Brevet FR2860069A1 — publié le 20050325

La présente invention concerne un procédé de détection d'une référence sur un disque denté associé à un dispositif de détermination de position angulaire d'une pièce tournante. Pour connaître la position angulaire d'une pièce tournante, il est connu d'équiper l'axe de rotation de cette pièce d'un disque présentant à sa périphérie des dents. Un capteur est placé face à ces dents et détecte le passage de celles-ci tout en les comptant. Un tel dispositif de détermination de la position angulaire d'une pièce tournante est utilisé par exemple dans un moteur à combustion pour connaître la position exacte du vilebrequin de ce moteur. La connaissance de cette position est importante pour la gestion du moteur et sert par exemple pour l'injection du carburant dans les cylindres du moteur. Pour déterminer la position de la pièce angulaire, une irrégularité ou référence est réalisée au niveau de la périphérie dentée du disque. Généralement, cette référence consiste à supprimer une (ou plusieurs) dent ou bien au contraire à placer une dent sensiblement plus longue que les autres. Le capteur associé à ce disque denté détecte les bords de chaque dent en fournissant par exemple un signal prenant la valeur 1 lorsque le capteur se trouve face à une dent et la valeur 0 lorsque le capteur se trouve face à une encoche séparant deux dents. Pour détecter une dent longue ou une dent absente, il est connu de mesurer la période de temps s'écoulant entre la détection de deux dents voisines. Lorsqu'on réalise une nième mesure de période, on ajoute à celle-ci la valeur de la (n-2)ième mesure et on divise le résultat obtenu par le double de la valeur de (n-1)ième période mesurée. En observant ce résultat, on peut détecter une dent longue ou absente. En effet, lorsque le rapport calculé vaut sensiblement 1, on suppose qu'il s'agit d'une dent normale. Quand ce rapport prend une valeur différente de 1, il convient de faire une mesure supplémentaire pour s'assurer que le moteur n'est pas en phase de forte accélération ou de forte décélération pour ainsi confirmer la détection de la dent longue ou absente. Il ressort de ce qui précède que la détection d'une dent longue ou absente avec un procédé de détection d'une référence de l'art antérieur se fait avec un temps de mesure de retard. La dent longue ou absente est détectée non pas lorsqu'elle passe devant le capteur mais lors de la mesure effectuée au niveau de la dent suivant cette dent longue ou absente. La présente invention a alors pour but de fournir un procédé de détection d'une référence sur un disque denté associé à un dispositif de détermination de position angulaire d'une pièce tournante permettant de détecter cette référence lorsque celle-ci est face au dispositif de détermination de la position angulaire et donc de réaliser une détection en temps réel. De préférence, ce dispositif permettra également de détecter un signal parasite, sera facile à mettre en oeuvre et permettra une détection fiable de la référence même lors de fortes accélérations ou décélérations. A cet effet, elle propose un procédé de détection d'une référence sur un disque denté associé à un dispositif de détermination de position angulaire d'une pièce tournante dans lequel un capteur détecte le passage d'un bord de dent et dans lequel on mesure la période de temps séparant le passage d'une dent de la dent suivante. Selon l'invention, lorsque le passage de la référence est attendu, le dispositif de détermination de la position angulaire de la pièce tournante définit lors du passage de chaque dent un intervalle de temps appelé fenêtre, et la référence est détectée lorsque d'une part aucun signal d'un type donné correspondant à une détection d'un bord de dent n'est détecté dans la fenêtre prédéfinie et que d'autre part le dispositif de détermination de la position angulaire de la pièce tournante attendait une référence. On appelle ici référence un repère réalisé sur le disque denté pour indiquer une position donnée, celle correspondant généralement à la position initiale à laquelle on attribue la valeur 0 . Cette référence est généralement une encoche plus longue que les encoches "normales" se trouvant entre les dents de la périphérie du disque ou bien au contraire une dent plus longue que les autres dents. Le procédé de détection peut prévoir que l'on doive attendre dans la fenêtre un signal "montant" correspondant au début d'une dent, un signal "descendant" correspondant à la fin d'une dent ou indifféremment l'un ou l'autre de ces types de signal. Le fait de définir ainsi une fenêtre permet de reconnaître au moment du passage de la référence la présence de celle-ci. II est inutile d'attendre le passage de la première (voire seconde) dent après la référence pour détecter avec certitude le passage de la référence. Pour augmenter la fiabilité de la détection de la référence, la fenêtre est avantageusement définie en fonction de la vitesse de rotation de la pièce tournante et/ou 30 de son accélération. Le passage de la référence est par exemple attendu lorsqu'après un passage de la référence un nombre de dents correspondant au nombre de dents total, diminué d'un nombre de dents prédéterminé correspondant au nombre maximal estimé de dents pouvant ne pas être détectées lors d'une rotation du disque denté, passent devant le capteur et sont détectées. On tient compte ici des limites de détection du capteur. A titre d'exemple, si les dents sont espacées de 6 sur un disque denté et que deux dents sont supprimées pour créer la référence sur ce disque, il reste donc cinquante-huit dents "normales" à la périphérie du disque. Lors de la détection, on attend alors la référence à partir du passage de la cinquante-sixième dent (58 2). Pour une meilleure détection et détermination de la position angulaire de la pièce tournante, on peut prévoir qu'une dent est simulée lorsqu'aucun signal de type donné correspondant à la détection d'un bord n'est détecté dans la fenêtre prédéfinie et qu'une référence est attendue sur le disque. Dans cette forme de réalisation la référence est de préférence considérée comme détectée si en outre au moins une dent a été entièrement simulée. Dans un procédé selon l'invention prévoyant la simulation de dents au niveau de la référence, il est préférable de prévoir qu'après la simulation d'une dent, deux signaux correspondant chacun à un bord de dent sont enregistrés avant de définir une nouvelle fenêtre. En d'autres termes, une fenêtre n'est définie ici qu'après une mesure de période de temps correspondant au passage d'une dent réelle (et non pas simulée). Pour ne pas confondre la détection de la référence avec un arrêt de la pièce tournante, il est proposé en variante de réalisation que le dispositif de détermination de la position angulaire de la pièce tournante détecte un calage du moteur lorsque le nombre de dents simulées est supérieur à un nombre de dents prédéfini. Après la détection de la référence, deux signaux correspondant chacun à un bord de dent sont de préférence enregistrés avant de définir une nouvelle fenêtre, et par la suite, jusqu'à la détection suivante de la référence, des fenêtres sont définies au passage de chaque dent. Plus généralement on peut prévoir qu'une fenêtre n'est définie que lorsqu'une mesure correspondant au passage d'une dent (c'est-à-dire l'enregistrement d'un signal montant et d'un signal descendant ou l'inverse) "normale" est réalisée. Pour ne pas confondre la détection de la référence avec un arrêt de la pièce tournante on peut aussi prévoir que le dispositif de détermination de la position angulaire de la pièce tournante détecte un calage du moteur lorsque la période de temps en cours de mesure dépasse une valeur prédéterminée. La présente invention concerne également l'utilisation d'un procédé tel que décrit ci-dessus pour détecter l'absence de dents sur un disque denté, ou la présence d'une dent de longueur supérieure à la longueur des autres dents d'un disque denté, dans un dispositif de détection de la position d'un vilebrequin d'un moteur à combustion. Des détails et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui suit, faite en référence au dessin schématique annexé sur lequel: La figure 1 est un schéma explicatif de la détection de la référence constituée ici de deux dents absentes, La figure 2 illustre le fonctionnement d'un procédé selon l'invention lors de la détection d'une dent normale, La figure 3 illustre la détection de deux dents absentes lors d'une forte accélération, Le figure 4 illustre la détection de deux dents absentes lors d'une forte décélération, et La présente invention est décrite ci-après en référence à un capteur destiné à déterminer la position d'un vilebrequin d'un moteur à combustion. De manière classique, connue de l'homme du métier, un disque denté est solidaire du vilebrequin. Un capteur (non représenté) est disposé face à ce disque afin de détecter le passage successif des dents du disque denté. Habituellement, les dents sont décalées les unes par rapport aux autres de 6 . Elles présentent une largeur correspondant sensiblement à un décalage angulaire de 3 . Il est ainsi possible de répartir à la périphérie du disque soixante dents de manière équidistante. Pour repérer une position précise sur ce disque denté, il est connu de supprimer à l'endroit à repérer une ou plusieurs dents. II est également connu de repérer le disque en le munissant d'une dent plus longue que les autres et qui correspond à la suppression d'une ou deux encoches (normales). Dans la forme de réalisation de la figure 1, on suppose que le disque denté est repéré grâce à l'absence de deux dents. Les dents sont chacune identifiées par les références #1 à #58. Sur la figure 1, ont été représentées en pointillés les deux dents manquantes qui portent elles aussi chacune une référence, soit #59 et #60. II s'agit par la suite, lorsque les dents du disque défilent devant le capteur, d'arriver à détecter l'endroit où les deux dents #59 et #60 sont manquantes. Pour ce faire, de manière classique, on mesure la période de temps s'écoulant entre le passage de deux dents. Cette période de temps est référencée T sur la figure 1. T correspond au temps s'écoulant entre la fin du passage de la dent #57 et la fin du passage de la dent #58 devant le capteur. Pour ce faire, l'invention propose de définir en fonction de la valeur T une fenêtre correspondant à un intervalle de temps dans lequel on s'attend à détecter normalement un bord descendant d'une dent. On s'attend donc à ce que la valeur du signal du capteur passe de la valeur 1 (dent face au capteur) à la valeur 0 (capteur face à une encoche). Si le capteur constate l'absence de cette modification du signal dans la fenêtre prédéfinie et dans la mesure où l'on s'attend à détecter l'encoche de référence correspondant aux deux dents absentes, on en déduit que le capteur se trouve effectivement face à l'encoche de référence à détecter. Sur la figure 1 on a représenté la fenêtre 2 dans laquelle on s'attendrait à voir apparaître un signal correspondant au passage du bord descendant de la dent #59 si celle-ci n'était pas absente. Cette fenêtre présente une largeur définie en fonction de la période T. On suppose que cette largeur vaut 2 a T, a étant un paramètre dépendant par exemple de l'accélération ou de la décélération maximales de la pièce. Le capteur est associé à un dispositif de gestion qui, en fonction des informations reçues par le capteur, détermine la position angulaire du moteur. Ce dispositif de gestion sait que l'encoche du disque denté correspond à l'absence de deux dents. La dent #1 est donc attendue audelà de la fenêtre 2. En outre, on considère que si la dent 1 n'apparaît pas dans un intervalle de temps donné après le passage de la dent #58, alors ceci signifie que le moteur a calé et est donc à l'arrêt. On suppose que cet intervalle de temps vaut T (1 + a + nc) où nc est un coefficient, par exemple entier, correspondant au nombre de dents consécutives absentes correspondant à un calage du moteur. On a dans l'exemple représenté au dessin nc = 3. Une encoche de référence est donc détectée si après le passage de la dent #58 un signal correspondant au passage d'une dent est enregistré par le capteur dans l'intervalle de temps 4. Pour la première détection de l'encoche de référence, au démarrage du moteur, lorsque le dispositif de détermination de la position angulaire du vilebrequin doit être synchronisé, on considère qu'après chaque passage de dent on s'attend à la présence de l'encoche de référence. Une fois le dispositif synchronisé, on compte les dents passant devant le capteur et on incrémente un compteur. En théorie, ce compteur est incrémenté jusqu'à 58, c'est-à-dire le nombre total de dents pouvant être équiréparties à la périphérie du disque diminué du nombre de dents supprimées pour réaliser l'encoche de référence. Dans la pratique, il faut considérer que le capteur n'a peut-être pas vu une dent. Il convient donc de rechercher l'encoche de référence déjà avant la dent #58. On peut par exemple rechercher l'encoche de référence à partir de la dent #56. On définit alors les fenêtres 6 représentées sur la figure 1. Dans l'exemple de cette figure, un signal descendant correspondant au passage d'une dent est enregistré par le capteur pour chacune de ces deux fenêtres 6. On ne détecte donc là pas l'encoche de référence. Lorsqu'aucun signal n'a été détecté à l'intérieur de la fenêtre prédéfinie (dans le cas de la figure 1 il s'agit de la fenêtre 2), le dispositif de gestion simule une dent. La dent simulée est reproduite avec un décalage correspondant à une période de temps identique à la dernière période de temps mesurée. La simulation démarre à partir du dernier bord de dent (réellement détecté ou simulé) si aucun signal descendant correspondant à un passage de dent n'est détecté dans la fenêtre prédéfinie de largeur 2 a T. Comme il ressort de la figure 1, il faut qu'une dent soit entièrement simulée pour que l'on détecte l'encoche de référence. Soit alors Tgap la période de temps mesurée après le passage d'une dent #k. La mesure de temps réalisée avant Tgap vaut T. On peut alors considérer les trois cas suivants: Tgap I T Tgap l T > = (1 + a + nc) : dans ce cas on considère que le moteur a calé et est donc à l'arrêt. (1 + a) On peut également définir une fenêtre dès qu'une dent passe devant le capteur et non seulement uniquement lorsque l'on cherche à détecter une encoche de référence. Sur la figure 2 on a représenté par exemple une fenêtre 8 définie lors du passage de la dent #16. On suppose ici que la dent #16 est passée devant le capteur de vilebrequin après une période de temps T après la dent #15. La fenêtre 8 est une fenêtre de largeur 2 a T définissant, après le passage de la dent #16 un intervalle de temps [(1 a) T, (1 + a) T] = I. On suppose ici que la fenêtre est centrée sur la position attendue du prochain signal descendant mais on peut aussi avoir une fenêtre décentrée pour tenir compte de divers paramètres. Si on détecte un passage de dent à l'intérieur de la fenêtre 8, on considère qu'il s'agit de la dent #17. Si par contre un signal parasite vient perturber le capteur après le passage de la dent #16 mais avant l'intervalle I, alors le dispositif de gestion ne prendra pas en compte ce signal et le rejettera. De même, si aucun signal n'est reçu dans la fenêtre 8 alors que ce signal est attendu, le dispositif de gestion remarquera cette anomalie et pourra en tenir compte (en simulant la dent manquante par exemple). Comme indiqué plus haut, la fenêtre est définie en fonction de la dernière période de temps mesurée correspondant au passage d'une dent. La largeur de cette fenêtre dépend de l'accélération mesurée et de divers autres paramètres. Etant donné que lorsqu'une dent est simulée il n'y a pas de mesure réelle d'une période de passage d'une dent, aucune fenêtre n'est de préférence définie en correspondance avec une dent simulée. De même après le passage de l'encoche de référence il n'y a pas de simulation de fenêtre pour la détection de la dent #1. Ainsi on ne définit pas de fenêtre pour les premier et second signaux correspondant à un bord de dent après la détection de l'encoche de référence. Les figures 3 et 4 sont des figures correspondant à la figure 1 lorsqu'une accélération importante ou une décélération importante survient lors du passage de l'encoche devant le capteur. Sur la figure 3 on suppose qu'une accélération importante débute lorsque le capteur se trouve face à l'encoche de référence. On reconnaît sur cette figure les fenêtres 6 correspondant aux dents #57 et #58 ainsi que la fenêtre 2 pour la dent #59 qui est une dent absente. Aucun signal n'est enregistré dans cette fenêtre 2. Ceci est normal car la largeur de cette fenêtre est définie de manière à tenir compte des accélération et décélération maximales que peut subir le moteur. La dent #59 est simulée (trait en pointillés). On remarque ici que le premier bord de la dent #60 est simulé après le premier bord réellement détecté de la dent #1. Dans ce cas, seule donc la dent #59 est simulée. Au contraire, sur la figure 4, concernant une décélération, le dispositif de gestion a le temps, entre le passage de la dent #58 et #1 de simuler trois dents bien que seules deux dents soient absentes. Le procédé décrit ci-dessus permet, grâce à l'utilisation d'une fenêtre que l'on peut appeler fenêtre d'acceptance, d'obtenir de nombreux avantages par rapport aux procédés de détection d'une référence (encoche ou dent longue) pour la détermination de la position angulaire d'un vilebrequin de l'art antérieur. Avec le procédé selon l'invention, la détection de la référence s'effectue lors du passage de cette référence. Cette détection est donc réalisée en temps réel alors qu'avec des algorithmes différentiels utilisés dans l'art antérieur la référence n'est détectée qu'au passage de la seconde dent suivant la référence. Le procédé permet une détection fiable même dans le cas où une forte accélération ou décélération se produit. Il suffit que la fenêtre définie pour la détection de la référence tienne compte des accélération et décélération maximales pouvant survenir au niveau du vilebrequin. La généralisation de l'utilisation de la fenêtre d'acceptance, même en dehors de la zone de la référence, permet de rendre plus fiable la détermination de la position du vilebrequin. Elle permet de remarquer immédiatement un signal parasite pouvant être interprété comme le passage d'une dent par le capteur et permet également de détecter une perturbation empêchant le capteur d'enregistrer le passage d'une dent. Le procédé selon l'invention s'applique tout aussi bien à une référence constituée par une encoche longue que par une dent longue. Dans la description qui précède, on peut à chaque fois qu'une encoche longue de référence est décrite faire une description similaire avec une dent longue de référence, et inversement. Ainsi par exemple il est clair que l'extrapolation pour une meilleure détermination de la position du vilebrequin peut également être réalisée lorsque la référence utilisée sur le disque denté est une encoche longue. La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation du procédé selon l'invention et à ses variantes décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs. Elle concerne également toutes les autres variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi par exemple le procédé selon l'invention ne s'applique pas uniquement à un vilebrequin mais peut s'appliquer à la détermination de la position de toutes pièces tournantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection d'une référence sur un disque denté associé à un dispositif de détermination de position angulaire d'une pièce tournante dans lequel un capteur détecte le passage d'un bord de dent et dans lequel on mesure la période de temps séparant le passage d'une dent (#1 à #58) de la dent suivante, caractérisé en ce que lorsque le passage de la référence est attendu, le dispositif de détermination de la position angulaire de la pièce tournante définit lors du passage de chaque dent (#1 à #58) un intervalle de temps appelé fenêtre (2), et en ce que a référence est détectée lorsque d'une part aucun signal d'un type donné correspondant à une détection d'un bord de dent n'est détecté dans la fenêtre (2) prédéfinie et que d'autre part le dispositif de détermination de la position angulaire de la pièce tournante attendait une référence. 2. Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fenêtre (2) est définie en fonction de la vitesse de rotation de la pièce tournante et/ou de son accélération et/ou décélération maximales. 3. Procédé de détection selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le passage de la référence est attendu lorsqu'après un passage de la référence un nombre de dents correspondant au nombre de dents total, diminué d'un nombre de dents prédéterminé correspondant au nombre maximal estimé de dents pouvant ne pas être détectées lors d'une rotation du disque denté, passent devant le capteur et sont détectées. 4. Procédé de détection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une dent (#59, #60) est simulée lorsqu'aucun signal de type donné correspondant à la détection d'un bord n'est détecté dans la fenêtre (2) prédéfinie et qu'une référence est attendue sur le disque. 5. Procédé de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que la référence est détectée si en outre au moins une dent (#59) a été entièrement simulée. 6. Procédé de détection selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'après la simulation d'une dent, deux signaux correspondant chacun à un bord de dent sont enregistrés avant de définir une nouvelle fenêtre. 7. Procédé de détection selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de détermination de la position angulaire de la pièce tournante détecte un calage du moteur lorsque le nombre de dents simulées est supérieur à un nombre de dents prédéfini. 8. Procédé de détection selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en 35 ce qu'après la détection de la référence, deux signaux correspondant chacun à un bord de dent sont enregistrés avant de définir une nouvelle fenêtre, et en ce que par la suite, jusqu'à la détection suivante de la référence, des fenêtres sont définies au passage de chaque dent. 9. Procédé de détection selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de détermination de la position angulaire de la pièce tournante détecte un calage du moteur lorsque la période de temps en cours de mesure dépasse une valeur prédéterminée. 10. Utilisation d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 9 pour détecter l'absence de dents d'un disque denté dans un dispositif de détection de la position d'un vilebrequin d'un moteur à combustion. 11. Utilisation d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 9 pour détecter la présence d'une dent de longueur supérieure à la longueur des autres dents d'un disque denté dans un dispositif de détection de la position d'un vilebrequin d'un moteur à combustion.