La présente invention est relative aux méthodes d'identification des fronts sur une cible d'arbre à cames pour moteur à combustion interne.

Elle concerne plus particulièrement un procédé d'identification de fronts sur une cible d'arbre à cames d'un moteur à combustion interne tournant dans un sens de rotation usuel et commandé par une unité de commande dite « UCE ». Ladite cible d'arbre à cames présente une pluralité de dents sur sa périphérie, la pluralité de dents formant, pour un capteur de position en vis-à-vis desdites dents, une série de fronts lorsque l'arbre à cames tourne d'un tour.

Un moteur à combustion interne à quatre temps du type le plus répandu actuellement (admission - compression - combustion - échappement) nécessite deux tours de vilebrequin (solidaire de l'équipage mobile constitué des bielles et des pistons se déplaçant dans des cylindres) pour décrire les quatre temps du cycle. L'arbre à cames, pour sa part, ne décrit qu'un seul tour lors du même cycle à quatre temps. En combinant (ou non) les informations issues de capteurs associés à des cibles solidaires du vilebrequin et / ou de l'arbre à cames, diverses informations utiles au contrôle des paramètres de fonctionnement du moteur sont obtenues. Usuellement, le capteur associé au vilebrequin permet de déterminer la position exacte du moteur.

Une cible d'arbre à cames est utilisée pour acquérir des informations sur la position angulaire de l'arbre à came. Selon une version très simple, la cible permet de savoir si le cycle moteur est dans le premier ou le deuxième tour de vilebrequin, l'arbre à cames tournant deux fois moins vite et permettant de lever l'incertitude sur la position du moteur qu'un capteur de position placé sur le vilebrequin induit.

Dans des versions plus élaborées, les cibles d'arbre à cames peuvent servir à la fonction connue sous le terme WT, à savoir « Variable Valve Timing », pour laquelle un ou plusieurs arbre à cames peuvent être décalés angulairement de façon dynamique par rapport à leur position nominale et permettre ainsi de faire varier les instants d'ouverture et de fermeture des soupapes.

Enfin, une cible d'arbre à cames peut aussi être utilisée pour parer au cas où l'information obtenue directement sur la position du vilebrequin est dégradée ou défectueuse. Dans ce cas particulier, la gestion temps réel du moteur sera basée sur l'information de position de l'arbre à cames obtenue grâce au capteur de position d'arbre à cames et à la cible.

Il est connu, par exemple du document US 7 428 459, de détecter la position d'une cible d'arbre à cames, et de commander les tâches de gestion moteur comme l'allumage du mélange carburant / comburant, l'injection et autre tâches annexes. Plus particulièrement, il s'agit de d'identifier les fronts représentant les dents de la cible au moment des premières transitions après initialisation, pour connaître de façon non ambiguë la position de l'arbre à cames.

Mais dans l'art antérieur, la logique de reconnaissance implique l'implémentation d'une stratégie d'identification des fronts qui dépend directement du profil géométrique et de la position des dents sur la périphérie de la cible d'arbre à cames. Pour une application avec une cible d'arbre à cames de forme différente, il faut alors concevoir une autre stratégie d'identification des fronts.

Pour pallier cet inconvénient, selon la présente invention, il est proposé un procédé d'identification de fronts sur une cible d'arbre à cames d'un moteur à combustion interne tournant dans un sens de rotation normal et commandé par une unité de commande, ladite cible d'arbre à cames présentant une pluralité de dents sur sa périphérie, la pluralité de dents formant, pour un capteur de position en vis-à-vis desdites dents, une série de M fronts significatifs lorsque l'arbre à cames tourne d'un tour, le procédé comprenant les étapes :

a) calculer, pour chacun des M fronts significatifs, une caractéristique relative à la position des fronts qui précèdent ledit front selon le sens de rotation normal, cette caractéristique étant définie par la formule

N 4JV-1

∑P(j -i ₊ l) +∑P(j -Î)

=l i=ÎN

CPU) = 3N-1

P(i) désignant la distance angulaire entre le front significatif i et le front précédent, et stocker au moins ces M valeurs CP(j), j allant de 1 à M, dans une mémoire de l'unité de commande 40,

définir une sous-liste de fronts significatifs et initialiser cette sous-liste avec l'ensemble des fronts significatifs,

lors de la mise en mouvement de la cible arbre à cames, calculer dès que cela est possible, lors d'une détection de front significatif, un indice relatif aux intervalles de temps écoulés depuis les fronts précédents, par la formule :

T(i) désignant le temps écoulé depuis l'apparition du front i-1 jusqu'au front i,

comparer l'indice CT(k) à chacun des intervalles INT(j) définis par

et éliminer de la sous-liste les fronts j pour lesquels l'indice CT(k) se trouve en dehors de l'intervalle INT(j),

e) attendre l'apparition d'un nouveau front significatif, remplacer chaque front j de la sous-liste par son successeur immédiat j+1 modulo M, puis répéter les étapes c) à d) jusqu'à obtenir au plus un front dans la sous- liste à l'étape d),

f) identifier la position de l'arbre à cames une fois obtenu un seul front dans la sous-liste.

Grâce à ces dispositions, on obtient une information sur la position de l'arbre à cames et on identifie sans ambigûité la position de l'arbre à cames. Il est également possible d'identifier un défaut de conformité du profil de la cible d'arbre à cames.

De plus, il est possible d'implémenter une seule stratégie, compatible avec toutes les formes de cible d'arbre à cames, les différentes formes pouvant être définies facilement par des paramètres du type « calibration».

Dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :

• on peut obtenir un front unique dans la sous liste, moyennant quoi la position de l'arbre à cames peut être connue sans ambigûité ;

• on peut choisir N=1 , alors les expressions de CP(K) et CT(k) deviennent :

P(j) + P(j - 3)

CPU) = et

P(j - 2) + PU - i)

T(k) + T(k - 3)

CT(k) =

T(k - 2) + T(k - l)

Ainsi, le calcul est simple et peut être effectuée après le passage de 5 fronts ;

le coefficient de marge Coeff peut être compris entre 1 ,05 et 4 ; de sorte que les irrégularités de rotation sont prises en compte ;

on peut attendre, après initialisation, 4N + 1 fronts avant de commencer les calculs définis à l'étape c) ;

les fronts significatifs peuvent être des fronts descendants ou montants, moyennant quoi tous les fronts sont exploités ;

les fronts significatifs peuvent être uniquement des fronts montants ; ce qui est le cas sur certains types de cibles ;

les fronts significatifs peuvent être uniquement des fronts descendants ; • la cible peut comporter des dents générant des fronts montants régulièrement espacés, moyennant quoi la gestion de la fonction WT est rendue plus simple ;

• la cible peut comporter des dents générant des fronts descendants régulièrement espacés ;

· on peut utiliser les calculs d'indice CT(k) pour détecter un défaut de conformité de la cible arbre à cames ; de sorte que le diagnostic peut être amélioré ;

• la formulation de calcul d'indice CT(k) convient à tout type de cibles à profil sans périodicité à l'intérieur d'un tour et le calcul est compris dans des fonctions du logiciel de base alors que les distances angulaires sont des paramètres stockés en données de calibration ou dérivés de paramètres stockés en données de calibration ; de sorte que les tâches de validation du logiciel sont plus rationnelles et optimisées.

D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. L'invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels :

- la figure 1 représente schématiquement un système dans lequel est mis en œuvre le procédé selon l'invention,

- la figure 2 représente un chronogramme selon un premier exemple de cible d'arbre à cames,

- la figure 3 représente un chronogramme selon un deuxième exemple de cible d'arbre à cames, représenté à la figure 3A.

Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.

La figure 1 représente un système d'acquisition de la position d'un arbre à cames d'un moteur à combustion interne, comprenant une unité de commande 40, un capteur de position 20 et une cible 30 liée en rotation à un arbre à cames. L'unité de commande 40, appelée aussi UCE, comprend un processeur 41 et une mémoire 42 non volatile. La cible 30 se présente généralement comme un disque avec des formes agencées sur la périphérie du disque, lesdites formes étant habituellement nommées « dents ». Lorsque l'arbre à cames tourne, normalement dans le sens référencé par la flèche R, le passage des dents 31 , 32, 33, 34 génère au niveau du capteur de position 20 des signaux électriques 50, images de la forme des dents. Les signaux électriques 50 comportent des fronts montants 51 correspondants aux bords de début des dents 31 , 32, 33, 34 et des fronts descendants 52 correspondants aux bords de fin des dents 31 , 32, 33, 34. Toutefois, la logique pourrait être inverse. Le chronogramme de la figure 2 montre un signal correspondant à la cible 30 représentée sur la Figure 1. La cible 30 comporte quatre dents 31 , 32, 33, 34, ce qui correspond à quatre fronts montants et quatre fronts descendants soit huit fronts au total. Pour la suite de la description, il est introduit la notion de front significatif ; un front significatif est un type de front qui est traité par la logique d'identification implémentée dans l'unité de commande 40. Pour certains types de cible arbre à cames, les fronts significatifs sont les fronts montants et descendants, alors que pour d'autres types de cibles d'arbre à cames, seuls les fronts montants ou descendants sont des fronts significatifs.

Le nombre de fronts significatifs sur un tour de cible d'arbre à cames est notée M dans la suite.

Dans l'exemple des figures 1 et 2, les fronts descendants sont régulièrement espacés sur la périphérie de la cible 30, ce qui est favorable pour la gestion de la fonction WT, qui est rendue plus simple. Toutefois, il n'est pas nécessaire que les fronts descendants (respectivement montants) soient régulièrement espacés pour la mise en œuvre de l'invention. Il est préférable que la cible 30 soit dépourvue de symétrie par rapport à l'axe, en particulier le motif des dents ne doit par comporter de motif strictement périodique sur un tour d'arbre à cames.

Il est à noter que le moteur à combustion interne peut comprendre plus d'un arbre à cames dont il faut connaître la position angulaire. L'invention peut être utilisée pour détecter la position de chaque arbre à cames, chacun ayant une cible d'arbre à cames associée à un capteur de position 20.

Les caractéristiques géométriques de la cible 30 comprennent les positions angulaires respectives de chaque front significatif. Dans le cas du premier exemple, le premier front significatif est un front montant situé à 0° (cf. figure 2), le deuxième est un front descendant situé à 37°, le troisième est un front montant situé à 78°, le quatrième est un front descendant situé à 217°, le cinquième est un front montant situé à 258°, le sixième est un front descendant situé à 397°, le septième est un front montant situé à 540°, le huitième est un front descendant situé à 577°.

II est à noter que, pour l'arbre à cames, toutes les positions et écarts angulaires sont exprimés en équivalent des positions et écarts angulaires du vilebrequin (cycle moteur sur 720° qui correspond à un tour d'arbre à cames).

P(j) désigne la distance angulaire entre le front significatif j et le front précédent, donc pour le premier exemple P(1 ) = 143°, P(2) = 37°, P(3) = 41 °, P(4) = 139°, P(5) = 41 °, P(6) = 139°, P(7) = 143 ^e , P(8) = 37°.

A partir de ces distances angulaires, on calcule des ratios nommés CP(j) j allant de 1 à M, grâce à la formule ci dessous : 4/V-l

i=3W

CPU) = 3ΛΤ-1

∑P(J - i)

N est appelé l'ordre du calcul de l'indice. C'est un entier supérieur ou égal à 1. Dans le cas de figure le plus simple, on prendra N = 1. Dans des cas particuliers, on pourra prendre N = 2 voire N = 3.

Pour N = 1 , l'expression de CP(j) se simplifie en :

P(j) + P(j - 3)

CP(j) =

P(j - 2) + P(j - l) N=\

Selon le procédé de l'invention, on stocke au moins ces M valeurs caractéristiques CP(j), dans une mémoire 42 non volatile de l'unité de commande 40. Les P(j) et / ou les CP(j) sont de préférences des données dite « de calibration » donc des paramètres qui sont appelés par le logiciel de base mais non inclus dans le logiciel de base.

Selon le premier exemple, le calcul à l'ordre 1 (N = 1 ) donne CP(1 ) = 1 ,567, CP(2) = 1 , CP(3) = 0,433, CP(4) = 3,615, CP(5) = 0,433, CP(6) = 1 , CP(7) = 1 ,567, et CP(8) = 0,277.

De plus, on définit une sous-liste de fronts significatifs et on initialise cette sous-liste avec l'ensemble des M fronts significatifs (ici pour le premier exemple les fronts n°1 à n°8).

Lorsque l'unité de commande 40 est mis sous tension, elle est initialisée et ne connaît pas la position courante de l'arbre à cames. On ne connaît que les caractéristiques géométriques de la cible, dont on a déduit les valeurs caractéristiques CP(j).

Lorsque l'arbre à cames est mis en mouvement, des fronts de la cible 30 passent devant le capteur 20, mais le processeur 41 de l'unité de commande 40 n'a pas de moyen de savoir de quel front il s'agit. L'unité de commande 40 va alors mettre en œuvre la logique (ou « stratégie ») pour identifier le plus rapidement possible le ou les fronts qui passe(nt) devant le capteur 20.

La stratégie mise en œuvre utilise des calculs basés sur les intervalles de temps entre chaque front passés précédemment devant le capteur 20.

Dès que cela est possible, l'indice suivant est calculé :

N 4JV-1

∑T(k - i + l) +∑T(k - i)

CT(k) = i=l =3 N

3JV-1

∑T(k - i) Il faut attendre 4N + 1 fronts pour pouvoir calculer l'indice ci-dessus. Il est donc pertinent de choisir l'ordre N = 1 pour pouvoir calculer un tel indice après 4N intervalles entre fronts, soit au cinquième front quand N = 1 (repère 61 Fig.2). L'indice est donc un ratio d'intervalles de temps.

Lorsque N est choisi à la valeur N = 1 , l'expression de CT(k) se simplifie en :

T(k) + T(k - 3)

CT(k)

T(k - 2) + T(k - l) N=l

Si la vitesse de rotation du moteur est uniforme, alors on a CT(j)=CP(j) pour j de 1 à M. En réalité, lorsque le moteur tourne, et en particulier lors des premiers tours, la vitesse de rotation n'est pas uniforme du tout. On ne peut pas alors déduire la valeur de j en partant de la valeur de l'indice CT(j). Il faut tolérer une incertitude, représentée par un coefficient de marge d'incertitude appelé coefficient Coeff.

Ainsi, après le calcul de l'indice CT(k), l'indice calculé est comparé à chacune des caractéristiques CP(j), et en particulier à des intervalles INT(j) encadrant respectivement chaque CP(j). INT(j) est défini par , Coeff x CP(j) ].

Coeff

Avantageusement, le coefficient Coeff est compris entre 1 ,05 et 4. Suite à ces comparaisons, on élimine de la sous-liste les fronts j pour lesquels l'indice CT(k) se trouve en dehors de l'intervalle INT(j).

Il est à noter que certains CP(j), CP(j') peuvent avoir des valeurs voisines ou égales, mais alors leurs successeurs respectifs CP(j+1 ), CP(j'+1 ) ont des valeurs différentes ce qui permettra de discriminer j et j'.

Si on se reporte à la figure 2, l'arbre à cames commence à tourner à l'instant 60, et il faut attendre le cinquième front significatif pour pouvoir procéder au premier calcul, juste après le front montant repéré 51. La valeur d'indice CT(k) calculé tombera dans une fourchette autour de 0,43. Pour un coefficient Coeff de type par exemple 1 ,5, les fronts candidats pour lesquels la valeur CT(k) sera dans l'intervalle INT(j) seront les fronts n°3 et n°5. La sous-liste contient donc les seuls fronts 3 et 5 après cette première étape, car les fronts 1 , 2, 4, 6, 7 et 8 auront été éliminés.

Ensuite, s'il reste plus d'un front candidat dans la sous liste, le processus est itéré, car il s'agit en fait d'un processus d'élimination successive.

On attend alors l'apparition du front significatif suivant (repère 62) et on recommence le calcul CT(k). Mais il faut toutefois procéder à un décalage de la sous-liste des fronts candidats. On remplace ainsi chaque front j de la sous-liste par son successeur immédiat j+1. Ceci est fait modulo M, à savoir le dernier front (n°8) est remplacé par le premier (n°1 ). Dans l'exemple illustré, la sous-liste contient les fronts n°4 et 6 à l'issue du décalage.

Dans l'exemple illustré, le front suivant provoque un nouveau calcul CT(k), qui tombera dans une fourchette autour de 1. Alors, seul le front n°6 sera conservé car CT(k) tombe dans INT(6) et le front n°4 sera éliminé car son INT(4) est autour de 3,615, loin de CT(k). On en conclut donc que le front qui vient de passer est le front n°6, ce qui permet d'identifier sans ambiguïté la position de l'arbre à cames.

Bien sur, dans le processus d'élimination des candidats de la sous-liste, si les fronts significatifs sont montants et descendants, on peut utiliser en outre le type particulier montant ou descendant pour éliminer dès la première détection de front la moitié des fronts candidats.

La figure 3A représente un second exemple de type de cible 3 d'arbre à cames. La cible 30 a sept dents référencées 4, et donc le profil du signal comprend quatorze fronts, sept fronts montants 7 et sept fronts descendants 6. Il s'agit ici d'une cible 3 équipant un moteur six cylindres avec six instances de point mort hauts (TDC, abréviation pour « Top Dead Center » en anglais) sur le cycle moteur de 720 degrés d'angle vilebrequin, mais la méthode est applicable quelque soit le nombre de cylindres et la configuration moteur.

La figure 3 reproduit une phase de démarrage et comporte le signal CRK issu du capteur de position associé au vilebrequin, le signal CAM issu du capteur de position associé à l'arbre à cames ainsi que les grandeurs associées à la détection des dents de la cible 3 représentée à la figure 3A (de manière similaire à celles représentées à la figure 2 on y retrouve les indices des dents 4 et les valeurs de P(i), CP(i)).

Le signal CRK issu du capteur de position associé au vilebrequin est issu de la détection par un capteur 20 d'une cible 30 (non représentée) comportant soixante dents sur sa périphérie, équi-réparties et de dimensions identiques. Cette cible comporte un index de référence réalisé au moyen de la suppression de deux de ces soixante dents. La cible présente donc cinquante-huit dents et un espace de référence correspondant à la suppression de deux dents. Cette zone de référence se retrouve sur le signal CRK issu du capteur de position associé au vilebrequin après les index 58 et 1 18.

Le vilebrequin commence à tourner à l'instant 60. Après le passage de 4 fronts, à l'instant 61 sur le cinquième front, le premier calcul CT(k) est effectué. La comparaison avec tous les CP(j) est alors effectuée.

Sur le deuxième exemple, les CP(k) se répartissent entre la valeur 2 (2 fois), la valeur 0,5 (2 fois), et la valeur 1 (10 fois), voir la figure 3.

CT(j) pour le premier calcul donne environ 1 ce qui permet d'éliminer les fronts 7, 8, 9 et 10. La sous-liste contient alors les fronts 1 à 6 et 1 1 à 14. Après décalage on a dans la sous-liste les fronts 1 à 7 et 12 à 14.

Le calcul suivant, fait à l'instant 62, donne également un indice d'environ 1 pour CT(j) ce qui élimine à nouveau 7, 8, 9 et 10. La sous-liste contient alors les fronts 1 à 6 et 12 à 14. Après décalage on a dans la sous-liste les fronts 1 à 7 et 13 à 14.

Le calcul suivant, fait à l'instant 63, donne également un indice d'environ 1 ce qui élimine à nouveau 7, 8, 9 et 10. La sous-liste contient alors les fronts 1 à 6 et 13 à 14. Après décalage on a dans la sous-liste les fronts 1 à 7 et 14.

Le calcul suivant, fait à l'instant 64, donne également un indice d'environ 1 ce qui élimine à nouveau 7, 8, 9 et 10. La sous-liste contient alors les fronts 1 à 6 et 14. Après décalage on a dans la sous-liste les fronts 1 à 7.

Le calcul suivant, fait à l'instant 65, donne un indice d'environ 2 ce qui élimine les fronts 1 à 6, 8, 9, et 1 1 à 14 (seul les n°7 et 10 sont conservés). Il reste donc uniquement le front n°7 dans la sous-liste, donc un seul front. L'itération peut être stoppée.

L'identification non ambiguë de la position d'arbre à cames est ainsi obtenue à la cinquième étape de calcul CT(j).

Il est à noter que le calcul CT(k) peut se poursuivre même après que l'itération ait convergé. Dans ce cas on utilisera ce calcul pour détecter des éventuels défauts ou non-conformités de la cible, ou des perturbations, à des fins de diagnostic.

II est aussi possible de continuer à connaître la position de l'arbre à cames par incrémentations en prenant en compte chaque front nouveau.

Un seul et même procédé, tel que décrit ci-dessus, fonctionne sur tout autre type de cible que ceux présentés dans les deux exemples ci-dessus. Par conséquent, l'algorithme peut être élaboré une fois pour toutes et il peut faire partie des fonctions du logiciel de base. Le paramétrage de l'algorithme consiste alors simplement dans la série des positions et / ou écarts angulaires des fronts significatifs. Par conséquent, les distances angulaires sont des paramètres stockés en données de calibration ou dérivés de paramètres stockés en données de calibration. Ces données de calibration sont chargées dans une zone mémoire facilement modifiable ou paramétrable dans l'unité de commande 40 avec une pluralité d'autres paramètres qui sont utilisés par le logiciel de base.

Il est à noter que le procédé selon l'invention fonctionne dès lors que la cible est non-multipériodique, c'est-à-dire sans périodicité stricte sur un tour de cible.

Selon l'invention, on exploite aussi les calculs précités à des fins de diagnostic. Il en effet possible que l'itération des calculs ne converge pas vers une sous- liste à un front unique, et que la sous-liste devienne un ensemble vide, ce qui met en évidence un problème. Si les calculs ont dans un premier temps convergé et que la position de l'arbre à cames a été correctement identifié, puis que les calculs conduisent ensuite à une sous liste vide, alors cette anormalité montrera un problème de parasitage du signal.

En revanche, si depuis l'initialisation, les calculs ne convergent pas sur une identification de la position de l'arbre à cames, alors cette anormalité montrera un problème de conformité mécanique de la cible 30.