Brevet FR2842862A1 — publié le 20040130

La présente invention concerne un procédé de détermination d'un jeu entre deux pièces mobiles. Le procédé de l'invention est plus particulièrement utilisable dans les moteurs thermiques comportant des soupapes associées chacune à un actionneur de soupape pour déterminer le jeu existant entre la queue de chaque soupape et l'organe mobile de l'actionneur qui coopère avec la queue de la soupape pour déplacer la soupape entre une position d'ouverture dans laquelle la soupape est écartée de son siège et une position de fermeture dans laquelle la soupape est plaquée contre son siège. Il existe des actionneurs électromagnétiques de soupape qui comprennent de façon classique des moyens élastiques et des moyens électromagnétiques d'actionnement de l'organe mobile entre deux positions extrêmes correspondant respectivement à la position d'ouverture de la soupape et à la position de fermeture de la soupape. Les moyens élastiques comprennent généralement un ressort associé à l'organe mobile pour rappeler celui-ci élastiquement dans sa position extrême d'ouverture et un ressort associé à la queue de soupape pour rappeler élastiquement celle-ci dans sa position de fermeture et pour rappeler élastiquement l'organe mobile dans sa position extrême de fermeture. Les moyens élec25 tromagnétiques comprennent généralement un électroaimant d'amenée et/ou de maintien de l'organe mobile dans la position extrême d'ouverture et un électroaimant d'amenée et/ou de maintien de l'organe mobile dans la position extrême de fermeture. Afin d'être certain que la soupape est correctement plaquée contre son siège lorsque l'organe mobile est en position extrême de fermeture, l'organe mobile et la soupape ne sont pas reliés l'un à l'autre et il existe un jeu couramment appelé " jeu de distribution " entre l'organe mobile et la soupape lorsque l'organe mobile est en position extrême de fermeture et la soupape est correctement plaquée contre son siège par le ressort qui lui est associé. Dès lors, si l'organe mobile est rapidement amené de la position extrême de fermeture à la position extrême d'ouverture, l'organe mobile vient heurter la queue de soupape. Ce choc, du reste bruyant, engendre des sollicitations mécaniques et une usure de l'organe mobile et de la queue de soupape qui peuvent dans des cas extrêmes aboutir à une détérioration de'ceux-ci. Il est donc important de connaître précisément la valeur du jeu de distribution de manière que les moyens électromagnétiques puissent être commandés pour d'abord amener l'organe mobile doucement au contact de la queue de soupape puis ac15 célérer l'organe mobile une fois celui- ci en appui contre la queue de soupape. Or, le jeu de distribution varie au cours du fonctionnement du moteur, notamment en fonction de la température, et également au cours de la vie du moteur, notamment en fonction de l'usure de la soupape et des différents composants de l'actionneur de soupape. En outre, le jeu de distribution peut varier d'un actionneur à un autre en fonction des tolérances de fabrication de ceux-ci. Pour déterminer le jeu de distribution, il est connu un procédé consistant à commander les moyens d'actionnement pour déplacer l'organe mobile de la position extrême de fermeture à la position extrême d'ouverture et de détecter une variation d'une caracté30 ristique électrique dans les moyens d'actionnement électromagnétiques. Cette variation de caractéristique électrique est provoquée par l'accroissement de la résistance au déplacement de l'organe mobile lorsque celui-ci rencontre la queue de soupape. Le jeu de distribution est ensuite déterminé a partir de la mesure du temps qui s'est écoulé entre le début du déplacement de l'organe mobile et l'apparition de la variation de la caractéristique électrique. Cette détermination du jeu de distribution s'avère toutefois peu précise. Un but de l'invention est de fournir un moyen permettant de manière simple et précise de déterminer le jeu de distribution. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de détermination d'un jeu entre une queue de sou10 pape de moteur thermique et un organe mobile d'un actionneur électromagnétique comportant des moyens électromagnétiques de déplacement de l'organe mobile entre une position extrême d'ouverture et une position extrême de fermeture de la soupape, les moyens électromagnétiques de déplacement étant commandés par des moyens d'asservissement à partir d'une caractéristique électrique de consigne. Le procédé comprend les étapes de: - commander les moyens électromagnétiques pour obtenir une vitesse de déplacement sensiblement constante de l'organe mobile entre la position extrême de fermeture et la position extrême d'ouverture, - obtenir des valeurs de la caractéristique électrique de consigne pour des positions intermédiaires de l'organe mobile, - détecter une position intermédiaire pour laquelle la caractéristique électrique de consigne subit une brusque variation. En prenant exemple du courant comme caractéristique électrique de consigne, lorsque les moyens électroma30 gnétiques provoquent un déplacement de l'organe mobile de la position extrême de fermeture à la position extrême d'ouverture, la brusque variation du courant de consigne est significative d'une augmentation brusque de l'effort résistant au déplacement de l'organe mobile. Cette aug35 mentation de l'effort résistant, produite par le ressort de rappel de la soupape en position de fermeture qui tend à s'opposer au déplacement de la soupape vers la position d'ouverture, intervient au moment o l'organe mobile arrive au contact de la queue de soupape. Grâce au procédé de l'invention, cette brusque variation du courant de consigne est immédiatement mise en relation avec une position intermédiaire de l'organe mobile. Il est dès lors aisé, connaissant la position extrême de départ et cette position intermédiaire de l'organe mobile, d'en déduire précisément la valeur du jeu de distribution. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence à la figure unique annexée représentant schématiquement une soupape de moteur thermique associée à son dispositif d'actionnement. L'invention est ici décrite en application à l'actionnement d'une soupape 1 d'un moteur thermique por20 tant la référence générale 2. La soupape 1 possède une queue 3 et est montée sur une culasse 4 du moteur thermique 2 pour coulisser entre une position de fermeture dans laquelle la soupape est appliquée contre un siège 5 de la culasse 4 et une position d'ouverture dans laquelle la soupape est décollée du siège 5 de la culasse 4. La soupape est actionnée entre ces deux positions par l'intermédiaire d'un actionneur généralement désigné en 6 monté sur la culasse 4 du moteur thermique 2. L'actionneur comprend un corps 7 dans lequel est monté pour coulisser un organe mobile généralement désigné en 8 comportant une tige 9 ayant une première extrémité 10 agencée pour prendre appui sur une extrémité libre de la queue 3 de la soupape 1 et une deuxième extré35 mité il solidaire d'une palette 12 reçue dans un logement 13 du corps 7 pour coulisser parallèlement à la tige 9. Le corps 7 incorpore de façon connue en elle-même des moyens électromagnétiques de déplacement de l'organe mobile 8. Les moyens électromagnétiques comportent un électro-aimant 14 de maintien de la palette 12 dans une position dite position extrême de fermeture de la soupape et un électro-aimant 15 de maintien de la palette 12 dans une position dite position extrême d'ouverture de la sou10 pape qui débouchent sur deux faces opposées du logement 13 du corps 7. La palette 12 est ici en contact avec l'électro-aimant 14, 15 lorsqu'elle est dans la position extrême correspondante. Les électroaimants 14, 15 sont commandés de façon connue en elle-même via des moyens non représentés d'asservissement à partir d'un courant de consigne et d'une vitesse de déplacement de l'organe mobile 8. Ce mode d'asservissement est connu en lui-même. Cet asservissement peut être assuré par l'unité de contrôle moteur qui exploite également un signal de vitesse de la palette 12 obtenu par dérivation d'un signal de position fourni par un capteur de position 16 de la tige 9. Le capteur de position 16 est par exemple un capteur à effet Hall connu en lui-même. L'actionneur comprend également, de façon connue en soi, des moyens élastiques de déplacement. Les moyens élastiques de déplacement comprennent de façon connue en ellemême un ressort 17 intercalé entre une face 18 du corps 7 et un épaulement 19 de la tige 9 pour rappeler la palette 12 en position extrême d'ouverture et un ressort 20 intercalé entre une face 21 de la culasse 4 et un épaulement 22 de la queue de soupape 3 pour rappeler la soupape 1 en position de fermeture. 3 5 L'actionneur, la culasse 4 et la soupape 1 sont agencés de telle manière que, lorsque la palette 12 est en position extrême de fermeture et la soupape 1 est appliquée contre son siège 5, il existe un jeu j ou jeu de distribution entre la première extrémité 10 de la tige 9 et l'extrémité libre de la queue de soupape 3. Le procédé conforme à l'invention permet de déterminer le jeu j durant le fonctionnement du moteur thermique. Le procédé conforme à l'invention comprend l'étape de commander les électroaimants 14, 15 pour déplacer avec une vitesse sensiblement constante l'organe mobile 8 de sa position extrême de fermeture vers sa position extrême d'ouverture. La vitesse de déplacement de l'organe mobile peut être maintenue constante jusqu'à la position extrême d'ouverture ou sur une distance supérieure à un jeu maximal possible compte tenu des caractéristiques géométriques de l'actionneur, de la soupape et de la culasse. Simultanément, le procédé comprend l'étape d'obtenir des valeurs du courant de consigne pour des positions intermédiaires de l'organe mobile pendant le déplacement de l'organe mobile 8 de la position extrême de fermeture à la position extrême d'ouverture et l'étape de détecter une position intermédiaire de l'organe mobile 8 pour laquelle le courant de consigne subit une brusque variation. Le courant de consigne est fourni par les moyens d'asservissement (mais il pourrait être mesuré ou détecté) et les positions intermédiaires de l'organe mobile 8 sont fournies par le capteur de position 16. Le courant de consigne est alors mis en relation avec les positions intermédiaires de l'organe mobile 8. La détection de la position intermédiaire pour laquelle le courant de consigne subit une brusque varia35 tion est de préférence réalisée à partir de la dérivée du courant de consigne par rapport à la position de la palette 12. Lorsque cette dérivée est mise sous forme d'une courbe, la courbe présente des pics au niveau de la position intermédiaire correspondant au point de rencontre de l'organe mobile 8 et de la queue de soupape 3. Connaissant la position extrême de fermeture, on en déduit la distance entre cette position extrême de fermeture et la position intermédiaire précitée. Cette distance correspond au jeu j. Ainsi, lors du déplacement de l'organe mobile 8 de la position extrême de fermeture à la position extrême d'ouverture, les moyens électromagnétiques peuvent être commandés pour d'abord amener l'organe mobile 8 doucement jusqu'à la position intermédiaire déterminée ci-dessus pour mettre en contact l'organe mobile 8 et la queue de soupape 3, puis accélérer l'organe mobile 8 une fois celui-ci en appui contre la queue de soupape. Lors du déplacement de l'organe mobile 8 de la position extrême d'ouverture à la position extrême de fermeture, les moyens électromagnétiques peuvent être commandés pour d'abord amener l'organe mobile 8 rapidement jusqu'à la position intermédiaire déterminée cidessus pour avoir une fermeture rapide de la soupape, puis d'amener doucement l'organe mobile 8 en position ex25 trême de fermeture pour limiter le bruit du contact de la palette 12 avec l'électroaimant 14. La détermination du jeu j est de préférence renouvelée périodiquement, par exemple toutes les secondes. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante rentrant dans le cadre de l'invention définie par les revendications. En particulier, la détermination du jeu j peut être effectuée avec des modes d'opération différents se35 lon le mode de fonctionnement du moteur et le régime mo- teur. Ainsi, la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit n'interférant pas avec le fonctionnement normal de l'actionneur, il n'engendre pas de bruits supplémentaires et est donc particulièrement bien adapté à une utilisa5 tion à des régimes de ralenti. Un procédé de détermination qui provoquerait un fonctionnement plus bruyant de l'actionneur pourrait être utilisé lorsque le moteur est en mode de démarrage ou que le moteur est en mode de fonctionnement normal à un régime supérieur à un régime prédéterminé, par exemple 2000 tours / minutes. En outre, le procédé de l'invention peut être réalisé pour un déplacement de l'organe mobile vers la position extrême d'ouverture comme décrit cidessus ou vers la position extrême de fermeture. Dans ce dernier cas, la vitesse de déplacement de l'organe mobile sera maintenue sensiblement constante par exemple à partir d'une position intermédiaire médiane de la palette. Par ailleurs, les moyens électromagnétiques peuvent être commandés à partir d'une autre caractéristique électrique comme une tension de consigne. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination d'un jeu entre une queue (3) de soupape (1) de moteur thermique (2) et un organe mobile (8) d'un actionneur électromagnétique (7) comportant des moyens électromagnétiques (14, 15) de déplacement de l'organe mobile entre une position extrême d'ouverture et une position extrême de fermeture de la soupape, les moyens électromagnétiques de déplacement étant commandés par des moyens d'asservissement à partir d'une caractéristique électrique de consigne, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: - commander les moyens électromagnétiques pour obtenir une vitesse de déplacement sensiblement constante de l'organe mobile entre la position extrême de fermeture et la position extrême d'ouverture, - obtenir des valeurs de la caractéristique électrique de consigne pour des positions intermédiaires de l'organe mobile, - détecter une position intermédiaire pour laquelle la caractéristique électrique de consigne subit une brusque variation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détection comprend une phase de calcul d'une dérivée de la caractéristique électrique de consigne par rapport à la position de l'organe mobile (8). 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la caractéristique électrique de consigne est un courant. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement de l'organe mobile est maintenue sensiblement constante sur une partie du déplacement correspondant à un jeu maximal.