Brevet FR2922941A1 — publié le 20090501

Procédé de détermination d'un jeu de distribution au moyen de l'accélération. La présente invention concerne un procédé de détermina-5 tion d'un jeu entre deux pièces mobiles. Le procédé de l'invention est plus particulière-ment 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 10 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. 15 ARRIERE PLAN DE L'INVENTION 1l 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 20 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 25 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 électromagnétiques comprennent généralement un électroaimant 30 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 correcte-35 ment 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 cor- rectement 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 dis- tribution 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 accélérer 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 ou- tre, 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 caractéristique électrique dans les moyens d'actionnement électromagnétiques. Cette variation de caractéristique élec- trique 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 à 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. OBJET DE L'INVENTION Un but: de l'invention est de fournir un moyen 10 permettant de manière simple et précise de déterminer le jeu de distribution. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit un procédé de détermination d'un jeu entre une queue de soupape et un organe mo- 15 bile d'un actionneur de soupape comportant des moyens électromagnétiques et des moyens élastiques d'actionnement de l'organe mobile entre une position extrême d'ouverture et une position extrême de fermeture de la soupape. Le procédé comprend les étapes de : 20 - déplacer l'organe mobile de sa position extrême de fermeture vers sa position extrême d'ouverture, -déterminer une accélération de l'organe mobile à des positions intermédiaires de l'organe mobile entre les positions extrêmes, 25 -détecter une position intermédiaire pour la- quelle l'accélération est au plus égale à zéro environ. Lorsque les moyens d'actionnement provoquent un déplacement de l'organe mobile de la position extrême de fermeture à la position extrême d'ouverture, l'annulation 30 de l'accélération de l'organe mobile est significative d'une augmentation brusque de l'effort résistant au dé-placement de l'organe mobile. Cette augmentation de l'effort résistant, produite par le ressort de rappel de la soupape en position de fermeture qui tend à s'opposer 35 au déplacement de la soupape vers la position d'ouverture, intervient au moment où l'organe mobile arrive au contact de la queue de soupape. Grâce au procédé de l'invention, l'annulation de l'accélération est mise en relation avec une position intermédiaire de l'organe mobile. Il est alors possible, 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. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une sou-pape de moteur thermique associée à son dispositif d'actionnement, - la figure 2 représente un ensemble de commande et d'actionnement de soupapes d'un moteur thermique. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'invention est ici décrite en application à l'actionnement d'une soupape 1 d'un moteur thermique portant 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 décol- lée 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 dési- gné 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 extrémité 11 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 élec-tro-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 sou-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 reliés à une unité de commande 23 pour être commandés selon un asservisse- ment 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 et le signal de vitesse de la palette 12 est 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'unité de commande 23 est reliée à une unité de contrôle moteur 24 qui lui fournit notamment les angles d'ouverture et de fermeture de la soupape ainsi qu'un signal de repérage du point mort haut du piston dans le cylindre. L'actionneur comprend également, de façon connue en soi, des moyens élastiques de déplacement. Les moyens élastiques de déplacement comprennent de façon connue en elle-même un ressort 17 intercalé en-35 tre 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 sou-pape 3 pour rappeler la soupape 1 en position de ferme-ture. 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 libre 10 de la tige 9 et l'extrémité libre de la queue de soupape 3. Le procédé conforme à l'invention permet de dé-terminer le jeu j durant le fonctionnement du moteur thermique. Le procédé conforme à l'invention comprend l'étape de commander l'actionneur 6 pour que les moyens élastiques d'actionnement déplacent l'organe mobile 8 de la position extrême de fermeture à la position extrême d'ouverture. Simultanément, il est effectué une mesure de l'accélération de l'organe mobile 8 à des positions intermédiaires de l'organe mobile 8 au cours de son déplacement entre les positions extrêmes. Les accélérations sont déterminées en dérivant deux fois le signal de posi- tion fourni par le capteur de position 16. Les accélérations sont alors mises en relation avec les positions intermédiaires de l'organe mobile 8. Le procédé comprend l'étape suivante de détecter une position intermédiaire pour laquelle l'accélération est au plus égale à zéro environ. Lorsqu'est élaborée une courbe à partir des positions intermédiaires et des vitesses et/ou accélérations, la courbe montre d'abord une accélération progressive de l'organe mobile puis une annulation de l'accélération suivie d'une décélération puis d'une accélération. L'an- nulation de l'accélération intervient à la position intermédiaire correspondant au point de rencontre de l'organe mobile 8 et de la queue de soupape 3. Il convient de noter que l'influence des moyens électromagnétiques dans le déplacement de l'organe mobile doit être maîtrisée pour de préférence être limitée au maximum afin d'empêcher que les moyens d'asservissement des moyens électromagnétiques compensent la stabilisation de la vitesse de l'organe mobile. 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 rapide-ment jusqu'à la position intermédiaire déterminée ci-dessus pour avoir une fermeture rapide de la soupape, puis d'amener doucement l'organe mobile 8 en position extrême de fermeture pour limiter le bruit du contact de la palette 12 avec l'électroaimant 14. Selon un mode de fonctionnement préféré, l'unité de contrôle moteur 24 émet une requête (par une trame envoyée sur le bus de type CAN reliant l'unité de contrôle moteur 24 à l'unité de commande 23) demandant la communi- cation des jeux de distribution des soupapes dont les ac- tionneurs 6 sont reliés à l'unité de commande 23 (voir figure 2). L'unité de commande 23 débute alors un mode de commande des actionneurs 6 permettant de déterminer la 5 valeur des jeux de distribution. L'unité de commande 23 transmet alors séquentiellement à l'unité de contrôle moteur 24 les valeurs des jeux de distribution des soupapes. A réception de ces valeurs, l'unité de contrôle 10 moteur adapte le contrôle du moteur en fonction de la va-leur des jeux de distribution. En variante, la détermination du jeu j peut être renouvelée périodiquement, par exemple toutes les secondes. 15 De préférence, l'historique des valeurs du jeu j est conservé dans une mémoire de l'unité de commande 23 pour pouvoir être transmis à un outil de diagnostic 25 qui serait raccordé à l'unité de commande 23 ou à l'unité de contrôle moteur 24 lors d'une opération de mainte- 20 nance. L'outil de diagnostic 25, connu en lui-même, peut être branché directement sur l'unité de commande 23 et/ou sur l'unité de contrôle moteur 24 (voir figure 2). En outre, le jeu j peut être transmis à l'unité de contrôle moteur 24 après chaque mesure. Le jeu j y est 25 alors comparé à un seuil limite au-delà duquel le jeu j est révélateur d'une usure anormale : l'unité de contrôle moteur 24 émet une alerte à destination du conducteur (allumage d'un voyant) pour que celui-ci amène son véhicule dans un garage pour qu'il y subisse une opération de 30 maintenance. Cette comparaison peut être réalisée directement dans l'unité de commande 23 qui transmet à l'unité de contrôle moteur 24 un signal de dysfonctionnement en cas de franchissement du seuil. L'unité de contrôle moteur 24 peut en outre utiliser la valeur du jeu pour 35 adapter le pilotage des soupapes en fonction de celui-ci. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre qui vient d'être décrit, mais en-globe 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 selon le mode de fonctionnement du moteur et le régime moteur. Ainsi, la mise en oeuvre du procédé ci-dessus suppose de laisser se produire le choc entre l'organe mobile et la queue de soupape. Ce choc étant relativement bruyant, il peut être préférable, lorsque le bruit de fonctionnement doit être limité au maximum, d'utiliser ce procédé quand le moteur est en mode de démarrage ou que le moteur est en mode de fonctionnement normal à un ré- gime supérieur à un régime prédéterminé, par exemple 2000 tours / minutes, et d'utiliser un procédé n'interférant pas avec le fonctionnement normal de l'actionneur pour les régimes de ralenti. En outre, le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre pour déplacement de l'organe mobile vers la position extrême d'ouverture comme précédemment décrit mais également pour un déplacement vers la position extrême de fermeture. La ou les valeurs du jeu mémorisées et/ou trans-mises par l'unité de commande 23 peuvent être des valeurs absolues, des valeurs relatives, des valeurs images du jeu par une fonction prédéterminée, des références à des plages de valeurs auxquelles appartient le jeu,... Le jeu peut être transmis par l'unité de commande 23 à l'unité de contrôle moteur 24 automatiquement de façon périodique ou sur une requête de l'unité de contrôle moteur 24. En variante, il est possible de détecter la position intermédiaire pour laquelle l'accélération prend une 35 valeur négative. En variante également, l'accélération peut être obtenue à partir d'un capteur d'accélération ou par dérivation d'un signal provenant d'un capteur de vitesse. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination d'un jeu entre une queue (3) de soupape (1) et un organe mobile (8) d'un ac - tionneur (6) de soupape comportant des moyens électromagnétiques (:L4, 15) et des moyens élastiques (17, 20) d'actionnement de l'organe mobile entre une position extrême d'ouverture et une position extrême de fermeture de la soupape, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : - déplacer l'organe mobile de sa position extrême de fermeture vers sa position extrême d'ouverture, - déterminer une accélération de l'organe mobile à des positions intermédiaires de l'organe mobile entre les positions extrêmes, - détecter une position intermédiaire pour la-quelle l'accélération est au plus égale à zéro environ. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accélération est déterminée en dérivant un signal de position fourni par un capteur de position (16) de l'organe mobile (8). 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une information/valeur correspondant au jeu est déterminée au sein d'une unité de commande (23) de l'actionneur (6) et l'unité de commande transmet cette valeur à un dispositif extérieur (25, 24). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le dispositif extérieur est un outil de diagnostic (25). 5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la soupape est une soupape d'un moteur thermique comportant une unité de contrôle moteur (24) formant le dispositif extérieur.