Brevet FR3090859A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Synchronisation d'un moteur à combustion interne Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte de manière générale aux techniques de synchro- nisation d'un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement un dispositif et un procédé de détermination de l'état de rotation d'au moins un arbre à carnes, d'un moteur thermique. Technique antérieure [0002] Le contrôle des performances d'un moteur à combustion interne ainsi que le contrôle de l'émission des polluants sont des paramètres importants pour les constructeurs de véhicules automobiles. Pour ce faire, il est par exemple nécessaire de connaitre avec une relative grande précision la position des pistons dans leur cylindre respectif lors d'un cycle moteur. [0003] Le document FR 2441829 divulgue des moyens pour détecter une information sur la position des cylindres en repérant sur une cible solidaire d'un vilebrequin des zones liées à des positions angulaires correspondantes à une phase déterminée de la course de différents pistons. La cible solidaire consiste en un disque présentant des éléments de repérage disposés le long de sa périphérie. Un capteur, généralement en position fixe, détecte alors ces éléments de repérage et génère un signal composé d'impulsions électriques permettant de repérer le passage, par exemple à un point mort haut (PMH), d'un piston référence durant une phase d'admission. [0004] Toutefois, ces seuls éléments de repérage sont insuffisants pour connaître avec précision le positionnement des cylindres pendant le cycle moteur. En effet, pour un moteur à combustion interne à quatre temps, le vilebrequin exécute deux tours, soit 720° d'angle, avant qu'un piston donné se retrouve dans sa position initiale. Il en résulte qu'à partir de la seule observation de la rotation de la cible solidaire du vilebrequin, il est impossible de fournir une information sur chaque cylindre sans une indétermination de deux temps moteur dans le cycle ; le repérage de la position du point mort haut recouvrant aussi bien une phase d'admission qu'une phase d'échappement. [0005] La détermination précise de la position de chaque cylindre durant un cycle moteur ne pouvant pas être déduite de la seule observation de la cible solidaire du vilebrequin, la recherche d'informations complémentaires est donc nécessaire pour savoir si le cylindre est dans la première ou dans la seconde moitié du cycle moteur, c'est-à-dire la phase d'admission puis de compression durant le premier tour de la cible solidaire du vilebrequin, ou la phase de détente puis d'échappement lors du second tour de ladite 2 cible. [0006] Afin d'obtenir de telles informations complémentaires, il est connu de l'homme de l'art d'utiliser un disque (ou cible) monté solidaire sur un arbre à cames ou bien sur tout autre arbre qui est entraîné par l'intermédiaire d'un réducteur de rapport 1/2 à partir du vilebrequin. La combinaison des signaux provenant du capteur vilebrequin et du capteur arbre à cames permet au système de détecter précisément par exemple un point mort haut en phase d'admission d'un cylindre de référence. [0007] Dans un souci de contrôle optimal de la combustion, il est de plus en plus fréquent qu'un moteur à combustion interne comporte au moins deux arbres à cames, avec par exemple, un premier arbre à cames lié à l'échappement et un second arbre à cames lié à l'admission. [0008] En outre, toujours dans un même souci d'amélioration des performances du moteur à combustion interne, il est aussi de plus en plus fréquent d'utiliser une technologie dite à distribution variable, permettant une amélioration de la synchronisation de l'ouverture ou de la fermeture des soupapes d'admission ou d'échappement lors d'un cycle moteur. Ainsi, il y a de plus en plus de capteurs utilisés pour arriver à déterminer la position des pistons lors d'un cycle moteur. [0009] La figure 1 illustre un capteur 2 de type source de tension, typique de l'art antérieur, couplé par exemple à un calculateur 4 de contrôle moteur. Le capteur 2 est par exemple un capteur dédié à la détection du positionnement d'un arbre à cames d'un moteur à combustion interne. Un tel capteur 2 comporte généralement trois broches avec une première broche 2_1 de capteur couplée par exemple à une première broche 4_1 de calculateur dédiée par exemple à l'émission d'un signal d'activation du capteur 2, une deuxième broche 2_2 de capteur couplée à une deuxième broche 4_2 de calculateur dédiée à la réception d'un signal représentatif de la position de l'arbre à cames, et enfin une troisième broche 2_3 de capteur couplée à une troisième broche 4_3 de calculateur qui est généralement couplée à une masse électrique du véhicule. [0010] La Figure 2 montre un capteur 6 de type source de courant présenté par exemple dans la demande de brevet FR1756119. Ce capteur 6 fonctionne et est couplé au calculateur 4 de contrôle moteur avec seulement deux broches. Par exemple, une première broche 6_1 de capteur est couplée à la première broche 4_1 de calculateur, une deuxième broche 6_2 de capteur est couplée à la deuxième broche 4_2 de calculateur. Ainsi, pour des performances identiques à celles d'un capteur 2 de type source de tension une broche est libérée au niveau du calculateur 4 de contrôle moteur permettant un gain en densité de câblage mais aussi en connectique. [0011] Le capteur 6 de type source de courant délivre une information sous la forme d'un signal rectangulaire de type « courant ». Ainsi, pour un capteur en courant deux niveaux de courant sont possibles et représentatifs de la présence ou de l'absence d'une 3 dent de la cible devant le capteur 6. [0012] Afin de diminuer encore plus la densité de câblage, la demande de brevet FR1756119 propose de coupler en parallèle au moins deux capteurs 6 de type source de courant ; un tel couplage est possible à l'aide d'un dispositif de mesure de courant dit « shunt ». Ainsi, par exemple il est possible de coupler sur seulement deux câbles au moins deux capteurs 6 de type source de courant. [0013] Cependant, avec un tel montage, les niveaux de courant représentatifs de la présence ou de l'absence de dents devant les capteurs 6 de type source de courant sont parfois confondus et il est complexe de déterminer le passage d'une dent devant un capteur. En outre, il est également complexe de déterminer la provenance du changement de niveau de courant détecté. Résumé de l'invention [0014] L'invention propose un dispositif permettant de remédier partiellement ou totalement au manque technique de l'art antérieur cité. [0015] A cet effet, un premier aspect de l'invention porte sur un capteur délivrant une in- formation de détection sous la forme d'une variation d'un courant comprenant une partie sensible adapté pour détecter le passage d'une cible mobile, un module électronique apte à commander et mettre en forme des signaux provenant de la partie sensible, un module d'intelligence embarquée adapté pour, entre autre, recevoir des informations d'un calculateur électronique et pour traiter et générer des informations à destination dudit calculateur électronique ; le capteur comporte en module de génération d'un nombre aléatoire apte à générer un nombre aléatoire. [0016] En variante, le module de génération d'un nombre aléatoire est adapté pour générer un nombre aléatoire à destination du module d'intelligence embarquée. [0017] Par exemple, le nombre aléatoire généré par le module de génération d'un nombre aléatoire est dépendant d'un numéro de série dudit capteur de type source de courant. [0018] 11 est aussi par exemple proposé que le module d'intelligence embarquée est adapté pour décompter le nombre aléatoire généré par le module de génération d'un nombre aléatoire. [0019] Par exemple, le module d'intelligence embarquée est adapté pour décompter à une fréquence déterminée. [0020] Dans un deuxième aspect de l'invention il est proposé, un ensemble d'au moins deux capteurs de type source de courant couplés électriquement en parallèle. [0021] Par exemple, il est proposé que les deux capteurs sont couplés à un calculateur élec- tronique. [0022] Dans un troisième aspect de l'invention, il est aussi proposé un procédé de déter- mination de l'état de rotation d'au moins un arbre tournant d'un moteur à combustion interne à l'aide d'au moins deux capteurs de type source de courant selon les revendications précédentes, le procédé présentant les étapes suivantes : [0023] a. une première étape cl, consistant à activer au moins deux capteurs de type source de courant un fois une mise sous alimention en énergie électrique desdits capteurs de type source de courant, [0024] h. une deuxième étape c2, consistant, dès la mise sous alimention en énergie électrique des capteurs de type source de courant, en l'activation d'un module de génération d'un nombre aléatoire de chaque capteur afin de générer un nombre aléatoire, [0025] c. une troisième étape c3, consistant, tant qu'un signal d'interruption n'est pas reçu par le module d'intelligence embarquée de chaque capteur, en la réalisation d'un décompte du nombre aléatoire jusqu'à une valeur de 0 avant le passage à une cinquième étape c5, et le cas échéant le passage à une quatrième étape e4, [0026] d. la quatrième étape c4, consistant en, pour le capteur ayant reçu le signal d'interruption, la modification d'un premier niveau bas en un second niveau bas et la modification d'un premier niveau haut en un second niveau haut, [0027] c. la cinquième étape c5, consistant en la génération d'un signal d'interruption vers l'autre capteur de type source de courant. [0028] Par exemple, selon le procédé de l'invention il est après la quatrième étape c4 ou la cinquième étape c5, réalisé une sixième étape c6 consistant en des mesures et transmissions vers le calculateur électronique d'informations images des mouvements desdites cibles. [0029] Dans une variante, le nombre aléatoire est compris entre 1 et 1000. [0030] Il est aussi par exemple possible que le nombre aléatoire soit multiplié par un numéro de série du capteur de type source de courant. [0031] En variante, le signal d'interruption est un train d'impulsions. Brève description des dessins [0032] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: [0033] [fig.1] représente une vue schématique d'un calculateur couplé à un capteur de type source de tension, [0034] [fig.2] représente une vue schématique d'un calculateur couplé à un capteur de type source de courant, [0035] [fig.3] représente une vue schématique d'un capteur selon l'invention, et [0036] [fig.4] représente un algorigrarmne selon le procédé de l'invention. Description des modes de réalisation 100371 Un moteur à combustion interne comporte un nombre déterminé de pistons mobiles dans des chambres de combustion. L'énergie développée dans les chambres de combustion par la combustion d'un carburant au sein de ces dernières est transmise par les pistons à un même arbre moteur appelé aussi vilebrequin ou parfois dans la suite de la description par le mot Anglais « crank » (synonyme de vilebrequin en Français) ou l'abréviation CRK. L'admission de carburant et l'échappement des gaz de combustion sont le plus souvent réalisés à l'aide de soupapes commandées par au moins un arbre à cames coopérant avec le vilebrequin ou parfois dans la suite de la description par l'abréviation CAM. [0038] Pour connaître la position des pistons dans les cylindres lors du fonctionnement du moteur à combustion interne, c'est-à-dire durant un cycle moteur, une première cible solidaire du vilebrequin, est généralement utilisée pour déterminer une position angulaire correspondante à une phase déterminée de la course des différents pistons. La première cible est réalisée à l'aide d'un disque présentant des éléments de repérage disposés le long de sa périphérie, comme par exemple des dents. Afin de connaitrc un point de référence, par exemple un point mort haut d'un piston lui aussi de référence, il est généralement utilisé une aberration mécanique, c'est-à-dire une (ou plusieurs) dent(s) manquante(s) sur la périphérie de la première cible. Bien entendu, la première cible peut comporter un nombre variable de dents en fonction de la précision souhaitée. [0039] Comme mentionné plus haut, pour détecter le mouvement de la première cible lors d'un cycle moteur, il est utilisé un premier capteur pour détecter le passage des dents devant une partie sensible dudit premier capteur. Le premier capteur utilise par exemple une technologie à effet hall et génère un pic de tension lors du passage d'une dent de la première cible. [0040] Dans une variante de réalisation, le premier capteur peut être un capteur de type source de courant permettant de diminuer sensiblement la densité d'un câblage électrique entre ledit premier capteur et le calculateur en charge de la gestion du moteur. [0041] Le procédé de l'invention sera présenté dans le cas d'un moteur à combustion interne avec deux arbres à cames. Un premier arbre à cames monté sur une admission commande l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission. Le nombre de soupapes d'admission commandées pourra varier en fonction du type de moteur à combustion interne. Un second arbre à cames est lui monté à l'échappement. Ce second arbre à cames est adapté pour commander des soupapes d'échappement. Bien entendu, le nombre de soupapes d'échappement commandées pourra varier. [0042] Le premier arbre à cames est couplé à une deuxième cible qui est solidaire du premier arbre à cames. De même, le second arbre à cames comporte une troisième cible solidaire du second arbre à cames. [0043] La deuxième cible est par exemple un disque présentant un nombre déterminé de 6 dents sur sa périphérie. La troisième cible solidaire du second arbre à cames est également un disque présentant un nombre déterminé de dents sur sa périphérie. Généralement, comme le sait l'homme de l'art, la deuxième cible et la troisième cible sont entrainées par l'intermédiaire d'un réducteur de rapport 1/2 à partir du vilebrequin. Ainsi, la deuxième cible et la troisième cible réalisent un tour pour deux tours de première cible. Dans la suite de l'exemple de réalisation de l'invention, la deuxième cible et la troisième cible sont identiques et présentent chacune deux dents. Les deux dents d'une même cible présentent des profils différents par exemple deux longueurs différentes. [0044] Pour déduire le positionnement des pistons dans les cylindres lors d'un cycle moteur, il est avantageusement utilisé un deuxième capteur et un troisième capteur. Par exemple, le deuxième capteur est monté fixe face à la deuxième cible et le troisième capteur est monté fixe face à la troisième cible. [0045] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le deuxième capteur et le troisième capteur sont des capteurs de type générateur de courant. De surcroit, ils sont préférentiellement couplés entre eux en parallèle. Ainsi, grâce à ce couplage et à la technologie de type source de courant des deux capteurs, le gain en densité de câblage entre le deuxième capteur, le troisième capteur et le calculateur en charge de la gestion du moteur est amélioré. [0046] Sur la Figure 3 est illustré un capteur 20 de type source de courant selon la présente invention. Ce dernier comporte une partie sensible 22 adaptée pour détecter le passage de dents d'une cible, un module électronique 24 apte à commander et mettre en forme des signaux provenant de la partie sensible 22, un module d'intelligence embarquée 26 adaptée pour entre autres recevoir des informations d'un calculateur 4 électronique et pour traiter et générer des informations à destination dudit calculateur 4 électronique. [0047] Le capteur 20 selon la présente invention comporte en outre, un module de gé- nération d'un nombre aléatoire 28 apte à générer en fonction d'une stratégie déterminée un nombre aléatoire. Le module de génération d'un nombre aléatoire 28 permet astucieusement dès la réception d'une alimentation électrique du capteur 20 de type source de courant de générer un nombre aléatoire et de le transmettre par exemple au module d'intelligence embarquée 26. Le module de génération d'un nombre aléatoire 28 peut dans un exemple de réalisation de l'invention être intégré au module d'intelligence embarquée 26. [0048] Le capteur 20 de type source de courant comporte en outre, au moins un bus de com- munication général 30 adapté pour faire transiter des informations entre les modules dudit capteur 20 de type source de courant et aussi entre le capteur 20 de type source de courant, le capteur 20' de type source de courant et le calculateur 4 électronique. Pour simplifier la compréhension du dessin le bus de communication général est 7 illustré seulement entre le capteur 20 de type source de courant, le capteur 20' de type source de courant et le calculateur 4 électronique. En, outre le capteur 20 de type source de courant, le capteur 20' de type source de courant sont couplés en parallèle. [0049] Le module d'intelligence embarquée 26 est en outre, adapté pour réaliser un dé- comptage du nombre aléatoire reçut. Le décomptage peut être cadence à une fréquence d'horloge identique à une fréquence d'horloge interne dudit module d'intelligence embarquée 26. Le module d'intelligence embarquée 26 est par exemple un ASIC pour « Application-spccific intcgrated circuit » ou un microcontrôleur. [0050] Astucieusement, le module d'intelligence embarquée 26 est également adapté pour générer un signal d'interruption à destination d'un autre capteur 20 de type source de courant lorsque le décomptage est terminé, c'est-à-dire arrivé à la valeur 0. Le signal d'interruption peut être par exemple un train de n impulsions. Le capteur 20 de type source de courant est donc selon la présente invention apte à générer un nombre aléatoire lorsque ce dernier est alimenté en énergie électrique et apte à générer et recevoir un train d'impulsion en fonction d'une stratégie déterminée qui va être présentée ultérieurement dans la description. [0051] Comme mentionné plus haut lorsque au moins deux capteurs 20, 20' de type source de courant sont couplés en parallèle il est difficile de différencier des niveaux de courant générer par lesdits capteurs 20, 20' de type source de courant. En effet, il est connu de l'homme de l'art qu'un capteur 20,20' de type source de courant génère deux seuils de courant représentatifs du passage de dents devant sa partie sensible 22, 22'. Les seuils de courant de chaque capteur 20, 20' sont par exemple un premier niveau bas à 7mA et un premier niveau haut à 14mA. Ainsi, lorsque par exemple deux capteurs 20, 20' sont couplés en parallèle et que les cibles sont en opposition de phase parfaite alors les changements de niveaux se compensent et il est impossible d'identifier quel capteur détecte une dent de sa cible associée et quel capteur détecte un espace entre deux dents de sa cible associée. [0052] Astucieusement, le capteur 20 de type source de courant est adapté pour modifier des niveaux de courant représentatifs du passage de dents devant la partie sensible 22 en fonction d'une stratégie déterminée qui sera présentée ultérieurement. Ainsi, par exemple, le capteur 20 présente un premier niveau bas à 7rnA et un second niveau bas à 10mA. Il comporte en outre, un premier niveau haut à 14mA et un second niveau haut à 20mA. Ainsi, il est possible de modifier le niveau bas et le niveau haut de courant afin de permettre d'identifier des variations de positions de deux cibles positionnées face à deux capteurs 20, 20' de type source de courant même dans le cas où des cibles seraient en opposition de phase. [0053] L'invention propose en outre, un procédé apte à modifier des seuils de courant d'un capteur 20 de type source de courant. La figure 4 illustre le procédé selon la présente 8 invention. Bien entendu, les caractéristiques décrites antérieurement pour le capteur 20 de type source de courant sont identiques à celles du capteur 20' dc type source de courant. [0054] Le procédé selon l'invention présente une première étape cl, consistant à activer au moins deux capteurs 20, 20' de type source de courant une fois la mise sous alimcntion en énergie électrique desdits capteurs 20, 20' dc type source de courant effectuée. Le procédé de l'invention prévoit ensuite le passage à une deuxième étape c2. [0055] La deuxième étape c2, consiste, des la mise sous alimcntion en énergie électrique des capteurs 20, 20' de type source de courant, en l'activation d'un module de génération d'un nombre aléatoire 28, 28' afin de générer un nombre aléatoire. Le nombre aléatoire généré peut être par exemple un nombre compris entre 1 et 1000. En variante, le nombre aléatoire peut être multiplié par un numéro dc série du capteur 20, 20' de type source de courant. Une fois le nombre aléatoire généré par le module de génération d'un nombre aléatoire 28, 28' celui-ci est transféré vers le module d'intelligence embarquée 26, 26'. Tl est ensuite exécuté une troisième étape c3. [0056] Durant la troisième étape c3, le module d'intelligence embarquée 26, 26' réalise un décompte du nombre aléatoire reçu. Le décompte est par exemple cadencé à une fréquence d'horloge identique à la fréquence d'horloge interne dudit module d'intelligence embarquée 26, 26'. Astucieusement, durant la troisième étape c3, le décompte est réalisé tant qu'un signal d'interruption n'est pas reçu. Ledit signal d'interruption provenant de l'autre capteur 20, 20' de type source de courant. Ainsi, par exemple, si avant la tin du décompte, le module d'intelligence embarquée 26, 26' a reçu le signal d'interruption alors le procédé prévoit le passage à une quatrième étape e4 sinon le procédé prévoit à la fin du décompte le passage à une cinquième étape e5. [0057] Durant la quatrième étape e4, le procédé selon la présente invention prévoit, pour le capteur 20, 20' qui a reçu en premier un signal d'interruption, la modification de son premier niveau bas en un second niveau bas et la modification de son premier niveau haut en un second niveau haut. [0058] Ainsi, dans le cas d'espèce, la réception du signal d'interruption par le capteur 20 de type source de courant est synonyme selon le procédé de l'invention de changement de ses niveaux bas et haut. Ainsi, dans cet exemple, le capteur 20 de type source de courant présente maintenant un second niveau bas à la place du premier niveau bas et un second niveau haut à la place du premier niveau haut. [0059] En outre, cela a, selon le procédé de l'invention comme signification que le capteur 20' (couplé en parallèle avec le capteur 20) a terminé en premier son décompte de son nombre aléatoire généré et donc conserve son premier niveau bas et son premier niveau haut. [0060] Ainsi, grâce à l'invention, les capteurs 20 et 20' de type source de courant peuvent 9 dans le cas d'une connexion en parallèle générer des variations de niveaux en réponse à un mouvement des cihles sans que celles-ci soient confondues dans le cas d'un mouvement desdites cihles engendrant une opposition de phase. [0061] Durant une sixième étape e6, le capteur 20, 20' de type source de courant fonc- tionnent dans un mode normal bien connu de l'homme de l'art. [0062] Dans un exemple de réalisation, le signal d'interruption est un train d'impulsions comportant n impulsions. Le train d'impulsion est par exemple généré par le module d'intelligence embarquée 26, 26' du capteur ayant terminé en premier son décompte. Le train d'impulsion est ensuite envoyé via par exemple une ligne de communication dédiée entre les capteurs 20, 20' de type source de courant par le premier capteur ayant terminé son décompte. [0063] Dans un exemple de réalisation du procédé de ledit procédé est activé à chaque mise sous tension du capteur 20, 20' de type source de courant. [0064] En variante, le procédé de l'invention est exécuté avant chaque activation du moteur à combustion thermique et permet ainsi avantageusement, une distinction et une détermination des niveaux de courant desdits capteurs. [0065] Bien entendu, l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'inverser la prise de décision de changement de niveaux bas et haut de telle sorte que cela soit le capteur (20, 20') émettant le signal d'interruption avant la fin du décompte du nombre aléatoire qui change son premier niveau bas en un second niveau bas et son premier niveau haut en un second niveau haut. [0066] Grâce à l'invention, il est possible maintenant de coupler deux capteurs de type source de courant en parallèle tout en modifiant logiciellement des niveaux de courant d'au moins un des deux capteurs afin de faciliter le traitement des informations provenant desdits capteurs de type source de courant. 10