôt que d’utiliser une valeur moyenne des minima 41 , 43 locaux observés pour le signal différentiel 40 pour les différentes dents D1 , D2, D3 pendant un tour de cible 14, il est envisageable d’utiliser une valeur maximale ou une valeur minimale desdits minima 41 , 43 locaux. Il en va de même pour déterminer Dmax qui peut être déterminée comme étant la valeur maximale ou la valeur minimale des maxima 42 locaux observés pour le signal différentiel 40 pour les différentes dents D1 , D2, D3 pendant un tour de cible 14. Aussi, un choix particulier de méthode pour déterminer Dmin, Dmax, Dm, la première valeur prédéterminée Dfe ou la deuxième valeur prédéterminée Dre ne représente qu’une variante de l’invention.
Les valeurs Dmm, Dmax, Dm, Kre, Kfe, la première valeur prédéterminée Dfe ou la deuxième valeur prédéterminée Dre peuvent éventuellement être déterminées en fonction du positionnement des cellules secondaires 12a, 12b par rapport à la cellule primaire 12’, notamment si les cellules secondaires 12a, 12b ne sont pas situées à une même distance de la cellule primaire 12’.
Dans l’exemple considéré, les valeurs Dmin, Dmax, Dm, la première valeur prédéterminée Dfe ou la deuxième valeur prédéterminée Dre sont mises à jour à chaque nouveau tour de la cible 14. Cependant rien n’empêche que, selon d’autres exemples, ces valeurs soient prédéterminées et qu’elles n’évoluent pas pendant le fonctionnement du capteur 10’, ou bien qu’elles soient mises à jour à une fréquence moins importante, par exemple quand un certain nombre de tours de la cible 14 est atteint, ou bien quand une période de temps prédéterminée expire. Il est avantageux de mettre ces valeurs à jour régulièrement car elles peuvent varier, en fonction par exemple de la température, au court du fonctionnement du capteur.
Il en va de même des valeurs du premier maximum local Hfe, du deuxième maximum local Hre, du minimum local L, de la première amplitude Afe, de la deuxième amplitude Are, du premier seuil de commutation Sfe, et du deuxième seuil de commutation Sre : elles peuvent être déterminées pour chaque dent D1 , D2, D3 et mises à jour à chaque nouveau tour de la cible 14, ou bien elles peuvent être mises à jour à une fréquence moins importante.
Le minimum local L peut par exemple être détecté, de manière connue, similairement à ce qui a été décrit en référence à la partie a) de la figure 3, lorsque le signal brut 20 varie d’une valeur supérieure (en valeur absolue) à une constante prédéfinie C après que sa pente soit devenue positive au voisinage du front montant 21. Il est ainsi possible de définir un tel minimum local L pour chaque dent D1 , D2, D3 à chaque nouveau tour de la cible 14.
Selon d’autres exemples, il est aussi envisageable d’utiliser la valeur moyenne (ou maximale ou un minimale) de l’ensemble des minima locaux L observés pour le signal brut 20 pour les différentes dents D1 , D2, D3 pendant un tour de la cible 14. Là encore, cette valeur peut être mise à jour à chaque tour de la cible 14 ou bien à une fréquence moins importante.
Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, un minimum local L peut être détecté à l’aide du signal différentiel 40. Par exemple, et tel qu’illustré sur la partie a) de la figure 5, la valeur du minimum local L du signal brut 20 lors du passage du creux S3 séparant la dent D3 et la dent D1 correspond à la valeur prise par le signal brut 20 à l’instant où le signal différentiel atteint la valeur Dm.
Ainsi, dans l’exemple illustré sur la partie a) de la figure 5 :
• le minimum local L du signal brut 20 est déterminé comme étant la valeur du signal brut 20 au moment où le signal différentiel 40 prend la valeur Dm lorsqu’il passe d’un minimum local 41 à un maximum local 42,
• le premier maximum local Hfe est déterminé comme étant la valeur du signal brut 20 au moment où le signal différentiel 40 prend la première valeur prédéterminée Dfe lorsqu’il passe d’un maximum local 42 à un minimum local 43,
• le deuxième maximum local Hre est déterminé comme étant la valeur du signal brut 20 au moment où le signal différentiel 40 prend la deuxième valeur prédéterminée Dre lorsqu’il passe d’un maximum local 42 à un minimum local 43.
Il convient de noter qu’un faux rond de la cible 14 a moins d’impact sur les portions du signal brut 20 correspondant au passage d’un creux S1 , S2, S3 devant la cellule primaire 12’ que sur les portions du signal brut 20 correspondant au passage d’une dent devant la cellule primaire 12’. Autrement dit, l’asymétrie due au faux rond de cible observée sur une portion du signal brut 20 correspondant au passage d’une dent devant la cellule primaire 12’ n’est généralement pas observée sur une portion du signal brut 20 correspondant au passage d’un creux S1 , S2, S3 devant la cellule primaire 12’. Selon l’enseignement de l’invention, il reste néanmoins envisageable de définir, à partir du signal différentiel 40, deux minima locaux Lre et Lfe distincts correspondant respectivement à un minimum local du signal brut 20 au voisinage du front montant 21 et à un minimum local du signal brut 20 au voisinage du front descendant 22. Le premier seuil de commutation Sfe et le deuxième seuil de commutation Sre peuvent alors par exemple être déterminés ainsi :
Sre Lre "f" C^re Lre ^ K
Sfe— Lfe + ( Hfg Lfe ) X K
La description ci-avant illustre clairement que, par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs fixés. En particulier, le procédé de calibration selon l’invention permet de déterminer avec plus de précision les instants d’un front montant 31 et d’un front descendant 32 du signal de sortie 30 correspondant respectivement aux instant de passage des fronts mécaniques d’une dent D1 , D2, D3 au début et à la fin du passage de ladite dent D1 , D2, D3 devant la cellule primaire 12’. Le premier seuil de commutation Sfe et le deuxième seuil de commutation Sre pour une dent D1 , D2, D3 sont avantageusement déterminés en fonction de ce qui a été observé pour ladite dent lors d’un tour précédent, de telle sorte qu’ils sont adaptés aux caractéristiques propres à ladite dent (éventuel défaut de géométrie et effets d’un faux rond de cible).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de calibration automatique d’un capteur (10’) d’arbre à cames pour moteur de véhicule automobile,
ledit capteur (10’) comportant :
• une cible (14) dentée,
• une cellule primaire (12’) de mesure configurée pour fournir un signal brut (20) représentatif des variations d’un champ magnétique induites par une rotation (R) de la cible (14), et
• un module de traitement (13’) configuré pour fournir à partir du signal brut (20) un signal de sortie (30) représentatif des instants de passage des dents (D1 , D2, D3) de la cible (14) devant la cellule primaire (12’),
ledit procédé de calibration comportant des étapes de :
• détermination d’un minimum local (L) du signal brut (20) lors d’un passage devant la cellule primaire (12’) d’un creux (S3) séparant deux dents (D3, D1 ) de la cible (14),
• détermination d’un premier maximum local (Hfe) du signal brut (20) au voisinage d’un front descendant (22) dudit signal brut (20) correspondant à une fin de passage d’une dent (D1 ) de la cible (14) devant la cellule primaire (12’),
• détermination d’un premier seuil de commutation (Sfe) pour la génération du signal de sortie (30) en fonction des valeurs du premier maximum local (Hfe) et du minimum local (L),
ledit procédé de calibration étant caractérisé en ce que ladite valeur du premier maximum local (Hfe) est déterminée à partir d’un signal différentiel (40) représentatif d’une différence de mesure du champ magnétique par deux cellules secondaires (12a, 12b), et en ce que ledit procédé comporte en outre des étapes de :
• détermination, à partir dudit signal différentiel (40), d’un deuxième maximum local (Hre) du signal brut (20) au voisinage d’un front montant (21 ) dudit signal brut (20) correspondant à un début de passage de ladite dent (D1 ) de la cible (14) devant la cellule primaire (12’), • détermination d’un deuxième seuil de commutation (Sre) en fonction des valeurs du deuxième maximum local (Hre) et du minimum local (L),
• génération dudit signal de sortie (30) à partir du signal brut (20), du premier seuil de commutation (Sfe) et du deuxième seuil de commutation (Sre).
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier maximum local (Hfe) correspond à une valeur prise par le signal brut (20) lorsque le signal différentiel (40) prend une première valeur prédéterminée (Dfe), et le deuxième maximum local (Hre) correspond à une valeur prise par le signal brut (20) lorsque le signal différentiel (40) prend une deuxième valeur prédéterminée (Dre), lors d’un passage de ladite dent (D1 ) de la cible (14) devant les cellules secondaires (12a, 12b).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que :
• le premier maximum local (Hfe) correspond à une valeur prise par le signal brut (20) au voisinage dudit front descendant (22) lorsque le signal différentiel (40) a une pente négative et prend une première valeur prédéterminée (Dfe) définie par :
Dfe ~ Drn ( Dm Drn[n) X K f, e
• le deuxième maximum local (Hre) correspond à une valeur prise par le signal brut (20) au voisinage dudit front montant (21 ) lorsque le signal différentiel (40) a une pente négative et prend une deuxième valeur prédéterminée (Dre) définie par :
Dre Dm + (Dmax Dm) X K·/
ou :
Dmax et Dmin correspondent respectivement à une valeur maximale et à une valeur minimale du signal différentiel (40) lors d’un passage des dents (D1 , D2, D3) de la cible (14) devant les cellules secondaires (12a, 12b),
Dm est une valeur définie par :
Figure imgf000022_0001
Kre et Kfe sont deux facteurs compris entre 0 et 1.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le minimum local (L) correspond à une valeur prise par le signal brut (20) lorsque le signal différentiel (40) prend une valeur prédéterminée (Dm) lors d’un passage d’un creux (S3) séparant deux dents (D3, D1 ) de la cible (14) devant les cellules secondaires (12a, 12b).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le minimum local
(L) correspond à une valeur prise par le signal brut (20) lorsque le signal différentiel (40) prend une valeur prédéterminée (Dm) définie par :
Figure imgf000023_0001
où Dmax et Dmin correspondent respectivement à une valeur maximale et à une valeur minimale pour le signal différentiel (40) lors d’un passage des dents (D1 , D2, D3) de la cible 14 devant les cellules secondaires (12a, 12b).
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdites cellules secondaires (12a, 12b) sont disposées de part et d’autre de la cellule primaire (12’), à une même distance de la cellule primaire (12’), et à une distance d’un centre (15) de la cible (14) égale à une distance séparant la cellule primaire (12’) du centre (15) de la cible (14).
7. Capteur (10’) d’arbre à cames pour moteur de véhicule automobile comportant :
• une cible (14) dentée,
· une cellule primaire (12’) de mesure configurée pour fournir un signal brut
(20) représentatif des variations d’un champ magnétique induites par la rotation de la cible (14), et
• un module de traitement (13’) configuré pour fournir à partir dudit signal brut (20) un signal de sortie (30) représentatif des instants de passage des dents (D1 , D1 , D3) de la cible (14) devant la cellule primaire (12’),
caractérisé en ce que :
ledit capteur (10’) comporte en outre deux cellules secondaires (12a, 12b) de mesure, le module de traitement (13’) est en outre configuré pour :
• générer un signal différentiel (40) représentatif d’une différence de mesure du champ magnétique par lesdites deux cellules secondaires (12a, 12b), • déterminer, à partir dudit signal différentiel, un premier maximum local (Hfe) du signal brut (20) au voisinage d’un front descendant (22) dudit signal brut (20) correspondant à une fin de passage d’une dent (D1 ) de la cible (14) devant la cellule primaire (12’),
• déterminer, à partir dudit signal différentiel, un deuxième maximum local (Hre) du signal brut (20) au voisinage d’un front montant (21 ) dudit signal brut (20) correspondant à un début de passage de ladite dent (D1 ) de la cible (14) devant la cellule primaire (12’),
• déterminer un minimum local (L) du signal brut (20) lors d’un passage devant la cellule primaire (12’) d’un creux (S3) séparant deux dents (D3, D1 ) de la cible (14),
• déterminer un premier seuil de commutation (Sfe) en fonction des valeurs du premier maximum local (Hfe) et du minimum local (L),
• déterminer un deuxième seuil de commutation (Sre) en fonction des valeurs du premier maximum local (Hre) et du minimum local (L),
• générer ledit signal de sortie (30) à partir du signal brut (20), du premier seuil de commutation (Sfe) et du deuxième seuil de commutation (Sre).
8. Capteur (10’) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier maximum local (Hfe) correspond à une valeur prise par le signal brut (20) lorsque le signal différentiel (40) prend une première valeur prédéterminée (Dfe), et le deuxième maximum local (Hre) correspond à une valeur prise par le signal brut (20) lorsque le signal différentiel (40) prend une deuxième valeur prédéterminée (Dre), lors d’un passage de ladite dent (D1 ) de la cible (14) devant les cellules secondaires (12a, 12b).
9. Capteur (10’) selon la revendication 8, caractérisé en ce que :
· le premier maximum local (Hfe) correspond à une valeur prise par le signal brut (20) au voisinage dudit front descendant (22) lorsque le signal différentiel (40) a une pente négative et prend une première valeur prédéterminée (Dfe) définie par :
Figure imgf000024_0001
le deuxième maximum local (Hre) correspond à une valeur prise par le signal brut (20) au voisinage dudit front montant (21 ) lorsque le signal différentiel (40) a une pente négative et prend une deuxième valeur prédéterminée (Dre) définie par :
Dre — Dm + (D max Drn X Kre
ou :
Dmax et Dmin correspondent respectivement à une valeur maximale et à une valeur minimale du signal différentiel (40) lors d’un passage des dents (D1 , D2, D3) de la cible (14) devant les cellules secondaires (12a, 12b),
Dm est une valeur définie par :
Figure imgf000025_0001
Kre et Kfe sont deux facteurs compris entre 0 et 1.
10. Véhicule automobile comportant un capteur (10’) d’arbre à cames selon l’une quelconque des revendications 7 à 9.
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