DEMANDE DE BREVET D`INVENTION Al

0 Date de dépôt : 04.08.11.
0 Priorité :
0
Date de mise à la disposition du public de la
demande : 08.02.13 Bulletin 13/06.
0
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recherche préliminaire :
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présent fascicule
0
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apparentés :
0 Demandeur(s) :
CONTINENTAL AUTOMOTIVE
FRANCE— FR et CONTINENTAL AUTOMOTIVE
GMBH— DE.
0 Inventeur(s) : CARBONNE LAURE, LARUE MARIE
NATHALIE et MARLE OLIVIER.
Titulaire(s) : CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE,
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH.
0 Mandataire(s) :
CONTINENTAL AUTOMOTIVE
FRANCE Société par actions simplifiée.
0 RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
0 N° de publication : 2 978 833
ser ue pour es
INSTITUT NATIONAL
(à
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l
duction)
DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
N°
d'enregistrement national :
11 02448
PARIS
C I Int 01 8 :
G 01 R 33/025 (2013.01), G 01 R 33/06, G 01 M 15/06
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION Al
0 PROCEDE DE CALIBRATION AUTOMATIQUE D'UN CAPTEUR D'ARBRE A CAMES POUR VEHICULE
AUTOMOBILE.
La présente invention a pour objet un procédé de calibration automa-
tique d'un capteur d'arbre à cames pour véhicule automobile, le dit véhicule
comportant au moins un arbre à cames (16), une cible (14) codée dentée (ou
encodeur magnétique) associée à cet arbre à cames et un capteur (10) de
champ magnétique placé à proximité de la cible pour détecter les variations
de champs magnétiques induites par le passage des dents de le cible à proxi-
mité du capteur, le dit capteur délivrant des signaux corrigés par un seuil de
i ■ détection K prédéterminé. Selon l'invention le procédé consiste à mesurer en
i cr continu, la valeur du champ magnétique pendant au moins un tour de la cible,
à déterminer l'amplitude maximale A nna , du champ mesuré pendant ce tour,
à déterminer l'amplitude
minimale A mi , du champ mesuré pendant ce tour, à former le rapport des
ty) amplitudes
A min
CO
A max
et a déterminer un coefficient de correction auto adaptatif K' à appliquer
au signal en provenance du capteur magnétique, tenant compte des imper-
CI) fections géométriques de la
cible selon la formule suivante:
A .
K' =- nun x K
CC
Arnax
LL
1111111011111101111111111111111111111111111

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La présente invention concerne un procédé de calibration automatique d'un
capteur d'arbre à cames pour véhicule automobile. Plus particulièrement, il s'agit de
déterminer de manière automatique le « faux rond » d'une roue dentée (également
appelée cible) montée en bout d'un arbre à cames d'un moteur d'un véhicule automobile.
5 Les capteurs d'arbre à cames sont utilisés dans un véhicule automobile pour
déterminer la position des différents cylindres dans le cycle de combustion du moteur,
c'est-à-dire si chaque cylindre est en phase d'admission, en phase de compression, en
phase d'explosion ou en phase d'échappement. Ces capteurs comportent un générateur
de champ magnétique (exemple : un aimant permanent), un moyen de détection du
10 champ magnétique (cellule à effet Hall, cellule magnéto résistive MR, cellule magnéto
résistive géante GMR,... par exemple) et un circuit électronique de traitement du signal
reçu par le moyen de détection du champ magnétique. Ces capteurs, dits capteurs actifs,
délivrent un signal digital à un calculateur central pour traitement.
Le générateur de champ magnétique peut être également la cible, composée
15 d'un matériau magnétique, présentant des alternances de pôles Sud et Nord. Dans ce cas
le capteur intègre ou pas d'aimant permanent suivant le moyen de détection utilisé. Par la
suite, on assimilera les pôles Sud et Nord aux dents et aux creux d'une cible mécanique.
De manière connue, un capteur d'arbre à cames est associé à une cible
solidaire d'un arbre à cames. Cette cible se présente sous la forme d'un disque dont la
20 périphérie est dentée. Ces dents ont une même hauteur mais des espacements (creux) et
des longueurs différents de manière à réaliser un codage (connu en soi) du
positionnement des cylindres dans le cycle de combustion d'un moteur thermique pour
véhicule automobile.
Le moyen de détection du champ magnétique, présent dans le capteur,
25 détecte le passage des dents de la cible devant lui et le signal qui en résulte permet de
déterminer la position de chaque cylindre par rapport au cycle de combustion du moteur,
de manière connue en soi.
Pour déterminer la position de chaque cylindre dans le cycle du moteur on
observe la courbe des variations du champ magnétique perçu par le capteur d'arbre à
30 cames pendant un tour de la cible. Cette courbe présente une suite de créneaux
correspondant chacun à une dent de la cible. En mesurant l'espacement entre chaque
créneau et la durée de chacun d'eux, il est possible de déterminer la position de chaque
cylindre par rapport au cycle de combustion moteur. A cet effet il est donc important de
garantir la précision de la position des fronts électriques du signal généré par le capteur
35 vis-à-vis de la position des fronts mécaniques de la cible. Chacun de ses fronts

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électriques étant représentatifs du passage des fronts mécaniques d'une dent. L'objectif
est de réduire au minimum le déphasage du signal dû au fait que le capteur et la cible
sont écartés l'un par rapport à l'autre de manière variable. Le signal électrique généré par
le capteur change d'état (haut ou bas) quand le signal magnétique croise un seuil
5 prédéterminé proportionnel à son amplitude. Pour ce faire, on fixe ce seuil (à 75 %, ce qui
correspond à un optimum vis-à-vis de la précision fronts électriques / fronts mécaniques
pour la majeure partie des cibles existantes) pour déterminer l'instant de passage de
chaque front définissant une dent. Ainsi dés qu'un premier maximum et un premier
minimum du champ magnétique perçu sont détectés on détermine quelle valeur seuil
10 correspond à 75 % de cette amplitude et on considère que l'on détecte un front
descendant si la valeur du champ magnétique mesurée passe en dessous de cette valeur
seuil, et inversement on détecte un front montant si la valeur du champ magnétique
mesurée passe au dessus de cette valeur seuil (ou vice-versa). Ce faisant on optimise le
moment de détection du front. Cependant ce procédé présuppose que toutes les dents
15 aient la même hauteur et qu'il n'existe pas de défaut de géométrie entre les différentes
dents. Il présuppose donc que la géométrie de la cible est quasi-parfaite.
Or de tels systèmes (capteurs et cible) présentent l'inconvénient d'être
sensibles au positionnement de la cible sur l'arbre à cames et à la géométrie de cette
cible.
20 Pour des questions de coûts, les cibles qui sont de simples pièces métalliques
munies de dents de dimensions et d'espacement prédéterminés, sont réalisées en grande
série et présentent souvent une géométrie imparfaite. Notamment les dents ne présentent
pas toujours une même hauteur par rapport au centre de la cible. Ce défaut est appelé
« faux rond ». Ceci a pour conséquence que la partie supérieure de chaque dent de la
25 cible n'est pas placée sur un même cercle centré sur l'arbre à cames. D'où l'appellation
« faux rond » donné à ce problème. A ce faux rond de fabrication de cible, peut s'ajouter
un faux rond de montage de la cible sur l'arbre à cames.
Bien entendu comme le capteur d'arbre à cames mesure les variations du
champ magnétique créé par le passage des dents devant lui, si une dent est plus basse
30 (ou plus haute) que les autres, l'écartement entre cette dent et le capteur varie par rapport
aux autres dents et provoque une variation du champ magnétique capté. Ces variations
de champ magnétiques peuvent fausser les mesures effectuées (dégradation de la
précision de la position des fronts électriques par rapport aux fronts mécaniques), voire ne
pas être interprétées par le capteur (non-détection d'une dent, le champ magnétique étant
35 en dessous du seuil de détection). Le signal délivré par le capteur d'arbre à cames est
alors erroné et la détermination correcte de la position de chaque cylindre dans le cycle
moteur est faussée voir impossible.

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Le but de la présente invention est de déterminer automatiquement le « faux
rond » présent sur une cible de manière à calibrer le moyen de détection du champ
magnétique pour tenir compte de ce « faux rond » et ainsi délivrer une mesure corrigée
(meilleure précision fronts électriques/fronts mécaniques et élimination du risque de non-
5 détection d'une dent) vers le calculateur central chargé de déterminer la position de
chaque cylindre dans le cycle moteur.
Un autre but de l'invention est de déterminer le « faux rond » pouvant
apparaître sur une cible suite à son vieillissement dans l'environnement moteur et à
calibrer automatiquement le capteur auquel cette cible est associée pour tenir compte de
10 ce « faux rond » de vieillissement.
A cet effet, la présente invention propose un procédé de calibration
automatique d'un capteur d'arbre à cames pour véhicule automobile, le dit véhicule
comportant au moins un arbre à cames, une cible codée dentée associée à cet arbre à
cames et un capteur de champ magnétique placé à proximité de la cible pour détecter des
15 variations de champs magnétiques induites par le passage des dents de la cible à
proximité du capteur, le dit capteur délivrant un signal électrique représentatif de dents et
de creux de la cible en fonction d'un seuil de détection prédéterminé K fonction de
l'amplitude du champ magnétique, le dit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à :
• mesurer en continu, la valeur du champ magnétique pendant un temps
20 correspondant au moins à un tour de la cible,
• déterminer l'amplitude maximale
Amax
du champ mesuré pendant ce temps,
• déterminer l'amplitude minimale A min du champ mesuré pendant ce temps,
• former le rapport des amplitudes et
Amax
• déterminer le seuil auto adaptatif K' de détection des dents et des creux de la
25 cible à appliquer au signal en provenance du capteur magnétique, tenant compte
des imperfections géométriques / de montage de la cible, selon la formule
suivante :
min
K'=
A
x K
A mx
Ainsi il est apparu que pour déterminer le « faux rond » (c'est à dire les
30 défauts de géométries et de montage) d'une cible, il suffit de mesurer les amplitudes
maximales et minimales du champ magnétique perçu pendant le passage des dents
pendant au moins une rotation de la cible, d'en former le rapport et de corriger le seuil de
détection fixe K utilisé auparavant en le multipliant par ce rapport des amplitudes.

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De ce fait il est non seulement possible de corriger un défaut de géométrie
présent sur une cible au moment de sa première mise en place mais aussi de détecter et
de corriger ce défaut géométrique lorsqu'il apparaît (problème de vieillissement de la cible
lors de son utilisation).
5 Selon l'invention le calcul du seuil de détection auto adaptatif est effectué de
manière automatique. Avantageusement ce calcul peut s'effectuer à chaque mise sous
tension du capteur ou de façon continue.
De manière avantageuse la détermination de l'amplitude maximale et de
l'amplitude minimale du signal pendant un tour de cible, est effectuée par mesure
10 continue du champ magnétique lors du passage de chaque dent devant le capteur. Le
champ minimal pendant un tour de cible, perçu lors du passage d'un creux à proximité du
capteur, est utilisé pour déterminer les amplitudes maximales et minimales. Ces
amplitudes sont en effet définies comme étant la différence entre le champ maximal ou
minimal perçu lors du passage d'une dent devant le capteur avec le champ minimal perçu
15
lors du passage d'un creux à proximité du capteur.
De manière avantageuse le seuil de détection pour une cible ne présentant
aucun défaut de géométrie est fixé à 75 % (ou tout autre valeur fixe en fonction de la
géométrie de la cible). Ce seuil de détection optimum doit permettre de fournir une
réponse électrique du capteur par rapport à la cible (fronts électriques) quasi-invariante en
20
fonction de l'écartement capteur-cible pour une cible ne présentant pas de défaut de
géométrie. Lorsque la cible présente un défaut de géométrie, ce seuil de détection est
remplacé par un seuil de détection corrigé qui tient compte du « faux rond ».
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux
compris à la lecture de la description qui suit (à titre d'exemple non limitatif) en référence
25 aux figures annexées dans lesquelles :
• la figure 1 est une vue schématique en coupe, représentant un capteur d'arbre à
cames et sa cible associée,
• la figure 2 illustre un exemple de courbes de variation du champ magnétique
perçu par un capteur associé à une cible ne présentant pas de défaut de
30 géométrie/montage et normalisées par rapport à l'entrefer (écartement entre le
capteur et les dents de la cible),
• la figure 3 illustre un exemple de courbes de variation du champ magnétique
perçu par un capteur associé à une cible présentant un défaut de
géométrie/montage et normalisées par rapport à l'entrefer,
35 • et la figure 4 est une vue schématique illustrant la variation de l'angle a du front
électrique en fonction de différents entrefers e et en fonction du seuil de
détection.