Brevet FR2526865A1 — publié le 19831118

"Installation pour le contrÈle du jeu des soupapes d'admis- sion et d'échappement d'une machine à piston " L'invention concerne une installation pour le contrôle du jeu des soupapes d'admission et d'échappe- ment d'une machine à-piston. Des jeux de soupapes correctement réglés sont très importants pour des machines à pistons, car les usures intervenant dans le fonctionnement des soupapes en dépen- dent dans une large mesure, ces usures, lors du dépasse-. ment de certaines valeurs tolérables, aboutissant à des perturbations du fonctionnement ou à des altérations du rendement, etc Habituellement les jeux des soupapes sont contrôlés à la main au moyen de calibres constitués de pe- tites feuilles minces de métal de différentes épaisseurs, ces petites feuilles de métal étant par exemple introduites à cet effet, directement entre le cercle de base de la came et la surface d'actionnement d'un poussoir à cloche ou en- tre deux autres pièces appropriées du mécanisme de la sou- pape A partir de l'épaisseur respective de la petite feuil- le pouvant encore être introduite ou pouvant ne plus l'être, on peut obtenir une indication sur le jeu de soupapes exis- tant Ce contr 8 le doit, bien entendu, être effectué alors que la machine à piston n'est pas en fonctionnement et après que le mécanisme de la soupape ait été rendu préala- blement accessible, ce qui présente d'une part, l'inconv 6- 2._ nient que les modifications du jeu de la soupape intervenant dans certaines circonstances au cours du fonctionnement de la machine à piston du fait des tensions des influences du déplacement sur les différentes parties constitutives, ne -peuvent pas être détectées et que, d'autre part, une dépen- se relativement importante est nécessaire pour préparer ce contrôle, ce qui, par exemple, pour le contrôle routinier de machines à pistons complètement montées, est non souhai- table. Le but de la présente invention est de créer une installation pour le contrôle du jeu des soupapes d'ad- mission et d'échappement d'une machine à piston, installa- tion permettant d'une façon simple une indication rapide et correcte en ce qui concerne le jeu effectivement exis- tant des différentes soupapes, les opérations supplémentai- res de montage et de démontage sur la machine à piston com- plètement montée, étant évitées dans toute la mesure du. possible. L'invention part de ce que, les bruits métal- liques intervenant lors de l'ouverture et de la fermeture des soupapes, sont décalés du temps d'ouverture ou de fer- meture théorique connu à partir du diagramme angulaire du vilebrequin et du diagramme descames, d'un laps de temps directement en relation avec la grandeur du jeu de la soupape Ces bruits métalliques sont principalement pro- duits lors de l'ouverture de la soupape par la grandeur fi- nale de la vitesse d'impact résultant du jeu de la soupape entre les deux éléments du mécanisme de la soupape présen- tant ce jeu, et lors de la fermeture de la soupape, ces bruits proviennent principalement de la vitesse d'impact finale du clapet de soupape sur le siège de soupape qui lui est associé En se basant sur cette considération, la présente invention consiste en ce que la machine à piston pour permettre ce contrôla, est entra née par des moyens extérieurs, au moins un détecteur de vibrations pour l'en- 3.- registrement des vibrations acoustiques de structure étant installé sur la surface de la machine à piston dans la zone de fonctionnement des soupapes, en étant en liaison avec une unité d'exploitation à laquelle il délivre les signaux correspondants à l'acoustique de structure intervenant à son emplacement d'installation, cependant que sur le vilebrequin de la machine à piston est prévu un indica- teur de repère angulaire qui est en liaison avec l'unité d'exploitation et qui, en coopération avec celle-ci, déli- vre des signaux de référence correspondant au moins à une position angulaire définie du vilebrequin, l'unité d'ex- ploitation comportant un circuit de portes qui, déclenché par les signaux de référence de l'indicateur de repère angulaire, est ouvert pour les signaux acoustiques de struc- ture captés dans l'intervalle de temps connu à partir du diagramme angulaire du vilebrequin d'un des deux pointe terminaux de chaque déplacement de soupapes cependant que les signaux traversant le circuit de portes sont appliqués à un circuit de valeur limite en liaison avec l'unité d'ex- ploitation, ce circuit assurant sur un dispositif d'affi- chage qui lui est raccordé, un affichage bon ou mauvais par comparaison de niveaux avec au moins un niveau de dé- clenchement. Par la demande de brevet européen comportant le numéro de publication 31 806, on conna t une installa- tion pour le contrôle du fonctionnement des soupapes de machines à pistons, dans laquelle des microphones sont disposés sur les canalisations d'admission et d'échappe- ment de la machine à piston, laquelle pour ce contrÈle de fonctionnement, est entralnée par des moyens extérieurs, les signaux de ces microphones, provenant principalement de bruits de sifflement de soupapes non étanches, étant appliqués à un circuit de portes commandé en fonction de l'angle du vilebrequin de la machine à,piston Du fait de l'utilisation avantageuse dans le cas de ce dispositif 4.- connu,des signaux de bruits d'air en corrélation avec le contr 3 le d'étanchéité des soupapes, on ne peut obtenir aucune indication sur l'importance du jeu des soupapes à cause des durées relativement longues des signaux interve- nant alors depuis leur apparition jusqu'à leur enregistre- ment Déjà pour constater les temps de commande effectifs des soupapes, ce qui avec ce dispositif connu est en prin- cipe encore possible, les tubulures d'alimentation ou d'évacuation pour chaque soupape doivent être enlevées et des microphones distincts dans chaque cas, doivent être installés aux embouchures sur la tête de cylindre avec des adaptateurs relativement coûfteux. Grâce aux dispositions décrites conformément à la présente invention, il est par contre possible de cap- ter déjà avec un unique détecteur de bruits de structure, qui peut être installé sans autre opération de montage ou de démontage sur la machine à piston, des signaux de bruits de structure qui, du fait de leur durée réduite, convien- nent remarquablement aussi pour la détermination de diffé- rences de durées très courtes, telles qu'elles se produi- sent lors d'écarts dans le jeu des soupapes Les fenêtres sur le circuit de portes peuvent alors être positionnées de façon telle que les intervalles de temps connus à partir du diagramme angulaire du vilebrequin ou bien des cames, en tenant compte du jeu théorique des soupapes,-se situent au début de la zone d'ouverture, de sorte que les bruits provoqués à cet instant viennent se situer directement dans la zone d'ouverture du circuit de portes et qu'ainsi un niveau de signal relativement élevé est susceptible d'être enregistré. En soi, le contrôle de l'un des deux points -terminant du déplacement de la soupape, c'est-à-dire du bruit d'ouverture ou bien du bruit de fermeture, est suf- fisant pour le contr 8 le de la soupape, car un jeu de sou- pape réglé de façon incorrecte se manifeste naturellement 5.- de la même façon lors de l'ouverture et lors de la ferme- ture de la soupape Lorsque toutefois les deux points ter- minaux du déplacement de la soupape sont surveillés con- formément à la présente invention, la précision peut 9 tre augmentée ou bien les défauts peuvent être plus facilement distingués. Selon une autre réalisation de l'invention, il est prévu que le circuit de valeur limite pour chaque fenêtre du circuit de portes, comporte deux niveaux de dé- clenchement, dont le premier se situe au-dessus du niveau de base existant en l'absence de bruit de soupape, tandis que le second se situe au-dessus du niveau maximal résul- tant d'une soupape unique On peut ainsi contrôler séparé- ment si dans la zone angulaire du vilebrequin dans laquel- le pour un jeu de soupape correctement réglé le bruit cor- respondant devrait intervenir, il y a un niveau se situant au-dessus des bruits de base ou bien si, dans cette zone, le niveau de bruits d'une soupape unique est dépassé Dans la mesure o le premier contrôle de niveau donne un résul- tat négatif, on peut en déduire que le jeu de la soupape considérée est mal réglé, car alors le bruit d'ouverture ou bien de fermeture intervient trop tôt ou trop tard Dans la mesure o le second contrôle de niveau aboutit à un ré- sultat positif, cela signifie que dans la zone angulaire du vilebrequin considéré, intervient non seulement le bruit d'une soupape mais au moins le bruit d'une autre soupape, ce qui indique également un jeu de soupape réglé de façon non correcte Dans le cas d'un jeu de soupape correctement réglé sur la totalité de la machine à piston, le premier contrôle de niveau devrait alors se traduire sur l'ensemble des fenêtres du circuit de portes, par un résultat positif et le second contrôle de niveau par un résultat négatif. Selon un autre perfectionnement avantageux de l'invention, un redresseur de signaux et un intégrateur qui lui est raccordé sont branchés en amont du circuit de 6.- valeur limite, ce qui accroît l'intensité du signal dis- ponible pour la comparaison de niveaux et améliore ainsi la précision de l'installation. Selon une autre forme avantageuse de l'inven- tion il est prévu que les zones d'ouverture du circuit de portes déclenché par les signaux de référence de l'indica- teur de repère angulaire, sont susceptibles d'être réglées sur l'unité d'exploitation, tant en ce qui concerne leurs positions réciproques relatives qu'en ce qui concerne leurs étendues respectives, auquel cas il est notamment avanta- geux que la hauteur du niveau de déclenchement soit suscep- tibles d'être réglée de façon distincte pour chaque fenêtre du circuit de portes Grâce à ces dispositions, l'installa- tion conforme à l'invention peut être adaptée de façon simple et sans problème à différents types de machines à pistons à contr 3 ler qui peuvent, bien entendu, comporter des temps. de commande différents de leurs mécanismes de soupapes. L'invention va être exposée plus en détail en se référant aux dessins cijoints dans lesquels * la figure 1 est une représentation schéma- tique d'un exemple de réalisation d'une installation con- -forme à la présente invention, la figure 2 montre la courbe de déplace- ment des pistons d'un cylindre unique de la machine à pis- ton représentée sur la figure 1, la figure 3 montre les courbes des cames. afférentes à la figure 2, la figure 4 montre les signaux de bruits de structure qui interviennent, la figure 5 montre les signaux servant à la commande de circuit de portes dans l'unité d'exploita- tion selon la figure 1. Le moteur à combustion interne à quatre cy- lindres 1 représenté sur la figure 1, est entraîné, pour permettre le contr 8 le du jeu des soupapes, par un moteur 7.- extérieur 2 au moyen d'un arbre d'accouplement 3 En deux emplacements prédéterminés dans la zone du mécanisme de soupape 4, un détecteur de vibrations 5 est respectivement installé sur la surface du moteur à combustion interne 1 pour l'enregistrement de vibrations acoustiques de struc- ture, chacun de ces détecteurs étant relié par une canali- sation 6 à une unité d'exploitation et délivrant à celle- ci les signaux correspondants aux bruits de structure in- tervenant à l'emplacement oh il est installé Bien entendu, la position représentée des détecteurs de vibrations 5 peut être modifiée de façon correspondante aux différentes conditions De même, on peut également, selon les circons- tances, opérer avec un détecteur de vibrations unique ou bien avec plusieurs détecteurs de vibrations. Sur le volant 7 du moteur à combustion inter- ne 1, il est prévu un indicateur de repère angulaire 8, en liaison avec l'unité d'exploitation, et qui délivre des signaux de référence correspondant au moins à une position -angulaire définie du vilebrequin du moteur à combustion in- terne. L'unité d'exploitation comporte un circuit de portes 9 qui, déclenché par les signaux de référence de l'indicateur de repère angulaire 8, est ouvert pour les signaux de bruits de structure arrivant par l'intermédiaire des canalisations 6, au moins dans l'un des intervalles de temps connus à partir du diagramme angulaire du vile- brequin du moteur à combustion interne de l'un des deux points terminaux de chaque déplacement de soupape Les zones d'ouverture du circuit de portes 9 déclenchées par les signaux de référence de l'indicateur de repère angulaire 8 sont susceptibles d'être réglées par l'intermédiaire d'une unité de réglage 10, tant en ce qui concerne leurs positions réciproques relatives qu'en ce qui concerne leurs étendues respectives. Les gignanx traversart le circuit de portes 9 8.- du détecteur de vibrations 5 sont, dans l'exemple de réa- lisation représenté, appliqués par l'intermédiaire d'un circuit redresseur Il et d'un intégrateur 12 à un circuit de valeur limite 13, lequel, par comparaison de niveaux avec deux niveaux de déclenchement, assure un affichage bon ou mauvais sur un dispositif d'affichage 14 qui lui est raccordé Les niveaux de déclenchement sur le circuit de valeur limite 13, sont susceptibles d'être réglés séparé- ment sur un dispositif de réglage 15 en ce qui concerne la hauteur du niveau pour chacune des fenêtres du circuit de portes 9. Il y a lieu de mentionner ici que la façon dont est réalisé le fonctionnement ci-après décrit des différents groupes constitutifs mentionnés, peut être quelconque, les unités de ce type appartenant à l'état de la technique et qu'il est également sans importance, dans le cadre de la présente invention, que les unités ou les groupes constitutifs précités soient réalisés de façon matérielle ou logicielle. En se référant auzdiagrammes explicatifs des figures 2 à 5, qui pour simplifier la représentation s'appliquent dans l'ensemble à un cylindre unique-du mo- teur à combustion interne 1 de la figure 1, le fonctionne- ment de l'installation conforme à l'invention va être ex. posé plus en détail. Sur la figure 2 est indiquée la courbe de déplacement du piston entre deux points morts haut d'al- lumage 16, c'est-à-dire pour un cycle complet d'une machine à quatre temps Entre les deux points morts haut d'alluma- ge 16 sont indiqués les deux points morts inférieurs 17 ainsi que le point mort de transition 18 Sur la représen- tation selon la figure 3, sont indiquées les courbes de déplacement correspondantes des cames assurant l'actionne- ment des soupapes, la courbe correspondant à la soupape d'échappement étant indiquée par 19 et celle correspondant 9.- à la soupape d'admission par 20. Du fait du Jeu intervenant dans le mécanis- me de soupape (figure 3), le point d'ouverture effectif 21 de la soupape d'échappement,et 22 de la soupape d'ad- mission, se situe un peu après le début correspondant du soulèvement de la came, tandis que le point de fermeture effectif 23 de la soupape d'échappementet 24 de la sou- pape d'admission se situe un peu avant la fin du soulève- ment de la came Pour cette raison, il existe, d'une part, au début de l'actionnement de la soupape, une vitesse re- lative finale entre les pièces présentant le jeu de sou- pape a et, d'autre part, l'application du clapet de sou- pape sur le siège de soupape s'effectue avec une vitesse finale, ce qui, du fait de l'entrée en contact des pièces métalliques correspondantes, aboutit à des bruits contrô- lables Ces bruits sont indiqués sur la figure 4 sous la forme des signaux de bruits de structure susceptibles d' tre contrlées par exemple grâce au détecteur de vibrations se- lon la figure 1. Par l'intermédiaire du circuit de portes 9, lequel est cadencé en coopération avec l'indicateur de re- père angulaire 8 par exemple avec les successions de si- gnaux correspondant à la figure 5, les signaux du détecteur de vibrations 5 survenant dans la zone d'ouverture, par- viennent à un circuit redresseur 11 après quoi les amplitu- des de signaux ainsi redressées sont totalisées dans l'in- tégrateur 12 pendant la durée d'ouverture de la fenêtre correspondante Les signaux totalisés présents dans l'in- tégrateur 12, après la fermeture de la fenêtre après une certaine durée prédéterminable, sont analysés dans le cir- cuit de valeur limité 13 au moyen de deux niveaux de dé- clenchement, le plus bas de ces niveaux se situant par exem- ple au-dessus du niveau de base existant en l'absence de bruits de soupape, tandis que le plus haut se situe au- dessus du niveau maximal provenant d'une soupape unique. 10.- Le circuit de valeur limite 13 délivre ainsi dans ces cas, deux indications, concernant les niveaux dépassés, au dis- positif d'affichage 14, ces indications pouvant être exploi- tées pour une information bonne ou mauvaise en ce qui con- cerne le jeu de soupape. En variante de l'installation représentées le contrôle pourrait également s'effectuer uniquement sur l'un des deux points terminaux de chaque déplacement de soupape, c'est-à-dire, soit à l'instant de l'ouverture, soit à l'instant de la fermetures car, comme cela est directement visible sur la figure 3, un-décalage du niveau du jeu S de soupape se répercute de la même façon lors de l'ouverture que lors de la fermeture de la soupape Gr 4 cé au contrôle précédemment évoqué des deux points terminaux du déplacement de la soupapes on peut toutefois obtenir -une information plus précise et excluant des erreurs sur le. jeu de soupape. Dans la mesure oh le jeu de soupape-,a' s'écar- te d'une valeur théorique donnée par l'intermédiaire de là position de la fenêtre rendue libre sur le circuit de portes 9 (voir figure 5), cela va se répercuter directement sur le signal comparé finalement dans le circuit de valeur limite 13 avec les niveaux de déclenchement prédéterminés, et permettre une information sur la question de savoir si le jeu de soupape effectivement existant est tolérable ou non, Dans le cadre de la présente invention, il serait également concevable, si à l'intérieur d'une fen 8 tre du circuit de portes indiquant un jeu de soupape correcte- ment réglé, aucun signal correspondant n'est obtenu, de décaler cette fenêtre d'une faible quantité dans le temps ou bien en fonction de la position angulaire du vilebrequin, pour obtenir ainsi une information sur la présence d'un jeu de soupape trop réduit ou trop important Cela pourrait par exemple être effectué en cas de besoin par l'intermé- 11 - diaire de l'unité de réglage 10. le dispositif d'affichage 14 peut également comporter, pour délivrer une évaluation d'ensemble du fonc- tionnement de la soupape, des mémoires pour les informa- tions obtenues à partir de la comparaison de niveaux dans la zone des différentes fenêtres, ce qui permet par exem- ple également, après l'accomplissement de plusieurs cycles de vilebrequin, l'établissement d'une moyenne et donc une amélioration de la précision de la mesure. g 12.- R E V E N D I C A T I O N S 1. Installation pour le contrôle du jeu des soupapes d'admission et d'échappement d'une machine à piston, installation caractérisée en ce que la machine W piston ( 1) pour permettre ce contr 8 le est entra née par des moyens extérieurs, au moins un détecteur de vibrations ( 5) pour l'enregistrement des vibrations acoustiques de structure étant installé sur la surface de la machine i piston ( 1) dans la zone de fonctionnement ( 4) des soupapes, en étant en liaison avec une unité d'exploitation à la- quelle il délivre les signaux correspondants à l'acousti- que de structure intervenant à-son emplacement d'installa- tion, cependant que sur le vilebrequin de la machine à piston ( 1) est prévu un indicateur de repère angulaire ( 8) qui est en liaison avec l'unité d'exploitation et qui en coopération avec celle-ci, délivre des signaux de référence correspondant au moins à une position angulaire définie: du vilebrequin, l'unité d'exploitation comportant un circuit de portes( 9) qui, déclenché par les signaux de référence de l'indicateur de repère angulaire ( 8), est ouvert pour les signaux acoustiques de structure captés dans l'inter- valle de temps connu à partir du diagramme angulaire du vilebrequin d'un des deux points terminaux de chaque dépla- cement de soupape, cependant que les signaux traversant le circuit de portes ( 9) sont appliqués à un circuit de valeur limite ( 13) en liaison avec l'unité d'exploitation, ce circuit assurant sur un dispositif d'affichage ( 14) qui lui est raccordé, un affichage bon ou mauvais par comparaison de niveaux avec au moins un niveau de déclenchement. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de valeur limite ( 13) comporte pour chaque fenêtre du circuit de portes ( 9) deux niveaux de déclenchement, dont le premier se situe au- dessus du niveau de base existant sans bruit de soupape et dont le second se situe au-dessus du niveau maximal provoqué par 13.- une soupape distincte. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, en amont du circuit de valeur limite ( 13) sont branchés un redresseur de signaux ( il) et un intégrateur ( 12) qui lui est raccord 4. 4. Installation selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que les intervalles d'ou- verture du circuit de portes ( 9) déclenchés par les signaux de référence de l'indicateur de repère angulaire ( 8) sont susceptibles d'être réglés sur l'unité d'exploitation tant en ce qui concerne leurs positions relatives réciproques qu'en ce qui concerne leurs étendues respectives. 5. Installation selon l'une des revendica- tions 2 à 4 caractérisée en ce que la hauteur du niveau de déclenchement pour chaque fenêtre du circuit de portes ( 9) est susceptible d'être réglée séparément.