Brevet FR2821887A1 — publié le 20020913

La présente invention est relative à un procédé de détermination de la phase d'un moteur à combustion interne comportant un nombre impair de cylindres, et plus particulièrement à un tel procédé permettant d'éviter l'emploi d'un capteur d'arbre à cames. Pour la commande des moteurs à combustion interne à 4 temps, et en particulier pour les moteurs comportant un nombre impair de cylindres, il est important, en raison des exigences de confort et de lutte anti pollution, de déterminer au plus tôt la phase du cycle du moteur, c'est à dire si, pour un cylindre déterminé, un point mort haut (PMH) correspond à la fin d'un temps de compression ou d'échappement. Cette détermination est faite usuellement en observant les signaux issus d'une part d'un capteur placé en regard d'une cible dentée solidaire du vilebrequin, permettant de déterminer quel cylindre arrive au point mort haut à partir de la détection d'une singularité de la cible, et d'autre part, d'un capteur placé en regard d'une cible liée à l'arbre à cames, laquelle tourne d'un tour par cycle du moteur, permettant de lever l'ambiguité quant à la phase du cycle. Un tel dispositif est cependant couteux car il nécessite deux cibles et deux capteurs. On connaît de la technique antérieure, et plus particulièrement des documents DE 36 11 262 et DE 19638010, un procédé de détermination de la phase du cycle moteur n'utilisant que le signal du capteur de vilebrequin. Ce procédé repose sur l'observation de la vitesse instantanée de rotation du moteur au voisinage d'une singularité placée au point mort haut (PMH) du cylindre n 1. En effet, particulièrement pour les moteurs à nombre de cylindres impair, la vitesse instantanée de rotation présente un minimum ou un maximum selon que le PMH correspond à un temps de compression ou d'échappement, respectivement. Cependant, la mise en oeuvre de ce procédé suppose que le moteur ait été lancé, que la singularité ait été détectée pour déterminer le PMH du cylindre suivant, effectuer l'analyse de la vitesse lors de ce PMH et commander de manière appropriée le moteur au plus tôt au PMH suivant. Le démarrage du moteur en est ralenti et dans certaines conditions, difficile, voire impossible. De plus, ce procédé est difficile à mettre en oeuvre lorsque la singularité est placée, comme cela est courant, de manière décalée par rapport au point mort haut d'un cylindre. La présente invention a donc pour but de proposer un procédé de détermination de la phase du cycle d'un moteur à combustion interne permettant un démarrage plus rapide et plus fiable du moteur. 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 détection de la phase du cycle d'un moteur à combustion interne à 4 temps comportant un nombre impair de cylindres répartis uniformément, du type utilisant un signal d'un capteur placé en regard d'une cible solidaire du vilebrequin comportant des dents régulièrement réparties angulairement et au moins une singularité par tour moteur, procédé selon lequel on analyse la vitesse instantanée du moteur au voisinage d'un point mort haut et on en déduit si le point mort haut du cylindre suivant est un point mort haut en compression. Selon la présente invention, dès la mise en rotation du moteur, on mémorise la durée de défilement des dents et on calcule un critère de phase au point mort haut du cylindre précédant la première singularité dès l'apparition de celle-ci. De cette manière, la préparation du mélange combustible et l'allumage peuvent avoir lieu de manière appropriée dès avant le point mort haut de compression du cylindre suivant. Suivant une caractéristique importante de l'invention, lors de l'apparition de la singularité, on affecte une position angulaire à chaque dent dont la durée a été mémorisée, et on calcule le critère de phase pour les dents correspondant à un point mort haut. Le critère de phase est alors calculé en comparant la durée de deux dents correspondant à deux points morts hauts consécutifs, par exemple à partir de leur quotient, ou en variante, à partir du quotient de la durée de la dent correspondant au PMH précédent la singularité et de la moyenne des durées de deux dents situées à un demi PMH de part et d'autre du PMH considéré. On peut également calculer le critère de phase à partir du rapport de la durée de la dent correspondant au PMH précédent et d'une moyenne de la durée des dents mémorisée sur un intervalle angulaire prédéterminé entre deux PMH. D'autres caractéristiques et avantages du procédé suivant l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma d'un moteur équipé d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - les figures 2 à 4 représentent des graphes utiles à la compréhension du procédé selon l'invention. On se réfère à la figure 1 où l'on a représenté un moteur à combustion interne 1, à nombre de cylindres impair, par exemple un moteur à trois cylindres. Une cible dentée 2 est solidaire du vilebrequin du moteur 1. Cette cible porte des dents 2d régulièrement réparties sur sa périphérie, par exemple 44 dents, sauf à un endroit où l'une des dents 2s est de taille double et forme une singularité S (figure 2) permettant de repérer une position angulaire particulière, par exemple 88 degrés avant le point mort haut de l'un des cylindres, en l'occurence le troisième. Un capteur 3 adapté à détecter le passage des dents, comme par exemple un capteur à reluctance variable ou à effet Hall, est placé en regard de la périphérie de la cible 2. Ce capteur coopère avec un calculateur 10 de commande de l'allumage et de l'injection de carburant du moteur 1, et plus particulièrement avec un circuit 14 de mise en forme des signaux délivrés par le capteur. Le calculateur 10 comporte en outre des moyens de calcul sous la forme d'un micro- controleur 11, des moyens de mémorisation 12 et des moyens de mesure temporels sous la forme d'une horloge 13. Lors de la rotation du moteur, les dents 2d de la cible 2 défilent devant le capteur 3 qui fournit un signal représentatif de ce défilement. Ce signal est mis en forme par le circuit 14 qui coopère avec l'horloge 13 pour délivrer au micro-controleur 11 une mesure de la durée de passage de chaque dent. Les dents 2d étant régulièrement espacées (de 8 degrés dans l'exemple proposé), le micro-controleur 11 peut en déduire la vitesse angulaire instantanée de rotation du moteur. Cependant, au démarrage du moteur, tant que la singularité S n'est pas détectée, il est impossible d'affecter à chaque dent une position angulaire relative au cycle du moteur c'est à dire de situer celles-ci par rapport aux points morts hauts de chaque cylindre, et donc d'en déduire la vitesse instantanée de rotation au voisinage d'un point mort haut. Selon l'invention, on tire profit des moyens de mémorisation 12 pour stocker la durée de chacune des dents défilant devant le capteur, et ce dès la mise en rotation du moteur. On a repéré le début de la rotation du moteur par une flèche notée D sur la figure 2 qui représente les évènements tels que les points morts hauts des cylindres et l'occurence de la singularité S sur une échelle graduée en degrés de rotation du vilebrequin. Tant que la première singularité S n'est pas détectée, les évènements comme les points morts hauts des cylindres n 1 et 2 notés PMH1 et PMH2 ne peuvent être placés sur cette échelle et sont représentés par une ligne discontinue. Dès l'occurence de la singularité S qui fixe l'origine 0 degrés, on sait que le point mort haut du cylindre n 3 se situera 88 degrés plus tard. On peut alors aussi déduire, à postériori, que le PMH2 s'est produit 32 degrés avant la singularité, et respectivement 152 degrés pour le PMH1. La figure 3 représente sous la forme d'une courbe, les durées de dents mémorisées dans le calculateur 10 depuis le début de la rotation du moteur, la durée T étant portée en ordonnées et la position de la dent en abscisse selon la même échelle que la figure 2. Ainsi le calculateur peut dès l'occurence de la singularité S affecter une position angulaire à chacune des dents dont la durée a été mémorisée. Dans l'exemple considéré, le calculateur 10 peut extraire de la mémoire 12 la durée T de la dent correspondant au PMH1, située 152 degrés avant la singularité S, soit 19 dents de 8 degrés avant la dent double 2s. La durée T2 de la dent correspondant au PMH2 est extraite de manière similaire. A partir des durées T1 et T2, le calculateur 10 détermine un critère de phase C (figure 4) du moteur pour le PMH2 en opérant le quotient de la durée des dents correspondant aux deux points morts hauts consécutifs PMH1 et PMH2. Si le rapport Tirr2est inférieur à l'unité, on peut en conclure que la vitesse de rotation instantanée au voisinage du point mort haut du cylindre n 2 est inférieure à celle du point mort haut du cylindre n 1 et que le cylindre n 2 est alors dans une phase de compression. On en déduit donc que le prochain cylindre sera dans une phase d'échappement et ainsi de suite. On peut ainsi, dès l'apparition de la singularité, prévoir la phase dans laquelle se trouvera le cylindre immédiatement suivant et préparer, le cas échéant, l'injection de carburant et l'allumage dans ce cylindre, permettant ainsi d'améliorer les performances en temps de démarrage du moteur. Bien entendu, la position angulaire du moteur lors de sa mise en rotation peut être quelconque, et ne pas présenter deux PMH entre celle-ci et l'apparition de la singularité Dans ce cas, d'autres procédés de détermination du critère de phase C peuvent être employés. Par exemple, le critère de phase C peut être obtenu comparant la durée T2 de la dent correspondant au PMH précédent la singularité S (PMH2) et la moyenne de la durée de deux dents Tl/2et et T 213 situées de part et d'autre de ce PMH, comme représenté par la ligne en pointillés sur la figure 2. De manière préférentielle, ces dents sont choisies à un écart angulaire respectif correspondant à la moitié de l'écart entre deux PMH consécutifs. La comparaison peut être effectuée en faisant le quotient de ladite moyenne par la valeur de la durée T2. Ce procédé présente l'avantage de prendre en compte d'éventuelles variations du régime du moteur liées à l'accéleration ou la décélération de celui-ci sous l'effet des variations de la tension d'une batterie d'accumulateurs alimentant le lanceur électrique entrainant le moteur en rotation. Selon une autre variante du procédé de détermination du critère de phase, on calcule une moyenne de la durée des dents sur un intervalle angulaire prédéterminé correspondant à au moins la moitié de l'écart entre deux PMH et on compare la durée T2 extraite de la mémoire avec cette moyenne. Par exemple, on calculera à l'apparition de la première singularité S la valeur moyenne de la durée des dents comprises entre la PMH2 et la singularité et d'un nombre au moins égal de dents situées symétriquement par rapport au PMH2. Il est suffisant que la dent correspondant au point mort haut précédant la singularité (PMH2) soit située de manière approximativement centrée dans l'intervalle angulaire considéré. On effectue ensuite le rapport de la durée T2 de cette dent à la valeur moyenne calculée. Si ce rapport est supérieur à l'unité, on en déduit que le point mort haut considéré est un point mort haut de compression. Cette variante est avantageuse en ce que la quantité de mémoire utilisée peut être réduite en limitant le nombre de dents dont la durée est enregistrée au nombre de dents entre deux PMH (15 dans l'exemple considéré) en procédant par décalage pour ne conserver que les valeurs les plus récentes. Le procédé de détection de la phase d'un moteur décrit ci-dessus peut bien entendu être adapté pour un nombre impair quelconque de cylindres, et pour une cible comportant un nombre de dents différent de celui employé dans l'exemple décrit, ces adaptations restant dans le domaine des compétences de l'homme du métier. De même, les comparaisons de durées effectuées pour déterminer le critère de phase peuvent utiliser toutes opérations propres à établir une relation d'ordre entre elles (soustraction, comparaison numérique, etc. ) et ne sont pas limitées au quotient décrit. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de la phase du cycle d'un moteur (1) à combustion interne à 4 temps comportant un nombre impair de cylindres répartis uniformément, du type utilisant un signal d'un capteur (3) placé en regard d'une cible (2) solidaire du vilebrequin comportant des dents (2d) régulièrement réparties angulairement et au moins une singularité (2s, S) par tour moteur, procédé selon lequel on analyse la vitesse instantanée du moteur au voisinage d'un point mort haut et on en déduit si le point mort haut du cylindre suivant est un point mort haut en compression, caractérisé en ce que dès la mise en rotation du moteur, on mémorise la durée (T) de défilement des dents et on calcule un critère de phase (C) au point mort haut (PMH2) du cylindre précédant la première singularité (S) dès l'apparition de celle-ci. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'apparition de la singularité (S), on affecte une position angulaire à chaque dent dont la durée a été mémorisée, et on calcule le critère de phase pour les dents correspondant à un point mort haut. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le critère de phase est calculé à partir de la comparaison de la durée de deux dents (Ti, Ts) correspondant à deux points morts hauts (PMH1, PMH2) consécutifs. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le critère de phase est calculé à partir de la comparaison de la durée de la dent correspondant au PMH précédant la singularité (S) et de la moyenne des durées de deux dents (tal/2, T2/3) situées de part et d'autre du PMH considéré. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux dents utilisées sont situées à une distance angulaire correspondant à la moitié de l'intervalle entre deux PMH consécutifs 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on calcule une moyenne de la durée des dents sur un intervalle angulaire prédéterminé encadrant le PMH précédant la singularité (S) et en ce que le critère de phase (C) est calculé à partir de la comparaison de la durée (T2) de la dent correspondant à ce PMH et de ladite moyenne. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la comparaison des durées est réalisée en effectuant leur quotient.