WO2022013046A1 - Capteur magnétique d'arbre d'entraînement pour véhicule - Google Patents

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WO2022013046A1
WO2022013046A1 PCT/EP2021/068918 EP2021068918W WO2022013046A1 WO 2022013046 A1 WO2022013046 A1 WO 2022013046A1 EP 2021068918 W EP2021068918 W EP 2021068918W WO 2022013046 A1 WO2022013046 A1 WO 2022013046A1
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WO
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drive shaft
sensor
angular position
camshaft
magnetic element
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Application number
PCT/EP2021/068918
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Inventor
Marie-Nathalie LARUE
Fabien JOSEPH
Stéphane Eloy
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—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
    • 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
    • G01D5/245—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 using a variable number of pulses in a train
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L2800/14—Determining a position, e.g. phase or lift
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/06—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
    • F02P7/067—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil
    • F02P7/07—Hall-effect pick-up devices

Definitions

  • the invention relates to the field of heat engines for vehicles, in particular automobiles, and more specifically a sensor and a method for synchronizing heat engines.
  • a heat engine of a motor vehicle comprises hollow cylinders each defining a combustion chamber into which is injected a mixture of air and fuel. 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 movement of the pistons in each cylinder of the engine rotates an engine shaft called the "crankshaft" which, via a transmission system, drives the wheels of the vehicle in rotation.
  • the air is injected into the combustion chamber via one or more intake valves, which are regularly opened and closed. Similarly, the gases resulting from the mixture of air and fuel are evacuated by one or more exhaust valves. These valves are connected to one or more camshafts making it possible to successively control their opening and their closing.
  • the crankshaft and the camshafts are in particular mechanically connected by a timing belt or chain.
  • crankshaft performs two rotations while the camshaft performs only one. Also, it is necessary to know in which of the first revolution or the second revolution the crankshaft is located in the engine cycle in order to inject the fuel at the moment and in the correct cylinders, this stage being called synchronization of the engine.
  • crankshaft sensor and a camshaft sensor are mounted in the vehicle in order to measure the angular position of the crankshaft and the angular position of the camshaft respectively.
  • each sensor is mounted opposite a toothed target fixed on the shaft and measures the variations of the magnetic field generated by the passage of the teeth in front of the sensor.
  • the sensor thus generates a sinusoidal type signal which it sends to the control computer engine of the vehicle so that the latter analyzes it to determine the angular position of the shaft. Knowing the angular position of the crankshaft and the angular position of the camshaft, the computer can determine in which revolution the crankshaft is in the engine cycle and thus synchronize the engine.
  • the magnetic sensor sends digital information on the angular position of the magnet in real time to the engine control computer of the vehicle via a dedicated digital communication bus so that said computer can manage the injection of fuel into the cylinders.
  • the invention relates to a sensor for a motor vehicle, said vehicle comprising a heat engine and an engine control computer, said engine comprising at least one drive shaft capable of being driven in rotation, said at least one drive comprising at least one magnetic element, said sensor being arranged opposite said at least one magnetic element, said computer being configured to determine the angular position of the at least one drive shaft relative to a predefined reference angular position at from an output signal supplied by the sensor, the sensor being remarkable in that it is able to generate an output signal in slots, from a measurement of the absolute angular position of the drive shaft d a signal in which each slot is characterized by an initial instant and a temporal width, by associating each initial instant with a predefined angular position of the drive shaft.
  • the senor associated with a magnetic element, is capable of operating with an engine control computer configured to operate with a sensor associated with a toothed target.
  • the absolute angular position measurement sensor thus modified according to the invention, makes it possible to have a drive shaft devoid of any type of toothed target, without having to modify the computer used in the vehicle.
  • the senor makes it possible to avoid the addition of a digital communication bus dedicated to the exchange of data between the sensor and the computer.
  • the sensor according to the invention therefore also makes it possible to reduce the cost of manufacturing a heat engine, since it avoids the addition of an additional communication bus and it makes it possible to use a shaft of drive devoid of any type of toothed target.
  • the camshaft sensor therefore also makes it possible to simplify the architecture of the engine.
  • the senor is configured for: a. measuring the magnetic field generated by the passage of the at least one magnetic element in front of the sensor during the rotation of the drive shaft, b. generating a cosine component and a sinusoidal component of the measured magnetic field, c. generating an intermediate signal giving the absolute angular position of the drive shaft from said cosine component and said sinusoidal component, d. generating the square-wave output signal of the sensor, by associating each initial instant with an absolute angular position of the intermediate signal generated, corresponding to a predefined angular position of the drive shaft over a complete turn of said drive shaft.
  • each initial instant designates the rising edge or the falling edge of a slot.
  • the magnetic element is a magnet, comprising two poles, fixed to one end of the drive shaft.
  • the magnetic element is in the form of a metal disc fixed to the flat face of the end of the drive shaft.
  • the invention also relates to a vehicle, in particular an automobile, comprising a combustion engine and an engine control computer, said engine comprising at least one drive shaft capable of being driven in rotation, said at least one drive shaft comprising at least one magnetic element, said vehicle being remarkable in that it comprises a sensor for measuring the absolute angular position of the drive shaft, as presented above, said computer being configured to determine the angular position of the at least one drive shaft with respect to a predefined reference angular position from a slotted output signal supplied by the sensor.
  • the invention also relates to a method for generating an output signal implemented by a sensor as presented previously, the method being remarkable in that it comprises a step for generating an output signal in slots, from the measurement of the absolute angular position of the drive shaft, in which each slot is characterized by an initial instant and a temporal width, by associating each initial instant with a predefined absolute angular position of the drive shaft.
  • the method comprises the steps of: a. measurement of the magnetic field generated by the passage of the at least one magnetic element in front of the sensor during the rotation of the drive shaft, b. generation of a cosine component and a sinusoidal component of the measured magnetic field, c. generation of an intermediate signal giving the absolute angular position of the drive shaft from said cosine component and said sinusoidal component, d. generation of the sensor output pulse signal, by associating each initial instant with an absolute angular position of the generated intermediate signal, corresponding to a predefined angular position of the drive shaft over a complete revolution of said drive shaft.
  • the invention also relates to a computer program product remarkable in that it comprises a set of program code instructions which, when executed by one or more processors, configure the processor or processors to put implement a method as described above.
  • FIG. 1 Figure 1 schematically illustrates an embodiment of a motor according to the invention
  • Figure 2 illustrates an embodiment of the magnetic element mounted on a camshaft of the engine according to Figure 1,
  • Figure 3 illustrates an embodiment of the camshaft sensor according to the invention
  • FIG. 4 Figure 4 schematically illustrates an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 5 illustrates an embodiment of the step of generating a cosine component and a sinusoidal component, and an embodiment of the step of generating an intermediate signal of the method according to the invention ,
  • Figure 6 represents the intermediate signal, over a period of the cosine component and the sinusoidal component, generated during the step of generating an intermediate signal of the method according to the invention
  • FIG. 7 represents an embodiment of the output signal generated during the step of generating an output signal of the method according to the invention
  • FIG. 8 represents another embodiment of the output signal generated during the step of generating an output signal of the method according to the invention.
  • FIG. 1 An example of vehicle 1 according to the invention.
  • the vehicle 1 comprises a heat engine 10 and a so-called “engine control” computer 20 able to control said heat engine 10 and in particular to control the fuel injections into the cylinders 11 of said heat engine 10.
  • the heat engine 10 comprises a plurality of cylinders 11, a crankshaft 13, at least one camshaft 15, a crankshaft sensor 23 and at least one camshaft sensor 25.
  • the thermal engine 10 comprises a line of cylinders 11 connected to a camshaft 15 and to the crankshaft 13.
  • the thermal engine 10 could comprise more than one line of cylinders 11, each line of cylinders 11 being associated with a different camshaft 15 and the plurality of lines of cylinders 11 being connected to a single crankshaft 13.
  • the line of cylinders 11 comprises a plurality of cylinders 11, for example two, three, four, five or six 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 11 A.
  • the heat 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 an air and fuel intake phase in the combustion chamber 11 A of the cylinder 11, a phase of compression of the mixture obtained at the end of 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 an exhaust phase of the gases out of the combustion chamber 11 A. These four phases form a cycle of the heat engine 10 which is repeated. During the intake phase and the expansion phase, the piston 12 descends into the low position. During the compression phase and the exhaust phase, the piston 12 rises in the high position.
  • the air and the gases are respectively introduced and expelled from the combustion chamber 11A via the inlet valves 14A and the exhaust valves 14B, connected to the camshaft 15 of the cylinder line. 11 matching.
  • the rotating camshaft 15 alternately opens and closes the intake 14A and exhaust 14B valves of each combustion chamber 11 A.
  • the engine 10 of the vehicle 1 could equally well comprise two camshafts 15 per cylinder line 11, one dedicated to the intake valves 14A and the other to the exhaust valves 14B.
  • 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.
  • Each cylinder 11 is connected to the crankshaft 13 via its piston 12.
  • the rotation of the crankshaft 13 is therefore achieved by the thrust of each piston 12 and allows the transfer of energy by a flywheel (not shown) , causing the wheels of vehicle 1 to rotate.
  • crankshaft 13 completes two revolutions while the camshaft 15 completes a single revolution. That is, the crankshaft 13 rotates twice as much as the camshaft 15.
  • the crankshaft 13 comprises a toothed wheel 130, commonly referred to as a “crankshaft target” by those skilled in the art.
  • the toothed wheel 130 comprises for example a predetermined number of regularly spaced teeth and a free space serving as an angular position reference.
  • gear 130 could include more than one free space.
  • Such a cogwheel 130 being known per se, it will not be further described here.
  • a crankshaft sensor 23 is mounted opposite the toothed wheel 130 so as to allow the detection of the free space of said toothed wheel 130 and the passage of the teeth of the toothed wheel 130 scrolling in front of said crankshaft sensor 23 when the crankshaft 13 is rotating.
  • crankshaft sensor 23 is configured to deliver a signal comprising rising and falling edges representing the passage of the teeth and the free space of the toothed wheel 130.
  • crankshaft sensor 23 can for example be a Hall effect sensor, known to those skilled in the art.
  • each camshaft 15 is in the form of a cylindrical shaft of circular section.
  • the camshaft 15 comprises at least one magnetic element 150.
  • the camshaft cams 15 comprises only one magnetic element 150.
  • the magnetic element 150 is a magnet comprising two poles.
  • the magnetic element 150 can for example be fixed on one end of the camshaft 15.
  • the magnetic element 150 is in the form of a metal disc fixed to the flat face of the end of the camshaft 15 coaxially to said shaft , that is to say so that the axis of revolution of the disc coincides with the axis of revolution of the camshaft 15.
  • the magnetic element 150 is in the form of a metal torus, designating in particular a volume generated by a circle, or a circle, which rotates around an axis of revolution, the the axis of revolution being located in the plane of the circle, or of the circle, and not passing through the center of the said circle, or of the said circle.
  • the metal torus is fixed on the flat face of the end of the camshaft 15 coaxially with said shaft, that is to say so that the axis of revolution of the metal torus coincides with the axis of revolution of the camshaft 15.
  • the heat engine 10 comprises a camshaft sensor 25, called “magnetic”, mounted opposite the magnetic element 150.
  • the camshaft sensor 25 comprises three connectors, a connector dedicated to supplying the camshaft sensor 25, a connector dedicated to earth and a connector dedicated to communication in particular with a computer.
  • the camshaft sensor 25 comprises a connection pin 251 comprising three connectors 252.
  • the camshaft sensor 25 is configured to generate a signal allowing the computer 20 to determine the angular position of the camshaft 15.
  • the camshaft sensor 25 is configured to measure the magnetic field generated by the at least one magnetic element 150 during the rotation of the camshaft 15 as a function of time in order to determine the absolute angular position of the camshaft 15.
  • a sensor capable of determining the angular position of the camshaft to an accuracy of 0.1°.
  • the implementation of such an absolute angular measurement sensor requires the modification of the communication bus between said sensor and the computer 20, as well as a modification of the computer 20 in order to be able to process the data.
  • the quantity of measurement and therefore of data generated by said sensor is increased and sent continuously, it is therefore necessary to size the communication bus and the data reception and processing capacities of the computer 20 appropriately.
  • these modifications are expensive.
  • the invention therefore proposes a sensor making it possible to avoid such modifications.
  • the camshaft sensor 25 is configured to measure the magnetic field in the plane comprising the end of the camshaft 15 to which the magnetic element 150 is attached.
  • the camshaft sensor 25 is configured to generate a cosinusoidal component Bx and a sinusoidal component By of the magnetic field measured previously as a function of time T.
  • the cosine component Bx designates the cosine of the absolute angular position ai, shown in Figure 2.
  • the sinusoidal component By designates the sine of the absolute angular position ai, shown in Figure 2.
  • the camshaft sensor 25 is also configured to generate an intermediate signal from said generated cosine component Bx and said generated sinusoidal component By. For this, the camshaft sensor 25 is configured to determine at each instant, in other words for each set comprising a cosinusoidal component value Bx and a sinusoidal component value By, the absolute angular position ai of the camshaft 15.
  • the camshaft sensor 25 is configured to determine the absolute angular position ai of the camshaft 15, at each instant, by determining the angular position ai verifying the following formula:
  • the camshaft sensor 25 is also able to generate an output signal in slots, in which each slot is characterized by an initial instant and a temporal width, by associating each initial instant with a predefined absolute angular position of the camshaft 15. More precisely, each initial instant is associated with an absolute angular position ai of the intermediate signal generated , corresponding to a predefined angular position of the camshaft 15.
  • the output signal is therefore generated over at least one complete revolution of the camshaft 15.
  • the set of predefined angular positions designates a set of angular positions previously defined between 0°CAM and 360°CAM, the interval between 0°CAM and 360°CAM representing a complete revolution of the camshaft 15. More precisely, the set of predefined angular positions comprises n angular position values, n being a natural integer, in particular between 1 and 360, and more precisely between 6 and 120, distributed at regular intervals, and at least one position value so-called “reference” or “asymmetrical” angular angle making it possible to determine the angular position of the camshaft 15 at a given instant.
  • the number of values n of equidistributed predefined angular positions is equal to 12.
  • the set of predefined angular positions comprises the value 0°CAM and all the multiples of 30°CAM, up to at 360° CAM and a single predefined reference angular position value, for example at 105° CAM.
  • the camshaft sensor 25 is configured to select the determined angular positions corresponding, in other words being equal, to the predefined angular positions. Moreover, as explained previously, the camshaft sensor 25 is configured to associate each determined and selected angular position with the initial instant of a slot.
  • the camshaft sensor 25 is also configured to associate each initial instant with a rising edge or a falling edge of a slot.
  • the camshaft sensor 25 is configured to define the temporal width and the voltage amplitude of each slot.
  • the temporal width of each slot is defined from a predefined temporal width.
  • the voltage amplitude corresponds in particular to the voltage camshaft sensor supply line 25.
  • the predefined temporal width is equal to a value between 20 ps and 150 ps, preferably 45 ps.
  • the voltage amplitude varies in particular between 0 and 5 volts.
  • the camshaft sensor 25 is also configured to send the generated output signal to the engine control computer 20.
  • the engine control computer 20 is mounted in the vehicle and is connected to the crankshaft sensor 23 and to the camshaft sensor 25.
  • the computer 20 is configured to receive a signal delivered by the crankshaft sensor 23, and to determine the angular position from 0° to 720°, designated °CRK, of the crankshaft 13, from said delivered signal.
  • the computer 20 is also configured to receive the output signal generated and sent by the camshaft sensor 25.
  • the computer 20 is configured to detect the so-called "reference" slot, in other words a tooth reference or a reference trough of the output signal, corresponding to the predefined reference angular position.
  • the computer 20 is configured to determine the angular position of the camshaft between 0°CAM to 360°CAM from said delivered output signal and with respect to the reference slot detected.
  • the computer can also be configured to determine the rotational speed of the camshaft 15.
  • the method firstly comprises a step of measuring the magnetic field El generated by the at least one magnetic element 150 during the rotation of the camshaft 15 as a function of time T.
  • the magnetic element 150 also performs a rotation around its axis of revolution, varying the magnetic field generated by the magnetic element 150.
  • the camshaft sensor 25 measures the magnetic field, in the plane in which the magnetic element 150 is defined.
  • the method then comprises a generation step E2, by the camshaft sensor 25, of a cosine component Bx and of a component sinusoidal By of the magnetic field measured previously as a function of time T.
  • the cosine component Bx and the sinusoidal component By of the measured field are represented on the first graph.
  • the cosine component Bx designates the cosine of the absolute angular position ai, shown in Figure 2.
  • the sinusoidal component By designates the sine of the absolute angular position ai, shown in Figure 2.
  • the method then comprises a step of generating an intermediate signal E3, by the camshaft sensor 25, from said cosinusoidal component Bx and from said sinusoidal component By.
  • the intermediate signal is shown on the second graph. More precisely, during this step, the camshaft sensor 25 determines at each instant, in other words for each set comprising a cosine component value Bx and a sinusoidal component value By, the absolute angular position ai of the shaft cam 15.
  • the intermediate signal is defined by the variation of the absolute angular position ai of the camshaft 15 as a function of time T.
  • the intermediate signal is a linear function.
  • the camshaft sensor 25 determines the angular position ai verifying the following formula:
  • the method then comprises a step of generating, by the camshaft sensor 25, an output signal E4 in slots, for each cycle of the heat engine 10.
  • the intermediate signal is therefore considered over a period of the cosinusoidal component Bx and of the sinusoidal component By.
  • each pulse of the output signal is characterized by an initial instant and a temporal width.
  • Each initial instant is associated with a predefined angular position of the camshaft 15. More precisely, each initial instant is associated with an absolute angular position ai of the intermediate signal generated, corresponding to a predefined angular position of the camshaft 15 .
  • the initial instant of each slot is therefore defined from the intermediate signal generated and from the set of predefined angular positions between 0°CAM and 360°CAM. More specifically, on the intermediate signal, the absolute angular positions ai determined corresponding to the predefined angular positions are selected.
  • Each initial instant is then associated with a selected determined angular position.
  • Each initial instant is associated with a slot, and more precisely with the rising edge or the falling edge of said slot.
  • the temporal width of each slot has been predefined, as explained previously, in particular between 20 ps and 150 ps, preferably 45 ps.
  • each pulse of the signal is characterized by a voltage amplitude, in particular between 0 and 5 V.
  • the output signal therefore represents a virtual target profile of the camshaft 15.
  • each initial instant corresponds to the rising edge of a slot.
  • each slot pointing upwards represents a tooth in the virtual target of the camshaft 15.
  • the virtual target comprises twelve equally distributed teeth and a thirteenth reference tooth, since it corresponds to the predefined reference angular position.
  • the thirteen teeth have a temporal width of 45 ps.
  • the voltage amplitude is defined at 5 volts.
  • each initial instant corresponds to the falling edge of a slot.
  • each slot pointing downwards represents a depression in the virtual target of the camshaft 15.
  • the virtual target comprises thirteen hollows, twelve of which are evenly distributed and a reference hollow corresponding to the predefined reference angular position.
  • the thirteen troughs have a temporal width of 45 ps.
  • the voltage amplitude is defined at 5 volts.
  • the method then comprises a step E5 of sending the output signal generated, by the camshaft sensor 25 to the computer 20, via the connector of the camshaft sensor 25 dedicated to communication to the computer. 20.
  • the computer 20 therefore receives the output signal, and determines from said output signal received, the angular position of the camshaft 15.
  • the computer can also determine the rotational speed of the camshaft 15.
  • the computer 20 detects the reference slot, in other words the reference tooth or the reference hollow, corresponding to the predefined reference angular position. Finally, the computer 20 determines at any time the position angle of G camshafts 15, with respect to the reference slot detected.
  • the camshaft sensor 25 makes it possible to determine a virtual target profile of the camshaft 15 from measurements of the magnetic field generated by a magnetic element 150, fixed to the said camshaft 15.
  • Said profile virtual target can be analyzed by computers known to those skilled in the art in order to determine the angular position of the camshaft 15, and in particular the speed of rotation of the camshaft 15, and thus control the synchronization between the at least one camshaft 15 and the crankshaft 13.

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Abstract

L'invention concerne un capteur (25) pour véhicule (1) automobile, ledit véhicule (1) comprenant un moteur thermique (10) et un calculateur (20) de contrôle moteur, ledit moteur (10) comprenant au moins un arbre d'entrainement (15) apte à être entraîné en rotation, ledit au moins un arbre d'entrainement (15) comportant au moins un élément magnétique (150), ledit capteur (25) étant disposé en regard dudit au moins un élément magnétique (150), ledit calculateur (20) étant configuré pour déterminer la position angulaire de l'au moins un arbre d'entrainement (15) par rapport à une position angulaire de référence prédéfinie à partir d'un signal de sortie fourni par le capteur (25), le capteur (25) étant caractérisé en ce qu'il est apte à générer un signal de sortie en créneaux, dans lequel chaque créneau est caractérisé par un instant initial et une largeur temporelle, en associant chaque instant initial avec une position angulaire prédéfinie de l'arbre d'entrainement (15).

Description

Description
Titre de l’invention : Capteur magnétique d’arbre d’entraînement pour véhicule
Domaine technique
[0001] L’invention concerne le domaine des moteurs thermiques pour véhicule, notamment automobile, et plus précisément un capteur et un procédé pour la synchronisation des moteurs thermiques.
Etat de la technique
[0002] De manière connue, un moteur thermique 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 entraîne en rotation un arbre moteur appelé « vilebrequin » permettant, via un système de transmission, d’entraîner en rotation les roues du véhicule.
[0003] L’air est injecté dans la chambre de combustion par l’intermédiaire d’une ou plusieurs soupapes d’admission, régulièrement ouvertes et fermées. De même, les gaz issus du mélange d’air et de carburant sont évacués par une ou plusieurs soupapes d’échappement. Ces soupapes sont reliées à un ou plusieurs arbres à cames permettant de commander successivement à leur ouverture et à leur fermeture. Le vilebrequin et les arbres à cames sont notamment mécaniquement reliés par une courroie ou une chaîne de distribution.
[0004] Afin d’optimiser le fonctionnement du moteur thermique, et notamment afin de déterminer le moment opportun pour compresser le mélange d’air et de carburant dans chaque cylindre, un phasage du moteur thermique doit être réalisé.
[0005] En effet, lors d’un cycle du moteur, le vilebrequin effectue deux rotations tandis que l’arbre à cames en effectue une seule. Aussi, il est nécessaire de savoir dans lequel du premier tour ou du deuxième tour le vilebrequin se situe dans le cycle du moteur afin d’injecter le carburant au moment et dans les cylindres adéquats, cette étape étant appelée synchronisation du moteur.
[0006] Pour cela, un capteur de vilebrequin et un capteur d’arbre à cames sont montés dans le véhicule afin de mesurer respectivement la position angulaire du vilebrequin et la position angulaire de l’arbre à cames.
[0007] A cette fin, dans une première solution existante, chaque capteur est monté en regard d’une cible dentée fixée sur l’arbre et mesure les variations du champ magnétique générées par le passage des dents devant le capteur. Le capteur génère ainsi un signal de type sinusoïdal qu’il envoie au calculateur de contrôle moteur du véhicule afin que ce dernier l’analyse pour déterminer la position angulaire de l’arbre. Connaissant la position angulaire du vilebrequin et la position angulaire de l’arbre à cames, le calculateur peut déterminer dans quel tour se trouve le vilebrequin dans le cycle moteur et ainsi synchroniser le moteur.
[0008] Dans une deuxième solution existante, il est connu d’utiliser un capteur d’arbre à cames dit « magnétique » car il fonctionne en association avec un aimant fixé sur l’arbre à cames. Ce capteur détermine instantanément une valeur de la position angulaire de l’arbre à cames à partir du déplacement de l’aimant à proximité du capteur, le déplacement de l’aimant faisant varier le champ magnétique selon deux composantes sinusoïdales déphasées entre elles.
[0009] Le capteur magnétique envoie en temps réel l’information numérique de position angulaire de l’aimant au calculateur de contrôle moteur du véhicule via un bus de communication numérique dédié afin que ledit calculateur puisse gérer l’injection de carburant dans les cylindres.
[0010] La plupart des véhicules à moteur thermique utilisent aujourd’hui la première solution de capteur associé à une cible dentée mais il devient de plus en plus avantageux pour les constructeurs automobiles d’utiliser la deuxième solution de capteur. Or, l’utilisation d’un bus de communication numérique dédié complexifie le véhicule et nécessite une modification de l’intelligence du calculateur de contrôle moteur qui est particulièrement onéreuse.
[0011] Il existe donc le besoin d’une solution permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients.
Exposé de l’invention
[0012] L’invention concerne un capteur pour véhicule automobile, ledit véhicule comprenant un moteur thermique et un calculateur de contrôle moteur, ledit moteur comprenant au moins un arbre d’entrainement apte à être entraîné en rotation, ledit au moins un arbre d’entrainement comportant au moins un élément magnétique, ledit capteur étant disposé en regard dudit au moins un élément magnétique, ledit calculateur étant configuré pour déterminer la position angulaire de l’au moins un arbre d’entrainement par rapport à une position angulaire de référence prédéfinie à partir d’un signal de sortie fourni par le capteur, le capteur étant remarquable en ce qu’il est apte à générer un signal de sortie en créneaux, à partir d’une mesure de position angulaire absolue de l’arbre d’entrainement d’un signal dans lequel chaque créneau est caractérisé par un instant initial et une largeur temporelle, en associant chaque instant initial avec une position angulaire prédéfinie de l’arbre d’entrainement.
[0013] Ainsi, le capteur, associé avec un élément magnétique, est apte à fonctionner avec un calculateur de contrôle moteur configuré pour fonctionner avec un capteur associé avec une cible dentée. Autrement dit, dans le cas présent, le capteur de mesure de position angulaire absolue, ainsi modifié selon l’invention, permet d’avoir un arbre d’entraînement dépourvu de tout type de cible dentée, sans pour autant devoir modifier le calculateur utilisé dans le véhicule.
[0014] Par ailleurs, le capteur permet d’éviter l’ajout d’un bus de communication numérique dédié aux échanges de données entre le capteur et le calculateur.
[0015] Le capteur selon l’invention permet donc également de diminuer le coût de fabrication d’un moteur thermique, puisqu’il évite l’ajout d’un bus de communication supplémentaire et qu’il permet d’utiliser un arbre d’entraînement dépourvu de tout type de cible dentée.
[0016] Le capteur d’arbre à cames permet donc également de simplifier l’architecture du moteur.
[0017] De préférence, le capteur est configuré pour : a. mesurer le champ magnétique généré par le passage de l’au moins un élément magnétique devant le capteur lors de la rotation de l’arbre d’entrainement, b. générer une composante cosinusoïdale et une composante sinusoïdale du champ magnétique mesuré, c. générer un signal intermédiaire donnant la position angulaire absolue de l’arbre d’entrainement à partir de ladite composante cosinusoïdale et de ladite composante sinusoïdale, d. générer le signal de sortie en créneau du capteur, en associant chaque instant initial avec une position angulaire absolue du signal intermédiaire généré, correspondant à une position angulaire prédéfinie de l’arbre d’entrainement sur un tour complet dudit arbre d’entraînement.
[0018] De manière avantageuse, chaque instant initial désigne le front montant ou le front descendant d’un créneau.
[0019] Avantageusement, l’élément magnétique est un aimant, comprenant deux pôles, fixé sur une extrémité de l’arbre d’entraînement.
[0020] De préférence, l’élément magnétique se présente sous la forme d’un disque métallique fixé sur la face plane de l’extrémité de l’arbre d’entraînement.
[0021] L’invention concerne également un véhicule, notamment automobile, comprenant un moteur thermique et un calculateur de contrôle moteur, ledit moteur comprenant au moins un arbre d’entrainement apte à être entraîné en rotation, ledit au moins un arbre d’entrainement comportant au moins un élément magnétique, ledit véhicule étant remarquable en ce qu’il comprend un capteur de mesure de position angulaire absolue de l’arbre d’entrainement, tel que présenté précédemment, ledit calculateur étant configuré pour déterminer la position angulaire de l’au moins un arbre d’entrainement par rapport à une position angulaire de référence prédéfinie à partir d’un signal de sortie en créneaux fourni par le capteur.
[0022] L’invention concerne également un procédé de génération d’un signal de sortie mis en œuvre par un capteur tel que présenté précédemment, le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend une étape de génération d’un signal de sortie en créneaux, à partir de la mesure de la position angulaire absolue de l’arbre d’entrainement, dans lequel chaque créneau est caractérisé par un instant initial et une largeur temporelle, en associant chaque instant initial avec une position angulaire absolue prédéfinie de l’arbre d’entrainement.
[0023] De préférence, le procédé comprend les étapes de : a. mesure du champ magnétique généré par le passage de l’au moins un élément magnétique devant le capteur lors de la rotation de l’arbre d’entrainement, b. génération d’une composante cosinusoïdale et d’une composante sinusoïdale du champ magnétique mesuré, c. génération d’un signal intermédiaire donnant la position angulaire absolue de l’arbre d’entrainement à partir de ladite composante cosinusoïdale et de ladite composante sinusoïdale, d. génération du signal en créneau de sortie du capteur, en associant chaque instant initial avec une position angulaire absolue du signal intermédiaire généré, correspondant à une position angulaire prédéfinie l’arbre d’entrainement sur un tour complet dudit arbre d’entraînement.
[0024] L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur remarquable en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé tel que décrit précédemment.
Description des figures
[0025] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
[0026] [Fig. 1] La figure 1 illustre schématiquement une forme de réalisation d’un moteur selon l’invention,
[0027] [Fig. 2] La figure 2 illustre une forme de réalisation de l’élément magnétique monté sur un arbre à cames du moteur selon la figure 1,
[0028] [Fig. 3] La figure 3 illustre une forme de réalisation du capteur d’arbre à cames selon l’invention,
[0029] [Fig. 4] La figure 4 illustre schématiquement un mode de réalisation du procédé selon l’invention,
[0030] [Fig. 5] La figure 5 illustre un mode de réalisation de l’étape de génération d’une composante cosinusoïdale et d’une composante sinusoïdale, et un mode de réalisation de l’étape de génération d’un signal intermédiaire du procédé selon l’invention,
[0031] [Fig. 6] La figure 6 représente le signal intermédiaire, sur une période de la composante cosinusoidale et de la composante sinusoïdale, généré lors de l’étape de génération d’un signal intermédiaire du procédé selon l’invention,
[0032] [Fig. 7] La figure 7 représente une forme de réalisation du signal de sortie généré lors de l’étape de génération d’un signal de sortie du procédé selon l’invention,
[0033] [Fig. 8] La figure 8 représente une autre forme de réalisation du signal de sortie généré lors de l’étape de génération d’un signal de sortie du procédé selon l’invention.
Description détaillée d’au moins un mode de réalisation
[0034] L’invention sera présentée 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 thermique, dont il est nécessaire de synchroniser un vilebrequin et un arbre à cames, est également visée par la présente invention.
[0035] On a représenté à la figure 1 un exemple de véhicule 1 selon l’invention.
[0036] Véhicule 1
[0037] Le véhicule 1 comprend un moteur thermique 10 et un calculateur 20 dit « de contrôle moteur » apte à contrôler ledit moteur thermique 10 et notamment à commander les injections de carburant dans les cylindres 11 dudit moteur thermique 10.
[0038] Moteur
[0039] Le moteur thermique 10 comprend une pluralité de cylindres 11, un vilebrequin 13, au moins un arbre à cames 15, un capteur de vilebrequin 23 et au moins un capteur d’arbres à cames 25.
[0040] Dans cet exemple non limitatif, le moteur thermique 10 comprend une ligne de cylindres 11 reliée à un arbre à cames 15 et au vilebrequin 13. Toutefois, dans une autre forme de réalisation, le moteur thermique 10 pourrait comprendre plus d’une ligne de de cylindres 11, chaque ligne de cylindres 11 étant associée à un arbre à cames 15 différent et la pluralité de lignes de cylindres 11 étant reliées à un unique vilebrequin 13.
[0041] 1) Cylindres 11
[0042] La ligne de cylindres 11 comprend une pluralité de cylindres 11, par exemple deux, trois, quatre, cinq ou six 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 11 A.
[0043] Plus précisément, dans cet exemple, le moteur thermique 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 11 A 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 11 A. Ces quatre phases forment un cycle du moteur thermique 10 qui se répète. Lors de la phase d’admission et de la phase de détente, le piston 12 descend en position basse. Lors de la phase de compression et de la phase d’échappement, le piston 12 monte en position haute.
[0044] 2) Arbres à cames 13
[0045] L’air et les gaz sont respectivement introduits et expulsés, de la chambre de combustion 11A, via des soupapes d’admission 14A et des soupapes d’échappement 14B, reliées à l’arbre à cames 15 de la ligne de cylindres 11 correspondant.
[0046] Plus précisément, l’arbre à cames 15 en rotation permet alternativement l’ouverture et la fermeture des soupapes d’admission 14Aet d’échappement 14B de chaque chambre de combustion 11 A. De manière alternative, le moteur 10 du véhicule 1 pourrait tout aussi bien comprendre deux arbres à cames 15 par ligne de cylindres 11, l’un dédié aux soupapes d’admission 14A et l’autre 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 14Aet à plusieurs soupapes d’échappement 14B.
[0047] 3) Vilebrequin 13
[0048] Chaque cylindre 11 est relié au vilebrequin 13 via son piston 12. La mise en rotation du vilebrequin 13 est donc réalisée par la poussée de chaque piston 12 et permet le transfert d’énergie par un volant d’inertie (non représenté), entraînant la rotation des roues du véhicule 1.
[0049] Lors d’un cycle du moteur, le vilebrequin 13 effectue deux tours pendant que l’arbre à cames 15 effectue un seul tour. Autrement dit, le vilebrequin 13 tourne deux fois plus que l’arbre à cames 15.
[0050] Ainsi, afin d’assurer le bon fonctionnement du moteur thermique 10, il faut synchroniser le moteur thermique 10 et donc synchroniser la position angulaire de l’arbre à cames 15 et la position angulaire du vilebrequin 13. Autrement dit, il faut tout d’abord connaître la position angulaire de l’arbre à cames 15 et du vilebrequin 13.
[0051] Afin de déterminer la position angulaire du vilebrequin 13, le vilebrequin 13 comprend une roue dentée 130, communément appelée « cible vilebrequin » par l’homme du métier. La roue dentée 130 comporte par exemple un nombre prédéterminé de dents espacées régulièrement et un espace libre servant de référence de position angulaire. Dans une autre forme de réalisation, la roue dentée 130 pourrait comprendre plus d’un espace libre. Une telle roue dentée 130 étant connue en soi, elle ne sera pas davantage décrite ici.
[0052] Capteur de vilebrequin 23
[0053] Un capteur de vilebrequin 23 est monté en regard de la roue dentée 130 de manière à permettre la détection de l’espace libre de ladite roue dentée 130 et le passage des dents de la roue dentée 130 défilant devant ledit capteur de vilebrequin 23 lorsque le vilebrequin 13 est en rotation.
[0054] Pour ce faire, le capteur de vilebrequin 23 est configuré pour délivrer un signal comprenant des fronts ascendants et descendants représentant le passage des dents et de l’espace libre de la roue dentée 130.
[0055] Le capteur de vilebrequin 23 peut par exemple être un capteur à effet Hall, connu de l’homme du métier.
[0056] Arbre à cames 15
[0057] Dans cet exemple, en référence à la figure 2, chaque arbre à cames 15 se présente sous la forme d’un arbre cylindrique de section circulaire.
[0058] Afin de déterminer la position angulaire de l’arbre à cames 15, l’arbre à cames 15 comporte au moins un élément magnétique 150. Dans le cas présent, afin de simplifier la description, il sera considéré que l’arbre à cames 15 ne comprend qu’un seul élément magnétique 150.
[0059] De préférence, l’élément magnétique 150 est un aimant comprenant deux pôles.
[0060] L’élément magnétique 150 peut par exemple être fixé sur une extrémité de l’arbre à cames 15.
[0061] Dans cet exemple, comme illustré sur la figure 2, l’élément magnétique 150 se présente sous la forme d’un disque métallique fixé sur la face plane de l’extrémité de l’arbre à cames 15 de manière coaxiale audit arbre, c’est-à-dire de sorte que l’axe de révolution du disque soit confondu avec l’axe de révolution de l’arbre à cames 15.
[0062] Selon une autre forme de réalisation, l’élément magnétique 150 se présente sous la forme d’un tore métallique, désignant notamment un volume engendré par un cercle, ou un rond, qui tourne autour d'un axe de révolution, l’axe de révolution étant situé dans le plan du cercle, ou du rond, et ne passant pas par le centre dudit cercle, ou dudit rond. Le tore métallique est fixé sur la face plane de l’extrémité de l’arbre à cames 15 de manière coaxiale audit arbre, c’est-à-dire de sorte que l’axe de révolution du tore métallique soit confondu avec l’axe de révolution de l’arbre à cames 15.
[0063] Capteur d’arbre à cames 25
[0064] De nouveau en référence à la figure 1, le moteur thermique 10 comprend un capteur d’arbre à cames 25, dit « magnétique », monté en regard de l’élément magnétique 150. Le capteur d’arbre à cames 25 comprend trois connecteurs, un connecteur dédié à l’alimentation du capteur d’arbre à cames 25, un connecteur dédié à la masse et un connecteur dédié à la communication notamment avec un calculateur. Autrement dit, en référence à la figure 3, le capteur d’arbre à cames 25 comprend une broche de connexion 251 comprenant trois connecteurs 252.
[0065] Lorsque l’arbre à cames 15 est entraîné en rotation, le capteur d’arbre à cames 25 est configuré pour générer un signal permettant au calculateur 20 de déterminer la position angulaire de l’arbre à cames 15.
[0066] Pour cela, le capteur d’arbre à cames 25 est configuré pour mesurer le champ magnétique généré par l’au moins un élément magnétique 150 lors de la rotation de l’arbre à cames 15 en fonction du temps afin de déterminer la position angulaire absolue de l’arbre à cames 15. On entend par un tel capteur, un capteur capable de déterminer la position angulaire de l’arbre à cames à une précision de 0,1°. Cependant la mise en œuvre d’un tel capteur de mesure angulaire absolue nécessite la modification du bus de communication entre le dit capteur et le calculateur 20, ainsi qu’une modification du calculateur 20 afin de pouvoir traiter les données. En effet, la quantité de mesure et donc de données générées par ledit capteur est augmentée et envoyée en continu, il est donc nécessaire de dimensionner le bus de communication et les capacités de réception de données et de traitement du calculateur 20 de manière appropriée. Or ces modifications sont onéreuses. L’invention propose donc un capteur permettant d’éviter de telles modifications.
[0067] Plus précisément, le capteur d’arbre à cames 25 est configuré pour mesurer le champ magnétique dans le plan comprenant l’extrémité de l’arbre à cames 15 à laquelle est fixé l’élément magnétique 150.
[0068] De plus, en référence au premier graphique de la figure 5, le capteur d’arbre à cames 25 est configuré pour générer une composante cosinusoïdale Bx et d’une composante sinusoïdale By du champ magnétique mesuré précédemment en fonction du temps T.
[0069] Autrement dit, la composante cosinusoïdale Bx désigne le cosinus de la position angulaire absolue ai, représentée à la figure 2.
[0070] De plus, la composante sinusoïdale By désigne le sinus de la position angulaire absolue ai, représentée à la figure 2.
[0071] Le capteur d’arbre à cames 25 est également configuré pour générer un signal intermédiaire à partir de ladite composante cosinusoïdale Bx et de ladite composante sinusoïdale By générées. Pour cela, le capteur d’arbre à cames 25 est configuré pour déterminer à chaque instant, autrement dit pour chaque ensemble comprenant une valeur de composante cosinusoidale Bx et une valeur de composante sinusoïdale By, la position angulaire absolue ai de l’arbre à cames 15.
[0072] Notamment, le capteur d’arbre à cames 25 est configuré pour déterminer la position angulaire absolue ai de l’arbre à cames 15, à chaque instant, en déterminant la position angulaire ai vérifiant la formule suivante :
[0073]
[0074] By2 + Bx2 = 1 où Bx = cos(ai) et By = sin(ai). [0075] Par ailleurs, une période de la composante cosinusoïdale Bx et de la composante sinusoïdale By représente un cycle du moteur thermique 10, et donc un tour d’arbre à cames 15. Autrement dit, pour un cycle du moteur thermique 10, l’ensemble de position angulaires ai déterminées de l’arbre à cames 15 varie de 0° à 360°, désignés °CAM.
[0076] Selon l’invention, pour chaque cycle du moteur thermique 10, et donc pour chaque tour d’arbre à cames 15, le capteur d’arbre à cames 25 est également apte à générer un signal de sortie en créneaux, dans lequel chaque créneau est caractérisé par un instant initial et une largeur temporelle, en associant chaque instant initial avec une position angulaire absolue prédéfinie de l’arbre à cames 15. Plus précisément, chaque instant initial est associé avec une position angulaire absolue ai du signal intermédiaire généré, correspondant à une position angulaire prédéfinie de l’arbre à cames 15.
[0077] Le signal de sortie est donc généré sur au moins un tour complet de l’arbre à cames 15.
[0078] L’ensemble de positions angulaires prédéfinies désigne un ensemble de positions angulaires définies préalablement entre 0°CAM et 360°CAM, l’intervalle entre 0°CAM et 360°CAM représentant un tour complet de l’arbre à cames 15. Plus précisément, l’ensemble de positions angulaires prédéfinies comprend n valeurs de positions angulaires, n étant un entier naturel, notamment compris entre 1 et 360, et plus précisément entre 6 et 120, réparties à intervalles réguliers, et au moins une valeur de position angulaire dite « de référence » ou « asymétrique » permettant de déterminer la position angulaire de l’arbre à cames 15 à un instant donné.
[0079] Selon l’exemple présenté ici, le nombre de valeurs n de positions angulaires prédéfinies équiréparties est égal à 12. Ainsi, l’ensemble de positions angulaires prédéfinies comprend la valeur 0°CAM et tous les multiples de 30°CAM, jusqu’à 360°CAM et une seule valeur de position angulaire de référence prédéfinie par exemple à 105°CAM.
[0080] Autrement dit, pour chaque cycle du moteur thermique 10, le capteur d’arbre à cames 25 est configuré pour sélectionner les positions angulaires déterminées correspondant, autrement dit étant égales, aux positions angulaires prédéfinies. De plus, comme expliqué précédemment, le capteur d’arbre à cames 25 est configuré pour associer chaque position angulaire déterminée et sélectionnée à l’instant initial d’un créneau.
[0081] Le capteur d’arbre à cames 25 est également configuré pour associer à chaque instant initial, un front montant ou un front descendant d’un créneau.
[0082] De plus, le capteur d’arbre à cames 25 est configuré pour définir la largeur temporelle et l’amplitude en tension de chaque créneau. Notamment, la largeur temporelle de chaque créneau est définie à partir d’une largeur temporelle prédéfinie. L’amplitude en tension correspond notamment à la tension d’alimentation du capteur d’arbre à cames 25.
[0083] Par exemple, la largeur temporelle prédéfinie est égale à une valeur comprise entre 20 ps et 150 ps, de préférence 45 ps.
[0084] L’amplitude en tension varie notamment entre 0 et 5 volts.
[0085] Le capteur d’arbre à cames 25 est également configuré pour envoyer le signal de sortie généré au calculateur 20 de contrôle moteur.
[0086] Calculateur 20
[0087] Afin de synchroniser la position angulaire du vilebrequin 13 et de l’arbre à cames 15, le calculateur 20 de contrôle moteur est monté dans le véhicule et est connecté au capteur de vilebrequin 23 et au capteur d’arbre à cames 25.
[0088] Le calculateur 20 est configuré pour recevoir un signal délivré par le capteur de vilebrequin 23, et pour déterminer la position angulaire de 0° à 720°, désignés °CRK, du vilebrequin 13, à partir dudit signal délivré.
[0089] Le calculateur 20 est également configuré pour recevoir le signal de sortie généré et envoyé par le capteur d’arbre à cames 25. De plus, le calculateur 20 est configuré pour détecter le créneau dit « de référence », autrement dit une dent de référence ou un creux de référence du signal de sortie, correspondant à la position angulaire de référence prédéfinie. Enfin, le calculateur 20 est configuré pour déterminer la position angulaire de l’arbre à cames entre 0°CAM à 360°CAM à partir dudit signal de sortie délivré et par rapport au créneau de référence détecté.
[0090] Le calculateur peut également être configuré pour déterminer la vitesse de rotation de l’arbre à cames 15.
[0091] Procédé
[0092] En référence à la figure 4, il va maintenant être décrit un mode de réalisation du procédé, mis en œuvre par un moteur thermique 10 tel que présenté précédemment. Selon ledit mode de réalisation du procédé, la vitesse de rotation de l’arbre à cames 15 est constante. Cependant il va de soi que la vitesse de rotation peut varier d’un tour d’arbre à cames 15 à l’autre.
[0093] Mesure du champe magnétique El
[0094] Le procédé comprend tout d’abord une étape de mesure du champ magnétique El généré par l’au moins un élément magnétique 150 lors de la rotation de l’arbre à cames 15 en fonction du temps T.
[0095] En effet, lors de la rotation de l’arbre à cames 15, l’élément magnétique 150 effectue également une rotation autour de son axe de révolution, faisant varier le champ magnétique généré par l’élément magnétique 150.
[0096] Plus précisément, lors de cette étape, le capteur d’arbre à cames 25 mesure le champ magnétique, dans le plan dans lequel est défini l’élément magnétique 150.
[0097] Génération composante cos/sin E2
[0098] Le procédé comprend ensuite une étape de génération E2, par le capteur d’arbre à cames 25, d’une composante cosinusoïdale Bx et d’une composante sinusoïdale By du champ magnétique mesuré précédemment en fonction du temps T.
[0099] En référence à la figure 5, la composante cosinusoïdale Bx et la composante sinusoïdale By du champ mesuré sont représentées sur le premier graphique.
[0100] Autrement dit, la composante cosinusoïdale Bx désigne le cosinus de la position angulaire absolue ai, représentée à la figure 2.
[0101] De plus, la composante sinusoïdale By désigne le sinus de la position angulaire absolue ai, représentée à la figure 2.
[0102] Génération d’un signal intermédiaire E3
[0103] Selon l’invention, le procédé comprend ensuite une étape de génération d’un signal intermédiaire E3, par le capteur d’arbre à cames 25, à partir de ladite composante cosinusoïdale Bx et de ladite composante sinusoïdale By.
[0104] En référence à la figure 5, le signal intermédiaire est représenté sur le deuxième graphique. Plus précisément, lors de cette étape, le capteur d’arbre à cames 25 détermine à chaque instant, autrement dit pour chaque ensemble comprenant une valeur de composante cosinusoidale Bx et une valeur de composante sinusoïdale By, la position angulaire absolue ai de l’arbre à cames 15.
[0105] Ainsi, le signal intermédiaire est défini par la variation de la position angulaire absolue ai de l’arbre à cames 15 en fonction du temps T.
[0106] De plus, puisque la vitesse de rotation de l’arbre à cames 15 est constante, le signal intermédiaire est une fonction linéaire.
[0107] Par exemple, pour déterminer la position angulaire absolue ai du signal intermédiaire pour chaque instant, le capteur d’arbre à cames 25 détermine la position angulaire ai vérifiant la formule suivante :
[0108] By2 + Bx2 = 1 où Bx = cos(ai) et By = sin(ai).
[0109] Génération d’un signal de sortie E4
[0110] Le procédé comprend ensuite une étape de génération, par le capteur d’arbre à cames 25, d’un signal de sortie E4 en créneaux, pour chaque cycle du moteur thermique 10.
[0111] Ainsi, en référence à la figure 6, le signal intermédiaire est donc considéré sur une période de la composante cosinusoïdale Bx et de la composante sinusoïdale By.
[0112] Notamment, chaque créneau du signal de sortie est caractérisé par un instant initial et une largeur temporelle. Chaque instant initial est associé avec une position angulaire prédéfinie de l’arbre à cames 15. Plus précisément, chaque instant initial est associé avec une position angulaire absolue ai du signal intermédiaire généré, correspondant à une position angulaire prédéfinie de l’arbre à cames 15.
[0113] L’instant initial de chaque créneau est donc défini à partir du signal intermédiaire généré et de l’ensemble de positions angulaires prédéfinies entre 0°CAM et 360°CAM. [0114] Plus précisément, sur le signal intermédiaire, les positions angulaires absolues ai déterminées correspondant aux positions angulaires prédéfinies, sont sélectionnées.
[0115] Chaque instant initial est ensuite associé à une position angulaire déterminée sélectionnée.
[0116] Chaque instant initial est associé à un créneau, et plus précisément au front montant ou au front descendant dudit créneau.
[0117] De plus, afin de générer le signal de sortie, la largeur temporelle de chaque créneau a été prédéfinie, comme expliqué précédemment, notamment entre 20 ps et 150 ps, de préférence 45 ps.
[0118] De plus, chaque créneau du signal est caractérisé par une amplitude en tension, notamment entre 0 et 5 V.
[0119] Ainsi, en référence à la figure 7, il est représenté une forme de réalisation du signal de sortie. Le signal de sortie représente donc un profil de cible virtuelle de l’arbre à cames 15. Selon cet exemple, chaque instant initial correspond au front montant d’un créneau. Ainsi, chaque créneau orienté vers le haut représente une dent dans la cible virtuelle de l’arbre à cames 15.
[0120] Ainsi, la cible virtuelle comprend douze dents équiréparties et une treizième dent de référence, puisqu’elle correspond à la position angulaire de référence prédéfinie. Les treize dents ont une largeur temporelle de 45 ps. L’amplitude en tension est définie à 5 volts.
[0121] Par ailleurs, en référence à la figure 8, il est représenté une autre forme de réalisation du signal de sortie représentant un profil de cible virtuelle de l’arbre à cames 15. Selon cet exemple, chaque instant initial correspond au front descendant d’un créneau. Ainsi, chaque créneau orienté vers le bas représente un creux dans la cible virtuelle de l’arbre à cames 15.
[0122] Ainsi, la cible virtuelle comprend treize creux, dont douze sont équirépartis et un creux de référence correspondant à la position angulaire de référence prédéfinie. Les treize creux ont une largeur temporelle de 45 ps. L’amplitude en tension est définie à 5 volts.
[0123] Envoi E5
[0124] Le procédé comprend ensuite une étape d’envoi E5 du signal de sortie généré, par le capteur d’arbre à cames 25 au calculateur 20, via le connecteur du capteur d’arbre à cames 25 dédié à la communication vers le calculateur 20.
[0125] Le calculateur 20 reçoit donc le signal de sortie, et détermine à partir dudit signal de sortie reçu, la position angulaire de l’arbre à cames 15.
[0126] Le calculateur peut également déterminer la vitesse de rotation de l’arbre à cames 15.
[0127] Pour cela, le calculateur 20 détecte le créneau de référence, autrement dit la dent de référence ou le creux de référence, correspondant à la position angulaire de référence prédéfinie. Enfin, le calculateur 20 détermine à tout instant la position angulaire de G arbres à cames 15, par rapport au créneau de référence détecté.
[0128] Ainsi, le capteur d’arbre à cames 25 permet de déterminer un profil de cible virtuelle d’arbre à cames 15 à partir de mesures du champ magnétique généré par un élément magnétique 150, fixé audit arbre à cames 15. Ledit profil de cible virtuelle peut être analysé par des calculateurs connus de l’homme du métier afin de déterminer la position angulaire de l’arbre à cames 15, et notamment la vitesse de rotation de l’arbre à cames 15, et ainsi contrôler la synchronisation entre l’au moins un arbre à cames 15 et le vilebrequin 13.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de génération d’un signal de sortie mis en œuvre par un capteur (25) pour véhicule (1) automobile, ledit véhicule (1) comprenant un moteur thermique (10) et un calculateur (20) de contrôle moteur, ledit moteur (10) comprenant au moins un arbre d’entrainement (15) apte à être entraîné en rotation, ledit au moins un arbre d’entrainement (15) comportant au moins un élément magnétique (150), ledit capteur (25) étant destiné à être disposé en regard dudit au moins un élément magnétique (150), ledit calculateur (20) étant configuré pour déterminer la position angulaire de l’au moins un arbre d’entrainement (15) par rapport à une position angulaire de référence prédéfinie à partir d’un signal de sortie fourni par le capteur (25), le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de : i. mesure (El) du champ magnétique généré par le passage de l’au moins un élément magnétique (150) devant le capteur (25) lors de la rotation de l’arbre d’entrainement (15), ii. génération (E2) d’une composante cosinusoïdale (Bx) et d’une composante sinusoïdale (By) du champ magnétique mesuré, iii. génération d’un signal intermédiaire (E3) donnant la position angulaire absolue (ai) de l’arbre d’entrainement à partir de ladite composante cosinusoïdale (Bx) et de ladite composante sinusoïdale (By), iv. génération du signal de sortie (E4) en créneau, dans lequel chaque créneau est caractérisé par un instant initial et une largeur temporelle, en associant chaque instant initial avec une position angulaire absolue (ai) du signal intermédiaire généré, correspondant à une position angulaire prédéfinie de l’arbre d’entrainement (15) sur un tour complet dudit arbre d’entrainement (15).
[Revendication 2] Produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé selon la revendication précédente.
[Revendication 3] Capteur (25) pour véhicule (1) automobile, ledit véhicule (1) comprenant un moteur thermique (10) et un calculateur (20) de contrôle moteur, ledit moteur (10) comprenant au moins un arbre d’entrainement (15) apte à être entraîné en rotation, ledit au moins un arbre d’entrainement (15) comportant au moins un élément magnétique (150), ledit capteur (25) étant destiné à être disposé en regard dudit au moins un élément magnétique (150), ledit calculateur (20) étant configuré pour déterminer la position angulaire de l’au moins un arbre d’entrainement (15) par rapport à une position angulaire de référence prédéfinie à partir d’un signal de sortie fourni par le capteur (25), le capteur (25) étant caractérisé en ce qu’il est apte à : i. mesurer le champ magnétique généré par le passage de l’au moins un élément magnétique (150) devant le capteur (25) lors de la rotation de l’arbre d’entrainement (15), ii. générer une composante cosinusoïdale (Bx) et une composante sinusoïdale (By) du champ magnétique mesuré, iii. générer un signal intermédiaire donnant la position angulaire absolue (ai) de l’arbre d’entrainement (15) à partir de ladite composante cosinusoïdale (Bx) et de ladite composante sinusoïdale (By), iv. générer le signal de sortie en créneau du capteur (25), dans lequel chaque créneau est caractérisé par un instant initial et une largeur temporelle, en associant chaque instant initial avec une position angulaire absolue (ai) du signal intermédiaire généré, correspondant à une position angulaire prédéfinie de l’arbre d’entrainement sur un tour complet dudit arbre d’entrainement (15).
[Revendication 4] Capteur (25) selon la revendication précédente dans lequel chaque instant initial désigne le front montant ou le front descendant d’un créneau.
[Revendication 5] Véhicule (1), notamment automobile, comprenant un moteur thermique (10) et un calculateur (20) de contrôle moteur, ledit moteur (10) comprenant au moins un arbre d’entrainement (15) apte à être entraîné en rotation, ledit au moins un arbre d’entrainement (15) comportant au moins un élément magnétique (150), ledit véhicule (1) étant caractérisé en ce qu’il comprend un capteur (25), selon l’une quelconque des revendications 3 et 4, ledit capteur (25) mesurant la position angulaire absolue de l’arbre d’entrainement (15), ledit calculateur (20) étant configuré pour déterminer la position angulaire de l’au moins un arbre d’entrainement (15) par rapport à une position angulaire de référence prédéfinie à partir d’un signal de sortie en créneaux fourni par le capteur (25).
[Revendication 6] Véhicule (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément magnétique (150) est un aimant, comprenant deux pôles, fixé sur une extrémité de l’arbre d’entrainement (15).
[Revendication 7] Véhicule (1) selon l’une quelconque des revendications 5 et 6, dans lequel l’élément magnétique (150) se présente sous la forme d’un disque métallique fixé sur la face plane de l’extrémité de l’arbre d’entrainement (15).
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