Brevet FR2835568A1 — publié le 20030808

.. Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour déterminer la position du vilebrequin du moteur à combustion interne en cas de dé faillance du capteur de vilebrequin, selon lequel en exploitant la position s de l'artre à came saisie par un capteur d'arUre à came, on détermine une valeur pour la position actuelle du vilebrequin. A l'aide d'un tel procédé on peut assurer le fonctionnement de secours pour synchroniser le moteur et la commande du moteur Etat de la technique 0 Le document DE-OS-43 13 331 décrit un procédé corres pondant au type défini ci-dessus. Dans ce cas on détermine la position de l'arbre à came à l'aide d'une roue phonique relice solidairement à l'arbre à came ainsi que d'un capteur d'arbre à came. La roue phonique est munie d'un repère de références qui tourne avec la roue phonique et ainsi avec s l'arbre à came. Le capteur d'arbre à came donne pour chaque passage du repère de rétérence, un signal qui correspond à une position angulaire détermince de l'arEre à came. De façon correspondante, on ne peut définir de manière précise la position de l'arEre à came qu'aux instants d'émission du signal c' est-à-dire touj ours lorsque seulement le repère de référence a passé devant le capteur d'arbre à came. En cas de défaillance du capteur de vileUrequin, on définit ou on évalue la position du viletre quin à l'aide des positions angulaires saisies par l'arbre à came car les mouvements de rotation du vilebrequin et de l'arbre à came sont couplés. Ce n'est que si on peut définir de manière précise la position de l'arbre à 2s came que l'on peut également déterminer de manière précise la position du vilebrequin. Entre les différentes positions angulaires saisies par le capteur d'artre à came, on évalue la position du vilebrequin par extrapo lation autour des positions angulaires saisies préalablement de l'arUre à came. En tenant compte des rapports de transmission entre le vilebrequin et l'artre à came on effectue ici ainsi une extrapolation sur un angle de vilebrequin de 180 . Pour de s rais ons d'encomb rement, la roue phonique as s o cice à l'arbre à came est relativement petite de sorte que le nombre de re pères de référence prévus sur la roue phonique ne peuvent étre 3s augmentés de manière considérable. Le nombre de repères de référence est en outre limité par le pouvoir de résolution du capteur d'arbre à came. Globalement la résolution du signal fourni par le capteur d'arUre à came est en général beaucoup plus réduit que la résolution du signal du cap teur de vilebrequin. C'est pourquoi le procédé décrit dans le document DE0S-43 13 331 pour déterminer la position du vilebrequin d'un moteur à combustion interne en cas de detaillance du capteur de vilebrequin est délicat. Ainsi la rotation du vilebrequin en particulier dans la plage des s faibles régimes et au niveau du trou au démarrage, est soumise à une dy- namique relativement importante que l'on ne peut pas toujours saisir d'une manière suffisamment précise à l'aide du capteur d'arbre à came. En cas de défaillance du capteur de vilebrequin on peut alors avoir des erreurs angulaires très grandes dans la détermination de la position du o vilebrequin ce qui se répercute de nouveau de manière très négative sur le démarrage ou le comportement au roulement du vehicule. Dans le cas ex- trême des erreurs d'angle d'allumage trop importantes peuvent entraner de s états de fonctionnement critique s pour certain s compo sants du mo - teur. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces in- convénients et se propose de développer un procédé du type défni ci- dessus permettant de déterminer la position du vilebrequin d'une manière relativement précise à tout moment en cas de défaillance du capteur de vilebrequin et pour la position du vilebrequin. A cet effet l'invention concerne un procédé du type defni ci- dessus caractérisé en ce qu'on détecte en continu la position de l'arbre à came à l'aide d'un capteur d'angle absolu. Selon l'invention on a constaté qu'à l'aide d'un capteur 2s d'angle absolu de l'arbre à came il était possible en cas de detaillance du capteur de vilebrequin, de réaliser un fonctionnement de secours plus so- lide par la saisie continue de la position de l'arbre à came. De manière avantageuse, on saisit la position de l'arbre à came dans une trame de temps détermince. Avec une résolution dans le temps de niveau corres pondant pour le signal du capteur d'angle absolu, on peut en particulier également dans la plage inférieure critique des vitesses de rotation, assu- rer un fonctionnement de secours fable. Comme déjà indiqué, la dynami- que relative de la rotation du vilebrequin est la plus élevoe aux faibles vitesses de rotation. Comme la vitesse de rotation du vilebrequin et ainsi s également celle de l'arbre à came est relativement faible dans ces cas, le capteur d'angle absolu détecte par rotation un nombre relativement im- portant de positions angulaires de l'arbre à came qui reproduisent de fa- çon correspondante, précise la dynamique du mouvement de rotation. Aux vitesses de rotation supérieures, la dynamique relative est faible de sorte que dans cette plage de vitesses de rotation, la dynamique du mouvement de rotation est reproduite à une précision suffisante par un nombre plus faible de positions angulaires détectées. Ensuite, on peut déterminer la position du vilebrequin en cas de défaillance de son capteur à l'aide du procédé selon l'invention également de facon très bonne, c'est-à-dire dans tous les cas avec une erreur angulaire réduite si la position du vileUrequin doit étre extrapolée à partir des positions détectées de l'arUre à came. Le procédé selon l'invention permet en outre une synchronisation entre le o moteur et son appareil de commande dans chaque position angulaire quelconque de l'arUre à came, de sorte qu'en cas de défaillance du capteur de vileUrequin il n'y aura pas de retard signifcatif au passage du trou dans la plage de démarrage. Dans le cadre d'une variante possible du procédé de l'invention, pour chaque position détectée de l'arbre à came, on détermine une valeur de la position correspondante du vilebrequin. Par extrapolation des positions ainsi déterminées du vilebrequin, on peut alors déterminer de manière simple une valeur pour la position actuelle du vilebrequin. La saisie des valeurs de mesure par des capteurs d'angle absolu dépend en général de la température et de la pression de sorte que le signal de mesure du capteur d'angle absolu est fréquemment entaché d'erreurs du fait du fonctionnement du moteur à combustion interne. L'erreur d'angle Ap peut se déterminer pendant le fonctionnement normal du moteur à combustion interne, par exemple à l'aide du signal du cap teur de vilebrequin, pour chaque position angulaire de l'arbre à came. De manière avantageuse, cette erreur d'angle Ap du capteur d'angle absolu est prise en compte dans le cadre du procédé selon l'invention comme va leur de correction lorsqu'on détermine la valeur de la position actuelle du vilebrequin. En principe, l'extrapolation peut se faire de différentes ma nières dans le cadre du procédé de l'invention. Dans la variante la plus simple, on tient uniquement compte des positions du vileUrequin qui ont été déterminées au préalable à partir des positions de l'arbre à came dé tecté par le capteur d'angle absolu. Le résultat de l'extrapolation peut s'améliorer si en plus on tient compte de la vitesse angulaire actuelle du vilebrequin, vitesse que l'on peut évaluer par exemple simplement à l'aide de l'angle parcouru à l'intérieur de l'intervalle de temps déterminé. Le ré sultat de l'extrapolation peut en outre étre amélioré en ce qu'en détermi nant la valeur de la position actuelle du vilebrequin, on tient également compte de la dynamique Am du mouvement de rotation du vilebrequin. L'invention concerne également un procédé pour déclencher les opérations dépendant de la position du vileUrequin notamment pour déclencher les opérations d'allumage et d'injection selon lequel: - on saisit la position du vilebrequin en fonctionnement normal à l'aide d'un capteur de vilebrequin qui saisit les repères d'angle d'une roue phonique solidaire du vilebrequin et tournant avec celui-ci pour que chaque repère d'angle corresponde à une position définie du viletre t0 quin; - en fonctionnement normal, on déclenche les opérations en fonction du nombre de repères d'angle saisis par le capteur de vilebrequin c'est-à dire en fonction de la position du vileUrequin et de la vitesse à laquelle tourne le vilebrequin; et - en cas de détaillance du capteur de viletrequin on lance un fonction nement de secours pour lequel le signal de sortie du capteur de vile brequin est simulé à l'aide des informations saisies par le capteur d'arbre à came. De façon avantageuse pour ce procédé, - on utilise un capteur d'angle absolu comme capteur d'arbre à came à l'aide duquel on saisit en continu la position de l'arbre à came dans une trame de temps définie, - pour le fonctionnement de secours, pour chaque position saisie de l'arUre à came on détermine une valeur pour la position corres pondante du vileUrequin; et - en fonctionnement de secours on définit l'arrivoe d'une position déter minée du vilebrequin qui correspond à un repère angulaire par extra polation des positions du vilebrequin que l'on a obtenues à l'aide des positions saisies de l'arbre à came. so De plus, selon l'invention, dans une situation de secours, on actualise l'intervalle de temps entre l'arrivée de deux positions de vile brequin définies par deux repères d'angle successifs en fonction de la va leur de correction respective Ap, de la vitesse actuelle o et/ ou de l'évaluation de la dynamique actuelle Aco. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillee à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans le dessin an nexe dans lequel: L'unique fgure montre un diagramme représentant la posi tion angulaire du vileUrequin déterminé selon le procédé de l'invention, dans la trame de temps de la saisie de la position de l'arUre à came. Description d'un exemple de réalisation Pour saisir la vitesse de rotation d'un vilebrequin on utilise en pratique généralement une roue phonique comportant (60 - 2) (ou 36 2) repères angulaires sous la forme de dents. Cette roue phonique ou roue génératrice est reliée solidairement au viletrequin de manière à tourner avec celui-ci. Des repères angulaires sont détectés à l'aide d'un capteur ou 0 générateur de vilebrequin qui travaille par exemple de manière par induc tion, par magnéto résistance ou en utilisant l'effet Hall. Chaque repère an gulaire de la roue phonique correspond ainsi à une position défmie du vilebrequin. Le signal de sortie du capteur de vilebrequin est transformé en un signal rectangulaire et chaque impulsion rectangulaire représente l'arrivoe d'un repère d'angle et ainsi une position définie du vileUrequin. En fonctionnement normal, les opérations d'allumage et d'injection du moteur sont déclenchées en fonction de la position du vilebrequin et de la vitesse de rotation du vileUrequin. Pour cela on compte les repères d'angle détectés par le capteur du vilebrequin. Les opérations d'allumage et o d'injection sont alors déclenchées en fonction de l'état de comptage. En cas de détaillance du capteur de vilebrequin on passe en fonctionnement de secours par lequel on simule le signal fourni par le capteur de vilebrequin ou le signal rectangulaire correspondant à l'aide d'informations détectées par un capteur d'arbre à came pour réduire au s minimum l'intervention nécessaire dans le système global de la commande du moteur. Pour cela, les interruptions déclenchées en fonctionnement normal par le signal de sortie du capteur de vileUrequin, sont déclenchées dans la fonction de secours par un programme. On utilise comme base une durce de dents extrap olée, c' es t- à- dire une distance dans le temps comprise entre les impulsions rectangulaires à compter, distance qui est extrapolée à partir du passé immédiat. Cette durée de dent extrapolée est actualisce alors à l'aide d'informations saisies par le capteur d'arUre à came. Dans le cadre du procédé selon l'invention, on utilise un capteur d'angle absolu comme capteur d'arbre à came à l'aide duquel on saisit en continu la position de l'arbre à came, ici dans une trame de temps défmie. En fonctionnement de secours on peut déDmir de manière très précise la durée de dent comprise entre des impulsions rectangulaires simulées à l'aide des informations ainsi obtenues par le capteur d'angle absolu, et en particulier on peut également les actualiser dans la trame de temps du capteur d'angle absolu de façon que les erreurs d'angle soient dans tous les cas réduites lorsqu'on détermine la position du vilebrequin. s Pour cela, on détermine pour chaque position de l'arUre à came saisi à partir du capteur d'angle absolu, une valeur pour la position corres- pondante du vilebrequin. L'arrivée d'une position définie du vilebrequin qui correspond à un repère angulaire est alors définie par extrapolation des positions ainsi déterminces du vilebrequin. De façon avantageuse on 0 tient compte d'une valeur de correction Acp qui a été détermince en fonc- tionnement normal comme erreur d'angle du capteur d'angle absolu. Cette procédure est explicitée à l'aide du diagramme de l'unique figure. L'axe t représente la trame de temps dans laquelle on sai- sit ou on détecte la position de l'arbre à came à l'aide du capteur d'angle absolu. Sur l'axe p on a représenté la position angulaire du moteur en de- gré de position du vilebrequin. Les points de mesure () représentent les positions du viletrequin correspondant aux positions de l'arbre à came saisi à l'aide du capteur d'angle absolu. Ce diagramme montre que du fait de la trame de temps définie, on saisit plus de point de mesure dans la plage inférieure des vitesses de rotation que dans les plages supérieures des vitesses de rotation ce qui correspond également à une bonne saisie de la dynamique relative du mouvement de rotation. Les points de mesure () sont liés par une courbe obtenue par extrapolation et d'o on peut prendre les positions définies du vilebrequin. Aux instants t2 et t21 on a 2s un point de discontinuité qui représente le passage dans un nouveau cy- cle de fonctionnement du moteur. Comme déjà indiqué, la qualité du signal de sortie simulé par le fonctionnement de secours pour le capteur de vilebrequin dépend essentiellement de la durce de dent à la base de la simulation, mais qui ne peut toujours être qu'évaluée ou étre extrapolée de valeurs de mesure pré- cédentes. Il est toutefois avantageux de tenir compte non seulement des positions du vilebrequin qui correspondent aux positions saisies de l'arbre à came mais également de la vitesse angulaire actuelle du vileUrequin lorsqu'on fait l'extrapolation. Une vitesse angulaire actuelle relative c peut 3s se définir par exemple sur la base de l'angle parcouru dans un intervalle de temps déterminé, par exemple au cours du dernier intervalle de temps entre la saisie de deux positions de l'arbre à came. De plus il s'est avéré comme avantageux que l'extrapolation pour déterminer les positions défi nies du vilebrequin, ou une valeur pour la durce de dent actuelle, tienne compte de la dynamique o du mouvement de rotation du vilebrequin. Pour déterminer cette grandeur on peut utiliser en plus des informations fournies par le capteur d'angle absolu, par exemple également des infor s mations d'autres capteurs. Le procédé selon l'invention permet également d'actualiser la durce des dents en fonction de la valeur de correction res- pective Ap, de la vitesse angulaire actuelle c et/ou de l'exploitation ac- tuelle de la dynamique Am. o Durée de dent = f(p, c, Ac) En outre en cas de défaillance du capteur de viletrequin on peut synchroniser immédiatement la commande du moteur à l'aide du procédé selon l'invention c'est-à-dire indépendamment de la position ac is tuelle du vilebrequin et de la position actuelle de l'arUre à came. Pour cela, on met la position angulaire actuelle, simplement sur les compteurs correspondants qui fournissent le capteur d'angle absolu. En variante, les interruptions de dent peuvent également déclencher directement une unité de comparaison et de saisie si le signal 2 0 du capteur d 'angle ab s olu existe comme tens ion prop ortionnelle à la po si- tion angulaire saisie pour l'arbre à came. Dans ces conditions, l'unité de comparaison et de saisie reçoit la valeur de tension chaque fois suivante, c'est-à-dire la valeur de tension qui correspond à l'angle de position sui- vant. 2s REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour déterminer la position du vilebrequin du moteur à com- bustion interne en cas de détaillance du capteur de vilebrequin, selon le- quel en exploitant la position de l'arbre à came saisie par un capteur d'arbre à came, on détermine une valeur pour la position actuelle du vile brequin, caractérisé en ce qu' on détecte en continu la position de l'arbre à came à l'aide d'un capteur d'angle absolu. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on saisit la position de l'arbre à came dans une fenêtre de temps détermi née. 3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour chaque position saisie de l'arbre à came on détermine une valeur pour la position correspondante du vilebrequin et on défmit la valeur de la position actuelle du viletrequin par extrapolation. 4 ) Procédé selon l'une des revendications l à 3, caractérisé en ce que pour déterminer la valeur de la position actuelle du vilebrequin on tient compte d'une valeur de correction Ap que l'on a déterminée en fonction- nement normal comme erreur d'angle du capteur d'angle absolu. ) Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que pour déterminer la valeur de la position actuelle du vilebrequin on tient compte par extrapolation de la vitesse angulaire actuelle o du viletrequin. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' à l'aide de l'angle parcouru dans un intervalle de temps déterminé, on dé- fmit une valeur de la vitesse d'angle actuelle c du vilebrequin. 7 ) Procédé selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que pour déterminer la valeur de la position actuelle du vilebrequin par extra- polation, on tient compte de la dynamique Ac du mouvement de rotation du vileUrequin. s 8 ) Procédé pour déclencher les opérations dépendant de la position du vil eb requ in no tamme nt pour dé cle ncher le s op é ratio n s d 'allumage et d'injection selon lequel: - on saisit la position du vilebrequin en fonctionnement normal à l'aide o d'un capteur de vilebrequin qui saisit les repères d'angle d'une roue phonique solidaire du vilebrequin et tournant avec celui-ci pour que chaque repère d'angle corresponde à une position définie du vilebre quin; - en fonctionnement normal, on déclenche les opérations en fonction du nombre de repères d'angle saisis par le capteur de vilebrequin c'est-à dire en fonction de la position du vilebrequin et de la vitesse à laquelle tourne le vilebrequin; et - en cas de défaillance du capteur de vilebrequin on lance un fonction nement de secours pour lequel le signal de sortie du capteur de vile brequin es t simulé à l'aide de s information s sais ie s par le capteur d'arbre à came, caractérisé en ce qu' - on utilise un capteur d'angle absolu comme capteur d'arbre à came à l'aide duquel on saisit en continu la position de l'arbre à came dans 2s une trame de temps définie, - pour le fonctionnement de secours, pour chaque position saisie de l'arUre à came on détermine une valeur pour la position corres pondante du vilebrequin; et - en fonctionnement de secours on définit l'arrivée d'une position déter minée du vilebrequin qui correspond à un repère angulaire par extra polation des positions du vilebrequin que l'on a obtenues à l'aide des positions saisies de l'arbre à came. 9 ) Procédé selon la revendication 8, 3s caractérisé en ce que lorsqu'on détermine l'arrivoe d'une position définie du viletrequin qui correspond à un repère d'angle, on tient compte d'une valeur de correction Ap qui a été obtenue en fonctionnement normal comme erreur d'angle du capteur d'angle absolu. ) Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, s caractérisé en ce qu' en déterminant une position définie du vilebrequin par extrapolation, on tient compte de la vitesse angulaire actuelle du vilebrequin. 1 1 ) Procédé selon la revendication 10, o caractérisé en ce qu' on détermine une valeur de la vitesse angulaire actuelle co du viletrequin à l'aide de l'angle parcouru dans un intervalle de temps donné. 12 ) Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que lorsqu'on détermine une position de vilebrequin, définie par extrapolation, on tient compte de la dynamique Ac du mouvement de rotation du vile- brequin. 13 ) Procédé selon les revendications 9 et 12, caractérisé en ce que dans une situation de secours, on actualise l'intervalle de temps entre l'arrivée de deux positions de vilebrequin définies par deux repéres d'angle successifs en fonction de la valeur de correction respective Ap, de la vi