Brevet FR2141529A1 — publié le 19730126

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Jean-Pierre RIVERE, se rapporte à un procédé de mesure électronique de la vitesse d'un moteur à combustion interne, en particulier à un procédé assurant cette mesure sous forme numérique pouvant être utilisée comme telle par une simple conversion de codage dans un système automatique ou, par conversion numérique-analogique, introduite comme donnée dans un système de calcul contrôlant les conditions de marche du moteur. L'allumage du moteur est l'un des facteurs les plus importants commandant ces conditions de marche et le point d'allumage doit être déterminé avec une précision toujours accrue. Il en est de même, pour les moteurs à injection, du point d'injection. Ces facteurs rendent de plus en plus nécessaire une grande précision dans la mesure de la vitesse de rotation du moteur et corrélativement du calage de distribution. Les procédés connus utilisant les interruptions de commande électrique de la bobine s'avèrent d'une sensibilité insuffisante, et, par ailleurs, le captage de ces impulsions perturbe sensiblement les conditions d'allumage du moteur. De plus, ces procédés sont limités aux moteurs à allumage commandé. La mesure de la vitesse du moteur avec précision et dans des délais extrêmement réduits est réalisée par le procédé objet de la présente invention. Ce procédé est essentiellement caractérisé par la prise d'impulsions électriques recueillies à partir d'organes en rotation du moteur par une combinaison de capteurs qui émettent des nombres d'impulsions asynchrones, différents par tour de moteur pour chaque capteur, ces capteurs correspondant à autant de séries d'éléments de détection comprenant des dents également espacées et/ou des bossages inégalement répartis sur la périphérie de l'organe tournant correspondant et tels que, si n est le nombre d'éléments de détection de la plus grande série, donnant la plus grande fréquence d'impulsions pour tour de moteur pour le capteur correspondant, et q est le nombre total des capteurs, on ait une sensibilité de repérage angulaire de 3600, les qn fréquences d'impulsions obtenues étant mises en forme, comparées alors à une fréquence fixe de référence et comptées. Avec une fréquence de référence élevée par rapport à la fréquence d'impulsions des capteurs, on compte le nombre d'impulsions de référence par rapport à un nombre donné d'impulsions des capteurs. On obtient alors une information de vitesse inversement proportionnelle à la vitesse du moteur. On peut également mesurer le temps de passage d'un nombre donné d'impulsions, suivant la méthode de référence précédente. On obtient également une information inversement proportionnelle à la vitesse. Avec une fréquence de référence- basse par rapport à la fréquence d'impulsions, on mesure le nombre d'impulsions pendant des temps fixes et l'information obtenue sera cette fois proportionnelle à la vitesse du moteur. La précision des mesures est fonction de la différence entre la fréquence d'impulsions et la fréquence de référence. La précision du repérage angulaire est proportionnelle au nombre de capteurs et au nombre maximum d'impulsions par tour de moteur de l'un de ces capteurs. Après comptage des impulsions, on traite le résultat par un diviseur, pouvant être par exemple un registre à décalage dynamique, qui permet d'obtenir le format convenable de la valeur binaire à la sortie de la cellule calculatrice de la valeur inverse de la vitesse angulaire du moteur. Ce résultat est alors traité dans un convertisseur soit en conversion numériqueanalogique, pour utilisation en tant que donnée de calcul, soit en conversion de codage, pour application directe à une commande automatique. Les éléments électroniques utilisés pour la mise en oeuvre du procédé, tels que les compteurs et registres à décalage, ainsi que les bascules monostables et les convertisseurs numériques analogiques sont commercialisés actuellement sous forme de circuits intégrés permettant la réalisation économique du procédé de l'invention ; les solutions à eomposants discrets seraient en général plus ocreuses. Un exemple d'application de ce procédé sera illustré par la description ci-dessous donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente un schéma du dispositif d'application à un moteur à combustion interne - la figure 2 représente un diagramme séquentiel de fonctionnement dans le cas d'un codage hyperbolique numérique de la vitesse, correspondant à une fréquence de référence élevée; - la figure 3 représente un diagramme séquentiel de fonctionnement dans le cas d'un codage numérique direct, lorsque la fréquence de référence est basse. Sur la figure 1, on a représenté en perspective un moteur 1 dont on utilise avantageusement, comme organe tournant de prise d'impulsions, la couronne de démarreur 2a au voisinage de laquelle sont montés des capteurs de proximité 3 et 4. Ces capteurs sont de préférence de type électromagnétique ou électrostatique. Le capteur 3 est branché directement sur les dents de la couronne 2a assurant ainsi autant d'impulsions par tour que de dents de la couronne. Les capteurs 4 de repérage angulaire sont activés par des bossages 5 qui sont fixés sur le volant 2b du moteur 1 et assurent le repérage angulaire du moteur. Ces bossages sont décalés angulairement par rapport aux dents de la couronne de démarreur 2a pour éviter tout synchronisme d'impulsions des différents capteurs. Les capteurs de proximité peuvent être fixés soit sur le carter inférieur du bloc-moteur, soit sur le carter d'embrayage , afin de permettre leur positionnement convenable par rapport aux dents de la couronne et aux bossages de repérage angulaire 5. Le nombre de capteurs de proximité de type 3 et de type 4 n'est pas limité. En effet, si n est le nombre de dents de la couronne 2a, le repérage angulaire réel à partir d'un bossage de type 5 sera défini à 360 degrés près. Si l'on dispose deux n I capteurs de type 5 décalés de (p + 2 dents, le repérage angulaire que l'on peut obtenir à partir d'un bossage de type 5 s'effectuera à 2360 degrés près, et d'une façon générale si l'on dispose de g capteurs décalés de (p + 1) dents, le repérage angulaire q obtenu à partir d'un bossage de type 5 s'effectuera à 360 degrés qn près.L'intérêt d'une telle disposition est évident lorsqu'on cherche à calculer d'une façon très précise le point d'allumage ou la dose optimale d'essence à injecter au meilleur moment. Les impulsions ainsi obtenues sont mises en forme par une bascule monostable 6. On pourrait également utiliser une bascule (trigger) de Schmidt. Les impulsions mises en forme sont alors traitées, en référence aux impulsions d'une horloge 7, dans un compteur 8, ensuite par un diviseur 9 tel qu'un registre à décalage dynamique, enfin dans un convertisseur 10 assurant la conversion analogique-numérique ou une conversion de codage pour utilisation de l'information "vitesse" ainsi obtenue. Selon la fréquence de l'horloge 7, cette mesure de la vitesse peut s'effectuer de plusieurs façons distinctes a) On mesure le temps de passage de l'intervalle séparant deux ou plusieurs dents de la couronne 2 . Il suffit alors de a disposer d'une horloge 7 à haute fréquence (fréquence grande devant celle du défilement des dents de la couronne) et de compter le nombre d'impulsions pendant le passage de deux ou plusieurs dents consécutives de la couronne 2a On obtient alors une information inversement proportionnelle à la vitesse de la couronne. b) On mesure le temps de passage de deux ou plusieurs bossages de type 5 suivant la méthode signalée ci-dessus. On obtient alors une information inversement proportionnelle à la vitesse du volant 2b. c) On peut aussi mesurer le nombre de dents de la couronne 2a défilant devant un capteur de type 3 pendant des temps fixes. Il suffit alors de disposer d'une horloge à basse fréquence (très basse par rapport à celle du défilement des dents de la couronne 2 ) pour obtenir une précision convenable. On obtient alors une information proportionnelle à la vitesse de la couronne 2. a Le diagramme séquentiel de la figure 2 illustre le fonctionnement du dispositif de codage hyperbolique numérique de la vitesse correspondant aux méthodes a) et b) précédentes. La ligne 6 - > 8 & montre le profil des impulsions issues de la bascule 6 et alimentant le compteur 8. La ligne 7 > 8 montre les périodes de comptage des impulsions de lthor- loge à haute fréquence. La ligne RAZ 8 représente les impulsions de remise à zéro du compteur 8, déclenchées par le front de montée des impulsions émises par la bascule monostable 6. Enfin, la ligne H montre les impulsions de la base de temps de l'horloge 7. On notera que la remise à zéro du compteur est une opération très courte vis-à-vis de la durée des impulsions 15. L'erreur introduite par l'absence de comptage pendant la remise à zéro est donc faible et considérée à juste titre comme négligeable : il suffit que la fréquence F de l'horloge 7 soit très grande par rapport à celle F' des signaux 15. Si F = KF', la remise à zéro se faisant durant une impulsion de l'horloge 7, l'erreur relative commise sera donc égale à 1/K du niveau du compteur. De même, sur le diagramme séquentiel de la figure 3, correspondant à la méthode de mesure selon la façon c) vue précédemment, les impulsions obtenues à la sortie de la bascule de mise en forme 6 sont représentées à la ligne 6- 8. La ligne 7 > 8 montre les impulsions de comptage de l'horloge 7, cette fois une horloge à basse fréquence produisant des profils d'impulsions 11 très larges. La ligne RAZ 8 montre les signaux de remise à zéro du compteur 8, déclenchés sur le flanc de descente des impulsions 11 de l'horloge 7. Enfin, la ligne 12 montre l'enchainement des phases 13 comptage des impulsions et des phases 14 de remise à zéro du compteur 8. REVESDICATI 1. Procédé numérique de calcul de la vitesse de rotation d'un moteur utilisant des impulsions électriques engendrées à partir d'organes en rotation du moteur, caractérisé en ce que l'on utilise une combinaison de capteurs 3, 4 qui émettent des nombres d'impulsions asynchrones différents par tour du moteur pour chaque capteur, ces capteurs correspondent à autant de séries d'éléments de détection comprenant- des dents également espacées et/ou des bossages inégalement répartis sur la périphérie de l'organe tournant correspondant et tels que, si n est le nombre d'éléments de détection de la plus grande série, donnant la plus grande fréquence d'impulsions par tour pour le capteur 3 correspondant, et q le nombre total des capteurs, on ait une sensibilité de repérage angulaire de 3600, les fréquences d'impulsions obtenues étant mises qn en forme, comptées et comparées alors à une fréquence fixe de référence, ensuite divisées et converties pour leur utilisation soit sous forme analogique, soit directement par codage approprié dans un dispositif de commande automatique. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on obtient la plus grande fréquence d'impulsions par tour en utilisant les dents de la couronne de démarreur 2a du moteur 1 comme la plus grande série d'éléments de détection. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, dans lequel on produit des impulsions de repérage angulaire par des bossages de détection 5 disposés sur la couronne du volant 2b du moteur 1, ces bossages étant décalés angulairement par rapport aux dents de la couronne de démarreur 2a 4. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3, dans lequel la fréquence fixe de référence est obtenue par une horloge 7 à haute fréquence dont le nombre d'impulsions est élevé par rapport à un nombre donné d'impulsions des capteurs 3, 4. 5. Procédé selon les revendications 1, 2, 3 et 4, dans lequel on mesure, en fonction des impulsions de référence, le temps de passage d'un nombre donné d'impulsions. 6. Procédé selon les revendications 2 ou 3, dans lequel la fréquence fixe de référence étant basse par rapport à la fréquence d'impulsions, on mesurelenpmbre dtimpulsions pendant des périodes de temps fixes, fonction de la fréquencede référence.