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WO2025132095A1 - Procede de surveillance et de memorisation de la position angulaire d'un moteur thermique au moyen d'un capteur d'arbre a cames - Google Patents

Procede de surveillance et de memorisation de la position angulaire d'un moteur thermique au moyen d'un capteur d'arbre a cames Download PDF

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Publication number
WO2025132095A1
WO2025132095A1 PCT/EP2024/086282 EP2024086282W WO2025132095A1 WO 2025132095 A1 WO2025132095 A1 WO 2025132095A1 EP 2024086282 W EP2024086282 W EP 2024086282W WO 2025132095 A1 WO2025132095 A1 WO 2025132095A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
angular position
camshaft
engine
threshold value
new
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/086282
Other languages
English (en)
Inventor
Thierry MENAND
Stéphane Eloy
Fabien JOSEPH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of WO2025132095A1 publication Critical patent/WO2025132095A1/fr
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2474—Characteristics of sensors
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2441—Methods of calibrating or learning characterised by the learning conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring and storing the angular position of a heat engine, making it possible in particular to determine the speed, or rotational speed of the engine.
  • the invention relates to a method for monitoring and storing the angular position of a heat engine (in particular internal combustion), operating according to a predetermined cycle, which is implemented during a degraded operating mode of the internal combustion engine.
  • a heat engine in particular internal combustion
  • next camshaft front is the camshaft front following said first camshaft front
  • FIG.5 is another diagram detail illustrating the calculated angular position and the acquired angular position of the motor
  • FIG.6 is a diagram detail illustrating three different interpolation hypotheses in a new CAM segment
  • variable valve timing engine when the variable valve timing is in the locked position and the signal provided by the CRK crankshaft sensor is available, the angular position of the successive edges of the camshaft is learned in order to know precisely each absolute angular position of the different edges of the camshaft.
  • crankshaft CRK sensor If the crankshaft CRK sensor is faulty, the angular position should be able to be determined based on the camshaft angular position information or data provided by the camshaft CAM sensor.
  • the segments are not spaced regularly in time.
  • Current control strategies implemented by a management computer of an internal combustion engine operating according to a predetermined cycle generate segment tasks when the estimated angular position of the engine reaches expected associated values.
  • crankshaft angular position error limitation mode current strategies are not robust to high accelerations and some monitoring errors may occur.
  • a monitoring problem can then lead to the replacement of the computer or controller or control unit, which is desirable to avoid.
  • the invention also aims to make monitoring more robust and less dependent on the component used to estimate the angular position of the motor.
  • PosnCamLearn Expected angular position learned during the learning phase of rising and falling edge positioning camshaft signal descendants
  • PosnCamAcq Calculated angular position (Acquired by calculation) of the engine when the camshaft front is detected.
  • PosnCamTrig Calculated angular position of the engine when the software task triggered by the detection of a new camshaft front is executed;
  • PosnCamAcq Read angular position of the camshaft.
  • the invention comprises the following steps:
  • the angular position of the motor can never be calculated after the angular position of the next cam edge; that is: Angular position of the motor ⁇ PosnCamLearn .
  • the gap to be covered when receiving the cam front can be significant.
  • the request for generation of this trigger must be made after the planned CAM angular position, i.e. at: PosnCamLearn) + threshold (Thd2, for example equal to 1°).
  • This new SW triggering of the camshaft is performed just after receiving the camshaft front.
  • the difference between the actual angular position of the engine and the calculated one must be reduced to a very low value (Close to 1 °CRK, given by the value of the threshold Thd2).
  • PosnCamTrig Angular position of the motor and the difference Dif2 (which is strictly positive) between the calculated angular position and the expected angular position when the cam front was received is calculated; that is:
  • Dif2 PosnCamTrig - PosnCamLearn.
  • This value should be close to 1° if the new calculated angular position is correct.
  • Hypothesis 1 is a correct estimate of engine speed.
  • Hypothesis 2 is a poor estimate of the angular position with too low an estimate of the slope.
  • Hypothesis 3 is a poor estimate of the angular position with too high an estimate of the slope.
  • a new threshold Thd3 (for example equal to 2°CRK) is thus defined to distinguish hypotheses 1 and 2 from hypothesis 3.
  • Thd3 must be strictly greater than that of Thd2.
  • the acquisition and storage of the calculated angular position and the time stamp must be performed if the value of Dif2 is less than the value of Thd3. This means that the actual error on the angular position is less than the value of Thd3. Since the value of Thd3 is sufficiently low, the estimation of the monitoring speed will then be correct.
  • Thd1 The 3° margin or threshold value is the (angular) length to ensure that the angular position in which the timestamp/angular position is acquired is plausible.
  • Thd2 The 1° margin or threshold value should be as close as possible to the time (but after the time) at which the angular position is known.
  • Thd3 The 2° margin or threshold value ensures that 1° after the previous cam edge, the estimated angular position is still plausible.
  • this mechanism guarantees that only one sample will be rejected.
  • the speed used for safety will always be calculated with a longer cam segment. Thus, the speed and its variation remain plausible.
  • the speed is always calculated using consistent data and therefore the calculated speed is always plausible.
  • the determination of the pair of quantities used for the calculation of the monitored speed [Engine position, timestamp of the present moment] is always consistent, because the principle described ensures that the engine position used in the calculation is always very close to a known value, which is the actual reception position of the camshaft target front.
  • the calculation of the monitored speed can always be performed at the segment position, even if this position is not precise, because the information used for this calculation is always consistent because it was previously determined close to the reference position.
  • the motor angular position has been underestimated and the motor angular position is quickly updated to return to the correct position.
  • the engine angular position has been overestimated and the engine angular position is saturated just above the theoretical angular position of the next camshaft front until it is received. Triggering then only takes place when the new camshaft front is received. The estimated angular position at this time is therefore close to reality.
  • the segment trigger can still be used for monitoring speed display/calculation, even if the actual angular position of this trigger is not correct.
  • Figure 8 shows an example of a segment trigger misestimation.
  • the 546° segment is generated upon receipt of edge #5, while the actual angular position of the motor is equal to 603° (with a 60° delay).
  • the segment trigger is generated while the calculation of the angular position of the motor is rapidly updated.
  • the engine speed is actually monitored. In other words, the speed is monitored using the system clock and time and the angular position of the engine.
  • Such monitoring is different from nominal cam speed monitoring which uses the time between camshaft edges and the known angular position between the edges).
  • the main advantage of this process is to give the system a chance to find the correct engine speed, even if the angular position of the engine is not correct.

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Abstract

L'invention propose un procédé de surveillance de la position angulaire d'un moteur thermique en utilisant uniquement des données représentatives de la position angulaire d'un arbre à cames et comporte les étapes consistant à détecter un premier front de l'arbre à cames, utiliser la position angulaire attendue apprise durant une phase d'apprentissage acquérir la position angulaire calculée du moteur, calculer une différence Dif1 entre la position angulaire attendue et la position angulaire calculée du moteur, comparer cette différence Dif1 avec une valeur de seuil Thd1, si Dif1 < Thd1, acquérir et mémoriser la position angulaire du moteur et l'horodatage du système en utilisant ou, si Dif1 > Thd1, activer un nouvel événement d'arbre à cames à une position angulaire augmentée d'une deuxième valeur de seuil Thd2 puis, acquérir et mémoriser une nouvelle position angulaire du moteur et l'horodatage du système.

Description

DESCRIPTION
PROCEDE DE SURVEILLANCE ET DE MEMORISATION DE LA POSITION ANGULAIRE D’UN MOTEUR THERMIQUE AU MOYEN D’UN CAPTEUR D’ARBRE A CAMES
Domaine technique de l’invention
L'invention concerne un procédé de surveillance et de mémorisation de la position angulaire d’un moteur thermique permettant notamment de déterminer la vitesse, ou régime de rotation du moteur.
Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé de surveillance et de mémorisation de la position angulaire d’un moteur thermique (notamment à combustion interne), fonctionnant selon un cycle prédéterminé, qui est mis en œuvre lors d'un mode de fonctionnement dégradé du moteur à combustion interne.
Arrière-plan technique
Un moteur thermique est par exemple un moteur dit moteur quatre temps.
Il comporte des cylindres dans chacun desquels un piston se déplace selon un mouvement de va et vient et ce mouvement est transformé par l’intermédiaire de bielles en un mouvement de rotation d’un vilebrequin.
Pour effectuer un cycle de combustion complet dans un cylindre, le vilebrequin effectue deux tours, soit 720 degrés d’angle de rotation ou 720°CRK. L’homme du métier connait le fonctionnement d’un tel moteur.
Pour un moteur thermique, un procédé de gestion du moteur prévoit généralement de déclencher une tâche logicielle appelée segment, une fois par cylindre et par cycle moteur, c’est-à-dire qu’au cours d’un cycle de 720°CRK d’angle de rotation du vilebrequin, il y a autant de segments que de cylindres.
Ce segment est un rendez-vous angulaire déterminé pour chaque cylindre un segment de telle sorte qu’un calculateur puisse déterminer de nouvelles valeurs de consigne, et ait le temps de les appliquer pour exécuter des tâches de consigne associées.
Pour un moteur avec quatre cylindres, il y a donc quatre segments par cycle de 720°CRK, et donc un segment tous les 180°CRK.
Pour un moteur avec trois cylindres, il y a donc trois segments par cycle de 720°CRK, et donc un segment tous les 240°CRK.
La position angulaire du moteur (exprimée en °CRK modulo 720°CRK) à laquelle, pour un cylindre, commence le calcul de valeurs de consigne s’appelle un « segment ».
Pour un cycle moteur (sur deux tours de vilebrequin soit 720°CRK), il y a autant de segments que de cylindres dans le moteur. À chaque segment (par exemple tous les 180°CRK pour un moteur comportant quatre cylindres en ligne), le système de commande et de gestion, ou plus particulièrement un calculateur (ou ECU pour Engine Control Unit, soit en français unité de contrôle moteur) est sollicité pour déterminer des valeurs de consigne. Une tâche exécutée par le système de gestion et de commande du moteur démarrant à un segment déterminé est appelée une « tâche segment ».
La vitesse, ou régime de rotation, doit être surveillée afin par exemple d'éviter une accélération non attendue du véhicule.
En effet, lorsque l'embrayage qui relie le moteur à la transmission du couple aux roues motrices du véhicule, est engagé ou embrayé, une connexion entre le moteur thermique et les roues motrices est établie, et une déviation imprévue de la vitesse de rotation du moteur influence de manière négative l'accélération du véhicule.
Pour accomplir une telle surveillance lorsque le moteur est synchronisé, c’est-à-dire lorsque la position angulaire du vilebrequin est connue sur le cycle moteur, lorsque la position angulaire du vilebrequin atteint une valeur donnée, une tâche segment logicielle est activée. De manière connue, la position angulaire du moteur est estimée sur la base de signaux représentatifs de la position angulaire du vilebrequin et/ou d’un arbre à cames appartenant à la distribution du moteur thermique.
A cet effet, Il est connu de munir le vilebrequin d’une cible de vilebrequin avec des dents périphériques.
Un capteur CRK de position angulaire du vilebrequin, qui fournit un signal de vilebrequin, est placé en regard de la cible et il détecte le passage de chaque dent de la cible. Le signal généré par le capteur est un signal électrique dont l’amplitude varie en fonction du passage de la dent. L’analyse de ce signal permet ainsi de détecter des fronts de dents. Chaque front est ainsi représentatif du profil de la cible vu par le capteur. Le capteur détecte ainsi chaque passage d’un front montant ou d’un front descendant de chaque dent.
De la même manière, Il est connu de munir l’arbre à cames d’une cible avec des dents périphériques.
Un capteur CAM de position angulaire de l’arbre à cames, qui fournit un signal d’arbre à cames, est placé en regard de la cible et il détecte le passage de chaque dent de la cible. Le capteur CAM permet ainsi de détecter chaque passage d’un front actif d’une dent, aussi appelé front de l’arbre à cames ou front de came, et produit un signal correspondant. Le capteur détecte ainsi chaque passage d’un front montant ou d’un front descendant de chaque dent.
Un arbre à cames est entraîné par le vilebrequin par l'intermédiaire d'un réducteur de rapport 1/2.
Bien entendu, le nombre de fronts peut varier en fonction du nombre de dents de la cible arbre à cames utilisée.
Il est connu, lors des premiers kilomètres parcourus par le véhicule automobile, de procéder à une phase ou étape d'apprentissage du positionnement des fronts montants et des fronts descendants du signal d’arbre à cames en référence à la distance angulaire de la cible vilebrequin.
En variante, l'étape d'apprentissage est réalisée en usine lors de l'assemblage du véhicule automobile. Avantageusement, le positionnement par rapport à la cible vilebrequin des fronts montants et descendants du signal d’arbres à cames est mémorisé dans des moyens de mémorisation ou stockage.
Par exemple lorsque le véhicule effectue ses premiers kilomètres, la phase d'apprentissage consiste à repérer, et à mémoriser dans une mémoire dédiée, le positionnement des fronts montants et des fronts descendants du signal d’arbre à cames en fonction de la cible vilebrequin.
En variante une interpolation, et par exemple une moyenne, du positionnement des fronts montants et descendants du premier signal arbre à cames est réalisée durant plusieurs cycles moteurs.
En cas de panne par exemple du capteur de vilebrequin, lorsque le signal provenant du capteur vilebrequin CRK est absent, les constructeurs ont développé un mode de fonctionnement du moteur à combustion interne dit « mode dégradé (En anglais « Limp home mode »). Ce mode de fonctionnement utilise les informations issues du capteur CAM en substitution du capteur CRK.
Calcul de la vitesse nominale du moteur en utilisant le capteur CRK de vilebrequin
La vitesse de rotation, ou régime N, du moteur est exprimée en nombre de tours par minute (rpm).
Lorsqu’un segment est activé, l'horodatage du front du vilebrequin utilisé est mémorisé et le temps, ou durée, T écoulé entre les fronts utilisés pour générer le segment actuel et les segments précédents est calculé.
L'angle, ou Longueur (En anglais « length »), entre le dernier segment et le segment actuel est une valeur constante donnée du moteur (Longueur = 720°CRK / nombre de cylindres ; par exemple, pour un moteur à quatre cylindres Longueur=180°).
La valeur calculée du régime N du moteur est alors calculée à l'aide de la formule suivante dans laquelle le temps T est exprimé en secondes.
Figure imgf000005_0001
Surveillance par calcul du régime moteur
Lorsque cette tâche segment est activée, les données comportant la position angulaire estimée du moteur et l'horodatage sont acquises et sont mémorisées.
La différence avec les données similaires du segment précédent est calculée.
PosnEngDifMon est la variation de la position angulaire du moteur lorsque deux calculs consécutifs de cette vitesse sont effectués, et
TiSegMon est la valeur du temps écoulé entre les deux horodatages.
La valeur PosnEngDifMon est donc réestimée lors de chaque segment à partir de la position estimée du moteur lorsque la tâche est réellement exécutée. La valeur NEngMdIMon de surveillance du régime moteur est calculée à l'aide de la formule suivante :
> > 1 PosnEngDifMon
NEngMdlMon[l/s] = - X — — - — — — —
2 x TT TiSegMon[s]
Si les deux vitesses calculées diffèrent de trop, une erreur est déclenchée.
L’invention vise à permettre une surveillance fiable et continue du régime moteur lorsque le signal provenant du capteur vilebrequin CRK est absent, par exemple en cas de panne du capteur de vilebrequin.
Résumé de l’invention
L’invention propose un procédé de surveillance et de mémorisation de la position angulaire d’un moteur thermique qui est mis en œuvre lors d'un mode de fonctionnement dégradé du moteur thermique en utilisant uniquement des données représentatives de la position angulaire d’un arbre à cames entraîné en rotation de manière synchrone par un vilebrequin du moteur, lesdites données étant fournies par un capteur d’arbre à cames permettant de détecter des fronts successifs d’une cible liée en rotation audit arbre à cames, le procédé comportant les étapes successives consistant à :
- E1) détecter un premier front de l’arbre à cames ;
- E2) déterminer l’indice dudit premier front de l’arbre à cames ;
- E3) utiliser la position angulaire attendue (PosnCamLearn), apprise durant une phase d'apprentissage du positionnement des fronts montants et des fronts descendants du signal d’arbre à cames, fourni par le capteur d’arbres à cames, en référence à la position angulaire du vilebrequin, dudit premier front indicé de l’arbre à cames ;
- E4) à partir de données historiques, acquérir la position angulaire calculée (PosnCamAcq) du moteur ;
- E5) calculer une première différence Dif1 entre la position angulaire attendue (PosnCamLearn) du premier front indicé de l’arbre à cames et la position angulaire calculée (PosnCamAcq) du moteur ;
- E6) comparer la première différence Dif1 avec une première valeur de seuil Thd1 ;
- E61) si Dif1 < Thd1 , acquérir et mémoriser la position angulaire du moteur et l’horodatage du système en utilisant un événement d’arbre à cames activé par ledit premier front indicé de l’arbre à cames ; ou
- E62) si Dif1 > Thd1 :
--E621) activer un nouvel événement d’arbre à cames à une position angulaire égale à la position angulaire attendue (PosnCamLearn) dudit premier front indicé de l’arbre à cames augmentée d’une deuxième valeur de seuil Thd2 ; puis
--E622) acquérir et mémoriser une nouvelle position angulaire du moteur (PosnCamTrig) et l’horodatage du système.
Selon d’autres caractéristiques du procédé :
- lorsque le nouvel évènement d’arbre à cames est activé, ladite étape E62 consiste de plus à :
--E623) calculer une deuxième différence Dif2 entre la nouvelle position angulaire calculée (PosnCamTrig) du moteur et la position angulaire attendue (PosnCamLearn) du premier front indicé de l’arbre à cames ; puis
-- E624) comparer la deuxième différence Dif2 avec une deuxième valeur de seuil Th2 pour : — E6241) si Dif2 < ThD2, acquérir et mémoriser la nouvelle position angulaire du moteur (PosnCamTrig) et l’horodatage du système ; ou
— E842) si Dif2 > Thd2, comparer la deuxième différence Dif2 avec une troisième valeur de seuil Thd3 strictement supérieure à la deuxième valeur de seuil Thd2 pour, si Dif2 < Thd3, acquérir et mémoriser la nouvelle position angulaire du moteur (PosnCamTrig) et l’horodatage du système ou, si Dif2 >= Thd3 acquérir et mémoriser une autre nouvelle position angulaire attendue du moteur (PosnCamLearn) et l’horodatage du système lors de la détection d’un front de came suivant de l’arbre à cames ;
- ledit front de came suivant de l’arbre à cames est le front de l’arbre à cames suivant ledit premier front de l’arbre à cames ;
- ladite première valeur de seuil Thd1 est inférieure ou égale à trois degrés d’angle ;
- ladite deuxième valeur de seuil Thd2 est inférieure ou égale à un degré d’angle ;
- ladite troisième valeur de seuil Thd3 est inférieure ou égale à deux degrés d’angle.
Brève descriptions 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 dans lesquels :
[Fig .1 ] - la figure 1 est un diagramme schématique représentant un exemple de décalages des déclenchements de segments générés par rapport aux positions angulaires réelles du moteur ;
[Fig .2] - la figure 2 est un diagramme illustrant un exemple de différences de positions ou décalages entre les valeurs vues et les valeurs réelles des positions des fronts de came ; [Fig.3] - la figure 3 est un diagramme illustrant un mauvais positionnement des fronts de l’arbre à cames ;
[Fig .4] - la figure 4 est un détail de diagramme illustrant la position angulaire calculée et la position angulaire acquise du moteur ;
[Fig.5] - la figure 5 est un autre détail de diagramme illustrant la position angulaire calculée et la position angulaire acquise du moteur ; [Fig .6] - la figure 6 est un détail de diagramme illustrant trois différentes hypothèses d'interpolation dans un nouveau segment CAM ;
[Fig.7A] - la figure A7 est un détail d’un diagramme illustrant un exemple d’écart entre valeur acquise et valeur estimée ;
[Fig.7B] - la figure B7 est une vue à plus grande échelle du détail entouré à la figure 7A ;
[Fig.8] - la figure 8 est un diagramme illustrant un exemple d'estimation erronée du déclencheur de segment ;
[Fig.9] - la figure 9 est un ordinogramme partiel illustrant certaines étapes et sous- étapes principales du procédé selon l’invention.
Description détaillée de l'invention
Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes référence.
Surveillance du régime moteur en mode dégradé (lorsque le capteur CRK est défectueux ou ne transmet pas d’informations / de signaux au système)
Dans le cas d’un moteur dit à distribution variable (En anglais Variable Valve Timing), lorsque la distribution variable est en position verrouillée et que le signal fourni par le capteur de vilebrequin CRK est disponible, un apprentissage de la position angulaire des fronts successifs de l'arbre à cames est effectué afin de connaître précisément chaque position angulaire absolue des différents fronts de l'arbre à cames.
Si le capteur CRK de vilebrequin est défectueux, la position angulaire doit pouvoir être déterminée sur la base des informations ou données relatives à la position angulaire de l'arbre à cames fournies par le capteur CAM d’arbre à cames.
Dans un moteur à distribution variable VVT, si une erreur est détectée sur le signal représentatif de la position angulaire, du vilebrequin , l'arbre à cames revient en position de référence.
Le déclenchement du segment est basé sur la position angulaire du moteur estimée à l'aide du signal représentatif de la position angulaire de l'arbre à cames.
Parfois, en cas d'accélération ou de décélération très rapide, la position angulaire du moteur n'est pas précise et le déclenchement du segment est généré loin de la position angulaire réelle du moteur à laquelle il aurait dû l’être.
Ceci est illustré schématiquement à la figure 1 sur laquelle l’abscisse indique la position angulaire du vilebrequin sur un cycle complet de 720° et en ordonnée des heures de déclenchement en secondes. On a entouré par des ellipses les déclenchements des segments TDCO, TDC1 , TDC2, TDC3 qui sont décalés angulairement, et progressivement de plus en plus, par rapport aux positions angulaires réelles associées du moteur.
Pour une vitesse constante de rotation , au lieu d'être équidistants dans le temps, les segments ne sont pas espacés régulièrement dans le temps. Les stratégies actuelles de commande mises en œuvre par un calculateur de gestion d’un moteur à combustion interne fonctionnant selon un cycle prédéterminé génèrent des tâches segment lorsque la position angulaire estimée du moteur atteint des valeurs associées attendues.
Mais comme les estimations des positions angulaires du moteur peuvent être erronées, les segments peuvent être mal localisés, et cela génère une mauvaise surveillance du régime moteur.
A la figure 2 on a représenté en abscisse en degrés d’angle et en ordonnée en degrés d’angle les différences de positions ou décalages entre les valeurs vues et les valeurs réelles des positions des fronts de l’arbre à cames.
Dans le mode de limitation des erreurs de position angulaire du vilebrequin , les stratégies actuelles ne sont pas résistantes aux fortes accélérations et certaines erreurs de surveillance peuvent se produire.
Un problème de surveillance peut alors entraîner le remplacement du calculateur ou contrôleur ou unité de contrôle, ce qu’il est souhaitable d'éviter.
L'exemple illustré à la figure 3 montre une mauvaise localisation des fronts de l'arbre à cames.
Même lors d'une forte accélération du moteur, l'accélération entre deux fronts de l'arbre à cames peut diminuer (Phase de compression d'un cylindre), ce qui entraine une extrapolation erronée de la position .
En cas de combustion , quel que soit le régime du moteur, quel que soit l'état du capteur CRK de vilebrequin , la surveillance de la vitesse angulaire doit être effectuée correctement.
L'invention vise aussi à rendre la surveillance plus robuste et moins dépendante du composant utilisé pour estimer la position angulaire du moteur.
En effet, la surveillance de la vitesse du segment est effectuée à l'évènement du segment, qui est angulairement dépendant.
Si un problème apparaissait dans ce composant, le segment ne serait plus d'une durée correcte et donc la vitesse de surveillance non plus.
Définitions :
PosnCamLearn = Position angulaire attendue apprise durant la phase d’apprentissage du positionnement des fronts montants et des fronts descendants du signal d’arbre à cames
PosnCamAcq = Position angulaire calculée (Acquise par calcul) du moteur lorsque le front d’arbre à came est détecté.
PosnCamTrig = Position angulaire calculée du moteur lorsque la tâche logicielle déclenchée par la détection d’un nouveau front d’arbre à cames est exécutée;
PosnCamAcq = Position angulaire lue de l’arbre à cames.
L'invention comprend les étapes suivantes
Etape A
Lorsque la position angulaire du moteur est estimée entre des fronts de came à partir du capteur CAM, il faut toujours limiter la position angulaire du moteur à une valeur juste inferieure à la prochaine position angulaire apprise du front de came.
En d'autres termes, la position angulaire du moteur ne peut jamais être calculée après la position angulaire du prochain front de came ; soit : Position angulaire du moteur < PosnCamLearn .
Si la position angulaire du moteur a été sous-estimée, l'écart à couvrir lors de la réception du front de came peut être important.
Si la position angulaire du moteur a été surestimée, la position angulaire du moteur sera saturée à la valeur juste avant la position angulaire exacte du prochain front de came reçu .
Etape B
Lorsqu'un nouveau front de came est reçu, la position angulaire calculée du moteur est mémorisée, soit :
Position angulaire du moteur= PosnCamAcq , et la différence Dif1 (qui est strictement positive suite à la limitation de l’Etape A) entre la position angulaire calculée et la position angulaire acquise est calculée :
Dif1 = PosnCamLearn - PosnCamAcq .
Sous-étapeB1
On effectue une comparaison de la différence Dif1 avec une première valeur de seuil Thd 1 , permettant de s'assurer que la position angulaire à laquelle l'horodatage et l’acquisition de la position angulaire du moteur sont plausibles.
Comme on peut le voir à la figure 4, si la différence Dif1 est inférieure un seuil Thd 1 (Par exemple égal à 3°CRK) , l'acquisition de la position angulaire du moteur et de l'horodatage sont immédiatement réalisés.
Comme on est certain que la position angulaire calculée du moteur est proche de la position angulaire réelle du moteur (car Dif1 est inférieure à 3°CRK et un nouveau front de came est reçu), l'acquisition de I'horodatage/de la position angulaire calculée est effectuée par un
« déclencheur » SW d'arbre à cames existant (Qui est un outil logiciel géré par le système d'exploitation du calculateur) , un délai lié à ce traitement sera appliqué.
Lorsque ce déclencheur sera réellement appliqué, la position angulaire réelle du moteur sera donc plus proche de la position angulaire réelle.
Sous-étape B2
Comme on peut le voir à la figure 5,_si la différence Dif 1 est supérieure à un seuil Thd 1 (par exemple égal à 3°CRK) , une demande de génération d'un nouveau déclencheur « front confirmé reçu » est réalisée.
La demande de génération de ce déclencheur devra être effectuée postérieurement à la position angulaire CAM prévue, soit à : PosnCamLearn) + seuil (Thd2, par exemple égal à 1 °) .
Lorsque ce déclencheur est exécuté, l'acquisition de la position angulaire et de l'horodatage est réalisée.
Ce nouveau déclenchement SW de l'arbre à cames est réalisé juste après la réception du front de l'arbre à cames. Lorsque ce déclenchement est réalisé, la différence entre la position angulaire réelle du moteur et celle calculée doit être réduite à une valeur très faible (Proche de 1 °CRK, donnée par la valeur du seuil Thd2) .
Pour le confirmer, la position angulaire calculée du moteur est mémorisée ; soit :
PosnCamTrig= Position angulaire du moteur et la différence Dif2 (qui est strictement positive) entre la position angulaire calculée et la position angulaire attendue lorsque le front de came a été reçu est calculée ; soit :
Dif2 = PosnCamTrig - PosnCamLearn .
Cette valeur doit être proche de 1 ° si la nouvelle position angulaire calculée est correcte.
L'exemple illustré à la figure 6 montre les trois différentes hypothèses d'interpolation dans le nouveau segment CAM .
L'hypothèse 1 est une estimation correcte du régime moteur.
L'hypothèse 2 est une mauvaise estimation de la position angulaire avec une estimation trop faible de la pente.
L'hypothèse 3 est une mauvaise estimation de la position angulaire avec une estimation trop élevée de la pente.
L'acquisition utilisée par sécurité du nouveau déclencheur d'arbre à cames ne pose pas de problème dans les hypothèses 1 et 2, car la position angulaire est proche de la position angulaire réelle (La différence est inférieure à Thd2) . Dans l’hypothèse 3, la position angulaire pourrait déjà être très éloignée de la réalité.
Comme on peut le voir en se référant aux figures HA et HB, un nouveau seuil Thd3 (par exemple égal à 2°CRK) est ainsi défini pour distinguer les hypothèses 1 et 2 de l'hypothèse 3.
La valeur de Thd3 doit être strictement supérieure à celle de Thd2. L'acquisition et la mémorisation de la position angulaire calculée et de l'horodatage doit être réalisée si la valeur de Dif2 est inférieure à la valeur de Thd3. Cela signifie que l'erreur réelle sur la position angulaire est inférieure à la valeur de Thd3. Comme la valeur de Thd3 est suffisamment faible, l'estimation de la vitesse de surveillance sera alors correcte.
Si la position angulaire est déjà trop importante, l'acquisition utilisée par sécurité ne se fera pas, mais se fera au prochain front de came. En effet, comme la position angulaire suivante de l'arbre à cames sera rapidement atteinte, la position angulaire sera saturée, et lorsque le vrai front de came sera reçu , la nouvelle valeur calculée de Dif1 sera inférieure à celle de Thd 1 On peut à cet égard se reporter aux figures 7A et 7B.
Thd1 : La marge ou valeur de seuil de 3° est la longueur (angulaire) permettant de s'assurer que la position angulaire dans laquelle l'horodatage/la position angulaire est acquis(e) est plausible.
Thd2 : La marge ou valeur de seuil de 1 ° doit être aussi proche que possible de l'instant (Mais après l’instant) auquel la position angulaire est connue. Thd3 : La marge ou valeur de seuil de 2° permet de s'assurer que 1 ° après le front précédent de la came, la position angulaire estimée est toujours plausible.
La combinaison des deux marges ou valeurs de seuil Thd2 et Thd3 entraine une faible erreur de position angulaire pour tous les fronts de came ; l'erreur de mesure est ainsi réduite.
Si une valeur ne semble pas plausible, elle est rejetée.
Avantageusement, ce mécanisme garantit qu'un seul échantillon sera rejeté. De plus, la vitesse utilisée par sécurité sera toujours calculée avec un segment de came plus long . Ainsi, la vitesse et sa variation restent plausibles.
La vitesse est toujours calculée en utilisant des données cohérentes et donc la vitesse calculée est toujours plausible.
En effet, la détermination du couple de grandeurs utilisées pour le calcul de la vitesse surveillée [Position moteur, horodatage de l’instant présent] est toujours cohérente, car le principe décrit assure que la position du moteur utilisée dans le calcul est toujours très proche d’une valeur connue, qui est la position réelle de réception du front de la cible d’arbre à cames. Le calcul de la vitesse surveillée peut toujours être effectué à la position du segment, même si cette position n'est pas précise, car les informations utilisées pour ce calcul sont toujours cohérentes car elles ont été déterminées antérieurement proche de la position de référence.
Cette proposition réduit les effets négatifs de l'estimation de la position angulaire du moteur. En effet, si le calcul du moteur est mal estimé entre des fronts, la position angulaire du moteur est erronée lorsque le nouveau front de l'arbre à cames est reçu .
Si le front est reçu plus tôt que prévu , la position angulaire du moteur a été sous-estimée et la position angulaire du moteur est rapidement mise à jour pour retrouver la position correcte.
Si la sous-estimation était trop importante, la génération du nouveau déclencheur 1 °CRK après la réception du front de l'arbre à cames rend alors l'estimation de la position proche de la réalité.
Si le front est reçu plus tard que prévu , la position angulaire du moteur a été surestimée et la position angulaire du moteur est saturée juste au-dessus de la position angulaire théorique du prochain front d'arbre à cames jusqu'à sa réception . Le déclenchement n'a alors lieu que lorsque le nouveau front de l'arbre à cames est reçu . La position angulaire estimée à ce moment est donc proche de la réalité.
Le déclencheur de segment peut toujours être utilisé pour l'affich ag e/le calcul de la vitesse de surveillance, même si la position angulaire réelle de ce déclencheur n'est pas correcte.
L'exemple illustré à la figure 8 montre un exemple d'estimation erronée du déclencheur de segment.
Le segment 546° est par exemple généré à la réception du front #5, alors que la position angulaire réelle du moteur est égale à 603° (avec 60° de retard) . Le déclencheur de segment est généré alors que le calcul de la position angulaire du moteur est rapidement mis à jour.
Dans le cas d'un retour à la normale, le régime moteur est vraiment surveillé. En d'autres termes, la vitesse est surveillée en utilisant l’horloge et l’heure du système et la position angulaire du moteur.
Une telle surveillance est différente de la surveillance de la vitesse nominale des cames qui utilise le temps entre les fronts de l'arbre à cames et la position angulaire connue entre les fronts) .
Le principal avantage de ce procédé est de laisser une chance au système de retrouver le bon régime moteur, même si la position angulaire du moteur n'est pas correcte.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de surveillance et de mémorisation de la position angulaire d’un moteur thermique qui est mis en œuvre lors d'un mode de fonctionnement dégradé du moteur thermique en utilisant uniquement des données représentatives de la position angulaire d’un arbre à cames entraîné en rotation de manière synchrone par un vilebrequin du moteur, lesdites données étant fournies par un capteur d’arbre à cames permettant de détecter des fronts successifs d’une cible liée en rotation audit arbre à cames, le procédé comportant les étapes successives consistant à :
- E1) détecter un premier front de l’arbre à cames ;
- E2) déterminer l’indice dudit premier front de l’arbre à cames ;
- E3) utiliser la position angulaire attendue (PosnCamLearn), apprise durant une phase d'apprentissage du positionnement des fronts montants et des fronts descendants du signal d’arbre à cames, fourni par le capteur d’arbres à cames, en référence à la position angulaire du vilebrequin, dudit premier front indicé de l’arbre à cames ;
- E4) à partir de données historiques, acquérir la position angulaire calculée (PosnCamAcq) du moteur ;
- E5) calculer une première différence Dif1 entre la position angulaire attendue (PosnCamLearn) du premier front indicé de l’arbre à cames et la position angulaire calculée (PosnCamAcq) du moteur ;
- E6) comparer la première différence Dif1 avec une première valeur de seuil Thd1 ;
- E61) si Dif1 < Thd1 , acquérir et mémoriser la position angulaire du moteur et l’horodatage du système en utilisant un événement d’arbre à cames activé par ledit premier front indicé de l’arbre à cames ; ou
- E62) si Dif1 > Thd1 :
--E621) activer un nouvel événement d’arbre à cames à une position angulaire égale à la position angulaire attendue (PosnCamLearn) dudit premier front indicé de l’arbre à cames augmentée d’une deuxième valeur de seuil Thd2 ; puis
--E622) acquérir et mémoriser une nouvelle position angulaire du moteur (PosnCamTrig) et l’horodatage du système et en ce que lorsque le nouvel évènement d’arbre à cames est activé, ladite étape E62 consiste de plus à :
--E623) calculer une deuxième différence Dif2 entre la nouvelle position angulaire calculée (PosnCamTrig) du moteur et la position angulaire attendue (PosnCamLearn) du premier front indicé de l’arbre à cames ; puis
-- E624) comparer la deuxième différence Dif2 avec une deuxième valeur de seuil Th2 pour :
— E6241) si Dif2 < ThD2, acquérir et mémoriser la nouvelle position angulaire du moteur (PosnCamTrig) et l’horodatage du système ; ou — E842) si Dif2 > Thd2, comparer la deuxième différence Dif2 avec une troisième valeur de seuil Thd3 strictement supérieure à la deuxième valeur de seuil Thd2 pour, si Dif2 < Thd3, acquérir et mémoriser la nouvelle position angulaire du moteur (PosnCamTrig) et l’horodatage du système ou, si Dif2 >= Thd3 acquérir et mémoriser une autre nouvelle position angulaire attendue du moteur
(PosnCamLearn) et l’horodatage du système lors de la détection d’un front de came suivant de l’arbre à cames.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit front de came suivant de l’arbre à cames est le front de l’arbre à cames suivant ledit premier front de l’arbre à cames.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite première valeur de seuil Thd1 est inférieure ou égale à trois degrés d’angle.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite deuxième valeur de seuil Thd2 est inférieure ou égale à un degré d’angle.
5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite troisième valeur de seuil Thd3 est inférieure ou égale à deux degrés d’angle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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