Brevet FR2892157A1 — publié le 20070420

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé d'engrènement du pignon d'un démarreur dans la couronne dentée de démarreur d'un moteur à combustion interne en fin de course du mo- teur le moteur à combustion interne comportant des moyens pour dé- terminer la vitesse de rotation et le sens de rotation du vilebrequin. Les moyens de détermination de la vitesse de rotation comprennent un disque phonique couplé au vilebrequin du moteur à combustion interne et ayant un marquage formé d'une alternance de dents et d'intervalles de dents. Le disque phonique est associé à un premier et à un second capteur générant chacun un signal électrique qui peut prendre au moins deux niveaux de signal ; l'un des niveaux du signal est associé à une dent et l'autre à un intervalle de dent. Selon ce procédé, on détermine le sens de rotation du vilebrequin en utilisant un flanc montant ou un flanc descendant de l'un des signaux S1, S2 et le niveau de l'autre des signaux S1, S2. L'invention concerne également un appareil de commande d'un moteur à combustion interne pour le démarreur. Cet appareil de commande génère un signal d'engrènement et le transmet au démarreur pour faire engrener son pignon dans la couronne dentée du démarreur. Etat de la technique On connaît un procédé de réduction de consommation de carburant d'un moteur à combustion interne notamment de véhicule qui est le mode démarrage/arrêt selon lequel on arrête le moteur du véhicule par exemple en cas d'arrêt prolongé devant un feu rouge. Dès que le conducteur veut relancer le véhicule, le moteur est redémarré. Le nouveau démarrage entraîne nécessairement un bruit de démarrage gênant le confort de conduite. Les bruits de démarrage sont entre au- tres la conséquence de l'engrènement du pignon de démarreur dans la couronne dentée du démarreur du véhicule. Pour réduire les bruits d'engrènement et aussi le temps de démarrage, il est connu d'assurer l'engrènement pour un redémarrage du moteur non pas après l'arrêt complet du moteur, mais pendant sa phase de fin de course. Cela permet de réduire considérablement la perception du bruit d'engrènement, inévitable, engendré par la rencontre du pignon du démarreur et de la couronne dentée correspondante. Problème de l'état de la technique L'engrènement pendant la fin de course du moteur peut se faire à des vitesses de rotation faibles de l'ordre d'environ 50 à 100 tours/minute. La difficulté est que pendant la phase de fin de course du moteur, le sens de rotation du moteur peut alterner plusieurs fois. Ce mouvement pendulaire de fin de course du moteur, connu, est un inconvénient pour engrener le pignon du démarreur dans la couronne dentée, car il peut arriver que l'engrènement se fasse pendant le mouvement de retour du moteur ce qui se traduit par une secousse importante. Cette secousse sollicite les composants mécaniques et est perçue comme gênante par le conducteur. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro-cédé d'engrènement pendant la fin de course du moteur réduisant largement la sollicitation des composants mécaniques et augmentant en outre le confort du conducteur. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un procédé d'engrènement du pignon d'un démarreur dans la couronne dentée de démarreur du moteur à combustion interne en fin de course du moteur à combustion interne, selon lequel le pignon de démarreur est engrené dans la couronne dentée de démarreur si la vitesse de rotation du moteur à corn- bustion interne est inférieure à une vitesse de rotation maximale et supérieure à une vitesse de rotation minimale, et si le sens de rotation du vilebrequin est le sens de rotation de marche avant. Le procédé selon l'invention permet d'engrener le pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarreur du moteur à corn- bustion interne pour que cette opération ne se fasse pas au cours du mouvement de marche arrière du moteur à combustion interne. On évite ainsi de solliciter les composants par suite de l'engrènement pendant le mouvement de rotation en marche arrière du moteur à combustion interne du fait du mouvement pendulaire de fin de course. Selon l'invention, la transmission du signal d'engrènement au démarreur se fait lorsque deux conditions A et B sont satisfaites : A) La vitesse de rotation du moteur à combustion interne se situe dans une plage de vitesse de rotation pré-définie, B) Le sens de rotation déterminé du moteur à combustion interne cor-respond au sens de rotation de marche avant. A côté de la condition B, la condition A garantit que pendant l'engrènement du pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarrage le moteur à combustion interne n'inverse pas son sens de rotation. De façon préférentielle, les moyens pour déterminer le sens et la vitesse de rotation du moteur à combustion interne comprennent un disque phonique couplé au moteur à combustion interne et ayant un marquage réalisé par une alternance de dents et d'intervalles de dents ; le disque phonique est associé à un premier et un second capteur générant chacun un signal électrique susceptible de prendre au moins deux niveaux ; l'un des niveaux du signal correspond à une dent et l'autre correspond à un intervalle de dent et en outre, on détermine le sens de rotation du vilebrequin en utilisant chaque fois le flanc montant ou le flanc descendant de l'un des signaux et le niveau de l'autre des signaux. De manière préférentielle, le moteur à combustion interne comporte un appareil de commande du démarreur qui génère un signal d'engrènement et le transmet au démarreur pour que celui-ci recevant le signal d'engrènement lance l'opération d'engrènement de son pignon dans la couronne dentée de démarreur. Selon un mode de réalisation préférentiel du procédé de l'invention, on enregistre en mémoire dans l'appareil de commande à la fois le temps compris entre le moment où on génère le signal d'engrènement et celui de l'opération d'engrènement du pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarreur ainsi qu'un modèle de comportement de fin de mouvement du moteur à combustion interne pour les différents états de fonctionnement du moteur à combustion interne ; l'instant du signal d'engrènement se détermine à partir du mo- dèle de comportement de fin de mouvement du moteur à combustion interne et à partir du temps compris entre le moment où on génère le signal d'engrènement et celui où l'on engage le pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarreur, et cet instant est défini pour éviter d'engrener le pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarreur lorsque le vilebrequin tourne en sens inverse. Le temps compris entre le moment où l'on génère le signal d'engrènement et celui de l'engrènement proprement dit du pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarreur est intégré dans le procédé. Comme il n'est pas exclu que pendant cet intervalle de temps, le sens de rotation en marche avant tout d'abord obtenu s'inverse et se transforme en sens de rotation de marche arrière non favorable pour l'engrènement, on détermine le temps compris entre le moment où est généré le signal d'engrènement et le moment de l'engrènement propre-ment dit du pignon de démarreur dans la couronne dentée de démar- reur ; ce temps se détermine de préférence par une mesure et on utilise le modèle de comportement de fin de mouvement du moteur à combustion interne pour déterminer l'instant approprié du signal d'engrènement de façon à éviter d'engrener le pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarreur si le moteur à combustion in- terne tourne en sens inverse. Globalement, on tient ainsi compte du temps mort le cas échéant gênant compris entre le moment où est généré le signal d'engrènement et celui de l'opération d'engrènement proprement dite dans le mode de réalisation de l'invention. Comme le modèle de fin de mouvement utilisé englobe plusieurs états de fonction- nement couvrant de préférence une plage importante d'états de fonctionnement susceptibles de se produire effectivement, on exclut en pratique tout engrènement gênant pendant la rotation du moteur à combustion interne en marche arrière. Le problème évoqué ci-dessus est également résolu par un appareil de commande d'un démarreur de moteur à combustion in-terne comportant des moyens de commande pour engrener le pignon d'un démarreur dans la couronne dentée de démarreur d'un moteur à combustion interne pendant la phase de fin de mouvement du moteur à combustion interne, selon lequel le moteur à combustion interne corn- porte des moyens pour déterminer la vitesse et le sens de rotation de son vilebrequin, cet appareil de commande étant caractérisé en ce que le pignon de démarreur sera engrené dans la couronne dentée de démarreur si la vitesse de rotation du moteur à combustion interne est inférieure à une vitesse de rotation maximale prédéfinie et supérieure à une vitesse de rotation minimale prédéfinie et si le sens de rotation du vilebrequin est le sens de rotation de marche avant. 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 montre un schéma d'un disque phonique et de deux capteurs associés à ce disque, - la figure 2 est un chronogramme des signaux fournis par les deux capteurs, - la figure 3 est un chronogramme du signal d'un capteur ainsi que des deux signaux codés déduits des formes des signaux des deux capteurs, - la figure 4 montre un démarreur avec un schéma par blocs, - la figure 5 est un graphique du comportement de fin de course d'un moteur selon lequel la vitesse de rotation du moteur est représentée en fonction de l'angle du vilebrequin, - la figure 6 un ordinogramme du procédé de l'invention. Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement un disque phonique 1 relié par exemple directement à un vilebrequin ou à un arbre à cames ou indirectement par l'intermédiaire d'éléments de transmission pour transmettre la rotation à l'arbre à cames. Le disque phonique tourne autour de l'axe 2. La périphérie extérieure du disque phonique 1 comporte des marquages 3. Les marquages se composent par exemple de dents respectivement équidistantes à la périphérie du disque phonique. Entre les dents 4, on a des intervalles 8. Un autre marquage 5 par exemple non représenté ici est réalisé 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 ou analogue pour repérer une position zéro du vilebrequin (repérage du point zéro). Les dents s'étendent chaque fois sur un angle d'environ 3 et les intervalles entre les dents sur un angle de 3 . Une dent 4 et l'intervalle de dent 8, voisin occupent ainsi un angle d'environ 6 . Un premier capteur 6 et un second capteur 7 sont associés au dis-que phonique 1. Les capteurs 6, 7 sont répartis dans les différents sec- teurs angulaires du disque phonique 1. De façon préférentielle, les deux capteurs 6, 7 sont installés dans un boîtier commun. Dans ce cas, ils peuvent être écartés d'un angle a (petit angle) par exemple compris entre 1 et 15 . Une solution particulièrement avantageuse est celle d'un capteur ayant au moins deux éléments de capteur logés à proximité l'un de l'autre. Une réalisation consiste à intégrer au moins deux éléments Hall sur un circuit intégré à une distance de quelques millimètres et le circuit intégré comportant le circuit d'exploitation. Les deux éléments Hall correspondent alors aux capteurs 6 et 7 et le circuit d'exploitation détermine à partir de la relation chronologique des signaux de capteur, à la fois le sens de rotation et ils génèrent comme signal de sortie les impulsions décrites. La forme de réalisation du capteur d'angle de vilebrequin connu, peut être conservée et permet de passer à ce capteur sans grande adaptation systématique au moteur. Lors de la rotation du vilebrequin et ainsi de celle du dis- que phonique 1, les dents 4 et les marquages 5 passent sur les capteurs 6, 7. On déclenche ainsi par exemple un signal électrique dans les capteurs 6, 7. Les capteurs 6, 7 peuvent être des capteurs inductifs ou capacitifs. En variante les capteurs 6, 7 peuvent également être des capteurs optiques : ils mesurent par exemple les variations optiques engendrées par les dents 4 ou les marquages 5. La figure 2 montre la courbe (chronogramme) du signal des capteurs 6, 7 en fonction du temps t. L'alternance de passage de dents 4 et d'intervalles de dents 8 génère à la fois dans le chrono-gramme S1 du premier capteur 6 et aussi dans le chronogramme S2 du second capteur 7 un signal rectangulaire. Les deux signaux prennent des niveaux haut et des niveaux bas. Le passage entre le niveau haut et le niveau bas est le flanc montant 9 ; le passage du niveau haut au ni-veau bas est le flanc descendant 10. Le flanc montant 9 est repéré dans les tableaux 1 et 2 suivants par l'indication LùH ; le flanc descendant 10 est repéré par l'indication Hù*L . La référence DR désigne le sens de rotation du vilebrequin avec ù> tournée vers la droite désignant la rotation à gauche du vilebrequin et Tableau 1 S 1 S2 DR H~L L ù> L~H H ù> H H~L ù> L L~H ù> Tableau 2 S 1 S2 DR H~L H L~H L L H~L H L~H Pendant le flanc montant ou descendant des signaux S1, S2, partant de l'autre signal chaque fois constant, on peut déterminer le io sens de rotation effectif du vilebrequin. Si par exemple le flanc du signal S1 (Hù*L) et que le signal S2 se situe au niveau haut, le vilebrequin tourne à gauche. La résolution angulaire habituelle est de 6 et avec un intervalle de 2 unités angulaires, on aura 58 paires dents/pôles sur la 15 roue phonique. L'angle a est choisi pour ne pas être un multiple direct de la division du disque phonique 1 car alors les signaux des deux capteurs 6, 7 seraient synchrones sans déphasage. Pour permettre une exploitation directe du sens de rotation à l'aide d'un signal pour l'appareil de commande du moteur, on gé- 20 nère un signal codé selon la figure 3. La figure montre le chronogramme Z du signal de l'un des capteurs 6, 7 (courbe en fonction du temps) ainsi que deux signaux PLI, PL2 différents qui en sont déduits en fonction du temps. Le signal Z fournit tout d'abord comme signal rectangulaire provenant de l'un des capteurs 6, 7 est transformé selon le tableau 1 ou 25 le tableau 2 en un signal de capteur (PL) à codage de longueur d'impulsion avec une information directionnelle selon la figure 3. Dans l'exemple de la figure 3, le signal PLI avec un niveau haut, de longueur définie correspond par exemple à la marche à droite ; un signal PL2 avec un niveau haut plus court, défini indique la marche à gauche du 30 vilebrequin. Les flancs montants sont en outre identiques dans le temps avec le signal de l'un des capteurs 6, 7 (et ainsi par rapport à l'angle de vilebrequin). La figure 4 montre schématiquement un démarreur 15 d'un véhicule équipé d'un moteur 13 et d'une unité d'engrènement 14 pour engrener le pignon de démarreur (non représenté) dans la couronne dentée de démarreur. La commande du démarreur 15 se fait par l'appareil de commande 11 représenté schématiquement à la figure 4 qui peut être un module distinct ou être intégré dans un appareil de commande de moteur existant (non représenté). L'appareil de corn-mande 11 transmet les signaux de commande tels que notamment les signaux d'engrènement à l'unité logique 12 ; ces signaux peuvent être combinés par l'unité logique 12 avec d'autres signaux transmis. Suivant le résultat de la combinaison effectuée dans l'unité logique 12, cette unité 12 transmet un signal de commande à un module de courant fai- 15 ble 16 pour lui demander d'alimenter l'unité d'engrènement 14 pour en-grener le pignon de démarreur (non représenté) ; pour cela il fournit le courant de la batterie 18 du véhicule. On aura ainsi l'engrènement par exemple que si l'appareil de commande 11 génère en plus du signal d'engrènement, un signal de démarrage par suite d'un ordre de démar- 20 rage déclenché par exemple par l'actionnement de la pédale d'accélérateur après un arrêt relativement long du véhicule ; ce signal est transmis à l'unité logique 12. L'unité logique 12 peut également transmettre des signaux de commande à un module de courant fort 17 pour lui demander d'alimenter le moteur de démarreur 13 pour entrai- 25 ner celui-ci avec le courant de la batterie. Le capteur de signal (PL) à codage de longueur d'impulsion tel que décrit avec l'information directionnelle est généré par un traitement approprié des signaux S1, S2 des capteurs 6, 7 et ensuite le signal est transmis à l'appareil de commande 11 représenté 30 schématiquement à la figure 4. En variante, le traitement du signal pour générer le signal de capteur à codage de longueur d'impulsion peut se faire dans l'appareil de commande 11 après transmission des signaux S1, S2 des capteurs 6, 7 à l'appareil de commande 11. Suivant l'information de sens de rotation et la vitesse de rotation donnée du 35 moteur, l'appareil de commande 11 transmettra un signal d'engrènement à l'unité logique 12. Cela se fait selon l'invention s'il résulte de l'information de sens de rotation que le sens de rotation du moteur du véhicule correspond au sens de rotation de marche avant et si la vitesse de rotation du moteur se situe dans une plage prédéfinie de vitesse de rotation. La figure 5 montre à titre d'exemple un schéma explicitant le comportement en fin de mouvement d'un moteur ; selon cet exemple, la vitesse de rotation rpm du moteur est représentée en fonction de l'angle de vilebrequin KW ; l'angle de 0 KW correspond à une position zéro arbitraire par exemple au point mort haut d'un cylindre. Les vitesses de rotation positives correspondent à la rotation du moteur dans le sens avant. On voit que la vitesse de rotation alterne de signe algébrique du fait du comportement pendulaire connu en fin de mouvement après la coupure du moteur ; ainsi, on a une inversion de sens de rotation entre le sens de rotation de marche avant et le sens de rotation de marche arrière. Selon l'invention, le signal d'engrènement n'est fourni que dans la zone 19 par l'appareil de commande 11 et finalement l'engrènement du pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarreur se fera alors. L'engrènement dans la zone 20 est interdit selon l'invention car dans cette zone, le moteur tourne marche arrière. La figure 6 montre schématiquement un ordinogramme pour l'exécution du procédé selon l'invention. Dans l'étape S1, on vérifie tout d'abord si les conditions du mode de fonctionnement marche/arrêt sont remplies. En outre, dans l'étape 2, on vérifie s'il y a une demande du conducteur par exemple déclenchée par l'actionnement de la pédale d'accélérateur. Ce n'est que si ces conditions sont remplies que l'on vérifie dans l'étape S3 et dans l'étape S4 si la vitesse de rotation du moteur se situe dans une plage prédéfinie de vitesse de rotation et si le sens de rotation du moteur est le sens de rotation de marche avant. Si ces conditions sont remplies, dans l'étape S5, le pignon de démarreur sera engrené dans la couronne dentée de démarreur. REVENDICATIONS 1) Procédé d'engrènement du pignon d'un démarreur (15) dans la couronne dentée de démarreur d'un moteur à combustion interne en fin de course du moteur le moteur à combustion interne comportant des moyens pour déterminer la vitesse de rotation et le sens de rotation du vilebrequin, caractérisé en ce que le pignon de démarreur est engrené dans la couronne dentée de démarreur si la vitesse de rotation du moteur à combustion interne est inférieure à une vitesse de rotation maximale et supérieure à une vitesse de rotation minimale, et si le sens de rotation correspond au sens de rotation de marche avant du vilebrequin. 15 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour déterminer la vitesse de rotation et le sens de rotation du moteur à combustion interne comprennent un disque phonique (1) couplé au moteur à combustion interne et comportant un marquage (3) 20 constitué par une alternance de dents (4) et d'intervalles de dents (8), le disque phonique (1) étant combiné à un premier capteur (6) et un second capteur (7) susceptible de générer chacun un signal électrique (S 1, S2) comprenant au moins deux niveaux (niveau haut, niveau bas), l'un des niveaux de signal (niveau haut, niveau bas) correspondant à 25 une dent (4) et l'autre à un intervalle de dent (8), et en outre, on détermine le sens de rotation du vilebrequin en utilisant chaque fois un flanc de dent montant ou descendant d'un signal (S1, S2) et le niveau de l'autre signal (S1, S2). 30 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne comporte un appareil de commande (11) pour le démarreur (15) qui génère un signal d'engrènement et le transmet au démarreur (18), celui-ci (15) effectuant en réponse au si-gnal d'engrènement, le mouvement d'engrènement du pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarreur. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' à la fois le temps compris entre la génération du signal d'engrènement et l'opération d'engrènement du pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarreur ainsi qu'un modèle de comportement de fin de course du moteur à combustion interne pour différents états de fonctionnement du moteur à combustion interne sont mémorisés dans l'appareil de commande 11, et à partir du modèle du comportement de fin de course du moteur à combustion interne et à partir du temps compris entre la génération du signal d'engrènement et l'opération d'engrènement du pignon de démar- 15 reur dans la couronne dentée de démarreur, on déduit l'instant du signal d'engrènement pour éviter d'engrener le pignon de démarreur dans la couronne dentée de démarreur si le vilebrequin tourne en marche arrière. 20 5) Appareil de commande (11) pour un démarreur (15) d'un moteur à combustion interne, comportant des moyens de commande pour engrener le pignon d'un démarreur (15) dans la couronne dentée de démarreur du moteur lors de sa fin de course, le moteur à combustion interne comportant des moyens pour détermi- 25 ner la vitesse et le sens de rotation de son vilebrequin, caractérisé en ce que le pignon de démarreur est engrené dans la couronne de démarreur si la vitesse de rotation du moteur à combustion interne se situe en des-sous d'une vitesse de rotation maximale prédéfinie et au-dessus d'une 30 vitesse de rotation minimale prédéfinie, et si le sens de rotation correspond au sens de rotation de marche avant du vilebrequin. 35