Brevet FR2862083A1 — publié le 20050513

La présente invention concerne un dispositif perfectionné de commande des soupapes d'un moteur thermique. On connaît des dispositifs de commande des soupapes d'un moteur thermique, comprenant un arbre à cames pour commander l'ouverture des soupapes, des ressorts de rappel pour commander la fermeture des soupapes, des moyens pour faire varier l'amplitude du déplacement des soupapes ainsi que les angles d'ouverture et de fermeture de chaque soupape par rapport à une référence du vilebrequin du moteur. Ces dispositifs permettent d'optimiser la puissance, le couple et le rendement à tous les régimes de fonctionnement du moteur thermique. On connaît, par ailleurs, un dispositif de commande des soupapes du type précité, comportant un capteur pour détecter la force exercée sur la tige d'une soupape et déterminer ainsi la position de la soupape. Ce capteur est associé à un circuit électrique qui permet également de déterminer la durée d'ouverture de la soupape. Dans le dispositif connu ci-dessus, le capteur de force précité est disposé en contact avec le poussoir articulé disposé entre la queue de la soupape et la came de l'arbre à cames. Le but de la présente invention est d'apporter des améliorations aux dispositifs de commande de soupapes du type ci-dessus. Suivant l'invention, ce dispositif de commande des soupapes d'un moteur thermique est caractérisé en ce qu'il comprend un capteur monté près de la soupape, pour être sensible au déplacement de celle-ci, ce capteur étant associé à un circuit électrique capable d'analyser les changements d'état du capteur et de déterminer l'amplitude du déplacement de la soupape et les angles d'ouverture et de fermeture de la soupape, par rapport à une référence du vilebrequin. Le capteur utilisé dans le dispositif selon l'invention peut être un capteur actif délivrant un signal de sortie binaire correspondant aux états soupape ouverte et soupape fermée. Le capteur peut également être un capteur magnétique. De préférence, le capteur est en relation avec une unité de contrôle électronique à laquelle le capteur communique des données sur l'amplitude de la soupape et les angles d'ouverture et de fermeture de la soupape. Selon une version avantageuse de l'invention, les dits moyens pour faire varier l'amplitude du déplacement des soupapes et les angles d'ouverture et de fermeture des soupapes sont gérés par l'unité de contrôle électronique, cette dernière comportant un calculateur programmé pour déterminer les angles d'ouverture et de fermeture des soupapes, en fonction de leur amplitude et inversement. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. La figure unique annexée, donnée à titre d'exemple non limitatif, représente un schéma d'un dispositif de commande de soupape selon l'invention. La figure représente une culasse de moteur thermique équipée d'un dispositif pour faire varier l'amplitude et la durée d'ouverture des soupapes. La culasse comprend un arbre à cames 12, agissant sur un levier 9, présentant un pied 21, en contact avec un poussoir 6, transmettant le mouvement du levier 9 à une tige 5 de soupape 4. Un ressort de rappel 3 tend à ramener la soupape 4 en appui sur son siège 11. Le levier 9 est en contact par son extrémité supérieure avec un excentrique 20 et présente sensiblement en son milieu une roulette 22 mobile en rotation, poussée au contact de l'arbre à cames 12, sous l'action d'un ressort à spirales 13. L'excentrique 20 est mobile en rotation entre une position dans laquelle le levier 9 vient au contact d'une roulette 23, montée mobile en rotation sur le poussoir 6, par l'intermédiaire d'une partie relativement plate de son pied 21 et une position représentée sur la figure unique dans laquelle le levier 9 vient au contact de la roulette 23 du poussoir 6, par l'intermédiaire d'une portion relativement inclinée de son pied 21. La portion plane du pied 21 du levier 9 engendre un amplitude et une durée d'ouverture de la soupape 4 relativement faibles, tandis que la portion relativement inclinée du pied 21 engendre une amplitude et une durée d'ouverture de la soupape 4 relativement élevées. Le dispositif de commande de la soupape 4 peut également être équipé de moyens (non représentés) permettant de faire varier l'angle d'ouverture et de fermeture de la soupape 4 par rapport une référence de vilebrequin. Ces moyens peuvent consister en un dispositif permettant de décaler angulairement l'arbre à cames 12 par rapport au vilebrequin. Le dispositif de commande comprend en outre un capteur 30 monté près de la tige 5 et de la soupape 4 pour être sensible au déplacement de celle- ci. Ce capteur 30 est associé à une unité de contrôle électronique 31, capable d'analyser les changements d'état du capteur 30 et de déterminer l'amplitude du déplacement de la soupape 4 et les angles d'ouverture et de fermeture de cette soupape 4, par rapport à une référence du vilebrequin. Le capteur 30 peut être un capteur actif par exemple de type ACAM, délivrant un signal de sortie binaire correspondant aux états soupape ouverte et de soupape fermée. Le capteur 30 peut également être magnétique à inductance qui varie en fonction du déplacement de la tige 5 de la soupape 4. De préférence, le capteur 30 est en relation avec une unité de contrôle électronique 31 à laquelle le capteur 30 communique des données sur l'amplitude de la soupape 4 et les angles d'ouverture et de fermeture de la soupape 4. A partir de ces données, l'unité de contrôle peut fournir les diagnostics ou gérer le fonctionnement du moteur. Par ailleurs, les dits moyens pour faire varier l'amplitude du déplacement des soupapes et les angles d'ouverture et de fermeture des soupapes sont gérés par l'unité de contrôle électronique 31. Cette dernière comporte, à cet effet, un calculateur programmé pour déterminer les angles d' ouverture et de fermeture des soupapes, en fonction de leur amplitude et inversement. La tension (V) délivrée à la sortie du capteur magnétique 30 est reliée à la distance de ce capteur 30 par rapport à la soupape 4 par la relation suivante: 15 V=M/(1+AX)2 dans laquelle X est la distance, M et A sont des constantes qui sont fonction de la perméabilité magnétique et autres caractéristiques de la soupape 4. Le calculateur de l'unité de contrôle est en outre adapté pour convertir les informations fournies par le capteur 30 concernant les états d'ouverture et de fermeture de la soupape 4 en angle absolu de référence par rapport au vilebrequin, indépendamment de la vitesse de rotation du moteur. La position angulaire absolue (PAA) de la soupape 4 est calculée selon la relation suivante: PAA = angle de la soupape à l'ouverture angle de levée de la soupape / 2 Par ailleurs, une position angulaire relative (PAR) de la soupape 4 peut être calculée selon la relation suivante: PAR = PAA position angulaire de référence de la soupape Les données fournies par le capteur 30 et les résultats des calculs effectués par le calculateur peuvent être utilisés pour détecter des défauts et établir des diagnostics. Ainsi, si les valeurs calculées, comme indiqué ci-dessus, ne correspondent pas aux valeurs prédéterminées en fonction du type du moteur, on peut conclure à des défauts, soit au niveau du capteur 30, soit au niveau de la référence de vilebrequin, soit au niveau du dispositif qui règle le décalage angulaire entre l'arbre à cames 12 et le vilebrequin. REVENDICATIONS 1) Dispositif de commande des soupapes (4) d'un moteur thermique, comprenant un arbre à cames (12) pour commander l'ouverture des soupapes (4) , des moyens pour commander la fermeture des soupapes (4), des moyens pour faire varier l'amplitude du déplacement des soupapes (4), ainsi que les angles d'ouverture et de fermeture de chaque soupape (4) par rapport à une référence du vilebrequin du moteur, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un capteur (30), monté près de la soupape (4), pour être sensible au déplacement de celle-ci, ce capteur (30) étant associé à un circuit électrique (31), capable d'analyser les changements d'état du capteur (30) et de déterminer l'amplitude du déplacement de la soupape (4) et les angles d'ouverture et de fermeture de la soupape (4), par rapport à une référence du vilebrequin. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (30) est un capteur actif délivrant un signal de sortie binaire correspondant aux états soupape ouverte et soupape fermée. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur (30) est un capteur magnétique. 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur (30) est en relation avec une unité de contrôle électronique (31) à laquelle le capteur (30) communique des données sur l'amplitude de la soupape (4) et les angles d'ouverture et de fermeture de la soupape (4) . 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dits moyens pour faire varier l'amplitude du déplacement des soupapes (4) et les angles d'ouverture et de fermeture des soupapes (4) sont gérés par l'unité de contrôle électronique (31), cette dernière comportant un calculateur programmé pour déterminer les angles d'ouverture et de fermeture des soupapes (4), en fonction de leur amplitude et inversement. 6) Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la tension (V), délivrée à la sortie du capteur magnétique (30), est reliée à la distance de ce capteur (30), par rapport à la soupape (4), par la relation suivante: V=M/(1 +AX)2 dans lequel X est la distance, M et A sont des constantes qui sont fonction de la perméabilité magnétique et autres caractéristiques de la soupape (4). 7) Dispositif selon la revendication 5 ou selon la revendication 6 dans son rattachement à la revendication 5, caractérisé en ce que le calculateur est adapté pour convertir les informations fournies par le capteur (30), concernant les états d'ouverture et de fermeture de la soupape (4), en angle absolu de référence par rapport au vilebrequin, indépendamment de la vitesse de rotation du moteur. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la position angulaire absolue (PAA) de la soupape (4) est calculée selon la relation suivante: PAA = angle de la soupape à l'ouverture angle de levée de la soupape 12 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une position angulaire 5 relative (PAR) de la soupape (4) est calculée selon la relation suivante: PAR = PAA position angulaire de référence de la soupape 10) Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les données fournies par le capteur (30) et les résultats des calculs effectués par le calculateur sont utilisés pour détecter des défauts et établir des diagnostics.