EP2317087A1 - Procédé de détermination du calage d'un arbre à cames d'un moteur à combustion - Google Patents

Procédé de détermination du calage d'un arbre à cames d'un moteur à combustion Download PDF

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EP2317087A1
EP2317087A1 EP10180565A EP10180565A EP2317087A1 EP 2317087 A1 EP2317087 A1 EP 2317087A1 EP 10180565 A EP10180565 A EP 10180565A EP 10180565 A EP10180565 A EP 10180565A EP 2317087 A1 EP2317087 A1 EP 2317087A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
camshaft
interval
engine
crankshaft
measured
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10180565A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Emmanuel Sedda
Erwan Guyon
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.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
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    • F02D2400/00—Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
    • F02D2400/08—Redundant elements, e.g. two sensors for measuring the same parameter
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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
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals

Definitions

  • the invention relates to the field of control of combustion engines having at least one camshaft (AAC) equipped with a system for measuring the angular position of the camshaft and a crankshaft equipped with a measuring system. the angular position of the crankshaft.
  • AAC camshaft
  • the invention relates to the determination of the relative position of a camshaft vis-à-vis the crankshaft which drives it.
  • the system for measuring the position of the camshaft and the crankshaft generally comprises an immobile electric sensor connected to the frame of the engine and a target attached to the rotating element studied (camshaft or crankshaft).
  • the target generally consists of a ring gear, such that the electric sensor positioned opposite it is able to detect, in the form of edges corresponding to changes in the state of the sensor related to the presence or absence teeth next to it, the teeth of the crown and some singularities it may present.
  • the measurement of the angular position of the camshaft consists in determining, for remarkable positions of the camshaft target measured by the sensor, their position in the reference point linked to the crankshaft target. These remarkable positions are usually the fronts of the equidistant camshaft target.
  • This positioning is generally determined at each starting phase of the engine. On a motor equipped with camshaft phase shifters, the positioning is determined when the phase shifters are in a known position, ie "in abutment", corresponding for example to the nominal phase shift or to a reference phase shift of the or camshafts. This phase of determining the relative position of the camshaft is commonly called the learning phase.
  • the strategies involved for this learning phase consist in a first step in measuring and recording the positioning of the various useful fronts of the target of the camshaft with respect to the crankshaft.
  • the accuracy obtained on the actual positioning of the edges of the camshaft relative to the crankshaft then depends essentially on the mechanical inaccuracies (tolerances of the parts and assembly) as well as the inaccuracy related to the measurement chain of the various sensors involved. .
  • the first method consists in favoring the theoretical mechanical value, even if an offset is found in the measurement carried out.
  • the values measured for each edge are compared with the theoretical values of the position of each edge recorded in the computer. The difference between the two is subtracted from the measurement so that, subsequently, the value of the measurement corresponds to the nominal mechanical setting.
  • This method has the advantage of eliminating electrical dispersions. Its disadvantage is to disregard the mechanical dispersions, which leads to a certain inaccuracy of the measurement.
  • the second method is to rely on the measurement made.
  • the values of the position of the camshaft read by the sensor are directly used by the other functions of the motor control. In doing so, it does not take into account the electrical dispersions, that is to say the effect of the different measuring inaccuracies of the sensors involved as well as in the processing chain of the measurements made.
  • the accuracy of the known methods is always conditioned by the mechanical dispersions or the "electrical" dispersions for measuring and processing the measured information.
  • the invention aims to define a method for improving the accuracy of learning the position of a camshaft relative to the crankshaft that drives it.
  • the selection law consists of choosing the median position of the crossover interval.
  • the selection law is based on a statistical study of the mechanical and measurement dispersions. Such a study makes it possible to increase the precision of the process. It allows a more judicious choice in the crossover interval, giving a certain preponderance to the theoretical position or the measured position of the camshaft.
  • the method according to the invention is executed immediately after synchronization of the engine. This gives a learning of the position of the camshaft at the start of the engine.
  • the measurement of the position of the camshaft is performed by cross-checking information from a first sensor facing a crankshaft target and a second sensor opposite a camshaft target.
  • a device widely known and used on combustion engines is thus used.
  • the camshaft is placed in a reference phase shift position during the course of the process.
  • the camshaft is placed in a mechanically known position with good reliability, or in an optimal phase shift position for starting the engine.
  • the reference phase shift is obtained by positioning the phase shift device in mechanical stop.
  • the precision of the reference position adopted is thus maximized.
  • the invention also relates to a method for diagnosing a combustion engine involving a method for determining the timing of a camshaft according to the invention, characterized in that, if the crossover interval is zero, a non-compliance is found. Indeed, if the measurement of the position of the camshaft is incoherent with the position mechanically possible, to the point that there is no overlapping of the intervals considered, or the measurement is false or the engine is " over the counter ". Its operation is then hazardous, and could even be dangerous for its integrity.
  • a safety operating strategy is applied to the engine that preserves the integrity of the engine.
  • This strategy can be, according to various variants of the invention or according to the degree of inconsistency found, a degraded mode operation, using injection timing and a possible phase shift of the camshaft ensuring a high degree of safety. operation, or it may consist in the prohibition of starting the engine in order to preserve it.
  • the figure 1 schematically presents an assembly comprising a camshaft and a crankshaft which drives it, in an architecture allowing the adoption of the developed strategy.
  • the figure 2 schematically presents the information for determining the timing of a camshaft, according to a variant of the invention.
  • the figure 3 presents a block diagram of a method according to the invention.
  • the figure 1 schematically represents an assembly comprising a camshaft and a crankshaft which drives it, in an architecture allowing the adoption of the developed strategy. More specifically, the example shown here corresponds to a 3-cylinder engine having an architecture compatible with the invention.
  • a crankshaft 1 has means for determining its angular position, comprising a crankshaft target 2 consisting of a ring gear secured to the crankshaft, facing which is positioned a first sensor 3.
  • the ring also has a singularity.
  • the passage of the teeth of the target secured to the crankshaft 1 in front of the first sensor 3, immobile, generates a signal composed of electric fronts and thus makes it possible to determine the angular position of the crankshaft 1.
  • the singularity makes it possible to establish a reference point in the cycle of combustion of the engine and thus identify the angular position of the crankshaft in the combustion cycle of the engine.
  • crankshaft 1 performing two turns per cycle in the context of a four-stroke combustion engine, the absolute positioning of the engine in the combustion cycle requires a second information.
  • a camshaft 4 is rotated by the crankshaft 1, and has a camshaft target 5 opposite which is positioned a second sensor 6.
  • Transmission means 7 provide the connection between the crankshaft and the camshaft .
  • the transmission means 7 may comprise for example a belt or a timing chain, or a cascade of gears.
  • the target camshaft is also composed of mechanical fronts.
  • the AAC sensor technology is identical to that of the speed sensor.
  • the second sensor 6 converts the observed mechanical slots into electrical slots, just as the first sensor 3 does.
  • the information given by the two sensors allows the positioning of the engine in its combustion cycle.
  • the engine control also requires to know precisely the position of the camshaft 4. Knowing the position of the crankshaft 1, we know a priori the position of the camshaft 4. Indeed, by construction, any tree to Cam driven by a crankshaft has a nominal setting (i.e., a nominal angular position) relative to the crankshaft. This is true, both for a single camshaft ensuring intake and exhaust functions only for an intake camshaft and an exhaust camshaft. Thus, from the technical plan of the engine (where we find the ribs of each piece), it is possible to know the nominal position of a camshaft according to the position of the crankshaft.
  • the nominal value of the setting given in the plan has a certain tolerance.
  • the different parts each have a dispersion with respect to their nominal dimension.
  • the sum of the dispersions of each of the parts involved in the setting of the engine thus forms the dispersion or tolerance of the setting.
  • the knowledge of this tolerance makes it possible to affirm that each engine has a wedge included in a dispersion interval around the nominal engine pitch.
  • a nominal stall position and a mechanical stall tolerance range are known for each engine engine definition.
  • the position sensors of the crankshaft 1 and the camshaft 4 make it possible to obtain the measurement of the position of the camshafts relative to the crankshaft.
  • This measurement corresponds in practice to the measurement of the position of the crankshaft target with respect to the targets of the camshafts.
  • This measure also shows some dispersion.
  • the positioning of the sensors, the dispersions on the parts (camshaft, targets, ...) and the electrical and electronic processing chain are factors of uncertainties in the measurement of the position of the camshaft 4.
  • the dispersion can be known from the technical engine plan, from the technical documentation of measurement systems, or from a statistical measurement plan for a large population of systems.
  • the crossover interval ⁇ is defined between the nominal pitch interval ⁇ and the measured timing interval ⁇ . If the latter interval is zero (non-existent), in the variant of the invention considered here, it is concluded that the engine does not conform. This nonconformity may for example reflect a shift in the distribution, non-compliant parts, the incorrect positioning of a sensor, etc. Then, a security strategy can be applied to the engine, that is to say a strategy of controlling the engine in a degraded mode ensuring its reliability, taking for example into account a predefined calibration value and an injection strategy not optimized but ensuring the reliability of the engine.
  • the effective timing ⁇ of the camshaft is then defined by taking the median setting of the overlapping interval ⁇ .
  • the figure 3 presents the block diagram of a method according to the invention.
  • a measurement step D also makes it possible to obtain the measurement of the angular position of the cam nose ⁇ .
  • a nominal timing interval ⁇ of the camshaft having a lower nominal clamping limit ⁇ 1 and a nominal clamping upper limit ⁇ 2.
  • a measured calibration interval ⁇ is also determined, having a measured lower calibration limit ⁇ 1 and a measured upper calibration limit ⁇ 2.
  • the overlap interval ⁇ between the maximum value between the lower nominal clamping limit ⁇ 1 and the lower set clamping limit ⁇ 1 on the one hand, and the minimum value between the upper nominal clamping limit ⁇ 2 and the upper limit of calibration measured ⁇ 2 on the other hand.
  • a diagnostic step E it is analyzed whether this interval is zero or not. If the overlap interval ⁇ is zero, it is concluded that the motor to which the process is applied is not compliant. Optionally, a degraded mode operating strategy, or SC security strategy can be applied to it. If the crossover interval ⁇ is not zero, the engine is considered to be compliant with respect to the timing of the camshaft.
  • an effective wedge ⁇ which can be, according to the variant of the applied invention, the median value of the overlap interval ⁇ , or, if a statistical study of the distribution of the dispersions (influence on the camshaft position of mechanical tolerances and measurements) was conducted, another selected value in the crossover interval ⁇ , depending on the known statistical distribution.
  • the application to a motor of a method according to the invention allows an improvement in the accuracy in learning the timing of one or more camshafts of the engine.
  • This greater precision also makes it possible to improve the motor control laws (injection, possibly ignition, etc.) and to improve the accuracy of cylinder filling models.
  • a number of defects in the engine timing system may be detected, for example when there is an incompatibility between the nominal timing interval and the measured timing interval.
  • this method is perfectly applicable to an engine equipped with a variable distribution device, for example a phase shifter.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

L'invention porte sur un procédé de détermination du calage d'un arbre à cames (4) d'un moteur à combustion par rapport à un vilebrequin (1) qui l'entraine, dans lequel on mesure une position angulaire de l'arbre à cames (4), et caractérisé en ce que :
• on détermine un intervalle de calage nominal (β) de l'arbre à cames (4), en fonction de la configuration mécanique du moteur et des tolérances mécaniques des pièces le constituant ;
• on détermine un intervalle de calage mesuré (δ), en fonction de l'intervalle de tolérance de la mesure de la position angulaire de l'arbre à cames (4) ;
• on détermine l'intervalle de recoupement (ε) entre l'intervalle de calage nominal (β) et l'intervalle de calage mesuré (δ);
• on définit le calage effectif (φ) de l'arbre à cames selon une loi de sélection dans l'intervalle de recoupement (ε).
L'invention porte également sur un procédé de diagnostic d'une non-conformité, mettant en jeu un procédé de détermination du calage d'un arbre à cames selon l'invention.

Description

  • L'invention porte sur le domaine du contrôle des moteurs à combustion présentant au moins un arbre à came (AAC) équipé d'un système de mesure de la position angulaire de l'arbre à came et un vilebrequin équipé d'un système de mesure de la position angulaire du vilebrequin. En particulier, l'invention porte sur la détermination de la position relative d'un arbre à cames vis-à-vis du vilebrequin qui l'entraine.
  • Pour connaitre la position d'un moteur dans son cycle de combustion, il est connu de doter le vilebrequin et un ou plusieurs arbres à cames du moteur de capteurs. Le système de mesure de la position de l'arbre à came et du vilebrequin comprend généralement un capteur électrique immobile lié au bâti du moteur et d'une cible fixée à l'élément tournant étudié (arbre à cames ou vilebrequin). La cible est généralement constituée d'une couronne dentée, telle que le capteur électrique positionnée en regard de celle-ci est apte à détecter, sous la forme de fronts correspondant à des changements d'état du capteur liés à la présence ou l'absence de dents en regard de celui-ci, les dents de la couronne ainsi que certaines singularités qu'elle peut présenter.
  • La mesure de la position angulaire de l'arbre à cames consiste à déterminer, pour des positions remarquables de la cible arbre à cames mesurées par le capteur, leur position dans le repère lié à la cible vilebrequin. Ces positions remarquables sont en général les fronts de la cible arbre à cames équidistant.
  • On détermine généralement ce positionnement à chaque phase de démarrage du moteur. Sur un moteur muni de déphaseurs d'arbre à cames, le positionnement est déterminé lorsque les déphaseurs sont dans une position connue, c'est-à-dire "en butée", correspondant par exemple au déphasage nominal ou à un déphasage de référence du ou des arbres à cames. Cette phase de détermination de la position relative de l'arbre à cames est communément appelée phase d'apprentissage.
  • Un positionnement précis de l'arbre à cames (ou des arbres à cames) par rapport au vilebrequin qui l'entraine est important afin d'assurer un pilotage précis du moteur (injections, éventuellement allumage pour les moteurs à allumage commandé, etc.).
  • Dans l'art antérieur connu, les stratégies mises en jeu pour cette phase d'apprentissage consistent dans un premier temps à mesurer et enregistrer le positionnement des différents fronts utiles de la cible de l'arbre à cames par rapport au vilebrequin. La précision obtenue sur le positionnement réel des fronts de l'arbre à cames par rapport au vilebrequin dépend alors essentiellement des imprécisions mécaniques (tolérances des pièces et montage) ainsi que de l'imprécision liée à la chaîne de mesure des différents capteurs mis en jeu.
  • D'une façon générale, dans l'art antérieur, deux hypothèses alternatives peuvent être considérées. Les mesures effectuées peuvent en effet être considérées de deux façons distinctes.
  • La première méthode consiste à privilégier la valeur mécanique théorique, même si un décalage est constaté dans la mesure réalisée. Les valeurs mesurées pour chaque front sont comparées aux valeurs théoriques de la position de chaque front enregistrées dans le calculateur. La différence des deux est soustraite à la mesure afin que par la suite, la valeur de la mesure corresponde au calage mécanique nominal.
  • Cette méthode présente l'avantage d'éliminer les dispersions électriques. Son inconvénient est de ne pas tenir compte des dispersions mécaniques, ce qui entraine une certaine imprécision de la mesure.
  • La seconde méthode consiste à se baser sur la mesure effectuée. Les valeurs de la position de l'arbre à cames lues par le capteur sont directement utilisées par les autres fonctions du contrôle moteur. En procédant ainsi, on ne tient pas compte des dispersions électriques, c'est-à-dire de l'effet des différentes imprécisions de mesure des capteurs mis en jeu ainsi que dans la chaîne de traitement des mesures effectuées.
  • Ainsi, la précision des méthodes connues est toujours conditionnée par les dispersions mécaniques ou les dispersions « électriques » de mesure et de traitement des informations mesurées.
  • L'invention vise à définir un procédé permettant d'améliorer la précision de l'apprentissage de la position d'un arbre à cames par rapport au vilebrequin qui l'entraine.
  • Plus précisément, l'invention porte sur un procédé de détermination du calage d'un arbre à cames d'un moteur à combustion par rapport à un vilebrequin qui l'entraine, dans lequel on mesure une position angulaire de l'arbre à cames, et dans lequel :
    • on détermine un intervalle de calage nominal de l'arbre à cames, en fonction de la configuration mécanique du moteur et des tolérances mécaniques des pièces le constituant ;
    • on détermine un intervalle de calage mesuré, en fonction de l'intervalle de tolérance de la mesure de la position angulaire de l'arbre à cames;
    • on détermine l'intervalle de recoupement entre l'intervalle de calage nominal et l'intervalle de calage mesuré ;
    • on définit le calage effectif de l'arbre à cames selon une loi de sélection dans l'intervalle de recoupement.
    Ainsi, la mise en oeuvre d'un tel procédé permet une meilleure précision dans l'apprentissage de la position du vilebrequin. En effet, le procédé développé prend en considération les incertitudes dans la position de l'arbre à cames liées aux tolérances mécaniques des éléments constituant le moteur, mais également les incertitudes dans la mesure de la position du vilebrequin (tolérances de mesure des capteurs mis en jeu, mais aussi les incertitudes induites par la chaîne de traitement des informations mesurées).
  • Dans une variante de l'invention, la loi de sélection consiste à choisir la position médiane de l'intervalle de recoupement. C'est une solution simple permettant la mise en oeuvre du procédé, avec un gain déjà significatif sur la précision de détermination de la position de l'arbre à cames. Cette solution peut notamment être adoptée lorsqu'aucune étude statistique sur les dispersions mécaniques et de mesure n'a été menée pour le moteur considéré.
  • Dans une autre variante de l'invention, la loi de sélection est basée sur une étude statistique des dispersions mécaniques et de mesure. Une telle étude permet d'augmenter la précision du procédé. Elle permet un choix plus judicieux dans l'intervalle de recoupement, en donnant une certaine prépondérance à la position théorique ou à la position mesurée de l'arbre à cames.
  • De préférence, le procédé selon l'invention est exécuté immédiatement après la synchronisation du moteur. On obtient ainsi un apprentissage de la position de l'arbre à cames au démarrage du moteur.
  • De préférence, la mesure de la position de l'arbre à came est réalisée par recoupement d'informations provenant d'un premier capteur en regard d'une cible vilebrequin et d'un second capteur en regard d'une cible portée arbre à cames. On emploie ainsi un dispositif largement connu et employé sur les moteurs à combustion.
  • Dans une variante de l'invention appliquée à un moteur comportant un arbre à cames présentant un dispositif de déphasage, on place l'arbre à cames dans une position de déphasage de référence pendant le déroulement du procédé. Selon la technologie de déphaseur utilisée, on place l'arbre à cames dans une position mécaniquement connue avec une bonne fiabilité, ou dans une position optimale de déphasage pour le démarrage du moteur.
  • De préférence, le déphasage de référence est obtenu en positionnant le dispositif de déphasage en butée mécanique. La précision de la position de référence adoptée est ainsi maximisée.
  • L'invention porte également sur un procédé de diagnostic d'un moteur à combustion mettant en jeu un procédé de détermination du calage d'un arbre à cames selon l'invention, caractérisé en ce que, si l'intervalle de recoupement est nul, on conclut à une non-conformité. En effet, si la mesure de la position de l'arbre à cames est incohérente avec la position mécaniquement possible, au point qu'il n'y ait pas de recoupement des intervalles considérés, ou bien la mesure est fausse ou bien le moteur es « hors cote ». Son fonctionnement est alors hasardeux, et pourrait même être dangereux pour son intégrité.
  • De préférence, si une non-conformité est détectée, on applique au moteur une stratégie de fonctionnement de sécurité préservant l'intégrité du moteur. Cette stratégie peut être, selon diverses variantes de l'invention ou selon le degré de l'incohérence constaté, un fonctionnement en mode dégradé, en utilisant des calages d'injection et un éventuel déphasage de l'arbre à cames garantissant une grande sécurité de fonctionnement, ou encore consister en l'interdiction du démarrage du moteur afin de le préserver.
  • L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le procédé et les moyens de sa mise en oeuvre, dans un mode de réalisation préférentiel.
  • La figure 1 présente schématiquement un ensemble comportant un arbre à cames et un vilebrequin qui l'entraine, dans une architecture permettant l'adoption de la stratégie développée.
  • La figure 2 présente schématiquement les informations permettant la détermination du calage d'un arbre à cames, selon une variante de l'invention.
  • La figure 3 présente un synoptique d'un procédé conforme à l'invention.
  • La figure 1 représente schématiquement un ensemble comportant un arbre à cames et un vilebrequin qui l'entraine, dans une architecture permettant l'adoption de la stratégie développée. Plus précisément, l'exemple ici représenté correspond à un moteur 3 cylindres présentant une architecture compatible avec l'invention.
  • Un vilebrequin 1 présente des moyens de détermination de sa position angulaire, comportant une cible vilebrequin 2, constituée d'une couronne dentée solidaire du vilebrequin, en regard de laquelle est positionné un premier capteur 3. La couronne comporte aussi une singularité. Le passage des dents de la cible solidaire du vilebrequin 1 devant le premier capteur 3, immobile, génère un signal composé de fronts électriques et permet ainsi de déterminer la position angulaire du vilebrequin 1. La singularité permet d'établir un repère dans le cycle de combustion du moteur et ainsi d'identifier la position angulaire du vilebrequin dans le cycle de combustion du moteur.
  • Le vilebrequin 1 effectuant deux tours par cycles dans le cadre d'un moteur à combustion à 4 temps, le positionnement absolu du moteur dans le cycle de combustion nécessite une seconde information.
  • Un arbre à cames 4 est entrainé en rotation par le vilebrequin 1, et présente une cible arbre à cames 5 en regard de laquelle est positionné un second capteur 6. Des moyens de transmission 7 assurent la liaison entre le vilebrequin et l'arbre à cames. Les moyens de transmission 7 peuvent comporter par exemple une courroie ou une chaîne de distribution, ou une cascade de pignons.
  • La cible arbre à cames est elle aussi composée de fronts mécaniques. La technologie du capteur AAC est identique à celle du capteur de régime. Le second capteur 6 convertit les créneaux mécaniques observés en créneaux électriques, tout comme le fait le premier capteur 3.
  • L'information donnée par les deux capteurs permet le positionnement du moteur dans son cycle de combustion.
  • Le pilotage du moteur requière en outre de connaitre précisément la position de l'arbre à cames 4. Connaissant la position du vilebrequin 1, on connait a priori la position de l'arbre à cames 4. En effet, par construction, tout arbre à came entrainé par un vilebrequin présente un calage nominal (c'est-à-dire une position angulaire nominale) par rapport au vilebrequin. Cela est vrai, tant pour un arbre à came unique assurant les fonctions d'admission et d'échappement que pour un arbre à cames d'admission et un arbre à came d'échappement. Ainsi, à partir du plan technique du moteur (où on retrouve les côtes de chaque pièce), il est possible de connaitre la position nominale d'un arbre à cames en fonction de la position du vilebrequin.
  • On peut par exemple chercher à connaitre la position d'un nez de came 8 par rapport à la position d'un maneton 9 du vilebrequin, et ce pour chaque cylindre.
  • Cependant, toujours par construction, la valeur nominale du calage donnée au plan présente une certaine tolérance. Lors de la conception du moteur et la réalisation des pièces, les différentes pièces présentent chacune une dispersion par rapport à leur cote nominale. La somme des dispersions de chacune des pièces participant au calage du moteur forme ainsi la dispersion ou tolérance du calage. La connaissance de cette tolérance permet d'affirmer que chaque moteur possède un calage compris dans un intervalle de dispersion autour du calage nominal du moteur. Ainsi, une position nominale de calage et un intervalle de tolérance mécanique de calage sont connus pour chaque définition technique de moteur.
  • Par ailleurs, lors du fonctionnement du moteur, les capteurs de position du vilebrequin 1 et de l'arbre à cames 4 permettent d'obtenir la mesure de la position des arbres à cames par rapport au vilebrequin. Cette mesure correspond en pratique à la mesure de la position de la cible vilebrequin par rapport aux cibles des arbres à cames. Pour chaque cylindre, on peut par exemple souhaiter connaître la mesure de la position du nez de came 8 par rapport au point mort haut du maneton 9. Pour cela, il faut ajouter à la mesure les cotes angulaires entre la cible arbre à cames et le nez cames, et entre la cible vilebrequin et le maneton.
  • Cette mesure présente elle aussi une certaine dispersion. Le positionnement des capteurs, les dispersions sur les pièces (arbre à cames, cibles, ...) et la chaîne de traitement électrique et électronique sont des facteurs d'incertitudes sur la mesure de la position de l'arbre à cames 4. Cette dispersion peut être connue par l'intermédiaire du plan technique du moteur, de la documentation technique des systèmes de mesure, ou encore d'un plan de mesures statistique sur une large population de systèmes.
  • Ainsi, une mesure angulaire du calage et un intervalle de tolérance de la mesure est connus pour chaque moteur en fonctionnement.
  • On peut donc connaitre les éléments suivants, que l'on a schématiquement représentés sur la figure 2 sur des axes représentant le cycle moteur vis-à-vis de la position du vilebrequin de 0° à 720° (deux tours de vilebrequin étant effectués à chaque cycle).
    • La cote nominale angulaire α du nez de came par rapport au point mort haut du maneton (c'est-à-dire le calage nominal de l'arbre à cames)
    • la tolérance sur la cote nominale angulaire du nez de came par rapport au point mort haut du maneton, permettant de définir un intervalle de calage nominal β de l'arbre à cames
    • la mesure de la position angulaire du nez de came χ par rapport au point mort haut du maneton
    • la précision de la mesure de la position angulaire du nez de came par rapport au point mort haut du maneton, permettant de définir un intervalle de calage mesuré δ
  • Dans l'invention, on définit l'intervalle de recoupement ε entre l'intervalle de calage nominal β et l'intervalle de calage mesuré δ. Si ce dernier intervalle est nul (inexistant), dans la variante de l'invention ici considérée, on conclut à une non-conformité du moteur. Cette non-conformité peut par exemple traduire un décalage de la distribution, des pièces non conformes, le mauvais positionnement d'un capteur, etc. Alors, une stratégie de sécurité peut être appliquée au moteur, c'est-à-dire une stratégie de commande du moteur dans un mode dégradé assurant sa fiabilité, en prenant par exemple en compte une valeur de calage prédéfinie et une stratégie d'injection non optimisée mais assurant la fiabilité du moteur.
  • Dans la variante préférentielle de l'invention, on définit alors le calage effectif φ de l'arbre à cames en prenant le calage médian de l'intervalle de recoupement ε.
  • Dans une autre variante de l'invention, une étude statistique de la répartition des incertitudes mécaniques et électriques, et de leur influence sur la position effective de l'arbre à cames par rapport au vilebrequin pour un type de moteur déterminé, peut amener à prendre pour calage effectif un point positionné différemment dans l'intervalle de recoupement ε.
  • La figure 3 présente le synoptique d'un procédé selon l'invention.
  • D'une une mémoire A, on rappelle la cote nominale angulaire α, la tolérance sur la cote nominale angulaire du nez de came par rapport au point mort haut B, et la précision de la mesure de la position angulaire du nez de came par rapport au point mort haut du maneton C.
  • Une étape de mesure D permet en outre l'obtention de la mesure de la position angulaire du nez de came χ.
  • De ces paramètres, on détermine un intervalle de calage nominal β de l'arbre à cames présentant une borne inférieure de calage nominal β1 et une borne supérieure de calage nominal β2. On détermine également un intervalle de calage mesuré δ, présentant une borne inférieure de calage mesuré δ1 et une borne supérieure de calage mesuré δ2.
  • On détermine l'intervalle de recoupement ε, compris entre la valeur maximale entre la borne inférieure de calage nominal β1 et la une borne inférieure de calage mesuré δ1 d'une part, et la valeur minimale entre la borne supérieure de calage nominal β2 et la borne supérieure de calage mesuré δ2 d'autre part.
  • Dans une étape de diagnostic E, on analyse si cet intervalle est nul ou non. Si l'intervalle de recoupement ε est nul, on conclue à une non-conformité du moteur auquel le procédé est appliqué. Eventuellement, une stratégie de fonctionnement en mode dégradé, ou stratégie de sécurité SC peut lui être appliquée. Si l'intervalle de recoupement ε n'est pas nul, le moteur est considéré conforme pour ce qui est du calage de l'arbre à cames.
  • Dans une étape finale F , on détermine un calage effectif φ pouvant être, selon la variante de l'invention appliquée, la valeur médiane de l'intervalle de recoupement ε, ou, si une étude statistique de la répartition des dispersions (influence sur la position de l'arbre à cames des tolérances mécaniques et de mesures) a été menée, une autre valeur sélectionnée dans l'intervalle de recoupement ε, en fonction la répartition statistique connue.
  • Ainsi, l'application à un moteur d'un procédé selon l'invention permet une amélioration de la précision dans l'apprentissage du calage d'un ou des arbres à cames du moteur. Cette plus grande précision permet en outre d'améliorer les lois de commandes du moteur (injection, éventuellement allumage, etc.) et d'améliorer la précision des modèles de remplissage des cylindres. Par ailleurs, un certain nombre de défauts sur le système de distribution du moteur peuvent être détectés, par exemple lorsqu'il y a une incompatibilité entre l'intervalle de calage nominal et l'intervalle de calage mesuré. Enfin, ce procédé est parfaitement applicable à un moteur équipé d'un dispositif de distribution variable, par exemple un déphaseur.

Claims (9)

  1. Procédé de détermination du calage d'un arbre à cames (4) d'un moteur à combustion par rapport à un vilebrequin (1) qui l'entraine, dans lequel on mesure une position angulaire de l'arbre à cames (4), et caractérisé en ce que :
    • on détermine un intervalle de calage nominal (β) de l'arbre à cames (4), en fonction de la configuration mécanique du moteur et des tolérances mécaniques des pièces le constituant ;
    • on détermine un intervalle de calage mesuré (δ), en fonction de l'intervalle de tolérance de la mesure de la position angulaire de l'arbre à cames (4) ;
    • on détermine l'intervalle de recoupement (ε) entre l'intervalle de calage nominal (β) et l'intervalle de calage mesuré (δ);
    • on définit le calage effectif (φ) de l'arbre à cames selon une loi de sélection dans l'intervalle de recoupement (ε).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la loi de sélection consiste à choisir la position médiane de l'intervalle de recoupement (ε).
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la loi de sélection est basée sur une étude statistiques des dispersions mécaniques et de mesure.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est exécuté immédiatement après la synchronisation du moteur.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure de la position de l'arbre à came (4) est réalisée par recoupement d'informations provenant d'un premier capteur (3) en regard d'une cible vilebrequin (2) et d'un second capteur (6) en regard d'une cible portée arbre à cames (5).
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, appliqué à un moteur comportant un arbre à cames présentant un dispositif de déphasage, caractérisé en qu'on place l'arbre à cames dans une position de déphasage de référence pendant le déroulement du procédé.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le déphasage de référence est obtenu en positionnant le dispositif de déphasage en butée mécanique.
  8. Procédé de diagnostic d'un moteur à combustion mettant en jeu un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, si l'intervalle de recoupement (φ) est nul, on conclut à une non-conformité.
  9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, si une non-conformité est détectée, on applique au moteur une stratégie de fonctionnement de sécurité préservant l'intégrité du moteur.
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