Brevet FR3152841A1 — publié le 20250314

Procédé de maintenance prédictive (P) d’un capteur (S) de position angulaire de vilebrequin (A) prévu pour être démarré par un démarreur alimenté par une batterie, le capteur étant prévu pour générer un signal de tension comportant des fronts descendants correspondant à des détections de fronts montants d’une série de dents d’une roue dentée montée solidaire de l’axe de rotation du vilebrequin, le procédé étant mis en œuvre par une unité de calcul (Uc) configurée pour détecter un front montant, respectivement descendant, du signal de tension, le procédé comprenant les étapes suivantes, mises en œuvre après détection du démarrage du véhicule : /a/ mesurer (Em) une valeur de tension de la batterie au démarrage du vilebrequin, /b/ acquérir (Ea) une première vitesse courante de rotation du vilebrequin par traitement du signal de tension, après détection du démarrage du véhicule /c/ générer (Eg) une alarme lorsque la première vitesse de rotation déterminée est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée pour ladite valeur de tension de batterie. Figure de l’abrégé : Figure 2 Procédé de maintenance prédictive d’un capteur de vilebrequin à signal normalisé Domaine de l’invention La présente invention concerne le domaine de la maintenance prédictive de pièces associées à un moteur thermique à pistons. Elle concerne en particulier la maintenance prédictive du capteur de rotation d’un vilebrequin d’un tel moteur. Art antérieur Le cycle de combustion d’un moteur interne comprend plusieurs phases dont l’occurrence est décalée dans le temps pour chaque cylindre, la commande synchronisée des soupapes du moteur thermique étant réalisée par l’arbre à cames. Afin que le cycle de combustion se déroule normalement, il est nécessaire de disposer d’une référence angulaire fiable sur la base de laquelle est déterminée chaque phase de chaque cylindre. L’arbre à cames est entraîné en rotation par le vilebrequin. Le vilebrequin est un dispositif mécanique qui permet, par l’intermédiaire d’une bielle, la transformation du mouvement rectiligne d’un piston en un mouvement de rotation continu, et inversement, assurant ainsi la transmission de l’énergie de combustion du carburant dans les cylindres en énergie mécanique. Ainsi, la connaissance de la position angulaire du vilebrequin permet de connaître une référence angulaire fiable sur la base de laquelle est déterminée chaque phase de chaque cylindre. Une telle référence est disponible par l’intermédiaire d’une roue dentée, aussi appelée cible vilebrequin, solidaire en rotation du vilebrequin. La roue est associée à un capteur dédié, appelé capteur de vilebrequin, dont le rôle in fine est de permettre la détermination de la position angulaire et de la vitesse de rotation de la roue dentée. Le capteur est équipé d’un élément sensible. Selon un exemple, la roue est métallique et l’élément sensible est apte à détecter le métal, tel un capteur à effet hall. Le profil de la roue comporte typiquement une cible qui est munie de repères, aussi appelés dents, répartis sur sa périphérie. Le capteur de vilebrequin a pour fonction de transformer le champ magnétique mesuré à l’aide d’un aimant interne en signal électrique. Selon l’état de l’art, certains capteurs sont reliés à l’unité de contrôle par trois fils (masse, alimentation et signal) et possèdent la capacité de déterminer le sens de rotation d’une cible de vilebrequin. Comme illustré par FIG. 1 sur laquelle est représenté en partie basse un graphe de signal normalisé, le passage d’une dent de la roue dentée associée au vilebrequin génère une pulsation électrique d’une durée prédéterminée sur le fil de signal. Plus précisément, le passage d’un front montant mécanique correspondant à la génération d’un front descendant électrique, tandis que le passage d’un front descendant mécanique est ignoré. La durée prédéterminée est représentative du sens de rotation. Un sens de rotation avant est illustré sur la partie gauche de la figure et la durée prédéterminée de la pulsation est alors typiquement de 45 µs pour un sens de rotation. Un sens de rotation arrière est illustré sur la partie droite de la figure et la durée prédéterminée de rotation est alors typiquement de 90 µs pour un sens de rotation arrière. Le capteur de vilebrequin est typiquement monté à proximité du volant moteur qui sert de cible rotative ou supporte une telle cible. La cible rotative possède une signature, aussi appelée dent longue ou espace, pour l’anglais gap, formée par une singularité dans le profil (autrement régulier) correspondant habituellement à deux repères manquants, et qui permet de fixer une référence pour la position du vilebrequin. Une telle signature génère un signal différent des autres repères, qui permet de déterminer lorsque la cible rotative a réalisé une rotation complète. Une cible rotative communément employée comprend 60 repères répartis sur la périphérie de la cible rotative, et deux repères consécutifs supprimés pour créer la signature. Une telle cible est appelée cible rotative 60-2. Une autre cible rotative connue est la cible rotative 36-2 (36 repères plus deux repères manquants). La rotation de la cible rotative entraîne des modifications périodiques du flux magnétique dues au passage des repères, qui sont transformées par le capteur en des variations de tension pouvant par la suite être envoyées au calculateur de gestion moteur. Les variations de tension comprennent des fronts montants et des fronts descendants formant un signal périodique synchronisé avec le passage des repères devant le capteur. À partir des données de tension produites par le capteur de vilebrequin, l’homme du métier sait calculer la vitesse de rotation et la position angulaire du vilebrequin pour obtenir les données de base nécessaires à la détermination du point d’injection et au réglage du point d’avance de l’allumage. Toutefois, le vieillissement du capteur entraîne une diminution de son effet magnétique. En conséquence, la détermination de la position au moyen de l’aimant est moins précise, des dents pouvant apparaître manquantes après traitement du signal électrique, notamment par écrêtage. L’unité de contrôle est usuellement configurée pour détecter une telle altération de la précision du positionnement angulaire du vilebrequin. En pareil cas, la position angulaire du moteur peut être déterminée à partir de la position angulaire de l’arbre à cames, mais la position angulaire du moteur ainsi déterminée est alors moins précise. Lorsqu’une commande d’injection de carburant dans les cylindres du moteur ou d’allumage des bougies est réalisée au mauvais moment, cela entraîne une déperdition d’énergie. En outre, au lieu de produire une énergie mécanique utile à l’entraînement du moteur, le carburant non brûlé lors d’un raté d’allumage, ou mal brûlé, contribue à une émission dans l’atmosphère de gaz polluants. Le moteur fonctionne ainsi dans un mode dégradé : le voyant moteur s’allume et le véhicule doit être immobilisé. Un but de l’invention est de proposer un procédé de maintenance prédictive du capteur de rotation de la cible. À cet effet, il est proposé, selon un premier aspect de l’invention, un procédé de maintenance prédictive d’un capteur de position angulaire de vilebrequin prévu pour être démarré par un démarreur alimenté par une batterie, le capteur étant prévu pour générer un signal de tension comportant des fronts montants et descendants correspondant à des détections de fronts montants et descendants d’une série de dents d’une roue dentée montée solidaire de l’axe de rotation du vilebrequin. Le procédé est mis en œuvre par une unité de calcul configurée pour détecter un front montant, respectivement descendant, du signal, et comprend les étapes suivantes, mises en œuvre après détection du démarrage du véhicule : /a/ mesurer une valeur de tension de la batterie, /b/ déterminer une première vitesse courante de rotation du vilebrequin par traitement dudit signal de tension, /c/ générer une alarme lorsque la première vitesse de rotation déterminée est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée pour ladite valeur de tension de batterie mesurée. Avantageusement, l’étape /c/ de génération d’une alarme est mise en œuvre après une étape de post-traitement dans laquelle on détermine si le démarrage du véhicule est réalisé dans une zone de signature de la roue dentée, la génération d’une alarme étant bloquée s’il est déterminé que le démarrage du véhicule s’est fait dans la zone de signature. Selon une possibilité, préalablement à l’étape /a/ d’acquisition d’une mesure (Em) d’une tension de la batterie, l’unité de calcul subi une étape de modélisation comportant une détermination d’une valeur de seuil correspondant à une vitesse maximale de rotation du vilebrequin à l’instant de passage d’une première dent, pour ladite valeur de tension de batterie. Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un module de maintenance prédictive d’un capteur magnétique de position angulaire de vilebrequin prévu pour être démarré par un démarreur alimenté par une batterie, le capteur étant prévu pour générer un signal comportant des fronts descendants électriques correspondant à des détections de fronts montants mécaniques d’une série de dents d’une roue dentée montée solidaire de l’axe de rotation du vilebrequin. Seul l’un des fronts mécaniques génère un front électrique, car son signal est plus précis. Le module comporte une unité de calcul configurée pour détecter un front descendant, du signal de tension. L’unité de calcul est en outre configurée pour, après détection du démarrage du véhicule : mesurer une valeur de tension de la batterie au démarrage du vilebrequin, déterminer une première vitesse courante de rotation du vilebrequin, par traitement dudit signal, générer une alarme lorsque la première vitesse de rotation déterminée est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée pour ladite valeur de tension de batterie mesurée. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 illustre en partie basse un graphe de signal de tension généré à partir de passage de dents devant un capteur, FIG. 2 illustre un mode de réalisation d’un procédé selon l’invention, FIG. 3 illustre un mode de réalisation d’un module selon l’invention et de son environnement physique, FIG. 4 comporte un graphe présentant des vitesses de rotation du vilebrequin d’une première dent en fonction de valeur de tension de batterie. Description détaillée de l’invention Les modes de réalisation décrits ci-après n’étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites, par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques suffit à conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement suffit à conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Il est maintenant décrit, en référence à la FIG. 2 et la FIG. 3 , un mode de réalisation d’un procédé P de maintenance prédictive d’un capteur magnétique S de position angulaire de vilebrequin A mis en œuvre par une unité de calcul Uc, en même temps qu’un module M mettant en œuvre une unité de calcul Uc. Le capteur magnétique S est par exemple un capteur bidirectionnel de type CPDD, pour l’anglais Crankshaft Position and Direction Determination , capable de générer des signaux pulsés de tension de largeur différente en fonction du sens de rotation du vilebrequin. Le capteur magnétique S est typiquement associé à une cible magnétique C montée solidaire à rotation du vilebrequin A. L’unité de calcul Uc est configurée pour détecter un front montant, respectivement un front descendant, du signal. Il est ainsi possible de déterminer le sens de rotation par analyse du signal généré par le dispositif magnétique. Par exemple, avec le capteur considéré, le front électrique descendant et le front électrique montant sont espacés d’une durée de 45 µs lorsque la roue dentée se déplace dans un sens de rotation, et d’une durée de 90 µs lorsque la roue dentée se déplace dans l’autre sens de rotation. Selon l’invention, le procédé comporte les étapes suivantes, après détection du démarrage du véhicule : /a/ mesurer Em une valeur de tension de la batterie, /b/ déterminer Ea une première vitesse courante de rotation du vilebrequin par traitement du signal de tension, /c/ générer Eg une alarme lorsque la première vitesse de rotation déterminée est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée pour ladite valeur de tension de batterie mesurée. L’unité de calcul est configurée pour exécuter les étapes /a/, /b/ et /c/. Les étapes a et b se rapportent à un même instant de mesure ou presque. La détection du démarrage de véhicule, c’est-à-dire du vilebrequin, peut être réalisée par acquisition du signal de tension de la batterie du véhicule. En effet, le démarrage du vilebrequin entraîne une chute de tension significative de la batterie indiquant l’instant de démarrage du vilebrequin. Typiquement, l’acquisition du signal de tension de la batterie est réalisée toutes les millisecondes. L’étape /b/ d’acquisition de la première vitesse courante peut par exemple comporter : une acquisition par le capteur à un instant courant, d’un premier front montant, respectivement descendant, et un démarrage d’une temporisation, puis une acquisition par le capteur à un deuxième instant courant d’un deuxième front montant, respectivement descendant, et un arrêt de la temporisation. Selon une possibilité, l’étape /c/ de génération d’une alarme est mise en œuvre après une étape de post-traitement dans laquelle on détermine si le démarrage du véhicule est réalisé dans une zone de signature de la roue dentée, la génération d’une alarme étant bloquée s’il est déterminé que le démarrage du véhicule s’est fait dans la zone de signature. La première vitesse de rotation peut être déterminée à partir de la connaissance de la géométrie de la cible de vilebrequin ainsi que des deux instants courants de détection de front. Par exemple, en notant t1 le premier instant courant et t2 le deuxième instant courant, lorsque la cible est une cible 60-2, la vitesse est en moyenne 6/(t2-t1) lorsque le démarrage est réalisé hors de la zone de signature. Préalablement à l’étape /a/ de mesure d’une valeur de la tension, l’unité de calcul peut subir une étape de modélisation (Ei) dans laquelle il est déterminé ladite valeur de seuil de la première vitesse de rotation, en fonction de la valeur de tension de batterie. L’étape /c/ de génération d’une alarme peut être suivie d’une étape de remplacement Er du capteur de vilebrequin S effectuée par un opérateur humain. Selon un mode de réalisation, l’étape de modélisation peut être réalisée préalablement à la mise en œuvre du procédé selon l’invention, par exemple sur un véhicule de test représentatif d’un autre véhicule équipé du module M selon l’invention. Selon une variante, l’étape de calibration peut être mise en œuvre sur un véhicule dont le capteur magnétique S de vilebrequin est neuf, par exemple après le remplacement du capteur magnétique. La FIG. 4 illustre un exemple d’un graphe dont l’axe des abscisses est la tension de la batterie en Volts et l’axe des ordonnées est la vitesse de rotation du vilebrequin en tours par minute. Cinq points X1, X2, V1, V2, T sont placés sur le graphe, dont les coordonnées sont : X1 : 7,5 V ; 71 rpm X2 : 9,6 V ; 98 rpm V1 : 6,9 V ; 52 rpm V2 : 9,5 V ; 78 rpm T : 8,5 V ; 95 rpm. Les points V1 et V2 sont des points pour lesquels la première dent n’est pas manquée tandis que les points X1 et X2 sont des points pour lesquels la dent est manquée. L’expérience montre que l’ensemble des points pour lesquels la première dent n’est pas manquée peut être séparé par une droite D de celui de l’ensemble des points pour lequel la première dent est manquée. Ainsi, étant donné une valeur de tension de la batterie au démarrage du vilebrequin, la droite définit une valeur de seuil prédéterminée pour ladite valeur de tension de batterie. On comprend ainsi que le point T correspond à une première dent manquée. En effet, la première vitesse de rotation déterminée de 95 rpm est supérieure à la valeur de seuil prédéterminée pour une tension de 8,5 qui est sensiblement de 85 rpm. Le module M selon l’invention peut être implémenté sous forme de module électronique comportant une mémoire dans laquelle est stocké un produit programme d’ordinateur comportant des instructions prévues pour être exécutées par l’unité de calcul UC ou par l’unité de contrôle du moteur ECU qui remplace alors l’unité de calcul UC. Enfin, le procédé selon l’invention et le module correspondant peuvent être mis en œuvre avec des capteurs autres que magnétiques, pourvu que le capteur soit sensible au passage d’éléments de repère de la cible. Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres. Procédé de maintenance prédictive (P) d’un capteur (S) de position angulaire de vilebrequin (A) prévu pour être démarré par un démarreur alimenté par une batterie, le capteur étant prévu pour générer un signal de tension comportant des fronts descendants correspondant à des détections de fronts montants d’une série de dents d’une roue dentée montée solidaire de l’axe de rotation du vilebrequin, le procédé étant mis en œuvre par une unité de calcul (Uc) configurée pour détecter un front descendant, dudit signal de tension, le procédé comprenant les étapes suivantes, mises en œuvre après détection du démarrage du véhicule : /a/ mesurer (Em) une valeur de tension de la batterie, /b/ déterminer (Ea) une première vitesse courante de rotation du vilebrequin par traitement dudit signal de tension, /c/ générer (Eg) une alarme lorsque la première vitesse de rotation déterminée est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée pour ladite valeur de tension de batterie mesurée. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’étape /c/ de génération d’une alarme est mise en œuvre après une étape de post-traitement dans laquelle on détermine si le démarrage du véhicule est réalisé dans une zone de signature de la roue dentée, la génération d’une alarme étant bloquée s’il est déterminé que le démarrage du véhicule s’est fait dans la zone de signature. Procédé selon l’une des deux revendications précédentes, dans lequel l’unité de calcul (Uc) a subi, préalablement à l’étape /a/ de mesure (Em) d’une valeur de tension de la batterie, une étape de modélisation (Ei) dans laquelle il est déterminé, ladite valeur de seuil de la première vitesse de rotation, en fonction de la valeur de tension de batterie. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape /c/ de génération d’une alarme est suivie d’une étape de remplacement (Er) du capteur de vilebrequin (S), effectuée par un opérateur humain. Module (M) de maintenance prédictive d’un capteur magnétique (S) de position angulaire (A) de vilebrequin prévu pour être démarré par un démarreur alimenté par une batterie, le capteur étant prévu pour générer un signal de tension comportant des fronts descendants correspondant à des détections de fronts montants d’une série de dents d’une roue dentée montée solidaire de l’axe de rotation du vilebrequin le module comporte une unité de calcul (Uc) configurée pour détecter un front descendant, dudit signal de tension, et pour, après détection du démarrage du véhicule : mesurer une valeur de tension de la batterie au démarrage du vilebrequin, déterminer une première vitesse courante de rotation du vilebrequin par traitement dudit signal, générer une alarme lorsque la première vitesse de rotation déterminée est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée pour ladite valeur de tension de batterie mesurée.