Brevet FR2877429A1 — publié le 20060505

OUTIL DE MESURE DE LA LEVEE D'UNE SOUPAPE DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ET PROCEDE D'UTILISATION CORRESPONDANT L'invention concerne un outil de mesure de la levée d'une soupape de moteur à combustion interne, dont les soupapes sont à commande par arbre à cames et levier. L'invention concerne également un procédé d'utilisation de cet outil. Un tel outil est plus particulièrement destiné au calage angulaire d'un arbre à cames par rapport au vilebrequin du moteur. Ce calage est important, car un mauvais réglage peut avoir des conséquences importantes sur les performances du moteur. Le document DE 101 49 110 décrit un procédé et un dispositif de mesure de l'angle entre un arbre à cames et un vilebrequin. Le couvre culasse est enlevé et remplacé par un socle supportant deux comparateurs dont les doigts de mesure sont en contact chacun avec une came de commande d'une soupape. Ce dispositif présente toutefois l'inconvénient, pour les soupapes à commande par arbre à cames et basculeur ou levier, de ne pas permettre une lecture directe de la valeur de la levée de soupape. Il est alors nécessaire d'utiliser un tableau de correspondance entre la forme de la came et la levée réelle de la soupape. Par ailleurs, certaines commandes de soupape à levier sont munies d'un système de rattrapage de jeu, généralement hydraulique (butées hydrauliques). Le calage de l'arbre à cames nécessite alors de démonter le couvre culasse, puis l'arbre à cames pour le monter sur de faux paliers, et de remplacer les butées hydrauliques par des butées réglables afin de supprimer les jeux de montage de l'arbre à cames avec les faux paliers. Un comparateur est alors placé sur la coupelle de la soupape. Des imprécisions de mesure résultent toutefois de ce dispositif en raison des différents montages et remontages qu'il nécessite, ainsi que des problèmes d'alignement entre l'axe du comparateur et l'axe de la soupape. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un outil de mesure de la levée d'une soupape commandée par arbre à cames et levier, permettant une lecture directe et précise de la levée de soupape. A cet effet, l'objet de l'invention concerne un outil de mesure de la levée d'une soupape de moteur à combustion interne dans lequel la 2877429 2 soupape est déplacée par un système de commande situé dans la culasse du moteur, le système de commande étant actionné par un arbre à cames, caractérisé en ce qu'il comprend: - un support destiné à être fixé au dessus d'une ouverture ménagée dans la culasse du moteur, au dessus de l'arbre à cames, - un comparateur fixé sur le dessus du support et pourvu d'un doigt de mesure apte à mesurer un déplacement, - un système de commande actionnant le doigt de mesure du comparateur suivant une même cinématique que le système de commande actionnant la soupape, ce système étant fixé sur la face inférieure du support de manière à pouvoir être actionné par l'arbre à cames lorsque le support est fixé sur la culasse. Le comparateur, et le système de commande de l'outil dont il mesure le déplacement, sont ainsi supportés par un même élément: le support de l'outil, de sorte qu'il n'y a plus d'erreurs de mesures dues à un mauvais placement du comparateur par rapport à l'élément mobile qu'il mesure. Le déplacement des deux systèmes de commande étant identiques, une mesure directe de la levée de la soupape est ainsi obtenue. De plus, l'outil selon l'invention peut être facilement utilisé sans démonter l'arbre à cames ou le système de commande de la soupape, le système de commande de l'outil devant simplement être mis en contact avec une came de l'arbre à cames. Avantageusement, le système de commande de l'outil est monté sur le support par des moyens réglables. Il est ainsi possible d'ajuster aisément la position du système de commande de l'outil par rapport à son support afin de le mettre en contact contre la surface d'une came de l'arbre à cames du moteur. Avantageusement, le système de commande de l'outil comprend les mêmes éléments que le système de commande de la soupape, agencés de la même manière. La même cinématique pour les deux systèmes de commande peut ainsi être facilement obtenue, à moindre coût. L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'un outil de mesure selon l'invention, le moteur à combustion interne comportant une culasse présentant une ouverture située au dessus de l'arbre à cames, comprenant les étapes consistant à : 2877429 3 - fixer le support de l'outil de mesure au dessus de l'ouverture, afin de placer le système de commande de l'outil dans une position dans laquelle il est en contact avec une came de l'arbre à cames, le doigt de mesure du comparateur se déplaçant dans le même plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre à cames que la tige de soupape, - tourner le moteur et le bloquer afin de placer le système de commande de l'outil en contact: avec une surface de la came correspondant à une position fermée de la soupape, - régler le comparateur au zéro. La rotation de l'arbre à cames va ainsi provoquer successivement le déplacement de la soupape puis du doigt de mesure du comparateur, avec un décalage angulaire de rotation de l'arbre à cames correspondant à l'angle formé par les droites passant par le point de contact de chaque système de commande avec la surface de la came et le centre de l'arbre à cames. Avantageusement, l'outil est fixé de manière à ce que son système de commande soit en contact avec un point de la surface de la came diamétralement opposé au point de contact du système de commande de la soupape avec la came. Un décalage de 180 de rotation de l'arbre à cames est ainsi obtenu, ce qui permet de simplifier l'exploitation des valeurs mesurées par le comparateur. Avantageusement, lorsque les systèmes de commande de l'outil et de la soupape sont identiques, l'outil de mesure est fixé de sorte que, lors de la rotation de l'arbre à cames, les mouvements relatifs du système de commande de l'outil et de la carne sont identiques aux mouvements relatifs du système de commande de la soupape et de la came. La surface de la came attaque ainsi de la même manière chacun des systèmes de commande lors de la rotation de l'arbre à cames. Selon une première variante, le procédé décrit est utilisé pour vérifier le calage de la distribution d'un moteur à combustion interne, et comprend les étapes supplémentaires consistant à : - débloquer le moteur et le tourner, - vérifier que l'angle de rotation du moteur et le déplacement mesuré par le comparateur correspondent à des valeurs attendues 3,5 calculées préalablement. Selon une deuxième variante, le procédé décrit est utilisé pour modifier le calage de la distribution d'un moteur à combustion interne, l'arbre à cames du moteur étant entraîné en rotation par le vilebrequin du moteur, et comprend les étapes supplémentaires consistant à : - désolidariser l'arbre à cames du vilebrequin, - tourner l'arbre à cames jusqu'à mesurer sur le comparateur une valeur de déplacement de la soupape correspondant à une valeur de calage prédéterminée, - positionner le vilebrequin sur un angle de calage prédéterminé correspondant à cette valeur de calage prédéterminée du déplacement de la soupape, - solidariser à nouveau le vilebrequin et l'arbre à cames. L'invention est maintenant décrite en référence à la figure unique, non limitative, qui représente schématiquement une vue en coupe d'un outil de mesure selon l'invention monté sur la culasse d'un moteur. La figure représente la partie supérieure d'une culasse de moteur 1 dans laquelle est montée une soupape 2 pour l'admission ou l'échappement des gaz dans la chambre de combustion (non représentée). La soupape 2 est formée d'un clapet 3 déplacé axialement par une tige 4. Un ressort de rappel 5 est monté autour de la tige, à distance du clapet, en appui contre la culasse d'une part et une butée annulaire 6 solidaire de la tige, tel que visible sur la figure. Ce ressort est conçu afin d'exercer une force sur la soupape tendant à la maintenir dans la position fermée représentée sur la figure. L'extrémité libre supérieure de la tige 4a, est en contact avec une extrémité d'un levier de commande 7, communément appelé linguet. L'autre extrémité du linguet 7 est montée articulée sur une rotule 12 solidaire d'une butée hydraulique de réglage de jeu 8. Le linguet pourrait toutefois être articulé directement à la culasse ou sur un autre moyen de réglage. Le dessus de la partie centrale du linguet est en contact avec la surface d'une came 9 entraînée en rotation par un arbre à cames 10, lui-même entraîné de manière connue par le vilebrequin du moteur (non représenté). Dans l'exemple, les paliers de l'arbre à cames sont intégrés dans la culasse, ils pourraient toutefois ne pas l'être. Dans l'exemple représenté, le linguet 7 est un linguet à rouleau, dont la partie suiveur de came est formée d'un rouleau 11. Il pourrait également s'agir d'un linguet à patin. 2877429 5 Le système de commande de la soupape est formé de la tige de soupape 4, du ressort de rappel 5, et du linguet 7. Ainsi, la rotation de l'arbre à cames 10 provoque la rotation de la came 9 qui exerce une poussée sur le linguet, le faisant ainsi pivoter sur la rotule 12 autour d'un axe perpendiculaire au plan de la figure. Le basculement du linguet provoque alors la translation la tige de soupape dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre à cames 10 contenant la came 9. L'outil selon l'invention présente un support 13 destiné à être fixé sur le dessus de la culasse 1, en regard d'une ouverture ménagée dans la culasse et située sensiblement au dessus de l'arbre à cames 10. Dans l'exemple représenté sur la figure, le support 13 est fixé sur la culasse au moyen de vis 14. Sur le dessus du support 13, est fixé un comparateur 15 pourvu d'un doigt de mesure 16 destiné à mesurer un déplacement. Le support 13 présente également une vis de réglage 17 traversant le support, s'étendant sensiblement verticalement, et dont l'extrémité inférieure est dirigée vers la culasse du moteur. La vis 17 est vissée dans le support et maintenue par un écrou 18 de sorte que l'on peut régler la longueur de la vis saillant du support en direction de la culasse. Une extrémité d'un levier de commande 19, ou linguet, est montée articulée sur une rotule 20 supportée par l'extrémité inférieure de la vis. L'autre extrémité de ce linguet 19 est en appui contre l'extrémité inférieure d'une tige de déplacement 21 traversant le support. Cette tige 21 est montée de manière à pouvoir coulisser librement. L'extrémité supérieure 22 de la tige forme une coupelle destinée à recevoir le doigt de mesure du comparateur. Ce doigt 16 et la tige 21 sont montés de manière co-axiale de sorte que le comparateur peut mesurer précisément tout déplacement de la tige suivant son axe. Un ressort 23 est monté autour de la tige 21 entre son extrémité inférieure et la face interne du support. Ce ressort 23 permet de maintenir la tige de déplacement 21 en contact avec le linguet de l'outil 19, et de maintenir le linguet 19 en équilibre lorsqu'il est en appui contre une came. La tige de déplacement 21, le ressort 23 et le linguet 19 forment un système de commande de l'outil selon l'invention actionnant le doigt de mesure du comparateur. 2877429 6 Le dessous de la partie centrale du linguet 19 sert de suiveur de came, et est destiné à venir en appui contre la came 9 de l'arbre à cames 10 commandant la soupape. Dans l'exemple, le linguet 19 et la tige de déplacement 21 sont choisis identiques au linguet 7 de la soupape et à la tige 4 de la soupape, respectivement. Le linguet 19 est ainsi pourvu d'un rouleau 24 servant de suiveur de came identique à celui du linguet 7 (l'élément suiveur de came serait un patin dans le cas d'un linguet de soupape à patin). De plus, le linguet 19 et la tige de déplacement 21 sont agencés l'un par rapport à l'autre de manière identique à l'agencement du lingue: 7 et de la tige 4 de la soupape, de sorte que la cinématique de l'ensemble du système de commande de l'outil lors d'une rotation de l'arbre à cames est identique à la cinématique de l'ensemble du système de commande de la soupape. L'outil de mesure est mis en place de la manière suivante. Le support 13 est fixé sur le dessus de la culasse de sorte que le rouleau 24 du linguet 19 de l'outil soit en contact avec lia surface de la came 9 en un point diamétralement opposé au point de contact du rouleau 11 du linguet 7 de la soupape, tel que représenté sur la figure. Ainsi, les points de contact des rouleaux des deux linguets avec la surface de la came sont placés sur une même ligne sensiblement verticale 25 passant par le centre de l'arbre à cames. Par ailleurs, l'outil est placé de sorte que l'axe de rotation de son linguet 19 soit parallèle à l'axe de rotation du linguet 7 de la soupape, et que son extrémité mobile soit dirigée dans une direction opposée à l'extrémité mobile du linguet de soupape. Ainsi, les tiges de soupape et de l'outil se déplacent dans un même plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre à cames, et la partie excentrée de la came attaque de la même manière les deux linguets lors de la rotation de l'arbre à cames, avec un décalage de 180 de l'arbre à cames. De préférence, les moyens de fixation de l'outil, et les moyens de fixation correspondants de la culasse (dans l'exemple des trous de fixation pour les vis 14) sont placés de manière à ce que, lorsque le support est fixé sur la culasse, le système de commande de l'outil soit positionné correctement par rapport à l'arbre à cames. Lors de la fixation du support de l'outil sur la culasse, la rotation de la vis de réglage 17 permet, si nécessaire, d'ajuster la position du linguet 19 de l'outil par rapport au support afin d'amener le rouleau suiveur de came 24 en contact avec la came 9. Le moteur est ensuite tourné et bloqué dans une position dans laquelle le système de commande de l'outil est en contact avec une partie de la surface de la came correspondant à une position fermée de la soupape. Le comparateur peut alors être réglé au zéro. L'outil de mesure possède ainsi la même cinématique que l'ensemble formé par la soupape et son système de commande, de sorte que le déplacement de la tige 21 de l'outil sera identique au déplacement de la tige de soupape 4, avec un décalage de 180 par rapport à l'arbre à cames. Bien entendu, selon les possibilités de fixation du support de l'outil, le linguet de l'outil peut être mis en contact avec le dos de la came en un point correspondant à un décalage différent de 180 . L'outil de mesure selon l'invention peut être utilisé pour vérifier si la loi de levée de la soupape en fonction de l'angle de rotation du vilebrequin correspond à la loi qui a été prévue pour un moteur particulier, ou encore pour caler l'arbre à cames par rapport au vilebrequin du moteur, en utilisant des tables indiquant le déplacement de la soupape attendu pour chaque angle de rotation du moteur pour un moteur donné. La vérification de la loi de levée de la soupape peut être réalisée de la manière suivante. Après la fixation de l'outil telle que décrite cidessus, le moteur est débloqué et tourné. Il suffit alors de vérifier que pour un angle de rotation donné du moteur, la valeur du déplacement mesurée par le comparateur correspond au déplacement de la soupape attendu pour cet angle. La modification du calage d,e l'arbre à cames par rapport au vilebrequin moteur peut être réalisé de la manière suivante, après la fixation de l'outil telle que décrite plus haut. L'arbre à cames est d'abord désolidarisé du vilebrequin, puis tourné jusqu'à ce que la valeur du déplacement mesurée par le comparateur corresponde à une valeur de calage prédéterminée. Le vilebrequin est alors positionné sur un angle de calage prédéterminé correspondant à cette valeur de déplacement de calage. Le vilebrequin et l'arbre à cames sont ensuite solidarisés à nouveau. 2877429 8 Il est alors possible de suivre à nouveau les étapes précédemment décrites afin de vérifier la loi de levée de la soupape. Dans les deux cas, lors du report de l'angle de rotation du moteur dans les tables, (rotation du vilebrequin), l'angle de rotation mesuré doit être corrigé afin de tenir compte du décalage angulaire entre le système de commande de l'outil et celui de la soupape dû à la position de montage de ces deux systèmes par rapport à l'arbre à cames. De préférence, le décalage angulaire d'arbre à came est choisi de manière à correspondre à un décalage angulaire du vilebrequin qui simplifie la correction à effectuer. Ainsi, dans le cas d'un moteur quatre cylindres, un tour d'arbre à carnes correspond à deux tours de vilebrequin, de sorte qu'un décalage angulaire de 180 au niveau de l'arbre à cames se traduit par un décalage angulaire de 360 au niveau du vilebrequin, simplifiant ainsi la correction de l'angle de rotation du vilebrequin. La mesure de l'angle de rotation du moteur est réalisée de manière connue, en positionnant un repère angulaire sur une partie fixe du moteur et un repère angulaire sur le volant moteur dans une position correspondant par exemple au point mort haut. 2877429 9 REVENDICATIONS 1. Outil de mesure de la levée d'une soupape de moteur à combustion interne dans lequel la soupape (2) est déplacée par un système de commande situé dans la culasse (1) du moteur, le système de commande étant actionné par un arbre à carnes (10), caractérisé en ce qu'il comprend: - un support (13) destiné à être fixé au dessus d'une ouverture ménagée dans la culasse du moteur, au dessus de l'arbre à cames, - un comparateur (15) fixé sur le dessus du support et pourvu d'un doigt de mesure (16) apte à mesurer un déplacement, - un système de commande actionnant le doigt de mesure du comparateur suivant une même cinématique que le système de commande actionnant la soupape, ce système étant fixé sur la face inférieure du support de manière à pouvoir être actionné par l'arbre à cames lorsque le support est fixé sur la culasse. 2. Outil de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de commande de l'outil est monté sur le support par des moyens réglables. 3. Outil de mesure selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de commande de l'outil comprend les mêmes éléments que le système de commande de la soupape, agencés de la même manière. 4. Outil de mesure selon la revendication 3, dans lequel le système de commande de la soupape comprend: - une tige (4) solidaire du clapet de la soupape, - un levier de commande (7) dont une extrémité est en contact avec une extrémité de la tige de soupape et l'autre extrémité est montée articulée sur la culasse ou sur un élément de celle-ci, et dont une partie (11) forme un suiveur pour une came (9) de l'arbre à cames (10), - un ressort de rappel (5) monté autour de la tige de soupape afin de maintenir la soupape en position fermée, caractérisé en ce que le système de commande de l'outil comprend un levier de commande (9) identique à celui de la soupape et une tige de déplacement (21) identique à la tige de soupape, une extrémité du levier étant montée articulée sur le support et son autre extrémité étant maintenue en contact avec une extrémité de la tige de déplacement au moyen d'un ressort (23), et en ce que le doigt de mesure 2877429 10 du comparateur est monté co-axiallement à la tige de déplacement, en appui contre l'autre extrémité de celle-ci. 5. Outil de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce que le levier de l'outil et le levier de la soupape sont des leviers à rouleau ou à patin. 6. Procédé d'utilisation d'un outil de mesure selon l'une des revendications précédentes, le moteur à combustion interne comportant une culasse présentant une ouverture située au dessus de l'arbre à cames, comprenant les étapes consistant à : - fixer le support de l'outil de mesure au dessus de l'ouverture, afin de placer le système de commande de l'outil dans une position dans laquelle il est en contact avec une came de l'arbre à cames, le doigt de mesure du comparateur se déplaçant dans le même plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre à crames que la tige de soupape, - tourner le moteur et le bloquer afin d,e placer le système de commande de l'outil en contact avec une surface de la came correspondant à une position fermée de la soupape, - régler le comparateur au zéro. 7. Procédé d'utilisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'outil est fixé de manière à ce que son système de commande soit en contact avec un point de la surface de la came diamétralement opposé au point de contact du système de commande de la soupape avec la came. 8. Procédé d'utilisation selon l'une des revendications 6 ou 7, dépendant de l'une des revendications 3 à 5, dans lequel, l'outil de mesure est fixé de sorte que, lors de la rotation de l'arbre à came, les mouvements relatifs du système de commande de l'outil et de la came sont identiques aux mouvements relatifs du système de commande de la soupape et de la came. 9. Procédé d'utilisation d'un outil de mesure selon l'une des revendications 6 à 8 pour vérifier le calage de la distribution d'un moteur à combustion interne, comprenant les étapes supplémentaires consistant à : - débloquer le moteur et le tourner, - vérifier que l'angle de rotation du moteur et le déplacement mesuré par le comparateur correspondent à des valeurs attendues calculées préalablement. 2877429 11 10. Procédé d'utilisation d'un outil de mesure l'une des revendications 6 à 8 pour modifier le calage de la distribution d'un moteur à combustion interne, l'arbre à cames du moteur étant entraîné en rotation par le vilebrequin du moteur, comprenant les étapes supplémentaires consistant à : - désolidariser l'arbre à cames du vilebrequin, - tourner l'arbre à cames jusqu'à mesurer sur le comparateur une valeur de déplacement de la soupape correspondant à une valeur de calage prédéterminée, - positionner le vilebrequin sur un angle de calage prédéterminé correspondant à cette valeur de calage prédéterminée du déplacement de la soupape, - solidariser à nouveau le vilebrequin et l'arbre à cames.