Brevet FR2876422A1 — publié le 20060414

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne comportant un disque phonique couplé au vilebrequin du moteur à combustion interne, le disque pho- nique comportant un repérage réalisé par une alternance de dents et d'intervalles de dent, avec un premier capteur et un second capteur associés au disque phonique, et générant chacun un signal électrique qui peut prendre au moins deux niveaux de signal (niveau haut, niveau bas), dont l'un des niveaux de signal est associé à une dent et l'autre à un intervalle de dent, et dont la détermination du sens de rotation et de l'incrément de l'angle de rotation du vilebrequin, utilise chaque fois un flanc montant ou descendant du signal et le niveau de l'autre signal. L'invention concerne également un appareil de commande pour la mise en oeuvre de ce procédé. Etat de la technique La détermination de la position angulaire du vilebrequin est une mission principale de la commande électronique d'un moteur. Suivant l'angle du vilebrequin, on commande l'injection du carburant, l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission et d'échappement et dans le cas d'un moteur à essence, on commande l'allumage de chaque cylindre pour que les différents cycles de fonctionnement se déroulent dans des conditions optimales. Les solutions actuelles utilisent des capteurs incrémentaux équipant l'arbre de manivelle et/ou de cames. Habituellement, il s'agit de disques phoniques comportant des repères incrémentaux per-mettant de déterminer la position du moteur par coopération des signaux. Le document DE 10020165 Al décrit un procédé de saisie de la vitesse de rotation d'un moteur à combustion interne comportant une roue phonique équipant une pièce rotative. La roue phonique comprend un ensemble de dents détecté par des capteurs de vitesse de rotation associés à la périphérie de la roue phonique. Un critère d'un démarrage optimum d'un moteur de véhicule est le temps de démarrage aussi court que possible. Pour cela, entre autres il faut déceler rapidement le premier cylindre montant pour injecter le carburant et assurer l'allumage. Les commandes actuelles des moteurs nécessitent pour assurer une injection correcte et un bon allumage, un certain angle de rotation du vilebrequin. Cela est lié au capteur incrémental utilisé et qui équipe le vilebrequin et l'arbre à cames. Habituellement, on utilise des disques phoniques comportant des repères incrémentaux qui coopèrent avec les signaux pour déterminer la position du moteur. Le document DE 19900641 Al décrit un dispositif et un procédé de détection de l'angle de rotation de l'arbre à cames d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres. Selon ce document, on détermine l'angle de l'arbre à cames à l'aide d'un aimant permanent fixé à l'arbre à cames et d'un capteur de mesure magnétosensible installé au voisinage et qui fournit un signal à un appareil de commande obtenant ainsi un signal angulaire continu à forte résolution. L'avantage du capteur d'angle absolu est la possibilité de déterminer l'angle de vilebrequin dès la mise en marche de l'appareil de commande et du capteur de me-sure. Inconvénients de l'état de la technique Les inconvénients des capteurs d'angle absolu de l'état de la technique sont leurs coûts élevés par comparaison à des capteurs de systèmes incrémentaux. Souvent certaines exigences d'encombrement ne peuvent être réglées à cause des aimants permanents qu'il faut en plus et des capteurs de valeur de mesure ainsi que du traitement supplémentaire du signal dans la commande. La présente invention a ainsi pour but de perfectionner le comportement au démarrage d'un moteur à combustion interne avec des capteurs incrémentaux. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'à l'arrêt du moteur à combustion in- terne, on enregistre la position angulaire absolue du vilebrequin dans une mémoire non volatile. Selon la présente invention, les expressions dents et intervalles de dent représentent également une alternance de repères comme par exemple des repères magnétiques ou optiques. Le procédé selon l'invention s'applique notamment à des véhicules automobiles dans lesquels le vilebrequin ne risque pas de tourner en phase d'arrêt. Il peut s'agir de véhicules dont la construction n'a pas de liaison mécanique rigide entre une roue et le vilebrequin, ou dont un composant du système interdit une rotation de roue et ainsi du vilebrequin en phase d'arrêt. Les exemples de la première variante sont des véhicules à boîte de vitesses automatique ici un convertisseur hydrodynamique installé entre une roue et le moteur. D'autres exemples sont par exemple des boîtes de vitesses automatisées si la commande correspondante en phase d'arrêt coupe la liaison de force entre la roue et le vilebrequin. Les exemples du second type sont des véhicules à freins de stationnement automatiques, c'est-à-dire par exemple des freins de stationnement électriques, et dans ce cas un actionneur freine suffi- samment les roues et interdit que le véhicule ne continue de rouler, ou des véhicules à boîtes de vitesses automatiques qui se bloquent en tant que telles et coupent la liaison de force entre l'embrayage et le vilebrequin par débrayage à l'aide d'un actionneur à commande électronique jusqu'au redémarrage du moteur à combustion interne. Si dans un tel véhicule, on détermine d'une manière fiable la position d'arrêt du moteur, on pourra démarrer directement le moteur de façon optimale. Il suffit pour cela qu'un capteur incrémentai équipant le vilebrequin fournisse non seulement une impulsion de dent, mais en plus, une information relative au sens de rotation. La roue phonique est détectée avec déphasage et donne ainsi une information directionnelle. La détection peut être faite par des capteurs séparés dans l'espace ou par une réunion des éléments de capteurs dans un capteur. Une logique appropriée en général un compteur réalisable sous la forme d'un programme additionne les incréments angulaires par ad- dition algébrique suivant le sens de rotation. Chaque flanc de dent peut être exploité et on peut envisager des solutions qui ne tiennent compte que d'un sens de flanc. La détermination de la valeur de base pour l'addition se fait par reconnaissance des intervalles de dent dans la roue phonique. Selon un développement du procédé de l'invention, lors d'un démarrage du moteur à combustion interne, on extrait la position angulaire actuelle du vilebrequin de la mémoire non volatile et on transmet l'information à la commande du moteur comme valeur initiale. La position d'arrêt du moteur sous la forme de l'angle du vilebrequin est enregistrée dans la mémoire non volatile par exemple dans l'appareil de commande du moteur. Cette valeur est alors utilisée directement lorsqu'on branche la commande du moteur pour déterminer le premier cylindre approprié pour l'injection et l'allumage. Dans le cas de véhicules correspondant au deuxième type évoqué ci-dessus, on vérifie encore la validité de l'angle du vilebrequin en demandant une information au frein de stationnement, au moment du démarrage du moteur. Cette in-formation contient une indication relative au verrouillage sans défaut du frein de stationnement pendant toute la phase d'arrêt. Cette sur- veillante se fait habituellement dans le diagnostic propre du frein de stationnement automatique. Il est en outre avantageux que la commande du moteur ne permette la libération du frein de stationnement que si le démarrage du moteur est terminé car alors, on exclut en toute sécurité que le vilebrequin ne soit entraîné en rotation par un mouve- ment de roue. De manière préférentielle, pour déterminer la position d'arrêt du moteur, il est prévu qu'en cas de changement du niveau du signal d'un des capteurs on détermine le niveau du signal de l'autre capteur et on extrait le sens de rotation du vilebrequin d'un tableau de concordance. De manière préférentielle, il est en outre prévu qu'en cas de changement du niveau du signal de l'un des capteurs, on incrémente ou on décrémente un compteur de l'angle du vilebrequin en fonction du sens de rotation. Selon un développement du procédé de l'invention, on détermine l'état du verrou de stationnement dans l'appareil de commande au démarrage du moteur à combustion interne au niveau de l'appareil de commande du moteur et on prend la valeur enregistrée dans la mémoire non volatile comme position angulaire actuelle du vilebrequin si le verrou de stationnement a été activé depuis l'arrêt du mo- teur à combustion interne. Le verrou de stationnement peut être réalisé par exemple par un verrou mécanique ou par le débrayage par un actionneur d'une boîte de vitesses automatique, l'embrayage de deux arbres de transmission dans le cas d'une transmission à double embrayage, le débrayage dans le cas d'une boîte de vitesses mécanique ou la position de parking d'un automate de commutation analogue. L'expression mise en oeuvre signifie la mise en place du verrou de stationnement par exemple en mettant le levier sélecteur en position de stationnement. Dans ces cas, il est certain qu'un déplacement du véhicule (par exemple poussé par d'autres véhicules en position de range-ment, lors du chargement ou déchargement du véhicule, en cas d'arrêt en pente) ne soit pas transmis au vilebrequin par la transmission et l'embrayage ou le convertisseur de couple. Un appareil de commande qui surveille le verrou de stationnement vérifie si celui-ci a été activé entre le moment de l'arrêt et le redémarrage du moteur à combustion interne. Si cela est le cas, une liaison de transmission de données entre cet appareil de commande et l'appareil de commande du moteur échange cette information. Si le verrou de stationnement était activé en permanence, on reprend la valeur en mémoire comme angle de vilebrequin, actuel et valable. Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par un appareil de commande d'un moteur à combustion interne, du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire non volatile pour enregistrer la position angulaire du vilebrequin à l'arrêt du moteur à combustion interne. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un disque phonique et de capteurs, - la figure 2 montre un premier exemple de chronogramme de signaux fournis par les capteurs, - la figure 3 est un schéma par blocs du procédé selon l'invention. Description du mode de réalisation de l'invention La figure 1 est un schéma montrant un disque phonique 1 installé par exemple directement sur le vilebrequin ou l'arbre à cames ou indirectement par l'intermédiaire d'éléments de transmission pour être lié à la rotation de l'arbre à cames. Le disque phonique 1 tourne autour d'un axe 2. La périphérie du disque phonique 1 comporte des marquages ou repères 3. Les marquages sont constitués par exemple par des dents 4 réparties de façon équidistante à la périphérie du dis-que phonique 1. Entre les dents 4 il y a des intervalles 8; un autre repère 5 est constitué ici par exemple sous la forme d'une dent de double largeur 4 ou sous la forme d'un intervalle de dent plus grand entre deux dents 4 pour repérer la position zéro du vilebrequin. Les dents correspondent chaque fois à un angle de 3 et les intervalles entre les dents un angle de 3 . Une dent 4 et l'intervalle de dent voisin 8 occupent ainsi un angle de 6 . Un premier capteur 8 et un second capteur 7 sont associés à la roue phonique 1. Les capteurs 6, 7 sont répartis suivant diffé- rentes plages angulaires du disque phonique 1. Les capteurs peuvent être par exemple installés en faisant entre eux un angle a comme représenté à la figure 1, égal par exemple à 87 ou suivant n'importe quel autre angle. Une réalisation préférentielle consiste à intégrer au moins deux éléments Hall à un intervalle de quelques millimètres comme cap- teurs 6, 7 sur un circuit intégré et dans ce cas l'angle a aura une valeur faible correspondante. La rotation du vilebrequin et ainsi du disque phonique 1 fait passer les dents 4 et les repères 5 devant les capteurs 6, 7. Cela dé-clenche par exemple un signal électrique dans les capteurs 6, 7. Les capteurs 6, 7 peuvent être des capteurs inductifs ou capacitifs. En va-riante, les capteurs 6, 7 peuvent également être des capteurs optiques et alors mesurer des variations optiques produites par les dents 4 ou les repères 5. La figure 2 montre le chronogramme des signaux fournis par les capteurs 6, 7 en fonction du temps t. Le passage alterné des dents 4 et des intervalles 8 génère à la fois dans le chronogramme S1 du signal fourni par le premier capteur 6 et le chronogramme S2 du signal fourni par le second capteur 7 chaque fois un signal de forme rectangulaire. Les deux signaux prennent des niveaux haut et bas. Le passage entre le niveau bas et le niveau haut est appelé flanc montant 11; le passage entre le niveau haut et le niveau bas est appelé flanc descendant 12. La figure 2 est un schéma de principe correspondant à une division symétrique du disque phonique pour exploiter les flancs; les tableaux 1 et 2 montrent la liaison avec la détermination du sens de rotation. Le flanc montant 11 est indiqué dans les tableaux 1 et 2 donnés ci-après par le symbole L -> H ; le flanc descendant 12 est indiqué par le symbole H->L . La référence DR désigne le sens de rotation du vilebrequin; la flèche -> désigne le sens de rotation à gauche du vilebrequin et la flèche Tableau 1 Tableau 2 S1 S2 DR S1 S2 DR H->L L -> H->L H H H -> L->H L L -> L H->L H -> H L->H L) et si le signal S2 est au niveau haut, le vilebrequin tourne à gauche. Lors de l'arrêt du moteur à combustion interne (arrêt du moteur), on mesure alors l'angle absolu du vilebrequin jusqu'à son arrêt complet et on enregistre cette mesure dans une mémoire non volatile par exemple de l'appareil de commande. Si le vilebrequin ne continue pas de tourner (contrairement à ce qui pourrait se produire dans le cas d'une boîte de vitesses manuelle avec un rapport de vitesse engagé) alors l'angle de vilebrequin mesuré au moment de l'arrêt du moteur sera le même lors du prochain démarrage du moteur. Pour cela, pendant l'arrêt, il faut être certain que le vilebrequin soit découplé de la ligne de transmission ou, si cette condition n'est pas remplie, il faut éviter qu'un mouvement des roues ne se répercute sur la ligne de transmission. Cela est assuré par exemple dans le cas de boîtes de vitesses automatisées ou de boîtes de vitesses automatiques avec blocage ou verrou de stationnement. La figure 3 montre pour ce dernier exemple, un schéma par blocs représentant le démarrage du moteur. Au début du procédé, par exemple à la demande du conducteur pour démarrer le moteur (ce- lui-ci tourne par exemple la clé de contact en position de démarrage) on vérifie tout d'abord dans une première étape si le verrou de stationne- ment est mis. Une cellule de mémoire peut par exemple être également enregistrée dans l'appareil de commande indiquant si le verrou de sta- tionnement était mis pendant toute la période d'arrêt. Si le verrou de stationnement est par exemple dégagé manuellement (par exemple pour le remorquage en cas de panne) cette situation est rendue équivalente au déverrouillage du verrou de stationnement car le vilebrequin continue de tourner. Si le verrou de stationnement n'est pas mis (la décision dans l'étape 1 est non ), le moteur à combustion interne démarra tout d'abord avec un angle de vilebrequin inconnu. Ainsi, de façon connue, pendant la rotation du moteur entraîné par le démarreur, les signaux fournis par le capteur du vilebrequin et l'arbre à cames permettent de déterminer la position du vilebrequin. Lorsque celle-ci est reconnue d'une manière univoque, il y a injection de carburant et allumage pour le cylindre directement suivant dans le temps par l'appareil de commande. Si la réponse à la décision dans l'étape 1 est oui , alors le verrou de stationnement est mis ou était mis pendant toute la période entre l'arrêt et le nouveau démarrage du moteur à combustion interne de sorte que l'angle absolu du vilebrequin enregistré dans la mémoire non volatile à l'arrêt du moteur à combustion interne est extraite dans l'étape 2. Cet angle de vilebrequin est alors transmis dans l'étape 3 à l'appareil de commande comme valeur actuelle de l'angle du vilebre- quin. En outre, le moteur est démarré (étape 4) avec l'angle actuel du vilebrequin, c'est-à-dire que l'injection et l'allumage peuvent se faire directement dans le cylindre suivant, approprié. Le temps de démarrage est ainsi réduit au minimum. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de démarrage d'un moteur à combustion interne comportant un disque phonique (1) couplé au vilebrequin du moteur à combustion interne, le disque phonique (1) comportant un repérage (3) réalisé par une alternance de dents (4) et d'intervalles de dent (8), avec un premier capteur (6) et un second capteur (7) associés au disque phonique (1), et générant chacun un signal électrique (S 1, S2) qui peut prendre au moins deux niveaux de signal (niveau haut H, niveau bas L), dont l'un des niveaux de signal (H, L) est associé à une dent (4) et l'autre à un intervalle de dent (8), et dont la détermination du sens de rotation et de l'incrément de l'angle de rotation du vilebrequin, utilise chaque fois un flanc montant ou descendant du signal (S1, S2) et le ni-veau de l'autre signal (S1, S2), caractérisé en ce qu' à l'arrêt du moteur à combustion interne, on enregistre la position angulaire absolue du vilebrequin dans une mémoire non volatile. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au démarrage du moteur à combustion interne, on extrait la position angulaire actuelle du vilebrequin de la mémoire non volatile et on la transfère comme valeur initiale à la commande du moteur. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour une alternance au niveau du signal d'un capteur (du niveau haut au niveau bas ou du niveau bas au niveau haut), on détermine le ni-veau du signal fourni par l'autre capteur et on extrait le sens de rotation du vilebrequin d'un tableau de concordance. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour un changement du niveau du signal de l'un des capteurs, on incrémente ou on décrémente un compteur de l'angle de vilebrequin selon le sens de rotation. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on transmet l'état d'un verrou de stationnement de l'appareil de commande au démarrage du moteur à combustion interne vers la corn- mande de moteur et on reprend comme position angulaire actuelle du vilebrequin la valeur enregistrée dans la mémoire non volatile si le verrou de stationnement a été activé depuis l'arrêt du moteur à combustion interne. 6 ) Appareil de commande d'un moteur à combustion interne comportant un disque phonique couplé au vilebrequin et ayant un repérage (3) réalisé par une alternance de dents (4) et d'intervalles de dent (8), avec deux capteurs (6, 7) associés au disque phonique qui génèrent un signal électrique qui peut prendre au moins deux niveaux (niveau haut H, niveau bas L), dont l'un des niveaux du signal est associé à une dent (4) et l'autre à un intervalle de dent (8), et dont la détermination du sens de rotation et de l'incrément de l'angle de rotation du vilebrequin, utilise chaque fois un flanc montant ou descendant d'un signal (Si, S2) et le niveau de l'autre signal (Si, S2), caractérisé en ce que l'appareil de commande comporte une mémoire non volatile pour enregistrer la position angulaire du vilebrequin à l'arrêt du moteur à combustion interne.