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Title:
METHOD FOR SYNCHRONISING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/106256
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for synchronising an internal combustion engine comprising at least one cylinder provided with a pressure sensor for measuring the pressure, and a crankshaft provided with an angular position sensor. Firstly, in a preliminary phase, the orientation of the target of the crankshaft sensor is adjusted so as to obtain an angular delay substantially between 70° and 110° of the position of the marker relative to the position of the target corresponding to the first top dead centre obtained in a reference cylinder provided with a pressure sensor and, secondly, a threshold value of the pressure inside each cylinder corresponding to a pressure representative of the compression phase of the cylinder is set. During each synchronisation procedure, the values of the pressure inside the reference cylinder are first recorded, then, when said measured pressure value is greater than the threshold value, the detection of the target marker by the crankshaft sensor is monitored and the synchronisation of the engine is confirmed during said detection.

Inventors:
RAUD, Nathalie (8 rue de Normandie, Plaisance du Touch, Plaisance du Touch, 31830, FR)
BOUQUEY, Christophe (10 rue Valentine Hugo, COLOMIERS, COLOMIERS, 31770, FR)
ELOY, Stéphane (11bis, rue des Capitouls, TOURNEFEUILLE, 31170, FR)
Application Number:
FR2018/052879
Publication Date:
June 06, 2019
Filing Date:
November 16, 2018
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE (1 Avenue Paul Ourliac, Intellectual Property, TOULOUSE, 31100, FR)
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalderstrasse 9, Hanovre, 30165, DE)
International Classes:
F02D41/00; F02D35/02
Foreign References:
DE19525240A11996-01-18
DE4241683A11993-06-17
DE102004045153A12006-03-23
DE102006057841A12008-06-12
DE102014202391A12015-08-13
GB2471890A2011-01-19
CN102562338A2012-07-11
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE (1 Avenue Paul Ourliac, Intellectual Property, TOULOUSE, 31100, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Procédé de synchronisation d’un moteur thermique comportant au moins un cylindre équipé d’un capteur de pression de mesure de la pression à l’intérieur dudit cylindre, et un vilebrequin équipé d’une cible dotée d’une graduation circonférentielle interrompue par une singularité formant un repère, et associée à un capteur, dit capteur PMH, de mesure de la position angulaire de la dite cible, ledit procédé de synchronisation consistant à combiner les données fournies par le capteur PMH et le capteur de pression pour déterminer le phasage du moteur, et se caractérisant en ce que :

• dans une phase préalable, d’une part, on ajuste l’orientation de la cible de façon à obtenir, en considérant le sens de rotation du vilebrequin, un retard angulaire sensiblement compris entre 70° et 110° de la position du repère par rapport à la position de la dite cible correspondant au premier point mort haut obtenu dans un cylindre, dit de référence, équipé d’un capteur de pression et, d’autre part, on fixe une valeur seuil de la pression à l’intérieur de chaque cylindre correspondant à une pression représentative de la phase de compression dudit cylindre,

• lors de chaque procédure de synchronisation, on relève, dans un premier temps, les valeurs de la pression à l’intérieur du cylindre de référence, puis, lorsque la dite valeur de pression mesurée est supérieure à la valeur seuil, on surveille la détection, par le capteur PMH, du repère de la cible, et on valide la synchronisation du moteur lors de la dite détection.

2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on détermine une valeur seuil de la pression à l’intérieur de chaque cylindre correspondant à une pression représentative de la phase de compression dudit cylindre, au moins sensiblement comprise entre 3 et 10 bars.

Description:
Procédé de synchronisation d’un moteur thermique

L’invention concerne un procédé de synchronisation d’un moteur thermique comportant au moins un cylindre équipé d’un capteur de pression de mesure de la pression à l’intérieur dudit cylindre, et un vilebrequin équipé d’une cible dotée d’une graduation circonférentielle interrompue par une singularité formant un repère, et associée à un capteur, dit capteur PMH.

Les procédés usuels de synchronisation des moteurs thermiques consistent à équiper respectivement les vilebrequins et les arbres à cames, d’une cible, et à combiner les données fournies par un capteur de position angulaire du vilebrequin, dit capteur PMH, et par un capteur de position angulaire d’arbre à cames, associés chacun à leur cible respective : la cible vilebrequin et son capteur PMH associé sont conçus pour permettre de connaître la position du moteur à 360° près, et l’information complémentaire fournie par le capteur d’arbre à cames permet de déterminer dans quel temps du cycle moteur se trouve chaque cylindre.

Parallèlement, d’autres procédés se sont développés visant à se substituer aux procédés ci-dessus décrits et/ou à être mis en oeuvre en complément desdits procédés, de façon à multiplier les possibilités de réduction du temps requis par la mise en oeuvre des procédures de synchronisation.

Parmi ces procédés, une technique permet de supprimer l’utilisation des capteurs d’arbres à cames, et consiste à utiliser, en lieu et place de ces derniers, au moins un capteur de pression de mesure de la pression à l’intérieur d’un des cylindres.

De tels capteurs de pression sont, en effet, de plus en plus couramment installés car ils permettent, après la synchronisation du moteur, de maîtriser de façon précise la combustion. De plus, ils peuvent également remplir d’autres fonctions telles que la limitation du bruit, la détection d’ouverture de soupapes et la détection de ratés de combustion.

Une technique selon ce principe est notamment décrite dans le document GB 2471890 et consiste :

• dans une phase préalable, à ajuster l’orientation de la cible montée sur le vilebrequin de façon à faire coïncider la position du repère ménagé sur la dite cible en vue d’être identifié par le capteur PMH, avec la phase de compression d’un des cylindres,

• lors de chaque procédure de synchronisation, après détection, par le capteur PMH, du repère de la cible, à vérifier que la valeur de la pression à l’intérieur du cylindre correspondant présente une valeur conforme à une pression obtenue durant la phase de compression dudit cylindre. Un des inconvénients d’une telle technique réside dans le fait que, lors de sa détection, qui conduit à la validation de la synchronisation du moteur, le repère de la cible se trouve positionné dans une zone (phase ou temps de compression) dans laquelle les variations de vitesse du moteur s’avèrent relativement importantes. De plus, lorsque, de façon classique, la cible est constituée d’une roue dentée présentant deux dents en moins en guise de repère, cette absence de dents conduit à une impossibilité de déterminer de façon précise la position du moteur, qui s’avère très pénalisante lorsque cette imprécision affecte directement la détermination de l’instant d’injection de carburant. Ces faits conjugués conduisent à une précision très relative de l’instant d’injection de carburant, qui se traduit notamment par une augmentation de la pollution.

Une autre technique combinant capteur PMH et capteur de pression est décrite notamment dans le document CN 102562338 et consiste :

• dans une phase préalable, à ajuster l’orientation de la cible de façon à obtenir, en considérant le sens de rotation du vilebrequin, un retard angulaire supérieur à 20° de la position du repère par rapport à la position de ladite cible correspondant au premier point mort bas obtenu lors de la rotation dudit vilebrequin,

• lors de chaque procédure de synchronisation, à détecter, au moyen du capteur PMH, le repère de la cible, puis, après détection dudit repère, à comparer la valeur de la pression à l’intérieur du cylindre correspondant à une valeur seuil de la pression à l’intérieur du cylindre représentative d’une pression obtenue lors de la phase de compression dudit cylindre, et à déduire de cette comparaison si la position du repère correspond à une phase de compression ou à une phase d’échappement.

Une telle technique qui consiste, en premier lieu, à détecter le repère de la cible puis, une fois cette localisation effective, à « attendre » que la pression mesurée dans un cylindre équipé d’un capteur de pression atteigne une valeur représentative de la phase de compression dudit cylindre, demande un temps opérationnel souvent supérieur à celui nécessaire à la majorité des procédés actuels de synchronisation des moteurs thermiques.

De plus, tel qu’explicité dans la description détaillée qui suit, cette technique peut conduire, pour certaines positions initiales des pistons des cylindres, avant démarrage, à des erreurs de synchronisation.

La présente invention vise à pallier les inconvénients des techniques actuelles de synchronisation d’un moteur thermique combinant les données fournies par un capteur PMH et un capteur de pression, et a pour principal objectif de fournir un procédé de synchronisation combinant de telles données et conduisant à une conclusion rapide et dépourvue de risques d’erreur.

A cet effet, l’invention vise un procédé de synchronisation d’un moteur thermique comportant au moins un cylindre équipé d’un capteur de pression de mesure de la pression à l’intérieur dudit cylindre, et un vilebrequin équipé d’une cible dotée d’une graduation circonférentielle interrompue par une singularité formant un repère, et associée à un capteur, dit capteur PMH, de mesure de la position angulaire de ladite cible, ledit procédé de synchronisation consistant à combiner les données fournies par le capteur PMH et le capteur de pression pour déterminer le phasage du moteur, et se caractérise en ce que :

• dans une phase préalable, d’une part, on ajuste l’orientation de la cible de façon à obtenir, en considérant le sens de rotation du vilebrequin, un retard angulaire sensiblement compris entre 70° et 110° de la position du repère par rapport à la position de ladite cible correspondant au premier point mort haut obtenu dans un cylindre, dit de référence, équipé d’un capteur de pression, d’autre part, on fixe une valeur seuil de la pression à l’intérieur de chaque cylindre correspondant à une pression représentative de la phase de compression dudit cylindre,

• lors de chaque procédure de synchronisation, on relève, dans un premier temps, les valeurs de la pression à l’intérieur du cylindre de référence, puis, lorsque ladite valeur de pression mesurée est supérieure à la valeur seuil, on surveille la détection, par le capteur PMH, du repère de la cible, et on valide la synchronisation du moteur lors de ladite détection.

Telle que les techniques ci-dessus décrites, l’invention consiste donc à substituer, à l’information fournie par un capteur d’arbre à cames, l’information fournie par un capteur de pression.

A partir de cette base, l’invention se différencie, en premier lieu, en ce qu’elle prévoit d’ajuster l’orientation de la cible de façon à obtenir un décalage angulaire sensiblement compris entre 70° et 110° entre la position du repère et la position de ladite cible correspondant au premier point mort haut obtenu lors de la rotation dudit vilebrequin.

Cette particularité conduit à détecter le repère de la cible lorsque ce dernier se trouve positionné dans une zone où, d’une part, le manque de précision lors de la détermination de la position du moteur, dû par exemple à l’absence de dents, n’a que de très faibles répercutions, et d’autre part, les variations de vitesse du moteur sont relativement faibles, de sorte que, même conjugués, ces deux faits n’influent pas sur la fiabilité du procédé de synchronisation selon l’invention.

De plus, l’invention se différencie également en ce qu’elle consiste, lors de chaque procédure de synchronisation, dans un premier temps, à mesurer la pression interne dans au moins un des cylindres jusqu’à obtention d’une valeur supérieure à une valeur seuil représentative d’une pression obtenue lors de la phase de compression dudit cylindre.

Une fois cette première condition satisfaite, et uniquement après cet instant, la seconde étape consiste à détecter le repère de la cible au moyen du capteur PMH, détection qui permet de conclure que ledit repère est positionné dans la phase d’échappement du cylindre de référence, du fait de la détection préalable d’une pression représentative d’une phase de compression dudit cylindre.

Un tel procédé de synchronisation s’avère conduire à une validation rapide de la synchronisation du moteur. Dans la pratique, il a, en outre, été mis en lumière que cette réactivité se trouve améliorée pour des positions initiales spécifiques des pistons, avant démarrage, telle que la position correspondant à l’équilibre desdits pistons qui s’avère consister en une position préférentielle, c'est-à-dire la position des pistons la plus courante constatée après arrêt des moteurs thermiques.

De plus, tel qu’explicité en détail plus loin, tout risque d’erreur concernant la validation de la synchronisation est écarté lors de la mise en oeuvre du procédé selon l’invention, du fait que la détection du repère de la cible est prise en considération uniquement lorsqu’elle est précédée d’une mesure de pression dans un cylindre supérieure à un seuil prédéterminé.

Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l’invention, on détermine une valeur seuil de la pression à l’intérieur de chaque cylindre correspondant à une pression représentative de la phase de compression dudit cylindre, au moins sensiblement comprise entre 3 et 10 bars.

Cette valeur seuil est fonction de la valeur de la pression maximale mesurée dans les cylindres, obtenue lorsque les pistons se trouvent au point mort haut, et elle est déterminée en évaluant la pression mesurée au premier point mort haut dans le cylindre de référence, pour différentes positions initiales du piston consistant en des positions de démarrage obtenues après arrêt du moteur.

A titre indicatif, la valeur minimale de la plage des valeurs seuils peut être appropriée pour des positions de démarrage proches du premier point mort haut du cylindre de référence, auxquelles correspondent, lors dudit premier point mort haut, des premiers pics de pression d’une valeur très inférieure à la pression maximale courante obtenue lors du fonctionnement du moteur.

La valeur maximale de la plage de valeurs seuils peut, quant à elle, être appropriée pour des positions de démarrage décalées d’au moins 90° par rapport au premier point mort haut du cylindre de référence, auxquelles correspondent, lors dudit premier point mort haut, des premiers pics de pression d’une valeur similaire à la pression maximale courante obtenue lors du fonctionnement du moteur. D’autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui illustrent, à titre d’exemple non limitatif, deux exemples du déroulement d’une procédure de synchronisation selon le procédé de l’invention. Sur ces dessins :

- la figure 1 est un graphique illustrant un premier exemple de déroulement du procédé de synchronisation selon l’invention, et

- la figure 2 est un graphique illustrant un deuxième exemple de déroulement du procédé de synchronisation selon l’invention.

Le procédé selon l’invention dont le fonctionnement est illustré sur les deux graphiques annexés consiste en un procédé de synchronisation d’un moteur thermique dont :

• au moins un cylindre, dit de référence, est équipé d’un capteur de pression de mesure de la pression à l’intérieur dudit cylindre,

• le vilebrequin est équipé d’une cible, telle qu’une roue dentée, dotée d’une graduation circonférentielle interrompue par une singularité formant un repère constitué classiquement par l’absence de deux dents, ladite cible étant associée à un capteur PMH de mesure de sa position angulaire.

Ce procédé de synchronisation combine les données fournies par le capteur PMH et le capteur de pression pour déterminer le phasage du moteur et consiste, en premier lieu, dans une phase préalable :

• à ajuster l’orientation de la cible de façon à obtenir, dans la position de démarrage et en considérant le sens de rotation du vilebrequin, un retard angulaire sensiblement compris entre 70° et 110° de la position du repère par rapport à la position de ladite cible correspondant au premier point mort haut obtenu dans un cylindre équipé d’un capteur de pression,

• à fixer une valeur seuil de la pression à l’intérieur de chaque cylindre correspondant à une pression représentative de la phase de compression dudit cylindre. Cette valeur seuil est avantageusement comprise entre 3 et 10 bars, et elle est déterminée en évaluant la pression mesurée au premier point mort haut dans le cylindre de référence, pour différentes postions de démarrage du piston.

• Ce procédé de synchronisation consiste ensuite, lors de chaque procédure de synchronisation :

• à mesurer les valeurs de la pression à l’intérieur du cylindre de référence jusqu’à obtention d’une valeur supérieure à la valeur seuil,

• puis, une fois cette première condition satisfaite, et uniquement après cet instant, à détecter le repère de la cible au moyen du capteur PMH, détection qui permet de conclure que ledit repère est positionné dans la phase d’échappement du cylindre.

Deux exemples de déroulement de cette procédure de synchronisation sont illustrés sur les figures 1 et 2 qui consistent chacune en un graphique représentant l’évolution de la pression Pc dans le cylindre de référence lors de la rotation du vilebrequin V, et sur lequel sont également représentés, en correspondance avec cette courbe de pression :

• les phases successives du moteur : compression Co, détente De, échappement Ec, et admission Ad,

· la valeur seuil Tp,

• un signal Sv représentatif de la position du repère de la cible, (G1 ) lors de la phase de compression, et (G2) lors de la phase d’échappement, ledit signal Sv faisant apparaitre que la position du repère (G1 ) est décalée de 90° par rapport au point mort haut du piston du cylindre de référence,

· le signal de synchronisation Sp transmis lors de chaque procédure de synchronisation.

En premier lieu, la figure 1 représente une procédure de synchronisation réalisée pour une position de démarrage décalée d’environ 90° par rapport au premier point mort haut du cylindre de référence.

Cet exemple fait apparaitre que la détection du seuil Tp intervient dès la première phase de compression Co du cylindre de référence, et que la validation Sy de la synchronisation du moteur est effective lors de la détection du repère G2 de la cible qui intervient lors de la première phase d’échappement Ec dudit cylindre de référence.

La figure 2 représente, quant à elle, une procédure de synchronisation réalisée pour une position de démarrage décalée d’environ 20° par rapport au premier point mort haut du cylindre de référence.

Cet exemple fait apparaitre que la détection du seuil Tp intervient seulement lors la seconde phase de compression Co du cylindre de référence, et que la validation Sy de la synchronisation du moteur est effective lors de la détection du repère G2 de la cible qui intervient lors de la seconde phase d’échappement Ec dudit cylindre de référence.

Ces deux exemples permettent de mettre en lumière que :

• dans les cas très majoritairement les plus courants pour lesquels la position de démarrage est telle que la valeur seuil est atteinte dès la première phase de compression Co du cylindre de référence, cas incluant notamment la position préférentielle d’équilibre des pistons, le procédé de synchronisation s’avère très réactif et conduit à une validation rapide de la synchronisation du moteur, • dans les autres cas, plus rares, où la valeur seuil Tp n’est pas atteinte lors de la première phase de compression Co du cylindre de référence, le procédé de synchronisation s’avère moins réactif mais conduit à une conclusion dépourvue de risques d’erreur.

Par conséquent, le procédé de synchronisation selon l’invention, d’une part, permet de garantir la validité de la conclusion quelle que soit la position de démarrage, et d’autre part, s’avère très réactif pour la très grande majorité des positions de démarrage.