Brevet FR3068430A1 — publié le 20190104

-1- Procédé de contrôle d'une vanne de circulation de fluide La présente invention concerne un procédé de contrôle d'une vanne de circulation de fluide notamment utilisable dans un circuit de recirculation de gaz d'échappement (ou circuit EGR de l'anglais « Exhaust Gaz Recirculation ») d'un moteur thermique de véhicule automobile. En particulier, le domaine de la présente invention est celui des équipements pour l'alimentation du moteur, notamment les actionneurs ou vannes doseuses qui participent au fonctionnement des moteurs à combustion interne. Un véhicule automobile doté d'un moteur thermique comprend un circuit d'admission d'air, ainsi qu'au moins une boucle EGR (Exhaust Gas Recirculation en langue anglaise) permettant de ponctionner des gaz d'échappement et de les réacheminer en amont du moteur afin qu'ils se mélangent à l'air incident. Ces différents circuits de gaz sont régulés au moyen de vannes pouvant adopter différentes configurations, allant d'une position de fermeture complète à une position d'ouverture maximale, en passant par des positions d'ouverture intermédiaire. Il est à noter que le terme « vanne » est général, et désigne tout type de dispositif de régulation de gaz au sein d'un circuit de gaz d'un véhicule automobile. 20 Une telle vanne peut par exemple être un doseur d'air d'admission ou une vanne de régulation d'une boucle EGR. Une telle vanne comporte un corps de vanne comprenant un premier conduit assurant l'admission des gaz d'échappement dans la vanne et un deuxième conduit assurant la sortie des gaz de la vanne. 25 En outre, une telle vanne comprend généralement un obturateur, par exemple un clapet ou une soupape, monté mobile dans un des conduits de la vanne entre une position de fermeture dans laquelle l'obturateur est appliqué contre un siège agencé dans le conduit et une position extrême d'ouverture dans laquelle l'obturateur est écarté du siège. 30 L'obturateur est mis en mouvement au moyen d'un actionneur entre sa position de fermeture et sa position d'ouverture pour régler l'écartement ou levée de l'obturateur par rapport à son siège et ainsi la section de passage des gaz -2- d'échappement, la position extrême d'ouverture assurant un débit maximal des gaz d'échappement dans la vanne. La vanne peut comprendre un capteur de position destiné à détecter la position de l'obturateur. 5 Généralement, le capteur de position comprend une cible magnétique solidaire de l'obturateur et un capteur de position configuré pour mesurer l'orientation de la direction d'aimantation dans un plan de mesure. Lors du montage de différentes vannes l'accumulation de petites erreurs de positionnement ou de cotes sur les différents éléments peut entrainer une variation de 10 position des différents éléments entre eux et par rapport aux cotes de références. Ces variations de position peuvent avoir plus ou moins d'impact sur le bon fonctionnement de la vanne et en particulier sur la mesure de la position de l'obturateur via le capteur de position. Si l'on souhaite contrôler la position de l'obturateur par un asservissement sur 15 le signal du capteur de position, il est important de pouvoir calibrer le capteur de position en tenant compte de ces variations de position. Dans des cas extrêmes, il peut être nécessaire de revoir le montage de la vanne voir même de mettre la vanne au rebut, la mesure de position n'ayant alors pas le niveau de précision requis. Il existe donc un besoin pour un procédé permettant de contrôler ces variations dans une vanne de circulation de fluide notamment pour véhicule automobile. Ainsi, l'invention a pour objet de fournir un procédé de contrôle d'une vanne de circulation de fluide permettant de vérifier le montage de la vanne. À cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de contrôle d'une vanne de circulation de fluide notamment pour véhicule automobile, ladite vanne comprenant : un corps de vanne délimitant un conduit de circulation de fluide, un obturateur mobile entre une position d'ouverture permettant le passage du fluide dans le conduit et une position de fermeture empêchant le passage du fluide dans le conduit, -3- - un organe de commande comprenant un dispositif d'entrainement d'une pièce d'entrainement configurée pour actionner l'obturateur entre la position d'ouverture et la position de fermeture, - au moins une cible magnétique fixée sur le dispositif d'entrainement 5 en rotation et ayant une direction d'aimantation « B », et - un capteur de position figé dans une position donnée au sein de la vanne et configure pour mesurer l'induction magnétique de la cible magnétique dans un plan de mesure « P », le procédé comprenant un étape de contrôle de la position de la cible 10 magnétique au cours de laquelle la position de la cible magnétique est contrôlée par mesure de l'induction magnétique de la cible magnétique dans le plan de mesure «P » du capteur de position. Avantageusement, le procédé selon l'invention permet de déterminer la 15 position de la cible magnétique par rapport au capteur de position. Cette position peut être ensuite comparée à une position de référence permettant de contrôler la qualité du montage de la vanne. Le procédé de contrôle selon l'invention peut également comprendre une ou 20 plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - au cours de l'étape de contrôle la position de la cible magnétique est contrôlée en mesurant les composantes Bx, By de l'induction magnétique de la cible magnétique dans un repère orthogonal situé dans le plan de mesure « 25 P » ; et/ou - la mesure de l'induction magnétique de la cible magnétique est réalisée pour différentes positions angulaires du dispositif d' entrainement ; et/ou - les positions angulaires de mesure sont réparties entre une position correspondant à la position d'ouverture de l'obturateur mobile et une position 30 correspondant à la position de fermeture de l'obturateur mobile ; et/ou -4- - la position du dispositif d'entrainement est contrôlée en comparant la valeur de l'induction magnétique de la cible magnétique dans le plan de mesure « P » du capteur de position avec un abaque ; et/ou - le capteur de position comprend : 5 - un boitier de réception d'un élément actif, - un élément actif agencé pour mesurer l'induction magnétique de la cible magnétique dans un plan de mesure « P» ; et/ou - au cours de l'étape de contrôle la distance entre l'axe de rotation de la cible magnétique fixée au dispositif d'entrainement et le barycentre de l'élément 10 actif du capteur de position est déterminée ; et/ou - la cible magnétique a une direction d'aimantation « B » sensiblement parallèle au plan de mesure « P» du capteur de position ; et/ou - la cible comprend au moins un aimant permanent ; et/ou - le capteur de position est à effet Hall ; et/ou 15 - le capteur de position est à effet Magnétorésistif ; et/ou - le procédé comprend en outre une étape de mise au rebut au cours de laquelle la position du dispositif d'entrainement déterminée au cours de l'étape de contrôle est comparée à une valeur de référence et si l'écart à cette valeur de référence est supérieur ou égal à une valeur seuil la vanne est mise au rebut. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés, accompagnée des figures suivantes : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une vanne de circulation de 25 fluide selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un assemblage d'un secteur denté et d'une cible magnétique d'une vanne de circulation de fluide ; - la figure 3 est une vue en coupe axiale longitudinale de l'assemblage de la figure 2.; 30 - la figure 4 est une vue schématique d'une pièce en rotation solidaire d'une cible magnétique ainsi qu'un capteur de position ; -5- - la figure 5 est un schéma qui représente le champ magnétique au niveau du capteur de position ; - la figure 6 est un graphique qui représente la valeur des composantes du champ magnétique «B » est mesuré par le capteur de position en fonction de la 5 position angulaire de la pièce en rotation solidaire de la cible magnétique ; - la figure 7 est une représentation des différentes étapes d'un procédé de contrôle selon l'invention ; et - les figure 8 et 9 sont des exemples d'abaques pouvant être utilisés dans le procédé de contrôle selon l'invention. 10 Sur les figures, les éléments analogues sont désignés par des références identiques. En outre, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle afin de présenter une vue permettant de faciliter la compréhension de l'invention. 15 L'invention se rapporte à un procédé de contrôle d'une vanne de circulation de fluide notamment pour véhicule automobile. La figure 1 illustre une telle vanne 10 de circulation de fluide, ici une vanne à soupape configurée pour régler le débit de gaz d'échappement recirculés à 20 l'admission d'un moteur. La vanne de circulation de fluide peut être du type vanne de recirculation des gaz d'échappement. Dans l'exemple décrit, la vanne est du type « haute pression », c'est-à-dire que les gaz d'échappement sont recirculés entre un point du circuit d'échappement situé en amont de la turbine d'un turbocompresseur, et un point du 25 circuit d'admission du moteur situé en aval du compresseur. La vanne 10 de circulation de fluide comprend un corps de vanne 12 délimitant un conduit 14 de passage du fluide et un organe de régulation fluidique, par exemple un obturateur mobile 16, monté mobile entre deux positions extrêmes. Dans le cas d'une vanne à soupape, l'obturateur est mobile en translation entre les 30 deux positions extrêmes. Dans le cas d'une vanne à volet, l'obturateur peut être mobile en rotation entre les deux positions extrêmes. -6- Une des positions extrêmes de l'organe de régulation fluidique correspond à une position où le conduit 14 de la vanne 10 est totalement ouvert et permet de laisser passer les gaz d'échappement, et l'autre position extrême de l'organe de régulation fluidique correspond à une position où le conduit 14 de la vanne 10 est 5 totalement fermé bloquant ainsi le passage des gaz. Autrement dit, l'obturateur 16 est mobile entre une position d'ouverture de la vanne, dite première position, permettant le passage du fluide dans le conduit et une position de fermeture de la vanne, dite deuxième position, empêchant le passage du fluide dans le conduit 14. L'organe de régulation fluidique est entraîné entre les deux positions par un 10 moteur d'entraînement 18. Le moteur d'entraînement 18 est par exemple un moteur électrique de type à courant continu. Le moteur électrique peut être du type sans balai, ou un moteur du type pas à pas. Le moteur électrique comprend un arbre de transmission 20 ayant un mouvement de rotation autour d'un axe de rotation noté (y) sur la figure 1. 15 L'obturateur 16 est monté sur un arbre de commande 22 s'étendant longitudinalement selon un axe noté (z) sur la figure 1, l'axe (z) étant sensiblement orthogonal à l'axe (y). L'obturateur 16 peut être de type rotatif, par exemple un volet mobile en rotation autour de l'axe (z). Comme représenté sur la figure 1, l'obturateur 16 peut être de type linéaire, par exemple une soupape mobile en translation le long 20 de l'axe (z). Plus précisément, dans le cas de la vanne à soupape, l'arbre de commande 22 est mis en mouvement de translation, entraînant l'obturateur 16, par le moteur électrique via un dispositif d'entraînement 24. Le dispositif d'entrainement 24 est configure pour convertir un mouvement de rotation en mouvement de translation de l'arbre de commande 22. 25 Le dispositif d'entrainement est typiquement configure pour entrainer en rotation une pièce d'entrainement, par exemple une roue dentée ou un secteur dentée, configurée pour actionner l'obturateur entre la position d'ouverture et la position de fermeture. La vanne 10 de circulation de fluide comprend également un capteur de 30 position destiné à détecter la position de l'organe de régulation fluidique. Typiquement le capteur de position est un capteur de position angulaire. -7- Le capteur de position comprend au moins une cible magnétique solidaire de la pièce d' entrainement, la cible magnétique ayant une direction d'aimantation « B », par exemple un aimant permanent, et un capteur de position configure pour mesurer l'orientation de la direction d'aimantation « B » dans un plan de mesure « P ». 5 Le dispositif d'entrainement en rotation 30 comprend un train d'engrenages ainsi qu'un ressort de rappel assurant le retour de l'obturateur dans une position de fermeture en cas de coupure de l'alimentation électrique de la vanne 10. En se référant aux figures 2 et 3, une vanne de circulation de fluide destinée à réguler un flux de gaz fonctionne avec une cible magnétique 4 et un capteur de 10 position, par exemple un capteur à effet Hall ou un capteur à effet magnétorésistif. La cible magnétique 4 comporte deux aimants 5 et deux pôles 7 disposés selon une configuration en carré, ladite cible magnétique 4 étant surmoulée sur un secteur denté 2 faisant un quart de cercle. En variante, la cible magnétique 4 peut comporter un aimant unique de forme 15 rectangulaire, ou cylindrique. La cible magnétique à de préférence une direction d'aimantation « B » sensiblement parallèle au plan de mesure « P» du capteur de position. Comme illustré sur la figure 4, le dispositif magnétique permet de déterminer la position angulaire d'une pièce 2 en rotation, typiquement le dispositif d' entraiment 20 de d'une vanne de circulation de fluide, entre deux positions angulaires extrêmes a2). Le dispositif magnétique comprenant au moins une cible magnétique 4 solidaire de la pièce en rotation 1. La cible magnétique présente une direction d'aimantation « B ». 25 Le dispositif magnétique comprend en outre un capteur de position 6 configuré pour mesurer l'orientation de la direction d'aimantation « B » dans un plan de mesure « P ». Le capteur de position est figé dans une position donnée au sein de la vanne. Par exemple, le capteur de position est fixé au capot de la vanne. Le capteur de position 6 est de préférence placé en vis-à-vis de la cible magnétique. 30 Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 4, la cible magnétique est configurée et disposée de sorte à avoir une direction d'aimantation « B » sensiblement parallèle au plan de mesure « P» du capteur de position. -8- Typiquement, la cible magnétique 4 comprend au moins un aimant permanent. Cet aimant émet un champ magnétique local défini en tout point de l'espace par un vecteur caractérisé par sa direction et son intensité. Le capteur de position 6 peut être un capteur à effet Hall ou un capteur à effet 5 magnétorésistif Typiquement, le capteur de position comprend un boitier de réception d'un élément actif. L'élément actif est agencé pour mesurer l'induction magnétique de la cible magnétique dans le plan de mesure « P ». 10 Le capteur de position est apte à mesurer l'intensité du champ magnétique local «B », c'est-à-dire au point de l'espace sur lequel le capteur est agencé, en projection dans un plan de mesure « P ». Plus particulièrement, le capteur de position émet un signal électrique de mesure « Sm » dont la valeur est représentative de l'intensité mesurée du champ 15 magnétique local «B » en projection dans le plan de mesure « P ». Dans l'exemple représenté à la figure 5, on a représenté le champ magnétique local « B » en projection dans le plan de mesure « P » pour deux positions angulaires. Le champ magnétique local «B » est ainsi représenté par des vecteurs en 20 traits pleins tandis que les projections du champ magnétique dans le plan de mesure « P » sont représentées par des vecteurs en traits interrompus. Sur la figure 5, le capteur de position est représenté par son élément actif 6a. Le vecteur « B1 » représenté à la figure 5 correspond au champ magnétique local «B » dans le plan de mesure « P » lorsque la pièce en rotation est dans une 25 première position angulaire, par exemple la première position extrême ai. En projection sur l'axe «y », le vecteur « B1 » produit un vecteur « B ly » dont l'intensité est égale à l'intensité du vecteur « B1 » multipliée par le sinus de l'angle « 13i ». Dans l'exemple de la figure 5, L'axe « y » étant orienté de gauche à droite, la valeur « B ly » est négative. 30 En projection sur l'axe «x », le vecteur « B1 » produit un vecteur «B lx » dont l'intensité est égale à l'intensité du vecteur « B1 » multipliée par le cosinus de l'angle « ». La valeur de « B lx » est ici positive. -9- Le vecteur « B2 » représenté à la figure 5, correspond au champ magnétique local «B » dans le plan de mesure « P » lorsque la pièce en rotation est dans une première position angulaire, par exemple la deuxième position extrême a2. En projection sur l'axe «y », le vecteur « B2 » produit un vecteur « B2y » 5 dont l'intensité est égale à l'intensité du vecteur « B2 » multipliée par le sinus de l'angle « (32 ». La valeur « B2y » est ici négative. En projection sur l'axe «x », le vecteur « B2 » produit un vecteur « B2x » dont l'intensité est égale à l'intensité du vecteur « B2 » multipliée par le cosinus de l'angle « (32 ». La valeur de « B2x » est ici positive. 10 Le graphique représenté à la figure 6 comporte une première courbe « Cx » et une deuxième courbe « Cy ». La première courbe « Cx » représente la valeur de l'intensité mesurée en projection sur l'axe x du plan de mesure « P» en fonction de la position angulaire de la pièce en rotation de laquelle la cible magnétique est solidaire. 15 La deuxième courbe « Cy » représente la valeur de l'intensité mesurée en projection sur l'axe y du plan de mesure « P» en fonction de la position angulaire de la pièce en rotation de laquelle la cible magnétique est solidaire. La troisième courbe représente la valeur de l'intensité mesurée en projection sur l'axe z du plan de mesure « P» en fonction de la position angulaire de la pièce en 20 rotation de laquelle la cible magnétique est solidaire. Afin de permettre de déterminer la position angulaire de la pièce en rotation, la cible magnétique est agencée et conformée de telle manière que la direction du champ magnétique local « B » change constamment lors de la rotation de la pièce en rotation et plus particulièrement, de manière qu'une seule et unique direction du 25 champ magnétique local « B » soit associée à chaque position angulaire de la pièce en rotation. Lors d'une première étape de mesure, l'intensité du champ magnétique local «B » est mesurée en projection selon les deux axes de mesure (x, y). On calcule tout d'abord le rapport de la valeur de la projection du champ 30 magnétique local sur l'axe x « Bx » sur de la projection du champ magnétique local sur l'axe y « By ». Puis en calculant par exemple la fonction arctangente du rapport -10- ainsi obtenu, une valeur a représentative de la position angulaire a de la pièce en rotation est déterminée. On effectue donc le calcul suivant : a = arctan -By Bx - Dans une situation idéal l'angle a ainsi déterminé est linéairement 5 proportionnelle à la position angulaire de la pièce en rotation. Les inventeurs ont pu observer que lorsque le barycentre de l'élément actif du capteur de position n'est pas exactement aligné avec l'axe de rotation de la cible magnétique les valeurs des projections du champ magnétique dans le plan de mesure 10 « P » sont caractéristiques de ce désaxage. Le procédé de contrôle selon l'invention repose sur cette caractéristique. Comme illustré sur la figure 7, le procédé de calibration selon l'invention comprend : - une étape de contrôle El, et 15 - optionnellement une étape de mise au rebut E2. Au cours de l'étape de contrôle El, la position de la cible magnétique est contrôlée. La position de la cible magnétique est contrôlée en mesurant l'induction 20 magnétique de la cible magnétique dans le plan de mesure « P » du capteur de position. Plus particulièrement, la position de la cible magnétique est contrôlée en mesurant les composantes Bx, By de l'induction magnétique de la cible magnétique dans un repère orthogonal situé dans le plan de mesure « P » comme illustré sur la 25 figure 5. Afin d'augmenter la précision du contrôle de position, il est possible de mesurer l'induction magnétique de la cible magnétique pour différentes positions angulaires du dispositif d'entrainement. Par exemple, les positions angulaires de mesure sont réparties dans une plage 30 angulaire ayant une amplitude supérieure ou égale à 70° et inférieure ou égale à 90°. -11- Typiquement, les positions angulaires de mesure sont réparties entre une position correspondant à la position d'ouverture de l'obturateur mobile et une position correspondant à la position de fermeture de l'obturateur mobile. Afin de déterminer la position du dispositif d'entrainement il est possible de 5 comparer la valeur de l'induction magnétique de la cible magnétique dans le plan de mesure « P » du capteur de position avec un abaque définissant un ensemble de valeurs de référence. Les figures 8 et 9 représentent des exemples d'abaques pouvant servir à déterminer le désaxage entre la cible magnétique et le capteur de position. 10 Plus particulièrement, la figure 8 représente la variation de la composante Bx de l'induction magnétique d'une cible magnétique dans un repère orthogonal situé dans le plan de mesure « P » d'un capteur de position en fonction de l'angle de rotation de la cible par rapport au capteur pour différentes valeurs de désaxage. La figure 9 représente la variation de la composante By de l'induction 15 magnétique d'une cible magnétique dans le repère orthogonal situé dans le plan de mesure « P » du capteur de position en fonction de l'angle de rotation de la cible par rapport au capteur pour différentes valeurs de désaxage. Ainsi, en mesurant le deux composantes Bx et By de l'induction magnétique dans le repère orthogonal du plan de mesure « P » et en reportant les mesures sur les 20 figures 8 et 9 il est possible de déterminer de désaxage entre le barycentre de l'élément actif du capteur et l'axe de rotation de la cible magnétique. Au cours de l'étape de mise au rebut la position du dispositif d'entrainement déterminée au cours de l'étape de contrôle peut être comparée à une valeur de 25 référence. Si l'écart à cette valeur de référence est supérieur ou égal à une valeur seuil la vanne est mise au rebut. Il est également possible de prévoir de corriger le montage de la vanne si l'écart à la valeur de référence n'est pas trop important. 30 L'invention a été décrite ci-dessus avec l'aide de modes de réalisation sans limitation du concept inventif général. -12- Bien d'autres modifications et variations se suggèrent d'elles même à l'homme du métier, après réflexion sur les différents modes de réalisation illustrés dans cette demande. Ces modes de réalisation sont donnés à titre d'exemple et ne sont pas destinés à limiter la portée de l'invention, qui est déterminée exclusivement 5 par les revendications ci-dessous. Dans les revendications, le mot « comprenant » n'exclut pas d'autres éléments ou étapes, et l'utilisation de l'article indéfini « un » ou « une » n'exclut pas une pluralité. Le simple fait que différentes caractéristiques sont énumérées en revendications mutuellement dépendantes n'indique pas qu'une combinaison de ces 10 caractéristiques ne puisse être avantageusement utilisée. Enfin, toute référence numérique utilisée dans les revendications ne doit pas être interprétée comme une limitation de la portée de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle d'une vanne (10) de circulation de fluide notamment pour véhicule automobile, ladite vanne comprenant : - un corps de vanne (12) délimitant un conduit (14) de circulation de fluide, - un obturateur mobile (16) entre une position d'ouverture permettant le passage du fluide dans le conduit et une position de fermeture empêchant le passage du fluide dans le conduit, - un organe de commande comprenant un dispositif d' entrainement (24) d'une pièce d'entrainement configurée pour actionner l'obturateur entre la position d'ouverture et la position de fermeture, - au moins une cible magnétique (4) fixée sur le dispositif d' entrainement en rotation et ayant une direction d'aimantation « B », et - un capteur de position (6) figé dans une position donnée au sein de la vanne et configure pour mesurer l'induction magnétique de la cible magnétique dans un plan de mesure « P », le procédé comprenant un étape de contrôle de la position de la cible magnétique au cours de laquelle la position de la cible magnétique est contrôlée par mesure de l'induction magnétique de la cible magnétique dans le plan de mesure « P » du capteur de position. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au cours de l'étape de contrôle la position de la cible magnétique est contrôlée en mesurant les composantes Bx, By de l'induction magnétique de la cible magnétique dans un repère orthogonal situé dans le plan de mesure « P ». 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la mesure de l'induction magnétique de la cible magnétique est réalisée pour différentes positions angulaires du dispositif d' entrainement. -14- 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la position du dispositif d'entrainement est contrôlée en comparant la valeur de l'induction magnétique de la cible magnétique dans le plan de mesure « P » du capteur de position avec un abaque. 5 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel, le capteur de position comprenant : - un boitier de réception d'un élément actif, - un élément actif (6a) agencé pour mesurer l'induction magnétique de la cible 10 magnétique dans un plan de mesure « P ». 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au cours de l'étape de contrôle la distance entre l'axe de rotation de la cible magnétique fixée au dispositif d'entrainement et le barycentre de l'élément actif du capteur de position est 15 déterminée. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la cible magnétique a une direction d'aimantation « B » sensiblement parallèle au plan de mesure « P» du capteur de position. 20 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la cible comprend au moins un aimant permanent. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le capteur de 25 position est à effet Hall. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape de mise au rebut au cours de laquelle la position du dispositif d'entrainement déterminée au cours de l'étape de contrôle est comparée à une valeur de référence et 30 si l'écart à cette valeur de référence est supérieur ou égal à une valeur seuil la vanne est mise au rebut.