Brevet FR3069636A1 — publié le 20190201

La présente invention concerne de manière générale le domaine des capteurs de mesure. Elle vise en particulier un procédé et un dispositif de détection d'une inversion pour un capteur magnétique, du type utilisé pour mesurer la position angulaire d'un vilebrequin, par exemple un vilebrequin de moteur présent dans un véhicule. Il est connu pour connaitre avec précision la position angulaire d'un moteur, tel un moteur à combustion interne du type utilisé par exemple sur un véhicule automobile, d'utiliser un « capteur vilebrequin » pour la suite capteur vilebrequin. Un tel capteur comprend d'une part une roue dentée solidaire du vilebrequin, comportant des dents régulièrement espacées à sa périphérie et un repère de tour, et d'autre part un élément sensible magnétique, solidaire du bâti, apte à détecter la présence et/ou l'absence de matière, et disposé à proximité de la périphérie de ladite roue dentée, afin de détecter la présence et/ou l'absence d'une dent et/ou du repère de tour, lorsque ladite roue dentée se déplace devant l'élément sensible. Un tel élément sensible mesure, et fournit sur deux bornes/fils, une différence 15 de potentiel indicative d'un champ électrique se formant dans l'élément sensible et modifiée par la présence et/ou l'absence d'une dent à proximité. Un tel capteur vilebrequin est utilisé pour déterminer la position angulaire du vilebrequin et donc du moteur. Cette information est utilisée par le contrôle moteur, par exemple pour réaliser l'introduction de carburant à la bonne orientation, au cours du cycle 20 moteur. Lors du montage ou remplacement d'un tel capteur il peut se produire une erreur de branchement consistant en une inversion des deux fils, en tout point du faisceau reliant le capteur à un calculateur. Ceci a pour conséquence d'inverser le signal observé. Il s'ensuit que la détection d'une dent et surtout du repère de tour s'en trouve 25 angulairement décalée de manière préjudiciable. Aussi est-il recherché un moyen de diagnostiquer une telle situation d'inversion. Cet objectif est atteint grâce à un procédé de diagnostic d'une inversion d'un capteur vilebrequin comprenant les étapes suivantes : acquisition d'un signal au moyen 30 du capteur vilebrequin, à chaque détection d'une dent, détermination d'un temps de dent écoulé depuis la précédente détection de dent, à chaque détection d'une dent, calcul d'un ratio des temps de dent selon la formule : Ri = (Ti-1)2 / (Ti*Ti-2), avec Ri le ratio, Ti le dernier temps de dent, Ti-1 le pénultième temps de dent, 35 et Ti-2 l'antépénultième temps de dent, comparaison du ratio avec un seuil bas, indicatif 2 d'un repère de tour, et un seuil haut, indicatif d'une absence d'inversion, un ratio compris entre les deux seuils étant indicatif d'une inversion. Ainsi, cette solution permet d'atteindre l'objectif précité. En particulier, grâce à l'utilisation ingénieuse et discriminante des deux seuils haut et bas, judicieusement 5 déterminés. Selon une autre caractéristique, le seuil bas est compris entre 1 et une première valeur, égale au maximum du ratio obtenu avec un capteur inversé, et le seuil haut est compris entre la première valeur et une deuxième valeur, égale au maximum du ratio obtenu avec un capteur correctement connecté. 10 Selon une autre caractéristique, un ratio supérieur au seuil haut est indicatif d'une absence d'inversion. Selon une autre caractéristique, la condition de ratio compris entre les deux seuils n'est indicative d'une inversion qu'après un nombre de répétition, préférentiellement égal à 6. Selon une autre caractéristique, la condition de ratio supérieur au seuil haut n'est indicative d'une absence d'inversion qu'après un nombre de répétition, préférentiellement égal à 10. Selon une autre caractéristique, le procédé est exécuté lorsque le vilebrequin tourne dans un sens connu, préférentiellement lors du démarrage moteur. Selon une autre caractéristique, une détection de dent correspond à un passage du signal au zéro descendant, respectivement montant. L'invention concerne encore un dispositif de diagnostic d'une inversion d'un capteur vilebrequin comprenant au moins un calculateur, un capteur vilebrequin, caractérisé en ce qu'il est configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages innovants de l'invention ressortiront à la lecture de la description ci-après, fournie à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1, illustre un signal mesuré par un capteur vilebrequin correctement connecté, - la figure 2, illustre un signal mesuré par un capteur vilebrequin connecté avec une inversion, - la figure 3, présente un tableau de valeurs de temps de dent et de ratios obtenus respectivement pour un capteur correctement connecté et pour un capteur inversé, - la figure 4 présente un synoptique d'un mode de réalisation possible du procédé de détection d'inversion. 3 Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. L'invention concerne un procédé permettant de diagnostiquer une inversion d'un capteur vilebrequin. 5 Un capteur vilebrequin comprend d'une part une roue dentée solidaire du vilebrequin, réalisée en matériau ferromagnétique, comportant des dents régulièrement espacées à sa périphérie et un repère de tour, et d'autre part un élément sensible magnétique, solidaire du bâti, apte à détecter la présence et/ou l'absence de matière, et disposé à proximité de la périphérie de ladite roue dentée, afin de détecter la présence 10 et/ou l'absence d'une dent et/ou du repère de tour, lorsque ladite roue dentée se déplace devant l'élément sensible. Le repère de tour est obtenu par une « anomalie » volontaire, telle une absence d'au moins une dent. Un mode de réalisation classique, mais non obligatoire, comprend 60 dents équiréparties angulairement selon un module constant, un repère de 15 tour consistant en 2 dents manquantes et laissant subsister 58 dents restantes. L'élément sensible typiquement utilisé est un élément sensible magnétique passif, d'un type encore dénommé VR (Reluctance Variable). Un tel élément sensible mesure, et fournit sur deux bornes/fils, une différence de potentiel indicative d'un champ électrique se formant dans l'élément sensible et modifiée par la présence et/ou l'absence 20 d'une dent à proximité. Un tel capteur vilebrequin est utilisé pour déterminer précisément, avec une précision de l'ordre d'une dent, la position angulaire du vilebrequin et donc du moteur. Cette information est utilisée par le contrôle moteur, par exemple pour réaliser l'introduction de carburant à la bonne orientation, au cours du cycle moteur. 25 Lors du montage ou remplacement d'un tel capteur il peut se produire une erreur de branchement consistant en une inversion des deux fils en tout point du faisceau reliant ledit capteur à un calculateur. Ceci a pour conséquence d'inverser le signal observé. Ainsi la figure 1 illustre un signal 1 obtenu avec un capteur correctement 30 connecté, tandis que la figure 2 illustre un signal 2, sensiblement opposé, obtenu avec un capteur inversé. Il peut être observé un signal 1, 2 alternatif présentant un maximum en regard d'une absence de dent et un minimum en regard d'une présence de dent. Une « perturbation » du signal apparait au passage du repère de tour G ou « gap », du fait de 35 l'absence de deux dents. La détection d'une dent est classiquement réalisée, à partir du signal 1, 2, au moyen d'un évènement facilement identifiable et surtout facilement détectable. La 4 présence d'une dent en regard de l'élément sensible du capteur se traduit sur le signal 1, 2 par un minimum. Un tel minimum constitue un évènement identifiable et pourrait être l'évènement détecté. Alternativement le maximum pourrait aussi être utilisé. Cependant un passage au zéro du signal 1, 2 est plus facilement détectable. L'erreur 5 commise sur l'angle vilebrequin, entre un extremum et un passage au zéro immédiatement précédent (ou suivant), peut être soit négligée soit corrigée, par exemple par interpolation. Aussi dans la suite de la présente description, il est considéré qu'un évènement détection de dent est réalisé lors d'un passage au zéro du signal 1, 2. Il convient encore de ne considérer qu'un passage au zéro sur deux : soit un passage au 10 zéro montant, soit un passage au zéro descendant. Les deux conventions sont possibles. Selon le type de capteur utilisé, une des deux conventions est avantageuse en ce qu'elle ne présente pas d'inflexion, cause d'une imprécision de mesure préjudiciable. Il est considéré dans la suite de la présente description, si la précision est nécessaire, qu'un évènement détection de dent est réalisé lors d'un passage au zéro descendant. 15 Du fait de la convention passage au zéro retenue, le repère de tour G est détecté à la fin de l'oscillation pour un capteur correctement connecté et au milieu de l'oscillation, au point d'inflexion, pour un capteur inversé. Le contraire se produirait pour une convention inverse : passage au zéro montant. Aussi la position du repère de tour détectée se trouve angulairement décalée de manière préjudiciable, en cas d'inversion du 20 capteur. Le procédé de diagnostic d'une inversion d'un capteur vilebrequin selon l'invention comprend les étapes suivantes : acquisition d'un signal 1, 2 au moyen du capteur vilebrequin, à chaque détection d'une dent, détermination d'un temps de dent Ti, un temps de dent étant un temps écoulé entre une détection de dent précédente et une 25 détection de dent suivante, à chaque détection d'une dent, calcul d'un ratio Ri des temps de dent selon la formule Ri = (Ti-1)2 / (Ti*Ti-2), avec Ri le ratio, Ti le dernier temps de dent, Ti-1 le pénultième temps de dent, et Ti-2 l'antépénultième temps de dent, comparaison du ratio Ri avec un seuil bas Sb, indicatif d'un repère de tour, et un seuil haut Sh, indicatif d'une absence d'inversion, un ratio Ri compris entre les deux seuils Sb, 30 Sh étant indicatif d'une inversion. Revenons en détail sur les différentes étapes. L'acquisition du signal permet d'obtenir un signal de la forme du signal 1 de la figure 1 ou du signal 2 de la figure 2. Pour chaque détection de dent, soit tel que détaillé précédemment pour chaque passage au zéro descendant, l'évènement détection de dent/passage au zéro est daté. Ceci 35 permet, par différence des dates, à chaque nouvelle détection de dent, de déterminer un temps de dent Ti correspondant à la durée écoulée depuis la précédente détection de dent. Sur les figures 1 et 2 ont été figurés les variations du signal 1, 2 correspondant aux 5 sept détections de dent précédant un repère de tour G et les sept temps de dent correspondant Il-17 et aux trois détections de dent pendant ou suivant le repère de tour G et les trois temps de dent correspondant 18-110. Pour chaque détection de dent, soit tel que détaillé précédemment pour 5 chaque passage au zéro descendant, il est encore calculé un ratio Ri des temps de dent selon la formule Ri = (Ti-1)2 / (Ti*Ti-2). Ainsi par exemple lors de la détection de la quatrième dent, il est déterminé un temps de dent 14. Le ratio R4 correspondant est alors égal à (13*13) / (14*12). Les temps de dent Ti varient avec la vitesse de rotation du vilebrequin, 10 devenant plus courts à mesure que ladite vitesse augmente. Le calcul du ratio Ri permet de s'affranchir de cette variation en comparant des temps de dent successifs afin de faire ressortir une variation. Ainsi, lorsque l'élément sensible est en regard de dents régulières (hors repère de tour), les temps de dent successifs sont sensiblement égaux : Ti "::-- Ti-1 "::-- Ti-2. Il 15 s'ensuit que le ratio Ri est sensiblement égal à 1. Au contraire lorsque l'élément sensible est en regard du repère de tour G, le ratio Ri s'éloigne grandement de 1 par valeur supérieure et par valeur inférieure. Avantageusement le comportement du ratio Ri est différent pour un capteur correctement connecté et pour un capteur inversé. Cette différence caractéristique est mise à profit par 20 l'invention. Le tableau de la figure 3 indique comparativement les temps de dent Ti normalisés (divisés par une même valeur moyenne) et les ratios Ri correspondants, au voisinage d'un repère de tour/gap G, d'une part pour un capteur correctement connecté (lignes du haut) et d'autre part pour un capteur inversé (lignes du bas). 25 Il peut être observé, pour un capteur normal, lorsque la roue dentée tourne à vitesse sensiblement constante, que le ratio Ri descend à une valeur de 1/3, puis remonte à une première valeur très importante de 9. Au contraire pour un capteur inversé, le ratio Ri descend à une valeur de 1/2, puis remonte à une valeur nettement moins importante de 2. Ce comportement différent est répétable et peut ainsi être mis à profit pour 30 discriminer les deux cas. Il apparait dans les deux cas que le ratio Ri s'éloigne de 1 au passage du repère de tour G. Ceci est mis à profit pour détecter un repère de tour G, lorsque le ratio Ri devient inférieur à un seuil inférieur à 1 et/ou lorsque le ratio Ri devient supérieur à un seuil supérieur à 1. 35 L'invention utilise le fait que le ratio Ri devient supérieur à 1 au passage du repère de tour avec une première valeur, 2 dans l'exemple, en présence d'une 6 d'inversion, et une deuxième valeur, 9 dans l'exemple, supérieure à la première valeur, en l'absence d'inversion. La première valeur est le maximum du ratio Ri obtenu avec un capteur inversé, sur la plage totale de mesure, soit sur un tour de roue vilebrequin. De manière 5 analogue la deuxième valeur est le maximum du ratio Ri obtenu avec un capteur correctement connecté, sur la plage totale de mesure. Aussi, afin de discriminer les deux cas, capteur normal et capteur inversé, il est utilisé un premier seuil bas Sb, indicatif d'un repère de tour G. Comme vu précédemment, seuil bas Sb indicatif d'un repère de tour, signifie qu'il est supérieur à 1. Il 10 est encore utilisé un deuxième seuil haut Sh, indicatif d'une absence d'inversion. Comme vu précédemment, seuil haut Sh indicatif d'une absence d'inversion, signifie qu'il permet de réaliser la discrimination, et donc que le seuil haut Sh est inférieur à la deuxième valeur, valeur haute maximale prise par le ratio Ri dans le cas normal, soit 9 dans l'exemple, et est supérieur à la première valeur, valeur haute maximale prise par le ratio 15 Ri dans le cas inversé, soit 2 dans l'exemple. Le seuil bas Sb doit être inférieur à la première valeur. Il peut être noté que le seuil haut Sh est supérieur au seuil bas Sb. Le seuil bas Sb est compris entre 1 et la première valeur. Le seuil haut Sh est compris entre la première valeur et la deuxième valeur. L'homme du métier comprend de ce qui précède que le procédé peut être 20 appliqué à tout type de roue vilebrequin, quel que soit son nombre de dent total, son nombre de repère de tour, et le nombre de dent manquante de chaque tel repère de tour. Il sait, au vu des enseignements donnés aux paragraphes précédents, déterminer les deux seuils bas Sb et haut Sh adaptés, en fonction de la première valeur et de la deuxième valeur des ratios, mesurées respectivement pour un capteur inversé et pour un 25 capteur normal. La roue utilisée pour l'exemple, notamment du tableau de la figure 3, est une roue 60 dents équiréparties, comprenant un repère de tour G consistant en une absence de 2 dents. Une telle roue est typiquement désignée 60-1x2 ou encore 60-2, où 60 est le nombre de dent total initial, avant retrait de dent(s) pour former le repère de tour, 1 est le 30 nombre de repère de tour, et 2 est le nombre de dents manquantes formant le repère de tour. Pour une telle roue 60-2, la première valeur est 2 et la deuxième valeur est 9. Aussi le seuil bas Sb est compris entre 1 par valeur supérieure et 2 par valeur inférieure, et le seuil haut est compris entre 2 par valeur supérieure et 9 par valeur supérieure. Afin 35 de tenir compte d'une possible variation du ratio Ri, et limiter les erreurs de diagnostic, une certaine marge, par exemple 0,2, est avantageusement respectée : le seuil bas Sb est alors avantageusement compris entre 1,2 et 1,8 et le seuil haut Sb est 7 avantageusement compris entre 2,2 et 8,8. Selon un mode de réalisation préféré, les valeurs retenues sont un seuil bas Sb égal à 1,5 et un seuil haut Sh égal à 4,5. Une comparaison du ratio Ri avec le seuil bas Sb permet ainsi de détecter un repère de tour. Une comparaison du ratio Ri avec le seuil haut Sh permet de discriminer 5 un capteur inversé : lorsque le ratio Ri est compris entre les deux seuils Sb, Sh, d'un capteur normal : lorsque le ratio Ri est supérieur au seuil haut Sh. Selon un mode de réalisation, le diagnostic est effectué dès que l'une des deux conditions, Ri compris entre Sb et Sh ou Ri supérieur à Sh, est réalisée. Selon un autre mode de réalisation, au contraire, afin de sécuriser le 10 diagnostic, la décision n'est pas prise à la première occurrence de l'une des deux conditions. Ainsi la condition de ratio Ri compris entre les deux seuils Sb, Sh ne devient indicative d'une inversion qu'après un nombre Pmax de répétition de ladite condition. Le nombre Pmax peut être quelconque. Cependant le procédé, de par l'utilisation du ratio Ri tel que défini est très robuste. Une valeur faible, par exemple Pmax = 6, est satisfaisante. 15 De même, la condition de ratio Ri supérieur au seuil haut Sh ne devient indicative d'une absence d'inversion qu'après un nombre Mmax de répétition de ladite condition. Le nombre Mmax peut être quelconque. Cependant, au vu de la robustesse du procédé, une valeur faible, par exemple Mmax = 10, est satisfaisante. Tel que montré à la figure 4, le synoptique présente un mode de réalisation 20 possible du procédé. Au départ, des compteurs M et P sont réinitialisés. A chaque détection de dent, un temps de dent Ti et un ratio Ri sont calculés. Le ratio Ri est comparé au seuil bas Sb. Tant qu'il reste inférieur au seuil bas Sb (le ratio Ri étant sensiblement égal à 1) l'élément sensible n'est pas en regard d'un repère de tour. S'il devient supérieur au seuil bas Sb, un repère de tour G est détecté. Le compteur M (de 25 repère de tour) est incrémenté. Le ratio Ri est ensuite comparé au seuil haut Sh. Si Ri est supérieur au seuil haut Sh, le compteur M est comparé à un nombre Mmax. Si cette valeur est atteinte ou dépassée il est conclu à une connexion normale du capteur (non inversé). Si le ratio Ri est inférieur au seuil haut Sh, le compteur P (d'inversion) est incrémenté et comparé à un nombre Pmax. Si cette valeur est atteinte ou dépassée il est 30 conclu à une inversion du capteur. Afin d'être sûr que le résultat du diagnostic soit pertinent, il convient de préférence de l'appliquer lorsque le vilebrequin tourne dans un sens connu. S'agissant du vilebrequin d'un moteur à combustion interne, il est très rare qu'il tourne à l'envers, mais le cas peut se produire. Le procédé selon l'invention peut à l'évidence être appliqué pour 35 les deux sens de rotation. Il convient cependant que ce sens soit connu pour réaliser un diagnostic correct. Afin de réaliser cette condition de sens de rotation connu, le procédé est avantageusement utilisé pendant une phase où le sens de rotation est connu avec 8 certitude : lorsque le moteur est entraîné par le démarreur, soit lors du démarrage. De plus, l'intervention ayant causé l'inversion ne pouvant être réalisée que moteur arrêté, il est avantageux de la détecter au plus tôt, dès que le moteur tourne à nouveau lors la première remise en route. 5 Il peut être déduit de ce qui précède que l'invention peut avantageusement être appliquée à la détection d'une inversion du sens de rotation du vilebrequin/moteur. L'invention concerne encore un dispositif de diagnostic d'une inversion d'un capteur vilebrequin comprenant au moins un calculateur, par exemple un calculateur moteur présent sur un véhicule, un capteur vilebrequin, par exemple comme décrit plus 10 haut également présent sur le véhicule, le dispositif étant configuré par des moyens logiciels pour mettre en oeuvre le procédé tel que décrit par exemple ci-dessus. L'invention peut être appliquée, au moyen d'un outillage usine, en fin de chaîne de production afin de vérifier la bonne connexion d'un capteur vilebrequin. Alternativement et de manière préférée, l'invention peut être intégrée à un des 15 calculateurs présents sur un véhicule afin de réaliser le diagnostic de manière récurrente et être ainsi apte à diagnostiquer une inversion d'un capteur vilebrequin lors de la première monte ou en cours de vie, suite à une opération de maintenance, telle un remplacement du capteur vilebrequin. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu 20 que la personne de l'art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention, en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de diagnostic d'une inversion d'un capteur vilebrequin caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - acquisition d'un signal (1, 2) au moyen du capteur vilebrequin, - à chaque détection d'une dent, détermination d'un temps de dent (Ti) écoulé depuis la précédente détection de dent, - à chaque détection d'une dent, calcul d'un ratio (Ri) des temps de dent selon la formule Ri = (Ti-1)2 / (Ti*Ti-2), avec Ri le ratio, Ti le dernier temps de dent, Ti-1 le pénultième temps de dent, et Ti-2 l'antépénultième temps de dent, - comparaison du ratio (Ri) avec un seuil bas (Sb), indicatif d'un repère de tour (G), et un seuil haut (Sh), indicatif d'une absence d'inversion, - un ratio (Ri) compris entre les deux seuils (Sb, Sh) étant indicatif d'une inversion. 2. Procédé selon la revendication 1, où le seuil bas (Sb) est compris entre 1 et une première valeur, égale au maximum du ratio (Ri) obtenu avec un capteur inversé, et le seuil haut (Sh) est compris entre la première valeur et une deuxième valeur, égale au 15 maximum du ratio (Ri) obtenu avec un capteur correctement connecté. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, où un ratio (Ri) supérieur au seuil haut (Sh) est indicatif d'une absence d'inversion. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où la condition de ratio (Ri) compris entre les deux seuils (Sb, Sh) n'est indicative d'une inversion qu'après 20 un nombre (Pmax) de répétition, préférentiellement égal à 6. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où la condition de ratio (Ri) supérieur au seuil haut (Sh) n'est indicative d'une absence d'inversion qu'après un nombre (Mmax) de répétition, préférentiellement égal à 10. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, exécuté lorsque le 25 vilebrequin tourne dans un sens connu, préférentiellement lors du démarrage moteur. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, où une détection de dent correspond à un passage du signal (1, 2) au zéro descendant. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, où une détection de dent correspond à un passage du signal (1, 2) au zéro montant. 30 9. Dispositif de diagnostic d'une inversion d'un capteur vilebrequin comprenant au moins un calculateur, un capteur vilebrequin, caractérisé en ce qu'il est configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 8.