Brevet FR2562672A1 — publié le 19851011

- -2562672 DISPOSITIF DE DETECTION SIMULTANEE DE LA VITESSE ET Dr LA POSITION ANGULAIRE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. La présente invention concerne un dispositif de détection de la vitesse et de la position angulaire d'un moteur à combustion interne à partir d'un disque à dents multiples, pour application notamment à l'allumage électronique ou au contrôle des moteurs à combustion interne. Divers types de tels dispositifs sont connus à ce jour tel que comportant deux capteurs dont l'un mesure la vitesse de rota- tion du moteur par le comptage des dents de la couronne du volant moteur et l'autre mesure la position angulaire du vilebrequin par l'intermédiaire d'au moins un repère spécifique représentant à un angle prédéterminé près, le point mort haut (P.M.H.) d'au moins un piston sélectionné. Or le fait d'utiliser deux capteurs rend ces dispositifs onéreux et de temps de montage important. D'autres dispositifs ne comportent qu'un seul capteur qui détecte soit des dents manquantes d'un volant spécifique, soit une dent singulière réalisée parmi les dents du volant moteur, ou enfin une pluralité de repères représentatifs des P.M.H, la fréquence de ces passages donnant une image de la vitesse du moteur. Ces dispositifs présentent les inconvénients suivants: cout élevé d'un dispositif à deux capteurs,; coat important d'un vo- lant spécifique auxiliaire, complexité et coat important du traitement spécifique d'une dent singulière de définition très voisine d'une dent réelle, mauvaise résolution de la vitesse par faible fréquence de passage des repères P.M.H notamment dans les phases de décélération et d'accélération. La présente invention a pour but de remédier aux divers inconvénients mentionnés ci-dessus et concerne à cet effet un dispositif de détection simultanée de la vitesse et de la posi- tion angulaire d'un moteur à combustion interne à partir du volant moteur du véhicule qui comporte une couronne dont les dents défilent, en coopérant avec lui pour déFinir la vitesse de rotation du moteur, devant un capieur de proximité à la sortie duquel est connecté un circuit de traitement du signal capté, susceptible de piloter la distribution de l'allumage du moteur, dispositif caractérisé en ce qtu'un volant auxiliaire jouxte le volant moteur et comporte à sa périphérie au moins 2 - une cible repère de position d'au moirsun cylindre du moteur fixée radialement à une distance latérale choisie des dents et suivant un angle choisi par rapport au P.M.H (point mort haut) d'au moins un cylindre et qui coopère également avec le capteur de proximité lors de la rotation du volant moteur. La description qui va suivre en regard des figures annexées fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente en vue frontale une réalisation pré- férentielle d'un dispositif de détection simultanée de la vitesse et de la position angulaire d'un moteur quatre temps à quatre cylindres, équipé d'un allumage à distributeur mécanique, conforme à l'invention. La figure 2 représente un dispositif conforme à l'invention suivant la coupe II II de la figure 1. La figure 3 représente une réalisation préférentielle du noyau magnétique d'un copteur inductif équipant un dispositif conforme à l'invention, Le dispositif représenté à la figure 1 comporte de façon connue un volant moteur 1 équipé de la couronne comportant une pluralité de dents 3 et de son moyeu 2. Les dents 3 assurent d'une part le démarrage du moteur en coopération avec le démarreur du véhicule et d'autre part en coopération avec un capteur 5, la détermination de la vitesse du moteur par les signaux qu'elles engendrent dans le capteur. Le capteur 5 est du type inductif comportant un noyau magné- tique 6, une bobine réceptrice 7 et un générateur de flux 8 dis- psés dans un corps primaire 9 surmoulé par un élément 10 d'aspect général tubulaire, une semelle ou bride 11 assure la fixation du capteur 5 sur son support. Un connecteur 12 assure la liaison entre les éléments actifs du capteur 5 et un dispositif 13 de traitement dee signaux engendrés par ledit capteur 5, les signaux issus de ce dispositif 13 sont ensuite dirigés vers un calcula- teur ne faisant pas partie de l'invention. Conformément à l'invention et selon la figure 1 la cible de repère de position de cylindre se présente sous la forme de deux pions 4 dont le ncbre correspor.nd à la moitié du nombre de cylin- dres du moteur à quatre temps. Ces pions 4 sont disposés...... --3 -- radialement à la périphérie d'un volant auxiliaire 2 qui est dans cette réalisation particulière le propre moyeu du volant moteur 1 et sont respectivement représentatifs de la position des P.M.H à 2 -k7U près, étant choisi de façon à ce que les pions 4 se situent entre deux dents 3. Les pions 4 sont positionnés longitu- dinalement à une distance choisie de la couronne de dents 3 selon la dimension de la partie active du noyau magnétique 6 du capteur5 en tenant compte des dispersions des cotes d'engrènement du pignon de démarreur dans la couronne du volant moteur 1. La figure 3 représente une réalisation préférentielle du no- yau magnétique 6 du capteur 5 qui est à la fois collecteur et directeur de flux et se compose d'un collecteur de flux 6d contre lequel est plaqué le générateur de flux 8 qui est un aimant de deux cornes polaires 6a et 6b directrices symétriquement du flux qui sont reliées au collecteur de flux 6d par un corps 6e, l'en- semble formant un logement annulaire 6c dans lequel est réalisée la bobine réceptrice 7. Lors de l'assemblage du dispositif la partie active de la corne polaire 6a est dirigée vers les dents 3 et celle de la corne polaire 6b vers les pions 4. Le fonctionnement d'un tel capteur est alors le suivant Dès la rotation du moteur le passage des dents 3 devant la corne polaire 6a entraîne une variation périodique de la réluctance du circuit magnétique, il en résulte dans l'intervalle angulaire séparant les deux pions 4 en sortie 12 du capteur 5 l'image élec- trique de chacune des dents 3 dont la fréquence mesure la vitesse instantanée de rotation du moteur. Le passage des pions 4 devant la corne polaire 6b entraîne une variation de la réluctance nor- male du circuit magnétique vue par le capteur 5 entre deux dents3, l'entrefer entre la corne polaire 6a et le creux de la denture étant alors compensé par la présence d'un pion 4. Cette compen- sation de la longueur de l'entrefer entraîne à la limite un entre- fer équivalent constant entre deux dents successives de la cou- ronne d'o un signal modifié en fréquence et'en amplitude du pas- schi d'un pion 4 devant le capteur 5. Ainsi chacun des passages d'un pion 4 sous la corne polaire 6b est vue en sortie de capteur comme l'absence d'un creux de denture ou comme l'image d'une dent singulière aisément discriminable, soit en fréquence soit en amplitude, soit éventuellement l.es cieux suivant le circuit. électronique 13 utilisé. Ce circuit electronique 13 dont le rôle esi de traiter le signal capté comporte vuivant le mode préféré pour une discrimi- nation en fréquence des moyens, t-ls que capacitifs, qui condi- tionnent en fonction de la fréquence le déphasage relatif entre le signal fondamental des dents 3 et le signal crée par les pions 4 compte tenu de l'inductauce et de la capacité propre du bobinage 7 du capteur sur son noyau 6, de sa charge ohmique et des pertes fer du noyau 6. Afin d'obtenir un nombre d'images électriques des dents dans l'intervalle angulaire de deux pions 4 successifs exacte- ment égal au nombre de dents comptées entre ces pions, le dépha- sage relatif entre le signal fondamental délivré par les dents3, et le signal délivré par les pions 4 sera au plus égal à la moi- tié de la période audit signal fondamental quelle que soit la fréquence de rotation du moteur. Il est bien évident que cette réalisation n'est donné qu'y titre d'exemple et que de nombreuses variantes peuvent y être apportées. En effet la cible repère de position de cylindre peut être soit sous la forme de pions, soit sous la forme de bossages, se trouver soit alignée avec une dent 3 de la couronne ou entre deux dents ou chevaucher plusieurs dents. Le nombre de ces re- pères sera défini par le type d'allumage équipant le moteur, et le type du moteur utilisé c'est à dire que pour un moteur équipé d'un allumage à distributeur statique-une seule cible sera nécessaire; Pour un moteur équipé d'un allumage à distri- buteur dynamique, c'est à dire de type classique, le nombre de cibles sera équivalent à la moitié de celui des cylindres pour un moteur à quatre temps, et à celui des cylindres pour un moteur à deux temps. Le noyau magnétique 6 représenté sans entrefer dans notre réalisation préférentielle peut être réalisé en plusieurs éléments et peut être soit en acier, en fer doux, en fer fritté, en t8les au silicium ou en ferrite. Les cornes 6a et 6b peuvent 8tre jointives au centre de la partie active, c'est à dire fron- tale dirigée vers les cibles, du noyau 6 et ainsi se présenter suivant une bande continue qui peut être biseautée, de manière r_ à ne présenter qu'une faible suroace aot vw- rontale, furme bi- seautée 6f que peuvent avoir aussi les cornes polGires 6a et 6b lorsqu'elles ne sont pas)inirives et leur surface active peut être plane et se trouver dans des Dlans Jifférents Le cataur peut bienr sûr être radialement orienté par rapport au volant 1, tel que re- Frésenté à la figure 1 mois peut aussi être incliné par rapport à cette direction. Le générateur de flux 8 peut etre constitué sait par au moins un aimant en ferrite, soit par au moins un élément en natéricux aimantés tels que du "Triconal" soit par au moins un aimant en terre rare tel que "Samarium Cobalt", soit par unc bobine excitc- trice, disposée autour d'un matériau-magnétique, dans ce dernier cas les bobines réceptrice et excitatrice peuvent être soit com- plètement dissociées, soit reliées par un point commun ou même être une seule et même bobine. Les moyens d'ajustement du déphasage relatif entre le signal créé par les dents 3 e celu cre par la cible repère de position de cylindre, faisant partie du circuit 13 peuvent se présenter sous la forme d'au moins un condensateur 13a, tel que représenté à la figure 1 et qui peut être ainsi aisément incorporé dans le capteur 5 lui-même. De plus si les bobines excitatrice et récep- tive sont elles mêmes capacitives ou si la charge résistive du capteur 5 est faible ou la combinaison des deux, ces moyens d'a- justement capacitifs ne sont pas indispensables. Les signaux délivrés par le capteur 5 peuvent être indifré- remment exploités soit en mode commun, soit en mode différential, modes connus. L'adoption d'une disposition géométrique telle que décrit ci-dessus avec tout autre type de capteurs tels que, à effet Hall, à courant de Foucault, optique sont autant de combinaisons r n- trant dans le cadre de l'invention. REVENDIGATIONS 1,- Dispcsitif de détection simultanée de la vitesse et de la position angulaire d'un moteur à combustion interne à partir du vo- laon moteur (1) du véhicule qui comporte une couronne dont les dents (3) déf.!en, er coopérant avec lui pour définir la vitesse de rotation du:ioteur, dcevant u,î capteur de proximité (5) à la sortie duquel est connecté un circuit (13) de traitement du signal capté, susceptible de piloter la distribution de l'allumage du moteur, dispositif caractérisé en ce qu'un volant auxiâaire (2) jouxte le volant moteur (1) et comporte à sa périphérie au moins une cibJe repère de position d'au moins un cylindre du moteur, fixée radialement à une distance latérale choisie des dents (3) et suivant un angle choisi par rapport au P.M.H (point mort haut) d'au moinsun cylindre et qui coopère également avec le capteur de proximité (5) lors de la rotation du volant moteur (1). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de proximité (5) est du type constitué d'une bobine réceptrice (7), d'un générateur de flux (8) et d'un noyau magnétique (6) remarquable en ce que sa partie active, devant laquelle défilent les dents (3) et les cibles de repère de cylin- dre, se présente sous la forme de deux cornes polaires (6a et 6b) solidaires, écartées d'un espace équivalentà celui défini entre les dents (3) du volant moteur (1) et'la cible de repère de posi- tion de cylindre. 3.- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les cornes polaires (6o et 6b) sont jointives au centre de la partie active du noyau magnétique (6)., 4.- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le générateur de flux (8) est constitué d'au moins un élément en matériau magnétisé. 5.- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le générateur de flux (8) est constitué d'une bobine disposée autour d'un matériau magnétique. 6.- Dispositif selon]la revendication 1 caractérisé en ce que le volant auxiliaire (2) est le propre moyeu du volant moteur (1). a56267'M -7- 7,- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cible de repère de position de cylindre est un pion (4) aligné avec une des dents (3) du volant moteur (1i). 8.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cible de repère de position de cylindre est un pion (4) aligné avec un creux qui sépare deux dents (3) consécutives du volant moteur (1). 9.- Dispositif selon la revendication 1 caractérise en ce que la cible de repère. de position de cylindre chevauche au moins deux dents (3) successives du volant moteur (1). 10.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cible de repère de position de cylindre se compose de plusieurs pions (4) alignés entre plusieurs creux successifs des dents (3) du volant moteur (1). 11.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cible de repère de position de cylindre se compose de plusieurs pions (4) successifs alignés alternativement avec un creux et une dent (3) successifs du volant moteur (1). 12.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le volant auxiliaire (2) comporte sur sa périphérie une pluralité de cibles de repère de cylindre dont le nombre correspond b la moitié du nombre de cylindres d'un moteur, du type dit à quatre temps, équipé d'un tel dispositif. 13.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le volant auxiliaire (2) comporte sur sa périphérie une pluralité de cibles de repère de cylindre dont le nombre correspond au noîm- bre de cylindres d'un moteur, du type dit à deux temps, équipé d'un tel dispositif. 14.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit (13) de traitement du signal capté comporte des moyens capocitifs (13a) d'ajustement du déphasage relatif entre le signal crée par les dents (3) et celui crée par la cible de repère de position de cylindre. 15.- Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens capaci'ifs (13a) comportent au moins un condensateur susceptible ' être incorporé dans le capteur (5). 16.- Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que les moyens capacitifs (13a) sont constitués par les bobines elles- mimes.