Brevet FR2827954A1 — publié le 20030131

La présente invention est relative à un procédé de correction du signal délivré par un capteur de position angulaire, plus précisément adapté à un tel capteur comportant une cellule à effet Hall devant lequel défilent les dents d'une cible de type roue dentée. Les véhicules automobiles font fréquemment usage de dispositifs mesurant la position et/ou la vitesse de rotation d'arbres tournants, constitués de capteurs sensibles au défilement des dents d'une roue dentée, généralement en matériau ferromagnétique, solidaire de l'arbre tournant. Ces capteurs peuvent être basés sur le principe de la reluctance variable, ou, plus récemment, sur l'utilisation d'une ou plusieurs cellules à effet Hall. Ces dernières permettent de détecter les variations du flux magnétique engendrées par le passage d'une dent magnétisée (si le capteur ne comporte pas d'aimant permanent générant un flux magnétique de référence) ou ferromagnétique lorsque la cellule est associée à un aimant permanent, et délivrent ainsi un signal électrique rectangulaire représentatif du défilement des dents. On rencontre ces dispositifs par exemple pour la mesure de position ou de vitesse du vilebrequin ou de l'arbre à cames des moteurs à combustion interne, ou encore pour la mesure de la vitesse de rotation des roues du véhicule. On a cependant constaté que le signal électrique délivré par ces capteurs n'était pas une représentation exacte du défilement des dents à l'aplomb du capteur. En effet, les fronts montants et descendants du signal électrique peuvent intervenir avec un léger déphasage par rapport au passage exact du flanc montant ou descendant de la dent de la cible à l'aplomb du capteur, ce phénomène pouvant être attribué à l'influence, dans certaines configurations, de l'approche ou de l'éloignement de la masse métallique représentée par la dent sur les lignes de flux traversant la cellule à effet Hall. Si ce déphasage n'a que peu d'impact pour des applications telles que la mesure de la vitesse de rotation d'une roue du véhicule, où l'on s'intéresse essentiellement à la période du signal, il n'en va pas de même pour les applications faisant usage des fronts montants et descendants du signal pour déterminer la position d'un arbre à cames comme par exemple dans les applications visant à mesurer le calage de l'arbre à cames par rapport au point mort haut d'un cylindre dans les moteurs équipés de dispositifs de calage variable de cet arbre. La présente invention a donc pour but de proposer un procédé permettant de mesurer le déphasage existant entre le signal électrique délivré par le capteur et la position mécanique réelle des dents défilant devant celui-ci, et ce faisant, de corriger ce signal. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, au moyen d'un procédé de correction du signal d'un capteur de position d'arbre à cames, ledit capteur délivrant un signal rectangulaire correspondant au défilement de dents et de creux d'une cible solidaire de l'arbre à cames d'un moteur selon lequel : Dans un premier mode de mise en #uvre du procédé, on évalue les valeurs angulaires des alternances du signal correspondant aux dents et aux creux, on compare ces valeurs angulaires aux angles mécaniques des dents et des creux, et on en déduit un déphasage des fronts montants et descendants du signal par rapport aux flancs correspondants des dents de la cible. Suivant une première variante de ce mode de mise en #uvre, l'évaluation des valeurs angulaires des alternances du signal est effectuée par une mesure de durée desdites alternances en fonction du régime de rotation du moteur. Avantageusement, l'évaluation peut être effectuée pendant une période de fonctionnement à régime constant du moteur, ou encore la mesure de durée peut être corrigée des influences d'une variation de régime par la mesure d'au moins deux paires de dents / creux consécutives. Suivant une autre variante de ce mode de mise en #uvre, l'évaluation des valeurs angulaires des alternances du signal est effectuée à partir d'une information angulaire délivrée par un capteur de position associé à une cible solidaire du vilebrequin du moteur. Dans un second mode de mise en #uvre du procédé, applicable lorsque lesdites dents et creux s'étendent sur des secteurs angulaires égaux, on calcule un déphasage des fronts montants et descendants du signal par rapport aux flancs correspondants des dents de la cible en comparant des mesures de durée de deux alternances consécutives du signal. Avantageusement, dans ce mode de mise en #uvre également, les mesures de durée peuvent être effectuées pendant une période de fonctionnement à régime constant du moteur, ou encore être corrigées des influences d'une variation de régime par la mesure d'au moins deux paires de dents / creux consécutives. D'autres caractéristiques et avantages du procédé suivant l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel : - la figure 1 représente schématiquement un dispositif apte à la mise en #uvre du procédé selon l'invention, et - la figure 2 représente graphiquement une comparaison entre le profil mécanique d'une cible et le signal électrique délivré par le capteur associé. On a représenté en 10 sur la figure 1 un calculateur de commande d'un moteur à combustion interne. Ce calculateur est programmé pour délivrer des signaux de commande à des actionneurs tels que des injecteurs, bobines d'allumage, etc. (non représentés) sur la base de signaux reçus de différents capteurs dont seuls deux ont été représentés. Un capteur de position d'arbre à cames 11est placé en regard d'une cible 20 solidaire de l'arbres à cames du moteur. Ce capteur fournit au calculateur 10 un signal rectangulaire correspondant au défilement de dents 20b et de creux 20d portés par la cible 20, lors de la rotation de cette dernière avec l'arbre à cames. On notera que pour la commodité des explications ultérieures, on a choisi une cible 20 ne comportant qu'une dent 20b et un creux 20d s'étendant sur des secteurs angulaires respectifs égaux à 180 degrés, et séparés par des flancs 20a et 20c. Cependant, le procédé selon l'invention est applicable à une cible portant un nombre quelconque de dents et de creux s'étendant sur des secteurs angulaires respectifs égaux ou non. Le calculateur 10 est également susceptible de recevoir un signal d'un capteur de position de vilebrequin 12, placé en regard d'une autre cible 15, solidaire du vilebrequin, et munie de dents 15i. Cette cible peut être également munie d'un repère 15r permettant la détermination du point mort haut d'un des cylindres du moteur. On peut ainsi, par exemple, mesurer le décalage angulaire entre l'arbre à cames portant la cible 20 et le vilebrequin solidaire de la cible 15, décalage introduit par un dispositif (non représenté) de calage variable et matérialisé sur la figure 1 par une double flèche, en mesurant le temps ou l'angle qui sépare la détection du flanc montant 20a de la cible 20 du repère 15r de la cible 15. Cependant, si la détection du flanc 20a est entachée d'une erreur (qui peut aller jusqu'à 6 degrés en plus ou en moins), la mesure du calage de l'arbre à cames est faussée. Il importe donc que cette détection, réalisée au moyen du signal délivré par le capteur 11, soit basée sur un signal corrigé de ces erreurs. On se réfère maintenant à la figure 2 dans laquelle on a représenté la cible 20 sous forme d'un développé linéaire, animé d'un mouvement de translation matérialisé par une flèche, en regard du capteur 11. La dent 20b, délimitée par les flancs montant 20a et descendant 20c, s'étend sur un angle mécanique [gamma]T et le creux 20d, délimité par le flanc descendant 20c et l'occurrence suivante du flanc montant 20a s'étend sur un angle mécanique [gamma]N. Ces angles mécaniques sont des données de construction, et sont exactement connus. On a représenté parallèlement en 30 le signal délivré par le capteur 11. On peut observer que le front montant 30a du signal 30 se produit avec un déphasage [alpha]1 (en avance de phase) par rapport au flanc montant 20a de la cible. De même, le front descendant 30c présente un déphasage a2 (en retard) par rapport au flanc descendant 20c. De ce fait, si l'on considère un régime de rotation du moteur constant, et donc une vitesse angulaire contante (et connue) de la cible 20, l'alternance dent 30b du signal 30 présente une durée représentative d'une valeur angulaire de l'alternance dent [alpha]T différente de l'angle mécanique [gamma]T. Il en va de même pour la valeur angulaire de l'alternance creux aN. On a constaté par des essais que les déphasages [alpha]1 et [alpha]2 sont fortement dépendants de l'entrefer e existant entre le capteur 11 et la cible 20, mais que leur valeur absolue est sensiblement égale ou du moins dans un rapport constant quel que soit cet entrefer. On tire donc parti de cette observation pour en déduire leur valeur et corriger le signal 30. Dans un premier mode de mise en #uvre du procédé selon l'invention, on évalue la valeur angulaire de l'alternance dent [alpha]T et on la compare à la valeur connue de l'angle mécanique de la dent yT. La différence entre ces deux valeurs est égale à la somme des déphasages [alpha]1 et [alpha]2. Connaissant la somme des déphasages et leur rapport, il est ensuite aisé de calculer chaque déphasage. Il suffit alors d'introduire un retard correspondant au déphasage [alpha]1 sur le front montant 30a du signal 30 pour corriger celui-ci. On peut opérer de même pour le creux. Pour évaluer la valeur angulaire de l'alternance dent [alpha]T il suffit d'en mesurer la durée, et connaissant par ailleurs le régime de rotation du moteur, d'en déduire la vitesse angulaire de l'arbre à cames (en général moitié de celle du vilebrequin). La valeur angulaire est obtenue par le produit de la durée par la vitesse angulaire. Bien entendu, pour que le résultat soit fiable, il importe que la vitesse angulaire soit constante pendant la durée de l'alternance considérée. C'est pourquoi le procédé selon l'invention est préférablement exécuté lors d'une période de fonctionnement à régime constant du moteur, par exemple au ralenti où les durées mesurées sont plus longues et la précision améliorée. Cependant, le procédé peut aussi être exécuté lorsque le régime varie en corrigeant les mesures de durée effectuées en fonction de cette variation. Pour cela on observe que la période du signal 30 est indépendante des déphasages, ceux-ci s'annulant sur les deux alternances dent / creux. Ainsi en mesurant la durée de deux paires dent / creux consécutifs, on peut en déduire la variation de vitesse angulaire intervenue et opérer les corrections des mesures de durée individuelles de chaque dent ou creux. Dans une seconde variante de ce mode de mise en oeuvre, on peut avantageusement tirer profit de l'existence du signal délivré par le capteur 12 associé à la cible 15. En effet, ce signal délivre une information angulaire relativement précise, car basée sur le défilement de dents bien plus nombreuses (de l'ordre de 60 dents par tour) à une vitesse double de celle de l'arbre à cames. En outre, le vilebrequin et l'arbre à cames étant dans un rapport de vitesse angulaire fixe, les variations éventuelles de régime moteur sont sans effet sur la mesure angulaire délivrée. Dans le mode de mise en #uvre qui vient d'être décrit, on se réfère aux valeurs angulaires des alternances du signal 30 et à leur comparaison aux angles mécaniques des dents et creux de la cible 20. On peut cependant se passer de cette étape intermédiaire de transcription en angle lorsque, comme c'est le cas le plus fréquent, les dents et creux de la cible 20 s'étendent sur des secteurs angulaires égaux. En effet, dans ce second mode de mise en #uvre, les durées des alternances dent 30b et creux 30d correspondent à des secteurs angulaires égaux. En supposant la vitesse angulaire constante pendant le défilement d'une dent et d'un creux, et les déphasages [alpha]1 et [alpha]2 égaux en valeur absolue entre eux, il apparaît immédiatement que la différence des durées de la dent et du creux est égale à quatre fois le déphasage (en durée). Pour n paires de dent / creux sur la cible 20, la somme des durées de la dent et du creux, indépendante du déphasage comme on l'a vu plus haut, correspond à 1/n1eme de tour. Ainsi, le quart du rapport de la différence des durées de la dent et du creux à leur somme donne immédiatement la valeur angulaire du déphasage. De manière analogue avec le premier mode de mise en #uvre du procédé selon l'invention, on effectuera préférentiellement ces calculs pendant une période de fonctionnement à régime constant du moteur pour avoir une vitesse angulaire constante. Mais on pourra aussi, toujours de manière analogue, procéder à une correction de la mesure des durées en déterminant l'influence d'une variation de régime en mesurant la durée de deux paires de dent / creux consécutives. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Ainsi, il n'est pas nécessaire qu'à un flanc montant d'une dent de la cible 20 corresponde un front montant du signal 30. Une inversion du signal est possible, en fonction du mode de réalisation du capteur 11. De même, toute forme de correction du signal 30, une fois connus les déphasages [alpha]1 et [alpha]2 peut être employée, que ce soit par l'introduction de retards sur les fronts montants, la recréation d'un signal artificiel ou encore la correction par calcul des valeurs de calage angulaire de l'arbre à cames obtenues à partir du signal brut. Le procédé selon l'invention permet ainsi de s'affranchir d'une étape fastidieuse et coûteuse de réglage de l'entrefer e du capteur 11ou encore d'utiliser un capteur de moindre précision, moins coûteux à fabriquer. De plus, en répétant le procédé à intervalles réguliers pendant la vie du véhicule, on peut s'affranchir des dérives dues à l'âge et à l'usure des éléments. REVENDICATIONS 1. Procédé de correction du signal d'un capteur de position d'arbre à cames (11), ledit capteur délivrant un signal rectangulaire (30) correspondant au défilement de dents (20b) et de creux (20d) d'une cible (20) solidaire de l'arbre à cames d'un moteur caractérisé en ce que on évalue les valeurs angulaires (aT,aN) des alternances (30b, 30d) du signal correspondant aux dents et aux creux, on compare ces valeurs angulaires aux angles mécaniques (yT, YN) des dents et des creux, et on en déduit un déphasage (a1,a2) des fronts montants (30a) et descendants (30c) du signal par rapport aux flancs (20a, 20c) correspondants des dents de la cible. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation des valeurs angulaires ([alpha]T,[alpha]N) des alternances (30b, 30d) du signal est effectuée par une mesure de durée desdites alternances en fonction du régime de rotation du moteur. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'évaluation est effectuée pendant une période de fonctionnement à régime constant du moteur. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mesure de durée est corrigée des influences d'une variation de régime par la mesure d'au moins deux paires de dents / creux consécutives. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaluation des valeurs angulaires (aT,aN) des alternances (30b, 30d) du signal est effectuée à partir d'une information angulaire délivrée par un capteur de position (12) associé à une cible (15) solidaire du vilebrequin du moteur. 6. Procédé de correction du signal d'un capteur de position d'arbre à cames (11), ledit capteur délivrant un signal rectangulaire (30) correspondant au défilement de dents (20b) et de creux (20d) d'une cible (20) solidaire de l'arbre à cames d'un moteur, lesdites dents et creux s'étendant sur des secteurs angulaires égaux, caractérisé en ce que on calcule un déphasage ([alpha]1,[alpha]2) des fronts montants (30a) et descendants (30c) du signal par rapport aux flancs (20a, 20c) correspondants des dents de la cible en comparant des mesures de durée de deux alternances (30b, 30d) consécutives du signal. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le calcul est effectué pendant une période de fonctionnement à régime constant du moteur. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la mesure de durée est corrigée des influences d'une variation de régime par la mesure d'au moins deux paires de dents / creux consécutives.