Brevet FR3004760A1 — publié le 20141024

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé pour dé- terminer les durées de segment d'une roue phonique d'un moteur thermique et une unité de calcul pour la mise en oeuvre d'un tel procédé enregistré comme programme sur un support de mémoire. Etat de la technique Les ratés de combustion provoquent une augmentation des produits polluants émis par le fonctionnement d'un moteur thermique et peuvent en outre provoquer des dommages du catalyseur ins- u) tallé dans la conduite des gaz d'échappement du moteur. Pour respecter la réglementation concernant la surveillance des fonctions relatives aux gaz d'échappement, il est nécessaire de détecter les ratés de combustion dans toute la plage des vitesses de rotation et la plage de charge. Dans ce contexte, il est possible qu'en fonctionnement, des ratés de combus- 15 tion produisent des variations caractéristiques de la vitesse de rotation du moteur thermique par rapport au fonctionnement normal sans ratés. En comparant les évolutions des vitesses de rotation, on peut ainsi distinguer le fonctionnement normal sans ratés et le fonctionnement avec des ratés de combustion. 20 Pour cela, à une certaine plage du mouvement du piston de chaque cylindre, on associe une plage d'angle de vilebrequin appelée segment. Ces segments peuvent être réalisés par exemple à l'aide de repères sur une roue phonique couplée au vilebrequin. La durée de segment, c'est-à-dire la durée nécessaire au vilebrequin pour parcourir 25 cette plage angulaire dépend entre autres de l'énergie développée dans la phase de combustion. Des ratés de combustion se traduisent par une augmentation de la durée des segments saisie de manière synchrone avec l'allumage. Les différences entres les durées des segments constituent ainsi une mesure de l'irrégularité de fonctionnement d'un moteur 30 thermique. Les marquages ou repères de la roue phonique ont des tolérances mécaniques appelées ci-après défauts de dents concernant la définition de leur position de sorte que les durées de segments mesurées peuvent être entachées d'erreurs. Ces erreurs de dents peuvent se 35 déterminer au cours d'une adaptation d'erreur de dent en appliquant des algorithmes appropriés et en les corrigeant. Pour une telle adaptation des erreurs de dents, il faut que le moteur thermique fonctionne dans un état défini, ce qui est lié à une mise en oeuvre de moyens importants et ne peut se réaliser pendant le fonctionnement normal du moteur thermique. On peut ainsi avoir des périodes longues sans adap- tation de durées de dents et ainsi sans corrections de l'erreur de dent pour lesquelles les durées de segments risquent d'être faussées. But de l'invention La présente invention a pour but de développer des moyens permettant de déterminer de manière simple la durée des seg- ments d'une roue phonique d'un moteur thermique et de compenser les tolérances mécaniques du marquage de la roue phonique. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour dé- terminer des durées de segment d'une roue phonique d'un moteur thermique, la roue phonique étant solidaire en rotation du vilebrequin du moteur thermique, la périphérie de la roue phonique comportant des repères, et le vilebrequin du moteur thermique balayant pendant des durées de segment, des plages angulaires prédéfinies, * on détermine les durées de dent comme des intervalles de temps entre chaque fois deux repères de la roue phonique, on effectue un filtrage passe-bas à des durées de dent définies et on détermine le résultat du filtrage passe-bas comme étant des du- rées de dent filtrées, on détermine des durées de segment de la roue phonique comme la somme de durées de dent filtrées d'un certain nombre de repères successifs de la roue phonique. Le procédé selon l'invention constitue une possibilité d'implémentation simple pour déterminer des durées de segments d'une roue phonique et de compenser ainsi les tolérances mécaniques des repères de la roue phonique. Les composants et les pièces du moteur thermique existant, pourront servir sans nécessiter des transformations ou des modifications du moteur. La roue phonique est reliée solidairement en rotation au vilebrequin du moteur thermique. En variante ou en plus, la roue phonique est solidaire en rotation de l'arbre à came du moteur thermique. La périphérie de la roue phonique porte des marquages ou des repères, notamment des repères pratiquement équidistants. La durée des dents est définie comme intervalle de temps compris entre le passage de chaque fois deux repères de la roue phonique. Les repères de la roue phonique sont par exemple détec- tés à l'aide d'un capteur tel qu'un capteur magnétique donnant un si- lo gnal de mesure, par exemple un signal électrique de tension. A partir de ce signal de mesure analogique continu en fonction du temps, on peut déterminer les instants auxquels les marquages passent devant le capteur, c'est-à-dire les durées de dent. On obtient de cette manière un signal numérique de durée de dent sous la forme d'une série de durées de 15 dent associées aux différents repères. Du fait des tolérances mécaniques des repères de la roue phonique, les durées de dents peuvent être faussées. Selon l'invention, les écarts des marquages de la roue phonique par rapport à la position définie du fait des tolérances méca- 20 niques sont pris en première approximation comme étant répartis nor- malement. L'écart moyen des repères par rapport à la position définie sur un segment avantageusement important de la roue phonique converge vers zéro. Une moyenne statistique usuelle des durées de dents des marquages compenserait certes l'écart moyen mais les écarts abso- 25 lus des différents repères ne seraient pas touchés et les durées des segments continueraient d'être erronées. Selon l'invention et comme indiqué ci-dessus, on ap- plique un filtrage passe-bas à certaines durées de dent ou au signal de durée de dent. Ce filtrage passe-bas peut être comparé à la formation 30 d'une valeur moyenne glissante. Comme résultat de ce filtrage passe- bas, on obtient des durées de dent filtrées. Les écarts des différents repères par rapport aux positions définies sont ainsi filtrés efficacement. Les durées de segment de la roue phonique sont définies comme des durées de dents filtrées d'un certain nombre déterminé de repères suc- 35 cessifs de la roue phonique. La durée d'un segment avantageusement de grandes dimensions est ainsi pratiquement non erronée et ne présente pas d'erreur de dent. Pour un moteur thermique à quatre cylindres, on peut par exemple considérer qu'un segment de 180° est suffisamment grand. Ainsi, il n'est plus nécessaire d'effectuer une adaptation d'erreur de dent. Pour le procédé selon l'invention, il n'est pas nécessaire de faire fonctionner le moteur thermique dans un mode de fonctionnement particulier ou dans un état particulier du moteur. Le procédé selon l'invention peut être exécuté pendant le fonctionnement normal du mo- teur thermique et l'appareil de commande s'intègre dans le moteur thermique. La détermination de la durée de segment selon l'invention peut également servir à différentes fonctions du moteur thermique, par exemple pour déterminer de manière précise la vitesse de rotation du moteur thermique ou pour réguler le mouvement de l'arbre à came. De façon avantageuse, pour le filtrage passe-bas, on sé- lectionne une fréquence limite telle que la fréquence d'allumage et les fréquences plus basses du moteur thermique soient au plus amorties d'une valeur passante, c'est-à-dire qu'elles soient amorties par exemple au plus de 10 %. En variante ou en plus, la fréquence limite sera choi- sie avantageusement pour que le double de la fréquence d'allumage et les fréquences supérieures à cette limite du moteur thermique soient amortis d'au moins une valeur d'amortissement, c'est-à-dire par exemple d'au moins 90 %. La pente de la caractéristique du filtre, la valeur passante et la valeur d'amortissement sont prédéfinies avantageu- sement en fonction de l'utilisation. Ainsi on utilise seulement les composantes de fréquence générées par le procédé de combustion qui interviennent dans le calcul de la durée de segment. On évitera les effets parasites. Par le choix approprié de la fréquence limite, on atteint ainsi une certaine qualité de filtrage pour le filtrage passe-bas. La fréquence d'allumage décrit usuellement le nombre d'allumages par unité de temps. La fréquence d'allumage s'exprime en unités [s-1] et se calcule pour un moteur à quatre temps à partir de la vitesse de rotation (n) en unités [min-l] et du nombre de cylindres N, telle que (n/60)x(N/2). La fréquence d'allumage agit sur le filtrage comme fréquence d'échantillonnage. Comme la fréquence limite est rapportée à la fréquence d'échantillonnage mais qu'elle change avec la vitesse de rotation, il est avantageux d'indiquer la fréquence normée co = 27cf. Pour ne pas toucher aux critères de détection, la fréquence normée se rapporte à la plage (0...7c). Selon un développement avantageux de l'invention, le filtre passe-bas est un filtre FIR (filtre à réponse impulsionnelle finie), notamment un filtre à valeur moyenne glissante. La durée de dent filtrée comme réponse du filtre FIR est définie à partir du passé fini, directement parcouru du signal de durée de dent. En d'autres termes, dans les filtres FIR et dans les filtres à moyenne glissante, on forme des du- rées de dents à partir de la somme de « n » durées de dents successives (le cas échéant des durées pondérées différemment) et on les divise par «n ». Ensuite, on fait avancer le groupe des « n » valeurs chaque fois d'une cadence et on forme chaque fois une nouvelle valeur moyenne. Le résultat est une succession de durées de dent filtrées qui ont passé le filtre passe-bas. De façon préférentielle, à l'aide des durées de dent défi- nies, on surveille l'irrégularité de fonctionnement du moteur thermique. Contrairement à l'adaptation d'erreur de dent, le procédé selon l'invention peut s'appliquer à déterminer la durée de segment pendant le fonctionnement courant du moteur thermique, d'une manière simple, non erronée pour les durées de segment. L'invention convient ainsi tout particulièrement pour une surveillance permanente en temps réel de l'irrégularité de fonctionnement du moteur thermique. De façon préférentielle, on détermine les gradients de vi- tesse de rotation sous la forme de différences de durées de segment successives. Comme les ratés de combustion des différents cylindres du moteur thermique se traduisent par une augmentation de la durée de segment saisie de manière synchrone avec l'allumage et que les diffé- rences des durées de segment sont une mesure de l'irrégularité de fonc- tionnement du moteur thermique, les gradients de vitesse de rotation conviennent tout particulièrement pour les durées de segment définies selon l'invention pour surveiller l'irrégularité de fonctionnement du moteur thermique. On peut notamment surveiller si les gradients de vi- tesse de rotation atteignent un seuil prédéfini. De façon préférentielle, un raté de combustion du moteur thermique sera détecté si les gradients de vitesse de rotation atteignent le seuil prédéfini. Un utilisateur tel que par exemple le conducteur du véhicule pourra être informé dans ce cas de l'existence de ratés de com- bustion, par exemple par un voyant lumineux. Des informations con- cernant la fréquence et les circonstances plus précises des ratés de combustion pourront être enregistrées en mémoire pour être ensuite disponibles pour les travaux d'entretien ou de réparation. Une unité de calcul selon l'invention, par exemple l'appareil de commande du véhicule automobile, est notamment conçue en technique de programmation pour appliquer le procédé de l'invention. Le procédé peut être implémenté avantageusement sous la forme d'un programme, car cette solution se traduit par un coût par- ticulièrement réduit, notamment si l'appareil de commande qui ap- plique le procédé existe et sert déjà à d'autres fonctions. Des supports de données appropriés pour le programme d'ordinateur sont notamment des disquettes, des disques durs, des mémoires flash, des mémoires EEPROM, des CD-ROM, des DVD ou autres. On peut également télécharger le programme par un réseau (Internet, Intranet). Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un procédé de détermination des durées de segment d'une roue phonique d'un moteur thermique représenté dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre schématiquement un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, la figure 2 montre schématiquement le mode de réalisation du procédé de l'invention sous la forme d'un ordinogramme. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un dispositif pour la mise en oeuvre d'un mode de réalisation préférentiel du procédé de l'invention sous la forme d'une représentation schématique. Une roue phonique 10 est reliée solidairement en rotation au vilebrequin 11 du moteur thermique (non représenté à la figure 1) d'un véhicule automobile. La périphérie ou bord de la roue phonique 10 comporte des marquages ou des repères 12a, 12b, 12c,... La roue phonique comporte par exemple 60-2 dents et les repères se suivent à un intervalle de 6°. La roue phonique 10 peut être divisée en plusieurs seg- ments, notamment essentiellement équidistants. Dans l'exemple particulier de la figure 1, la roue phonique 10 se compose de deux segments SA, SB ayant chacun 180° entre le repère 12a et le repère 12e. Un segment SA ou SB dans le cas d'un moteur thermique à quatre cylindres correspond par exemple au mouvement du vilebre- quin à 180° et à une course du piston du moteur thermique. Une course de piston est le mouvement du piston entre son point mort haut OT et son point mort bas UT. Un capteur réalisé sous la forme d'un capteur Hall 13 est installé à proximité du bord de la roue phonique 10. Il est relié par une ligne 14 à l'appareil de commande 15 du moteur thermique. L'appareil de commande 15 applique le procédé de l'invention. Pendant le fonctionnement du moteur thermique, le vile- brequin 11 tourne avec la roue phonique 10. Le début de chaque repère génère une impulsion de tension dans le capteur 13. Un signal de ten- sion correspondant est représenté à la figure 1 sous la forme du diagramme U(t) schématique. L'appareil de commande 15 exploite le signal de tension U(t) et applique un mode de réalisation du procédé de l'invention décrit à l'aide de la figure 2 qui le montre sous la forme d'un schéma par blocs. Dans l'étape 101, on saisit comme décrit ci-dessus le si- gnal de tension par le capteur 13. Dans l'étape 102, on exploite le signal de tension. A partir des différentes impulsions de tension, on définit des instants auxquels on saisit l'impulsion de tension correspondant aux repères respectifs. Les intervalles de temps entre ces instants sont définis comme durées de dents. Ainsi, on définit un signal numérique de durée de temps sous la forme d'une série de durées de dent associées aux différents repères. Dans l'étape 103, on effectue un filtrage passe-bas du signal de durée de temps, c'est-à-dire qu'on applique ce filtrage à des durées de dent définies. Dans l'exemple particulier, on applique un filtrage FIR aux durées de dents. A partir des durées de dent déterminées t ..dent, on calcule des durées de dents filtrées tfiltre en appliquant la formule suivante : - -+ 1=-D Dans cette formule N est l'ordre du filtrage FIR et C(i) re- présente des coefficients du filtrage FIR définis avantageusement par des outils mathématiques. L'algorithme de filtrage est calculé pour chaque durée de dent séparée Tdent. Dans l'étape 104, on calcule des durées de segment tsegment à partir des durées de dent filtrées, déterminées tfiltre. Par exemple pour un segment SA ou SB d'une course de piston comprise entre le point mort haut du piston (début du segment A) et le point mort bas du piston (fin du segment B) se caractérise par la formule suivante : Les durées de segment tsegment définies de cette manière peuvent être utilisées pour les fonctions les plus diverses du moteur thermique comme cela est donné à titre d'exemple par les références 25 200, 300, 400. Dans le cas de la référence 200, on utilise les durées de segment pour surveiller l'irrégularité de fonctionnement du moteur thermique. Dans l'étape 201, on définit les gradients de vitesse de rotation comme des différences de durées de segment tsegment successives. 30 Dans l'étape 202, on vérifie si les gradients de vitesse de rotation attei- gnent un seuil donné, notamment s'ils sont inférieurs à un seuil. Si cela est le cas, on considère qu'il y a un raté de combustion pour le moteur thermique. Dans l'étape 301, on utilise les durées de segment tsegment pour déterminer la vitesse de rotation du moteur thermique. Dans l'étape 401, on utilise les durées de segment t -segment pour réguler le mouvement de l'arbre à came du moteur thermique.5 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Roue phonique 11 Vilebrequin 12a, 12b, 12c... Repère(s) de la roue phonique 13 Capteur Hall 14 Câble 15 Appareil de commande du moteur thermique 101-401 Etape(s) de l'ordinogramme du procédé SA, SB Segment de la roue phonique OT Point mort haut UT Point mort bas tdent Durée de dent tfiltre Durée de dent filtrée tsegment Durée d'un segment20 REVENDICATIONS1°) Procédé pour déterminer des durées de segment d'une roue phonique (10) d'un moteur thermique, la roue phonique (10) étant solidaire en rotation du vilebrequin (11) du moteur thermique, la périphérie de la roue phonique (10) comportant des repères (12a, 12b, 12c, 12d, 12e), et le vilebrequin (11) du moteur thermique balayant pendant des durées de segment, des plages angulaires prédéfinies (SA, SB), * on détermine (102) les durées de dent comme des intervalles de temps entre chaque fois deux repères (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) de la roue phonique (10), on effectue un filtrage passe-bas des durées de dent définies et on détermine (103) le résultat du filtrage passe-bas comme étant des durées de dent filtrées, on détermine (104) des durées de segment de la roue phonique (10) comme la somme de durées de dent filtrées d'un certain nombre de repères successifs (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) de la roue phonique. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on choisit la fréquence limite du filtre passe-bas pour amortir au plus d'une valeur passante la fréquence d'allumage et les fréquences plus basses du moteur thermique. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on choisit la fréquence limite du filtre passe-bas pour amortir d'au moins une valeur d'amortissement la double fréquence d'allumage et les fréquences supérieures du moteur thermique. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre passe-bas est un filtre FIR.355°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre passe-bas est un filtre à valeur moyenne glissante. 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on surveille le fonctionnement du moteur thermique (200) avec certaines durées de segment. 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on définit les gradients de vitesse de rotation comme des différences de durées de segment successives (201) et on vérifie (202) si les gradients de vitesse de rotation atteignent un seuil prédéfini. 8°) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' on reconnaît un raté de combustion du moteur thermique par le gradient de vitesse de rotation atteignant le seuil prédéfini. 9°) Unité de calcul (15) appliquant le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour déterminer des durées de segment d'une roue phonique (10) d'un moteur thermique, - la roue phonique (10) étant solidaire en rotation du vilebrequin (11) du moteur thermique, - la périphérie de la roue phonique (10) comportant des repères (12a, 12b, 12c, 12d, 12e), et - le vilebrequin (11) du moteur thermique balayant pendant des durées de segment, des plages angulaires prédéfinies (SA, SB), on détermine (102) les durées de dent comme des intervalles de temps entre chaque fois deux repères (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) de la roue phonique (10), - on effectue un filtrage passe-bas des durées de dent définies et on détermine (103) le résultat du filtrage passe-bas comme étant des durées de dent filtrées,- on détermine (104) des durées de segment de la roue phonique (10) comme la somme de durées de dent filtrées d'un certain nombre de repères successifs (12a, 12b, 12c, 12d, 12e) de la roue phonique. 100) Programme d'ordinateur comportant un moyen de code de pro- gramme permettant à une unité de calcul (15) d'exécuter un procédé selon l'une des revendications 1 à 8 lorsque le programme est appliqué par l'unité de calcul (15).10