Brevet FR2819931A1 — publié le 20020726

L'invention concerne un procédé de réglage d'un actionneur électromagnétique. On connaît des moteurs à pistons dont les soupapes d'échappement ou d'admission sont actionnées par un actionneur électromagnétique monté sur la culasse du moteur et comportant un élément mobile qui agit sur l'extrémité de la queue de la soupape pour commander son ouverture ou sa fermeture. L'élément mobile comprend un poussoir coulissant, dont une extrémité coopère avec l'extrémité de la queue de la soupape, et l'autre extrémité est solidaire d'une palette montée pour se déplacer entre deux bobines fixes disposées en regard l'une de l'autre. La course de la palette est ainsi limitée entre deux points extrêmes, correspondant sensiblement aux positions ouverte et fermée de la soupape. L'extrémité de la queue de la soupape et l'extrémité correspondante du poussoir sont rappelées l'une vers l'autre par des moyens de rappel élastique antagonistes tels que des ressorts, de sorte qu'en l'absence d'action des bobines, l'ensemble mobile constitué de la soupape et de l'élément mobile de l'actionneur est rappelé vers un point neutre correspondant à une position d'équilibre. En fonctionnement, l'élément mobile est déplacé d'un point extrême à l'autre sous l'action combinée des moyens de rappel et des bobines pour ouvrir et fermer la soupape en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur. Le comportement dynamique de l'ensemble mobile est fonction de la position du point neutre. L'actionneur est pourvu d'un moyen de réglage pour déplacer le point neutre, afin d'ajuster le comportement dynamique de l'ensemble mobile. Un procédé de réglage connu consiste à amener le point neutre au centre géométrique des points extrêmes en mesurant la position de la palette à l'aide de cales d'épaisseur introduites entre la palette et les bobines et en agissant de façon correspondante sur le moyen de réglage. Cette méthode de réglage statique n'est pas satisfaisante, car elle ne permet pas de prendre en compte la dynamique de l'ensemble mobile, et notamment son inertie, ses frottements ou ses jeux de fonctionnement. En outre, ce réglage ne prend pas en compte les dissymétries géométriques ou les dissymétries magnétiques. On a aussi envisagé de relever les temps de déplacement aller et retour de l'ensemble mobile entre les points extrêmes, et d'agir sur le moyen de réglage pour assurer l'égalité de ces temps de déplacement. Cette méthode de réglage temporelle n'est pas plus satisfaisante, car il est très difficile de définir précisément des instants de début et de fin des déplacements. En effet, la détermination de ces instants est perturbée d'une part par les jeux de fonctionnement au voisinage d'un point extrême, ce qui rend les mesures imprécises, et d'autre part par le fait que l'ensemble mobile est fortement ralenti à l'approche d'un point extrême pour éviter un choc, ce qui introduit une incertitude dans la détermination de l'instant de fin de déplacement. L'invention a pour but de pallier les inconvénients précités. A cet effet, on propose, selon l'invention, un procédé de réglage comprenant les étapes de : -déterminer le point médian entre les points extrêmes ; - mesurer à différents instants la position de l'ensemble mobile lors d'un déplacement aller et un déplacement retour de l'ensemble mobile entre les points extrêmes ; - effectuer, pour un intervalle de temps séparant deux instants de mesure successifs un produit d'une valeur représentative d'une durée de l'intervalle par une valeur représentative d'une distance entre la position de l'ensemble mobile sur l'intervalle de temps et le point médian ; - effectuer une somme des produits pour des intervalles compris entre un instant de début et un instant de fin de chacun des déplacements aller et retour ; - comparer tes sommes obtenues pour chaque déplacement et agir sur l'organe de réglage dans un sens d'équilibrage des sommes obtenues pour chaque déplacement. Ainsi, par la mesure de paramètres de fonctionnement représentatifs du comportement dynamique de l'actionneur, le procédé de l'invention prend en compte la dynamique de l'ensemble mobile et intègre toutes les dissymétries géométrique ou magnétique, jeux de fonctionnement ou frottements inhérents à la fabrication ou à l'interaction de l'actionneur avec son environnement. Selon une version avantageuse de l'invention, les instants de début et de fin de déplacement sont déterminés par des positions où l'ensemble mobile est espacé d'un point extrême d'une distance prédéterminée, de préférence sensiblement égale au jeu de fonctionnement de l'actionneur. On améliore ainsi la précision de détermination des instants de début et de fin de déplacement de sorte qu'on élimine du calcul les valeurs qui pourraient être génératrices d'une erreur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins et aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un actionneur électromagnétique connu en soi, installé sur une culasse de moteur pour coopérer avec une soupape ; - la figure 2 est un graphique des positions de l'ensemble mobile de l'actionneur électromagnétique, en fonction du temps ; - la figure 3 est une vue agrandie partielle interrompue du graphique de la figure 2. En référence à la figure 1, l'actionneur électromagnétique 10 est installé sur une culasse 4 d'un moteur, pour actionner une soupape 1. De façon connue en soi, la soupape 1 comprend une tête 2 et une queue 3 montée pour coulisser dans un palier 5 de la culasse 4. Dans une position fermée de la soupape 1, la tête 2 coopère avec un siège 6. L'actionneur 10 comprend un boîtier 11 dans lequel sont montés deux bobines 14 disposées en regard l'une de l'autre selon l'axe 20 et constituant un moyen d'actionnement. L'actionneur comporte un élément mobile qui agit sur l'extrémité de la queue 3 de la soupape 1 pour commander son ouverture ou sa fermeture. L'élément mobile comprend un poussoir 12 monté pour coulisser coaxialement à la queue 3 de la soupape 1 et dont une extrémité coopère avec l'extrémité de la queue 3 de la soupape 1, et l'autre extrémité est solidaire d'une palette 13 montée pour se déplacer entre les deux bobines 14. La course de la palette 13 est ainsi limitée entre deux points extrêmes, correspondant sensiblement aux positions ouverte et fermée de la soupape. L'extrémité de la queue 3 de la soupape 1 et l'extrémité du poussoir 12 qui coopèrent sont rappelées l'une vers l'autre par un moyen élastique 19 comprenant deux ressorts 7 et 15 antagonistes prenant appui sur deux collerettes respectivement fixées au poussoir 12 et à la queue 3 de la soupape. En l'absence d'action des bobines 14, l'ensemble mobile 18 constitué de la sou- pape 1 et de l'élément mobile de l'actionneur prend une position d'équilibre en un point neutre qui est fonction du tarage des ressorts 7 et 15. Lorsque la palette 13 est dans une position extrême haute, la sou- pape 1 est appliquée sur le siège 6 et l'extrémité du poussoir 12 est légèrement espacée de l'extrémité de la queue 3 de la soupape de sorte que l'ensemble mobile n'est plus soumis à l'action du ressort 7. Au contraire, lorsque la palette 13 est en position extrême basse, l'extrémité du poussoir 12 reste en contact avec l'extrémité de la queue 3 de sorte que l'ensemble mobile est soumis aux forces antagonistes des ressorts 7 et 15. En fonctionnement, la palette 13 est déplacée d'un point extrême à l'autre par l'action combinée des bobines 14 et des ressorts 7 et 15. Afin de mesurer les mouvements de l'élément mobile, l'actionneur est équipé d'un capteur de position 21, par exemple un capteur à effet Hall comportant des aimants portés par le poussoir 12 et un détecteur porté par le boîtier 11. Le ressort 15 prend appui sur une rondelle de butée 16 dont la position par rapport au boîtier 11 est réglable par vissage sur ce dernier, ce vissage étant commandé par une molette non représentée. La butée 16 et la molette associée forment un moyen de réglage du point neutre de l'actionneur, ce moyen de réglage agissant sur le ressort 15 pour en modifier la précontrainte, et ainsi, déplacer le point neutre. Le déplacement du point neutre permet de modifier le comportement dynamique de l'ensemble mobile 18. En référence aux figures 2 et 3, on va maintenant décrire un mode de mise en oeuvre du procédé de réglage selon l'invention, appliqué à un actionneur décrit à la figure 1. Le procédé de réglage de l'invention vise à prendre en compte la dynamique de l'ensemble mobile 18. Pour ce faire, on évalue des quantités SI et S2 représentatives du comportement dynamique de l'ensemble mobile 18, respectivement pour un déplacement aller T1 et un déplacement retour T2 entre les points extrêmes, puis on compare ces quantités Si et 82 pour en déduire un ré- glage à effectuer sur la position de la butée 16 afin que ces quantités soient égales. Les quantités SI et 82 sont égales chacune à une intégrale, entre un instant de début et un instant de fin du déplacement associé, d'une distance entre une position de l'élément mobile à un instant donné et le point médian po entre les points extrêmes. Selon le mode de mise en oeuvre préféré, on effectue une estimation des quantités Si et S2. A cet effet, le capteur de position 21 est tout d'abord réi- nitialisé en amenant la palette 13 aux deux points extrêmes et en calculant le point médian po. On effectue ensuite des mesures pour différents instants tri... tu... tn de la position Pli... PI Pn de l'ensemble mobile lors d'un déplacement aller T1 puis lors d'un déplacement retour T2 de l'élément mobile entre les points extrêmes. Dans tout le texte, i est un indice générique désignant l'une quelconque de ces mesures. A la figure 3, quelques unes des positions mesurées pi, PI, PI+1, sont représentées, correspondant respectivement à des instants de mesure ti, th t1+1, De préférence, les intervalles Il séparant des instants de mesure successifs ti, tj+i sont constants. Les positions successives p, de l'élément mobile correspondent à des points sur la courbe 50 illustrant sur les figures 2 et 3 les positions de l'élément mobile en fonction du temps. La courbe 50 s'étend entre une position extrême PEF correspondant ici à la position fermée de la soupape 1 et une seconde position extrême PEO correspondant à la position ouverte de la soupape 1 lors d'un déplacement aller T1. La courbe remonte ensuite jusqu'à la position PEF initiale au cours d'un déplacement retour T2. Pour chaque intervalle li entre deux instants de mesures successifs t, et ti+1, on assimile l'aire d'une surface élémentaire SE, comprise entre la courbe 50 et une droite 53 représentative de la position du point médian po à un rectangle dont la largueur est égale à l'intervalle de temps Il et dont la longueur est égale à la distance entre la position pi de l'élément mobile au début de l'intervalle et la position du point médian po. En pratique, la surface élémentaire SEi est donc égale au produit d'une valeur représentative de la distance dr, et une valeur représentative de la durée de l'intervalle li. Les quantités Si et S2 s'obtiennent alors en sommant toutes les surfaces élémentaires SEI, pour tous les intervalles Il compris entre l'instant de début et l'instant de fin du déplacement associé. Dans le cas où, comme il a été indiqué ci-dessus, les intervalles li sont de durée constante, la valeur représentative de cette durée peut être mise en facteur et l'évaluation de ces surfaces Si et S2 est alors ramenée à une somme des valeurs représentatives des distances drei. Afin de délimiter de façon précise le début et la fin de chacun des trajets aller et retour, on prévoit de préférence d'éliminer du calcul des aires les parties de courbe comprises entre une position extrême PE et une position ex- trême corrigée PEC séparée de la position extrême par une distance m de préférence sensiblement égale aux jeux de fonctionnement de l'actionneur. En pratique, l'aire Si est donc calculée entre l'instant de mesure ti qui suit immédiatement l'instant tdi de passage de l'ensemble mobile 18 par la position extrême corrigée de fermeture PECF, et l'instant de mesure tn qui suit immédiatement l'instant de passage tfi de l'ensemble mobile 18 par la position extrême corrigée d'ouverture PECO. On notera à ce propos sur la figure 3 que l'instant de mesure ti ne coïncide pas exactement avec l'instant td1. Toutefois, la surface perdue entre tdi et t1 est compensée par la surface calculée sur le dernier intervalle In (non représenté sur la figure) qui contient l'instant tif1. De même, l'assimilation d'une surface élémentaire à un rectangle provoque de légères erreurs qui se compensent entre les parties de courbe au dessus et en dessous du point médian Po. La surface S2 est calculée de façon analogue entre les instants td2 et tf2. La comparaison des surfaces Si et S2 permet de déduire la correction à effectuer sur la position de la butée 16, dans un sens visant à une égalisation des surface Si et S2 puis les surfaces Si et S2 sont à nouveau calculées pour véri- fier si la correction effectuée est satisfaisante. A ce propos, on fixe de préférence un seuil de différence en dessous duquel les surfaces Si et S2 sont réputées égales et le réglage est terminé. En pratique les surfaces Si et S2 sont recalculées de façon telle que leurs variations en fonction du réglage de la butée 16 apparaissent pratiquement en temps réel. La précision du réglage est d'autant plus grande que le nombre de surfaces élémentaires est plus grand. A titre d'exemple, un déplacement dure typiquement 3 millisecondes, et l'intervalle de mesure est de l'ordre de 14 microsecondes, ce qui représente un peu plus de 200 mesures par déplacement. L'invention n'est pas limitée au mode particulier de mise en oeuvre qui vient d'être décrit, mais entend au contraire couvrir toute variante entrant dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendications. Bien que le calcul des quantités Si et S2 ait été décrit en évaluant des aires élémentaires rectangulaires, on pourra utiliser toute méthode d'approximation, par exemple la méthode des trapèzes qui assimile à une droite la portion de courbe 50 entre deux positions p, et p, +i. Bien que l'on ait décomposé le procédé en calculant deux quantités S1 et S2, on pourra retrancher à la première quantité Si tes quantités élémentaires correspondant au deuxième déplacement, pour obtenir directement un résidu r=S1-S2 représentatif de la correction à effectuer sur la position de la butée 16. Pour minimiser les erreurs dues à la détermination des instants de début et de fin de déplacement de l'ensemble mobile, on peut réaliser plusieurs calculs de SI et 82 et effectuer une moyenne avant d'effecteur une correction de la position du point neutre. Pour le calcul de Si et S2, on peut soit effectuer un calcul en temps réel soit mémoriser les positions p, successives et faire un calcul à la fin des mesures. Il est alors possible d'affiner le calcul de SI et 82 en prenant en compte de façon précise les surfaces élémentaires partielles adjacentes aux instants de début et de fin de déplacement. Lorsque les performances du capteur de position le permettent on peut également réaliser une véritable intégration du déplacement de l'ensemble mobile sur chaque trajet. REVENDICATIONS 1. Procédé de réglage d'un actionneur électromagnétique compre- nant un organe d'actionnement (14) d'un ensemble (18) monté mobile entre deux points extrêmes de part et d'autre d'un point médian (po), l'ensemble mobile (18) étant déplacé par l'organe d'actionnement (14) à l'encontre de moyens de rappel (19) élastiques antagonistes comprenant un organe de réglage (16) des efforts développés par les moyens de rappel, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : - déterminer le point médian entre les points extrêmes ; - mesurer à différents instants (t,) la position (p,) de l'ensemble mobile (18) lors d'un déplacement aller (T1) et un déplacement retour (T2) de l'ensemble mobile (18) entre les points extrêmes ; - effectuer, pour un intervalle de temps (I,) séparant deux instants de mesure successifs (ti, t,,,), un produit d'une valeur représentative d'une durée de l'intervalle (I,) par une valeur représentative d'une distance (dr,) entre la position de l'ensemble mobile sur l'intervalle de temps (li) et le point médian ; - effectuer une somme (Si ; S2) des produits pour des intervalles (I,) compris entre un instant de début (td1 ; td2) et un instant de fin (tuf, ; tf2) de chacun des déplacements aller (T1) et retour (T2) ; - comparer les sommes (Si ; S2) obtenues pour chaque déplacement et agir sur l'organe de réglage (16) dans un sens d'équilibrage des sommes obtenues pour chaque déplacement. 2. Procédé de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les intervalles (li) entre deux instants de mesure successifs (t,, t, +i) sont constants. 3. Procédé de réglage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, pour déterminer la valeur représentative de la distance (dru) sur l'intervalle (Il) entre la position de l'ensemble mobile et le point médian (po), on prend en compte, sur tout l'intervalle de temps, la position (p,) de l'ensemble mobile au début de l'intervalle de temps (Il). 4. Procédé de réglage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les instants de début (tdi ; td2) et de fin (tuf, ; tf2) d'un déplacement (Ti ; T2) sont déterminés par des positions (PEC) où l'ensemble mobile est espacé d'un point extrême d'une distance prédéterminée (m). 5. Procédé de réglage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la distance prédéterminée (m) est sensiblement égale à un jeu de fonctionnement de l'actionneur.