Brevet FR2841296A1 — publié le 20031226

L'invention concerne un procédé et un dispositif de détermination de la position angulaire d'un moteur à combustion interne à pistons à mouvement alternatif dont la régulation du fonctionnement est assurée par un appareil électronique de commande de fonctionnement. Une condition importante à respecter pour une régulation normale du fonctionnement d'un tel moteur à combustion interne est sa synchronisation. A cet effet, les angles de rotation du vilebrequin et de l'arbre à cames sont habituellement surveillés au moyen d'un capteur de vilebrequin, auquel est associée une roue dentée émettrice, et d'un capteur d'arbre à cames auquel est associée une roue émettrice, afin de déterminer à partir de ceux-ci la position angulaire du moteur. Sur ce sujet, on attire par exemple l'attention sur GB 2 065 310, EP 0 310 823, WO 89 04 426 et US 4 766 359. A cet égard, des contraintes importantes ont été imposées pour rendre minimal le temps de lancement qui est nécessaire pour démarrer le moteur. Un concept pouvant être utilisé à cet effet est une roue émettrice d'arbre à cames de configuration spéciale ("arbre à cames à démarrage rapide") qui est pourvue de plusieurs bords de roue de configuration asymétrique. Toutefois, l'utilisation d'une roue émettrice d'arbre à cames de configuration spéciale est complexe et onéreuse. Une autre possibilité pour déterminer la position angulaire initiale du moteur à combustion interne utilise le fait qu'une fois coupé à l'état débrayé, un moteur reste toujours dans des positions angulaires discrètes déterminées. Ce fait est utilisé en liaison avec les signaux de capteurs classiques de vilebrequin et d'arbre à cames pour estimer la position angulaire initiale du moteur lors d'un nouveau démarrage de celui-ci. En tout état de cause, la précision de cette méthode est limitée, étant donné que celle-ci permet de déterminer un domaine de position angulaire plus ou moins grand et non pas une position angulaire précise du moteur. Par ailleurs, des erreurs sont inévitables lors de la détermination de la position angulaire initiale lorsqu'une fois coupé à l'état embrayé, le moteur est déplacé en rotation, ainsi que cela peut par exemple être le cas lors d'un rangement du véhicule automobile associé sur une pente. La présente invention a pour but de fournir un procédé et un dispositif de détermination de la position angulaire d'un moteur à combustion interne à pistons à mouvement alternatif au moyen desquels la position angulaire du moteur après avoir été mis à l'arrêt et lors d'un nouveau démarrage puisse se déterminer avec une précision élevée et d'une manière la plus simple possible. Dans ce but, l'invention a pour objet un procédé de détermination de la position angulaire d'un moteur à combustion interne à pistons à mouvement alternatif comportant un appareil électronique de commande de fonctionnement qui reçoit des signaux provenant d'un capteur de vilebrequin qui est associé à une roue dentée émettrice solidaire en rotation du vilebrequin et qui est apte à détecter d'une manière statique la présence des dents et/ou des entredents de la roue émettrice, procédé dans lequel, lors de chaque mouvement de rotation du vilebrequin, l'appareil électronique de commande de fonctionnement compte d'une manière continue, à partir d'une position angulaire de synchronisation de la roue émettrice, les dents ou entredents de la roue émettrice qui passent devant le capteur de vilebrequin et met en mémoire le nombre de dents résultant, afin de déterminer à partir de celui-ci, lors d'un démarrage du moteur à combustion interne, la position angulaire initiale du moteur à combustion interne. Dans le même but, l'invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La présente invention utilise le fait qu'ont récemment été mis au point des capteurs qui permettent une détection statique des dents et/ou entredents d'une roue émettrice, ce qui signifie que, contrairement aux capteurs classiques de vilebrequin et d'arbre à cames, ils fournissent un signal fiable également pour des vitesses de rotation extrêmement petites et même à l'arrêt. C'est ainsi qu'on connaît des capteurs qui reposent par exemple sur l'effet Hall (circuit intégré Hall) qui peuvent détecter la différence de hauteur entre une dent et un entredent d'une roue dentée émettrice, même lorsque la roue émettrice est à l'arrêt. Des capteurs qui réagissent à d'autres propriétés variables de la roue émettrice, telles que des mouvements les plus petits soient ils, un passage d'un bord de dent, etc., conviennent également. Ce qui est décisif est uniquement le fait que les capteurs utilisés conformément à l'invention puissent détecter également des mouvements de rotation ou des variations de la position angulaire de la roue émettrice de vilebrequin qui sont extrêmement lents, afin de pouvoir compter un à un les dents ou entredents de la roue émettrice qui passent devant le capteur. D'une manière avantageuse, l'appareil électronique de commande de fonctionnement travaille de manière à compter les dents ou entredents passant devant le capteur de vilebrequin, même lorsque le moteur est coupé. On a de cette manière l'assurance qu'une détermination précise de la position angulaire initiale du moteur est possible même lorsque le moteur est déplacé à l'état embrayé, par exemple après la coupure. Une possibilité pour un tel fonctionnement de l'appareil électronique de commande de fonctionnement consiste en ce qu'une partie de l'appareil de commande de fonctionnement qui sert à l'exploitation des signaux du capteur de vilebrequin est maintenue en permanence en fonctionnement, donc reste en permanence dans une sorte de mode de surveillance, même lorsque l'appareil de commande de fonctionnement se trouve dans la phase d'auto-allumage après l'arrêt ou la phase de coupure. Cela peut se réaliser sans problème avec des appareils électroniques de commande de fonctionnement courants. Une autre possibilité pour compter les dents ou les entredents de la roue émettrice même lorsque le moteur est coupé consiste en ce que, de la manière habituelle, l'ensemble de l'appareil de commande de fonctionnement est mis hors circuit lorsque le moteur est coupé, mais que, toutefois, l'appareil de commande de fonctionnement contient un dispositif d'alarme qui active la partie de l'appareil servant à l'exploitation des signaux du capteur de vilebrequin lorsque ce capteur indique qu'un mouvement de rotation du vilebrequin a lieu. Ainsi, conformément à la présente invention, des mouvements de rotation du vilebrequin sont surveillés et détectés en permanence indépendamment de l'état de fonctionnement du moteur et de l'appareil électronique de commande de fonctionnement, ce qui permet une détermination très précise de la position angulaire du moteur lors d'un nouveau démarrage. La position angulaire de démarrage du moteur qui est constatée d'une manière précise peut alors être par exemple utilisée pour une amélioration et une accélération de la phase de lancement du moteur. L'invention permet notamment une synchronisation meilleure et plus rapide du moteur, ce qui peut par exemple être utilisé pour une injection de carburant plus rationnelle lors du démarrage, en vue de détecter un déplacement angulaire de l'arbre à cames, etc. Une synchronisation précise ayant lieu déjà lors du démarrage du moteur permet une amélioration considérable de la façon dont fonctionne l'appareil de commande de fonctionnement, du comportement de fonctionnement du véhicule automobile associé, de la réduction des émissions de substances nocives et de la consommation de carburant, etc. (Il est connu que la partie principale des émissions de substances nocives est produite dans la première minute du fonctionnement du moteur). Un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'un capteur particulier d'arbre à cames n'est pas impérativement nécessaire pour déterminer la position angulaire initiale du moteur. Si un capteur d'arbre à cames est néanmoins utilisé, des structures de roue émettrice simples suffisent en général, ce qui contribue à une réduction des coûts de fabrication. Le procédé conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'appareil électronique de commande de fonctionnement fonctionne de manière à compter les dents ou les entredents qui passent devant le capteur de vilebrequin, même lorsque le moteur à combustion interne est coupé, - une partie de l'appareil de commande de fonctionnement qui sert à exploiter les signaux du capteur de vilebrequin est maintenue en permanence en fonctionnement, - une partie de l'appareil de commande de fonctionnement qui sert à exploiter les signaux du capteur de vilebrequin est, dans les phases d'auto-allumage après l'arrêt et de coupure du moteur à combustion interne, mise hors circuit en même temps que la partie restante de l'appareil de commande de fonctionnement et remise en service, en fonction d'un signal d'alarme, lorsque le capteur de vilebrequin indique un mouvement de rotation du vilebrequin. D'autres particularités de l'invention sont exposées dans la description d'exemple qui suit en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique, partiellement en coupe, d'une partie d'un moteur à combustion interne, la figure 2a représente le signal CRK d'un capteur de vilebrequin et le signal CAM d'un capteur d'arbre à cames, et la figure 2b est une représentation à plus grande échelle du signal CRK. Le moteur à combustion interne de la figure 1, qui est par exemple réalisé sous forme d'un moteur à allumage commandé à quatre cylindres et à injection d'essence, est équipé d'un appareil électronique de commande de fonctionnement 1 (ECU) qui assure la régulation de l'allumage, de l'injection de carburant et d'autres opérations du moteur. Comme indiqué, une soupape d'admission 6, une soupape d'échappement, une bougie et une soupape d'injection 2 sont associés au cylindre 7. Le vilebrequin 8 porte, calée sur lui, une roue émettrice 10 qui comporte à sa périphérie des dents 11 qui sont séparées par des entredents 12. Un capteur de vilebrequin 4 est associé à la roue émettrice 10. En outre, un capteur d'arbre à cames 9 est associé à l'arbre à cames 5 qui commande les soupapes d'admission 6 et tourne à la moitié de la vitesse de rotation du vilebrequin 8. On doit en tout état de cause remarquer que la capteur d'arbre à cames 9 n'est pas impérativement nécessaire pour le procédé conforme à l'invention. A des fins d'explication, un signal de vilebrequin CRK, tel que délivré par un capteur de vilebrequin classique, est représenté à la figure 2. Chaque impulsion du signal de vilebrequin CRK correspond à une dent de la roue émettrice associée, un double entredent servant, chaque fois après 60 dents, d'impulsion de synchronisation S pour un tour complet respectif du vilebrequin 8. En outre, les points morts haut TDCx, TDCx+1, etc du moteur sont indiqués sur la représentation de la figure 2a. La figure 2a représente en outre un signal d'arbre à cames CAM tel qu'il est produit par un capteur d'arbre à cames classique. Le signal d'arbre à cames CAM présente deux niveaux différents qui sont associés à deux tours successifs du vilebrequin. Ainsi, le signal d'arbre à cames CAM et le signal de vilebrequin CRK présentant les impulsions de synchronisation S permettent, pendant un fonctionnement normal du moteur, une association de la position de vilebrequin dans le cycle de travail. Toutefois, les signaux CRK et CAM de capteurs classiques ne permettent pas de déterminer la position angulaire initiale du moteur, étant donné que des capteurs de vilebrequin et d'arbre à cames utilisés jusqu'à présent dans la pratique ne peuvent pas délivrer de signal pour des vitesses de rotation lentes respectivement du vilebrequin et de l'arbre à cames. Ainsi que cela est indiqué par des rectangles à la figure 2b, après avoir été coupé, un moteur à combustion interne reste habituellement dans des domaines de position angulaire B déterminés. Cette situation est utilisée par certains procédés déjà connus pour déterminer la position angulaire initiale du moteur ou pour synchroniser celui-ci, ce qui a en tout état de cause les inconvénients exposés en introduction. En revanche, conformément à l'invention, on utilise un capteur de vilebrequin 4 qui permet une détection statique des dents 11 ou des entredents 12 de la roue émettrice 10, donc également pour de très petites vitesses de rotation du vilebrequin 8 et même à l'arrêt de celui-ci. Comme capteur de vilebrequin 4, on utilise par exemple un capteur Hall qui détecte la différence de hauteur entre une dent 11 et un entredent 12 de la roue émettrice. L'appareil de commande de fonctionnement peut alors compter, en fonction de ce signal de vilebrequin CRK, les dents 11 ou entredents 12 qui passent devant le capteur de vilebrequin 4 à partir d'une impulsion de synchronisation S. Pour avoir l'assurance qu'il est de ce fait tenu compte de chaque mouvement de rotation de la roue émettrice 10 et même des mouvements de rotation de celle-ci les plus petits soient-ils, la partie 13 de l'appareil de commande de fonctionnement 8 qui est prévue pour exploiter le signal de vilebrequin CRK n'est jamais mise hors service, mais est maintenue en permanence dans un mode de surveillance (mode "watch dog" en anglais), et ceci même lorsque le moteur court sur son erre ou s'arrête ou lorsque l'appareil de commande de fonctionnement 1 se trouve dans la phase d'autoallumage après l'arrêt (verrou d'alimentation ou "power latch" en anglais) ou la phase de coupure. Le nombre des dents 11 ou entredents 12 qui sont passés depuis l'impulsion de synchronisation S est mis en mémoire et permet alors une détermination précise de la position angulaire initiale du vilebrequin, plus précisément du moteur à combustion interne. Au lieu de maintenir en permanence en service la partie 13 de l'appareil de commande de fonctionnement 1, cette partie 13 peut, en commun avec la partie restante de l'appareil de commande de fonctionnement 1, être mise en circuit et hors circuit d'une manière classique s'il est associé à la partie 13 un dispositif d'alarme 14 qui active toujours cette partie 13 lorsque le signal CRK indique qu'une rotation du vilebrequin 8 a lieu. Comme déjà indiqué, le capteur d'arbre à cames 9 n'est pas impérativement nécessaire pour le procédé conforme à l'invention. Toutefois, le capteur d'arbre à cames 9 peut en tout cas avoir une configuration structurelle très simple. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination de la position angulaire d'un moteur à combustion interne à pistons à mouvement alternatif comportant un appareil électronique de commande de fonctionnement (1) qui reçoit des signaux provenant d'un capteur de vilebrequin (4) qui est associé à une roue dentée émettrice (10) solidaire en rotation du vilebrequin (8) et qui est apte à détecter d'une manière statique la présence des dents (11) et/ou des entredents (12) de la roue émettrice (10), procédé dans lequel lors de chaque mouvement de rotation du vilebrequin (8), l'appareil électronique de commande de fonctionnement (1) compte d'une manière continue, à partir d'une position angulaire de synchronisation de la roue émettrice (10), les dents (11) ou entredents (12) de la roue émettrice (10) qui passent devant le capteur de vilebrequin (4) et met en mémoire le nombre de dents résultant, afin de déterminer à partir de celui-ci, lors d'un démarrage du moteur à combustion interne, la position angulaire initiale du moteur à combustion interne. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil électronique de commande de fonctionnement (1) fonctionne de manière à compter les dents (11) ou les entredents (12) qui passent devant le capteur de vilebrequin (4), même lorsque le moteur à combustion interne est coupé. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie (13) de l'appareil de commande de fonctionnement (1) qui sert à exploiter les signaux du capteur de vilebrequin (4) est maintenue en permanence en fonctionnement. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie (13) de l'appareil de commande de fonctionnement (1) qui sert à exploiter les signaux du capteur de vilebrequin (4) est, dans les phases d'auto-allumage après l'arrêt et de coupure du moteur à combustion interne (3), mise hors circuit en même temps que la partie restante de l'appareil de commande de fonctionnement (1) et remise en service, en fonction d'un signal d'alarme, lorsque le capteur de vilebrequin (4) indique un mouvement de rotation du vilebrequin (8). 5. Dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4.