Brevet FR2650632A1 — publié le 19910208

- 1 PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETECTION POUR LE PILOTAGE D'INJECTION ELECTRONIQUE D'UN MOTEUR MULTICYLINDRE. La présente invention concerne un -procédé et un dispositif de détection pour le système d'injection d'un moteur multicylindre, en -particulier d'un moteur automobile, permettant de détecter ia vitesse de rotation du moteur, d'effectuer en permanence un repérage angu- laire du point mort haut de chaque cylindre du moteur et -une identi- fication du cylindre pour lequel l'injection de carburant doit avoir lieu. Habituellement, les systèmes de détection de ce genre comportent deux cibles sous forme de couronnes dentées montées sur l'axe de rotation de la pompe à injection ou du moteur, les cibles coopérant avec deux ou trois capteurs pour fournir d'une part la vitesse de rotation du moteur et le repérage angulaire des points morts hauts du moteur, et d'autre part l'identification du cylindre dans lequel l'injection de carburant doit avoir lieu au cours du cycle du moteur. De tels systèmes de détection sont relativement Encombrants, coûteux et d'un montage délicat. Leur principe de détection est généralement basé sur une variation d'un champ magnétique créé entre les capteurs et les couronnes dentées en matériau ferromagnétique. Lorsque la vitesse de rotation du moteur est lente, la variation du champ magnétique n'est pas suffisamment significative pour permettre une bonne sensibilité de mesure. En outre, dans le cas o l'un des capteurs tombe en panne, c'est-à-dire en mode de fonctionnement dégradé du moteur, les systèmes de mesure classiques ne permettent pas de fournir suffisamment d'informations au système de pilotage- d'injection électronique du moteur, ce qui entraîne l'arrêt immédiat du moteur. La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients des systèmes de mesure classiques en proposant un procédé de détec- tion simple et efficace pour le système d'injection électronique d'un moteur multicylindre. Un autre objet de l'invention est de réaliser un dispositif de détection, pour le système d'injection électronique d'un moteur multicylindre, multifonction, compact, facile à monter et de struc- ture nouvelle. L'invention a pour but également de procurer un moyen de calage initial du système d'injection sans utilisation de capteurou dispo- sitif additionnel. L'invention a également pour objet un dispositif de détection pour moteur de véhicule automobile, capable de fournir suffisamment d'informations au système de pilotage d'injection électronique en mode dégradé. Selon l'invention, le procédé de détection consiste à mesurer les variations d'un champ magnétique générées par une couronne r=alti- polaire adaptée sur le moteur multicylindre et comportant une pluralité de p8les magnétiques Nord et Sud répartis de façon alternée sur sa périphérie, grâce à une paire de capteurs sensibles au champ magnétique, tels que les capteurs à effet de Hall, les capteurs magnétorésistifs ou autres, et délivrant un signal image du champ magnétique. Les capteurs sont espacés angulairement l'un de l'autre et disposés en regard de la périphérie de la couronne multipolaire qui est subdi- visée en un nombre de secteurs égal au nombre de cylindres du moteur, l'un des secteurs étant entièrement constitué par un pôle magnétique unique, les autres secteurs étant constitués d'une pluralités de pôles magnétiques. Le dispositif de détection, selon l'invention, permet notamment d'équiper un système d'injection électronique pour moteur multi- cylindre, tel qu'un moteur pour véhicule automobile, en vue en 26'50o632 particulier de mesurer la vitesse de rotation -du moteur, de repérer en permanence la position angulaire du point mort haut de chaque cylindre du moteur et d'identifier à tout moment l'un des cylindres du moteur pour lequel l'injection de carburant doit avoir lieu. - Selon l'invention, le dispositif comprend une couronne multi- polaire rigide rendue solidaire autour de l'axe de rotation de la pompe du système d'injection électronique et à l'intérieur de la pompe. Sur le pourtour de la couronne sont répartis une pluralité de pôles magnétiques Nord et Sud -alternés; deux capteurs à effet Hall fixés à l'intérieur de la pompe, dirigés radialement vers l'axe de rotation de la pompe en regard de la périphérie extérieure de la couronne selon un plan transversal à l'axe de la pompe, et espacés angulairement l'un de l'autre; une interface électronique de- traite- ment reliée aux deux capteurs et pouvant fournir des signaux de détection pour un calculateur de pilotage du système d'injection électronique. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la couronne multipolaire est subdivisée en autant de secteurs géométriquemènt identiques qu'il y a de cylindres dans le moteur. L'un des secteurs est entièrement constitué par un p8le magnétique unique. Chacun des autres secteurs est constitué d'au moins deux petits pôles magnétiques consécutifs de faible étendue angulaire chacun et d'un grand pale magnétique dont l'étendue angulaire est supérieure à une fois et demie de celle d'un petit p6le magnétique. La présence d'un secteur monopolaire sur la couronne permet, en calant ce secteur avec l'un des cylindres du moteur, de pouvoir repérer ledit cylindre lorsque là couronne multipolaire est entratnée en rotation par l'axe de la pompe à-injection. De préférence, tous les petits p6les de la couronne sont d'étendue angulaire identique. Tous les grand- p8les de la couronne spnt égale- ment identiques géométriquement et sont séparés par le mime intervalle l'un de l'autre. Les deux capteurs à effet Hall sont de préférence espacés angu- lairement l'un de l'autre par un intervaile correspondant à un multiple de l'étendue angulaire d'un secteur de la couronne multipolaire. La couronne multipolaire est constituée par un nombre pair de pales magnétiques alternés sur son pourtour. Soit n le nombre de cylindres du moteur, la couronne multipolaire présente alors n secteurs dont l'un est constitué par un pôle magnétique unique. Les n-l autres secteurs de la couronne présentent alors au total un nombre impair de pales magnétiques. Dans- le cas o le moteur comporte un nombre pair de cylindres, c'est-àdire lorsque n est un nombre pair, les n-l secteurs, én nombre impair, peuvent comporter chacun un nombre impair de pales magnétiques alternés afin d'obtenir un nombre impair de pales magnétiques pour l'ensemble des n-i secteurs de la couronne. Chacun desdits n-l secteurs présente alors de préférence un grand pale et un nombre pair de petits pales successifs. Dans le cas o le nombre n de cylindres du moteur est impair, les n-l secteurs, en nombre pair, de la couronne multipolaire doivent présenter un nombre impair de pales magnétiques au total. On peut alors envisager de réaliser l'un des n-l secteurs avec le -nombre de pales magnétiques de parité différente de celle des n-2 secteurs- restants qui comportent un nombre de pales magnétiques identique l'un à l'autre. Autrement dit, lorsque les n-2 secteurs présentent chacun un nombre pair de pales, ledit secteur comporte un nombre impair de pales; lorsque chacun des n-2 secteurs présente un nombre impair de pales, ledit secteur comporte un nombre pair de p8les magnétiques. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier de-l'invention pris à titre nullement limitatif et illustré par des dessins annexés, sur - lesquels: la figure 1 est une vueschématique d'une couronne multipolaire selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique montrant le fonctionnement du dispositif de l'invention; et la figure 3 représente des signaux générés par le dispositif de l'invention correspondant à la figure.2. Comme illustré sur la figure l,.le dispositif de détection selon l'invention, comprend une couronne multipolaire 1 rigide montée autour de l'axe de rotation, non représenté, de la pompe du système d'injection électronique d'un moteur de véhicule automobile et à l'intérieur de la pompe. Le diamètre de la couronne 1 doit être relativement petit, de l'ordre de 40 mm, pour permettre son-montage à l'intérieur de la pompe. La couronne doit être réalisée en matériau rigide polarisable magnétiquement tel que la plastoferrite ou un autre matériau permettant de supporter des p8les magnétiques. Dans cet exemple, la couronne multipolaire 1 est constituée de 36 poles magnétiques Nord et Sud alternés dont 35 sont répartis sur 300 , le 36ème p8le magnétique occupant un secteur 2 complet de 60 . La couronne 1 étant subdivisée en six secteurs de 60 , chacun des cinq secteurs autres que le secteur 2 est constitué de 7 p8les magné- tiques consécutifs alternativement Nord-Sud, le 7ème pôle magnétique 3 étant deux fois plus étendu angulairement que chacun des six autres p8les magnétiques 4 du secteur. Chacun des six secteurs de la couronne multipolaire 1 correspond à un cylindre d'un moteur de véhicule automobile à six cylindres, non représenté. Tel qu'il est illustré sur les-figures 2 et 3, le dispositif de l'invention comprend en outre deux capteurs 5 et 6 fixés sur le carter de la pompe à injection et positionnés de manière diamétra- lement opposée -face à la couronne multipolaire avec un entrefer de l'ordre 0,4 mm. Les capteurs 5 et 6 sont de technologie effet Hall dimensionnés de manière à pouvoir détecter les différences de champ magnétique généré par deux p8les magnétiques successifs -de polarité inverse. Ils comportent chacun un moyen électronique, non représenté, de mise en forme des signaux électroniques, de manière à pouvoir générer deux états binaires: un état bas face à un pôle magnétique et un état haut face au pôle magnétique suivant de polarité différente. Les capteurs à effet Hall 5 et 6 sont alimentés par une source de tension en courant continu Vcc et délivrent à leurs sorties respec- tives 7 et 8 chacun un signal binaire A et B. Le signal A à la sortie 7 du capteur 5 alimente respectivement un monostable à front montant 9a, un monostable à front.descendant 9b et une entrée 10a d'une porte logique OU exclusive 11. De même, le signal B à la sortie 8 du capteur 6 alimente respectivement un monostable à front montant 12a, un monostable à front descendant 12b et une deuxième entrée l0b de la porte logique 11. Les sorties 13a et 13b des monostables 9a et 9b sont reliées aux entrées d'une porte logique OU 14 dont la sortie 15 est reliée à une entrée 16a d'une porte logique ET 17. De mâme, les sorties 18a et 18b des monostables 12a et 12b sont reliées aux entrées d'une logique OU 19 dont la sortie 20 est reliée à une entrée 21a d'une seconde porte logique ET 22. La sortie 23 de la porte logique OU exclusive 11 est reliée à un inverseur 24 dont la sortie 25 est reliée respectivement à une seconde entrée 16b de la première porte logique ET 17 et à la seconde entree 21b de la seconde porte logique ET 22. Les sorties 15 et 20 des portes logiques OU 14 et.19 sont également reliées respectivement aux entrées 26a et 26b d'une troisième porte logique OU 27. Les monostables 9a, 9b, 12a, 12b, les portes logiques if, 14, 17, 19, 22, 27, l'inverseur 24 ainsi que les connexions constituent l'interface électronique de traitement du dispositif selon l'invention. A la partie supérieure de la figure 3 est représentée la couronne multipolaire 1 en développement sur 360 . La partie inférieure de la figure 3 montre des séquences de signaux générés à différentes étapes du dispositif de l'invention. Les signaux A et B générés par les deux capteurs à effet Hall 5 et 6 sont traités par l'interface électronique qui a pour r8le de créer des signaux D, E et F nécessaires au calculateur de pilotage de l'injection électronique. Le signal binaire A à la sortie 7 du capteur 5 est d'abord traité par les monostables 9a et 9b et additionné par la porte logique OU 14 dont la sortie 15 délivre un signal A' sous forme d'impulsions, chacune desdites impulsions correspondant à- un changement d'état binaire du signal A et donc à un passage d'un pôle magnétique au pôle suivant de polarité différente de la couronne multipolaire 1. De -7 même, le signal B' sous forme d'impulsions représente des transitions binaires du signal B à l'aide des monostables 12a, 12b et de la porte logique OU 19. Les signaux A' et B' sont sommés par la porte logique OU 27 pour générer un signal de sortie D, qui a la particularité de fournir au calculateur de pilotage un signal identique tous les 60" de rotation du moteur. Le signal D permet ainsi au calculateur de contrôler la vitesse de rotation du moteur sept- fois tous les 60 , six fois réguliè- rément distantes de 7,5 et une septième fois espacée de 15 , cette dernière impulsion démarquée des précédentes permettant au calculateur d'obtenir une référence angulaire pour le point mort haut de chaque cylindre. Les entrées 10a et lob de la porte logique OU exclusive 11 sont reliées respectivement aux sorties 7 et 8 des capteurs 5 et 6. Les signaux binaires A et B après avoir traversé la porte logique 11 deviennent un signal binaire C qui sera complémenté par l'inverseur 24. Les portes logiques ET 17' et 22 permettent, à partir du complément du signal C et des signaux A' et B', d'obtenir respectivement les signaux E et F qui seront transmis au calculateur. Les signaux E et F générés par l'interface permettent de ren- seigner le calculateur sur le repérage du cylindre à piloter sur le cycle du moteur (six cylindres dans cet- exemple). Chacun des signaux E et F va permettre de repérer un cylindre parmi trois à chaque tour de rotation du moteur, et permet donc au calculateur de contrôler le cylindre à piloter. La présence de trois impulsions calibrées dans chacun des signaux E et F pour le repérage d'un cylindre permettra au -calculateur de discriminer les impulsions parasites du signal réellement généré par la couronne multipolaire. Cela permet une bonne immunité aux bruits et évite tout fonctionnement perturbé du dispositif. Le dispositif de détection, selon l'invention, permet donc d'informer le calculateur de pilotage de l'injection: sur la vitesse de rotation du moteur; sur la position angulaire correspondant au point mort haut de chaque cylindre du moteur; et sut le cylindre à piloter parmi les six possibles sur une rotation complète de la pompe à injection. La présence des capteurs à effet Hall 5 et 6 permet de disposer d'une information binaire de p8le Nord ou de p$le Sud avec une transi- tion franche d'un p8le à l'autre mmme à une vitesse très basse de rotation du moteur, ce qui permet d'avoir une bonne sensibilité de détection du dispositif. De plus, la combinaison des deux capteurs 5 et 6 et de la couronne - multipolaire, selon l'invention, permet, au cas o l'un des capteurs tombe en panne, de générer-suffisamment d'informations pour piloter le système d'injection dans le but de pouvoir continuer l'utilisation du moteur dans un mode dégradé. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de la position angulaire et de mesure de -la vitesse angulaire de l'axe d'une pompe à injection d'un moteur multicylindre et permettant de repérer un cylindre du moteur pour lequel l'injection de carburant doit avoir iieu, caractérisé par. le fait qu'il consiste à. mesurer les variations d'un champ magnétique générées par une couronne multipolaire (1) rigide rendue solidaire de l'axe de la pompe et comportant une pluralité de p8les magnétiques Nord et Sud répartis de façon alternée sur sa périphérie, grâce à une paire de capteurs sensibles au champ magnétique (5, 6) espacés angu- lairement l'un de l'autre et dispersés en regard de la périphérie de la couronne, la couronne (1) étant subdivisée en un nombre de secteurs égal en nombre de cylindres du moteur, l'un des secteurs (2) étant entièrement constitué par un p8le magnétique unique. 2. Dispositif de détection pour équiper un système d'injection électronique d'un moteur multicylindre, tel qu'un moteur.pour-véhicule automobile, en vue en particulier de mesurer la vitesse de rotation du moteur, de repérer en permanence la position angulaire du point mort haut de chaque cylindre du moteur et d'identifier à tout- moment l'un des cylindres du moteur pour lequel l'injection de carburant a lieu, caractérisé par le fait qu'il comprend: - une couronne multipolaire (1) rigide et rendue solidaire autour de l'axe de la pompe du système d'injection électronique à l'intérieur de la pompe et sur le pourtour de laquelle sont répartis une pluralité de pôles magnétiques (2, 3, 4) Nord et Sud alternés; - deux capteurs à effet Hall (5, -6) fixés de manière à être dirigés radialement vers l'axe de rotation de la pompe en regard de la périphérie extérieure de la couronne multipolaire (1) selon un plan transversal et espacés angulairement l'un de l'autre, - une interface électronique de traitement reliée aux deux capteurs à effet Hall et. pouvant fournir des signaux de- détection. (D,E,F) pour un calculateur de pilotage du système d'injection élec- tronique. 3. Dispositif de détection selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la couronne multipolaire (1) est subdivisée en autant de secteurs géométriquement identiques qu'il y a de cylindres du moteur, l'un des secteurs (2) étant entièrement constitué par un p8le magnétique unique, chacun des autres secteurs étant constitué d'au moins deux petits p6les magnétiques (4) consécutifs et d'un grand p8le magnétique (3) à une extrémité. 4. Dispositif de détection selon la revendication 2 ou 3, carac- térisé par le fait que la couronne multipolaire (1) comporte un nombre pair de pales magnétiques disposés de façon alternée sur sdn pourtour. 5. Dispositif de détection selon la revendication 3 ou 4, carac- térisé par le fait que les petits p8les (4) sont de taille identique, et que les grands pales (3) sont de taille identique et espacés l'un de l'autre par un même intervalle, la taille de chaque grand p1le étant au moins supérieure à une fois et demie la taille d'un petit pale magnétique. 6. Dispositif de détection selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 5, caractérisé par le fait que les capteur$ à effet Hall (5, 6) sont espacés l'un de l'autre d'un intervalle correspon- dant à un multiple de l'étendue d'un secteur de la couronne multi- polaire (1). 7. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendi- cations 3 à 6, caractérisé par le fait que lorsque le moteur comporte un nombre pair de cylindres, chaque secteur de 'la couronne multipo- laire présente un nombre impair de p8les magnétiques. 8. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendi- cations 3 à 6, caractérisé par le fait que lorsque le moteur comporte un nombre impair de cylindres, à l'exception du secteur (2) à un seul p8le magnétique, l'un des secteurs de la couronne multipolaire (1) comporte des pales magnétiques dont le nombre est de parité différente- des autres secteurs restants, chacun desdits secteurs restants compor- tant le même nombre de p8les magnétiques l'un par rapport à l'autre: 9. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendi- tations 2 à 8, caractérisé par le fait que l'interface électro- nique comporte deux paires de monostables (9a, 9b; 12a, 12b) reliées chacune d'une part à un capteur à effet Hall (5, 6) et d'autre il part à une porte logique OU (14, 19); une porte.logique. OU exclusive (11) dont les entrées (10a, lob) sont reliées respectivement aux sorties (7, 8) des capteurs à effet Hall (5, 6); un inverseur (24) relié à la sortie (23) de la porte logique OU exclusive (Il) pour alimenter respectivement une entrée (16b, 21b) -de porte logique ET (17, 22), l'autre entrée (16a, 21a) de-porte logique ET (17, 22) étant connectée respectivement aux sorties (15, 20) des portes logiques OU (14,.19); une porte logique OU (27) dont les entrées (26a, 26b) sont reliées respectivement aux sorties (15, 20) des portes logiques OU (14, 19), de telle sorte que des signaux de détection (A, B) issus des capteurs (5, 6) soient traités en signaux de sortie (D, E, F) issus.respectivement des portes logiques (27, 17, 22) pour renseigner le calculateur de pilotage de l'injection électronique.