Brevet FR2880952A1 — publié le 20060721

Procédé de mesure de rotation de soupapes La présente invention a pour objet un procédé permettant de caractériser et mesurer, sans contact, la rotation d'un objet présentant, simultanément à ladite rotation, un mouvement longitudinal. Préférentiellement, l'invention concerne un procédé de mesure de la rotation d'une soupape d'un moteur à combustion interne. 1a Pendant le fonctionnement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, chacune de soupapes se déplace longitudinalement avec une vitesse élevée, et présente, simultanément, un mouvement de rotation non continu. La rotation de ces soupapes permet, notamment, leur rodage, améliorant ainsi leur étanchéité, et, par Là, tes performances du moteur (optimisation de la consommation en carburant, réduction des émissions de polluants, etc...). La connaissance de la vitesse de rotation des soupapes, ainsi que la connaissance des moments précis du cycle au cours desquels cette rotation se produit, peut alors permettre de contrôler et de maîtriser ladite rotation, voire, dans certains cas, de la provoquer, afin d'améliorer ledit rodage desdites soupapes. Il n'existe, actuellement, aucune méthode permettant de déterminer avec précision tes moments du cycle auxquels se produit la rotation d'une soupape. La mesure de la vitesse de rotation d'une soupape est, généralement, obtenue en filmant ladite soupape pendant un laps de temps suffisant (typiquement plusieurs cycles), puis en comptant, au visionnage dudit film, le nombre de rotations accomplies par ladite soupape pendant ce laps de temps. Le temps de mesure est toutefois relativement long, car la vitesse de rotation de ladite soupape est relativement faible: il est donc nécessaire de prolonger l'acquisition du film sur un grand nombre de cycles pour réaliser une mesure sur plusieurs rotations. De plus, la valeur de la vitesse de rotation ainsi calculée est une valeur moyennée sur l'ensemble des cycles filmés: il n'est donc pas possible, ainsi, d'atteindre une vitesse instantanée de rotation de ladite soupape. En outre, une telle méthode est relativement imprécise. D'autres méthodes consistent à mesurer l'angle de rotation de la soupape: ces méthodes impliquent 35 toutefois, en particulier, la mise en place et le réglage d'un ensemble de capteurs sur ladite soupape, et sont donc d'une mise en oeuvre relativement lourde. Le document JP3189564 propose ta mise en place d'une fibre optique sur la soupape dont on souhaite connaître la vitesse de rotation, associée à une source de lumière placée dans la chambre de combustion et à trois autres fibres optiques placées en amont de ladite soupape, elles-mêmes reliées à des capteurs appropriés, et placées de telle manière que, lors de la rotation de ladite soupape, la lumière transmise par la première desdites fibres optiques est successivement transmise aux trois autres fibres optiques, permettant ainsi un suivi de la rotation de ladite soupape. La rotation de ladite soupape n'est toutefois, ici, suivie que partiellement: la précision de ce suivi dépend du nombre de fibres optiques associées à la première dite fibre, et un suivi précis de ladite io rotation implique alors un système de mesure relativement lourd et coûteux. La méthode est, de plus, intrusive, impliquant un usinage spécifique de ladite soupape pour y implanter ta première fibre optique. La présente invention a pour but de proposer une méthode de détermination de la vitesse de 15 rotation d'une soupape, non intrusive, permettant en outre de connaître avec précision les moments du cycle de fonctionnement auxquels se produit cette rotation. Dans ce but, l'invention a pour objet un procédé de caractérisation du mouvement de rotation d'une soupape commandée en translation par la rotation d'un arbre à cames, dans lequel un appareil de prise de vues rapide filme la face inférieure de ladite soupape, caractérisé en ce que la prise de vues par ledit appareil de prise de vues rapide est commandée par un dispositif de codage de la position angulaire dudit arbre à cames. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, un ensemble de repères est placé sur la face filmée de ladite soupape. Avantageusement, ladite face filmée de ladite soupape comporte un repère placé sensiblement en position axiale de ladite soupape, et un repère sensiblement placé en périphérie de ladite face filmée de ladite soupape. Avantageusement, l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: ledit dispositif de prise de vues rapides est associé à des moyens de traitement d'image appropriés permettant d'enregistrer les positions respectives de chacun desdits repères lors de chaque prise de vue, lesdits moyens de traitement d'image sont associés à des moyens de calcul appropriés permettant, pour une prise de vue donnée, de relier lesdites positions respectives desdits repères à la position angulaire dudit arbre à cames. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma de principe du dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, la figure 2 est une vue schématique de ta face de ta soupape étudiée au moyen du procédé selon l'invention. Une soupape 1, d'axe longitudinal Z, dont le mouvement de translation, représenté par la double flèche T sur la figure 1, est commandé par la rotation d'un arbre à cames (non représenté sur ta to figure 1), effectue également, à certains moments de son cycle de fonctionnement, un mouvement de rotation, représenté par la double flèche R sur la figure 1. Ce mouvement de rotation peut se produire pour n'importe quelle position de ladite soupape 1 dans la direction dudit axe Z. Pour la mesure, un miroir 2 est incliné, sensiblement à 45 par rapport à la face inférieure 3 de ladite soupape, de manière à renvoyer une image de ladite face inférieure 3 sur un appareil de prise de vues rapide 4: les traits plus clairs sur la figure 1 représentent schématiquement deux des trajets optiques permettant de reconstituer l'image de ladite face inférieure 3 de ladite soupape 1 sur ledit appareil de prises de vues rapide 4. Il est à noter qu'un dispositif annexe d'éclairement de ladite face inférieure 3 de ladite soupape 1, non représenté sur la figure 1, est également adjoint à l'ensemble du montage. Dans le procédé selon l'invention, un dispositif de codage de la position angulaire de l'arbre à cames gouvernant la soupape 1 commande la prise de vues au moyen dudit appareil de prise de vues rapide 4. Ainsi, chaque fois que ledit arbre à cames se déplace d'un angle do préalablement défini, un cliché de ladite face inférieure 3 de ladite soupape 1 est pris au moyen dudit appareil de prise de vues rapide 4. Les images prises par ledit dispositif de prises de vues 4 sont ensuite traitées au moyen d'un calculateur approprié 5. A cette fin, deux repères A et B sont réalisés sur ladite face inférieure 3 de ladite soupape 1. Préférentiellement, et afin de faciliter la prise de vues, ladite face inférieure 3 de ladite soupape 1 est peinte en noir, et tes deux dits repères A et B sont des cercles blancs de faible diamètre, rapportés sur ladite face inférieure 3. Ainsi que le présente la figure 2, t'un des repères, soit le repère A, est placé en position centrale sur ladite face inférieure 3 de ladite soupape 1, et l'autre repère, soit B, est placé à proximité du bord de ladite face inférieure 3 de ladite soupape 1. A chaque variation do préalablement définie de la position angulaire dudit arbre à cames correspond ainsi une prise de vues, et une position Bo dudit repère B placé sur ladite face inférieure 3 de ladite soupape 2, décalée d'un angle do dans le plan de ladite face 3 par rapport à la position initiale BO dudit repère B. L'ensemble des positions Bo dudit repère B, correspondant à l'ensemble des positions do dudit arbre à cames, étant enregistré par un dispositif de traitement d'images approprié intégré audit calculateur 5, il est alors possible, par un traitement mathématique simple au moyen dudit calculateur approprié 5, d'établir la courbe de variation de la position angulaire do de ladite soupape 1 en fonction de ladite position angulaire do dudit arbre à cames commandant ladite soupape 1. Le procédé selon l'invention permet ainsi une mesure rapide et précise de la rotation instantanée de ladite soupape 1. La mesure étant réalisée sur la totalité de ta course en translation de ladite soupape 1, le procédé selon l'invention permet, en outre, de déterminer avec exactitude les instants du cycle de fonctionnement auxquels se produit la rotation de ladite soupape 1. La mesure est également rapide et automatique, et sa précision peut être calibrée par la calibration des paramètres dudit appareil de prise de vues rapide 4 et du dispositif de traitement d'images et de calcul associés. Il est à noter qu'un tel procédé peut être appliqué à la caractérisation et à la mesure des déplacements d'autres types d'organes d'un véhicule automobile, par exemple et de manière non exhaustive:, caractérisation de mouvement de roues, paliers ou pièces en rotation, etc. .. Un tel procédé, en outre, ne nécessite que peu de matériel: s'il est préférentiellement utilisé sur bancs de test, il peut également être mis en oeuvre sur un véhicule proprement dit, ledit appareil de prise de vues rapide 4 et ledit dispositif de traitement d'images et de calcul appropriés 5 étant alors embarqués sur ledit véhicule. Revendications 1. Procédé de caractérisation du mouvement de rotation d'une soupape (1) commandée en translation par la rotation d'un arbre à cames, dans laquelle un appareil de prise de vues rapide (4) filme ta face inférieure (3) de ladite soupape (1), caractérisé en ce que la prise de vues par ledit appareil de prise de vues rapide (4) est commandée par un dispositif de codage de la position ro angulaire (do) dudit arbre à cames. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux repères (A) et (B) sont placés sur ladite face inférieure (3) de ladite soupape (1). 3. Procédé selon ta revendication 2, caractérisé en ce que ledit repère (A) est placé en position centrale de ladite face inférieure (3) de ladite soupape (1), et que ledit repère (B) est placé à proximité du bord de ladite face inférieure (3) de ladite soupape (1). 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit appareil de prise de vues rapide (4) est associé à des moyens de traitement d'image, couplés à des moyens de calcul, appropriés, intégrés à un calculateur 5, permettant d'enregistrer chacune des positions (Bo) dudit repère (B) correspondant à chacun des déplacements angulaires (do) dudit arbre à cames. 5. Procédé selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement d'image et de calcul intégrés audit calculateur approprié 5 permettent de relier mathématiquement chacune desdites positions (Bo) dudit repère (B) à chacun des déplacements angulaires (do) dudit arbre à cames. 6. Dispositif de caractérisation et de mesure de déplacement angulaire d'un organe de véhicule 30 automobile, mettant en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.