Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD OF DETERMINING A CLEARANCE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/016912
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method of determining a clearance between a valve (1) stem (3) of a heat engine (2) and a mobile element (8) of an electromagnetic actuator (7) comprising electromagnetic means (14, 15) which are used to move said mobile element between an end valve open position and an end valve closed position. The aforementioned electromagnetic movement means are controlled using automatic control means according to a set current. The inventive method comprises steps consisting in controlling the electromagnetic means in order to: obtain an essentially constant movement speed for the aforementioned mobile element moving between the end closed position and the end open position, obtain the values of the set electrical characteristic for intermediary positions of the mobile element and detect an intermediary position for which the set electrical characteristic undergoes a sudden variation.

Inventors:
GELEZ NICOLAS (FR)
Application Number:
PCT/FR2003/002170
Publication Date:
February 26, 2004
Filing Date:
July 10, 2003
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
JOHNSON CONTROLS TECH CO (US)
GELEZ NICOLAS (FR)
International Classes:
F01L9/20; (IPC1-7): F01L9/04
Foreign References:
US5711259A1998-01-27
US5832955A1998-11-10
Attorney, Agent or Firm:
Lavialle, Bruno (22 rue du Général Foy, Paris, FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination d'un jeu entre une queue (3) de soupape (1) de moteur thermique (2) et un organe mobile (8) d'un actionneur électromagnétique (7) comportant des moyens électromagnétiques (14,15) de dé placement de l'organe mobile entre une position extrme d'ouverture et une position extrme de fermeture de la soupape, les moyens électromagnétiques de déplacement étant commandés par des moyens d'asservissement à partir d'une caractéristique électrique de consigne, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de : commander les moyens électromagnétiques pour obtenir une vitesse de déplacement sensiblement constante de l'organe mobile entre la position extrme de fermeture et la position extrme d'ouverture, obtenir des valeurs de la caractéristique élec trique de consigne pour des positions intermédiaires de l'organe mobile, détecter une position intermédiaire pour laquelle la caractéristique électrique de consigne subit une brusque variation.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détection comprend une phase de calcul d'une dérivée de la caractéristique électrique de consigne par rapport à la position de l'organe mobile (8).
3. Procédé selon la revendication 1 ou la reven dication 2, caractérisé en ce que la caractéristique électrique de consigne est un courant.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 3, caractérisé en ce que la vitesse de déplace ment de l'organe mobile est maintenue sensiblement cons tante sur une partie du déplacement correspondant à un jeu maximal.
Description:
PROCEDE DE DETERMINATION D'UN JEU La présente invention concerne un procédé de dé- termination 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 soupape et l'organe mobile de l'actionneur qui coopère avec la queue de la soupape pour déplacer la soupape en- tre 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.

Il 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 extrmes correspondant respectivement à la position d'ouverture de la soupape et à la position de fermeture de la soupape. Les moyens élastiques comprennent généra- lement un ressort associé à l'organe mobile pour rappeler celui-ci élastiquement dans sa position extrme 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-extrme de fermeture. Les moyens élec- tromagnétiques comprennent généralement un électroaimant d'amenée et/ou de maintien de l'organe mobile dans la po- sition extrme d'ouverture et un électroaimant d'amenée et/ou de maintien de l'organe mobile dans la position ex- trme de fermeture.

Afin d'tre certain que la soupape est correcte- ment plaquée contre son siège lorsque l'organe mobile est en position extrme 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 extrme 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 extrme de fermeture à la position extrme d'ouverture, l'organe mobile vient heurter la queue de soupape. Ce choc, du reste bruyant, engendre des sollici- tations mécaniques et une usure de l'organe mobile et de la queue de soupape qui peuvent dans des cas extrmes aboutir à une détérioration de ceux-ci. Il est donc im- portant de connaître précisément la valeur du jeu de dis- tribution de manière que les moyens électromagnétiques puissent tre commandés pour d'abord amener l'organe mo- bile doucement au contact de la queue de soupape puis ac- célérer 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 posi- tion extrme de fermeture à la position extrme d'ouverture et de détecter une variation d'une caracté- ristique électrique dans les moyens d'actionnement élec- tromagnétiques. Cette variation de caractéristique élec- trique est provoquée par l'accroissement de la résistance au déplacement de l'organe mobile lorsque celui-ci ren- contre la queue de soupape. Le jeu de distribution est ensuite déterminé a 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 caractéris- tique électrique. Cette détermination du jeu de distribu- tion s'avère toutefois peu précise.

Un but de l'invention est de fournir un moyen permettant de manière simple et précise de déterminer le jeu de distribution.

A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de détermination d'un jeu entre une queue de sou- pape de moteur thermique et un organe mobile d'un action- neur électromagnétique comportant des moyens électroma- gnétiques de déplacement de l'organe mobile entre une po- sition extrme d'ouverture et une position extrme de fermeture de la soupape, les moyens électromagnétiques de déplacement étant commandés par des moyens d'asservissement à partir d'une caractéristique électri- que de consigne. Le procédé comprend les étapes de : - commander les moyens électromagnétiques pour obtenir une vitesse de déplacement sensiblement constante de l'organe mobile entre la position extrme de fermeture et la position extrme d'ouverture, - obtenir des valeurs de la caractéristique élec- trique de consigne pour des positions intermédiaires de l'organe mobile, - détecter une position intermédiaire pour laquelle la caractéristique électrique de consigne subit une brusque variation.

En prenant exemple du courant comme caractéristi- que électrique de consigne, lorsque les moyens électroma- gnétiques provoquent un déplacement de l'organe mobile de la position extrme de fermeture à la position extrme d'ouverture, la brusque variation du courant de consigne est significative d'une augmentation brusque de l'effort résistant au déplacement de l'organe mobile. Cette aug- mentation de l'effort résistant, produite par le ressort

de rappel de la soupape en position de fermeture qui tend à s'opposer au déplacement de la soupape vers la position d'ouverture, intervient au moment où l'organe mobile ar- rive au contact de la queue de soupape. Grâce au procédé de l'invention, cette brusque variation du courant de consigne est immédiatement mise en relation avec une po- sition intermédiaire de l'organe mobile. Il est dès lors aisé, connaissant la position extrme 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 limi- tatif de l'invention.

Il sera fait référence à la figure unique annexée représentant schématiquement une soupape de moteur ther- mique associée à son dispositif d'actionnement.

L'invention est ici décrite en application à l'actionnement d'une soupape 1 d'un moteur thermique por- tant 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 extré- mité 10 agencée pour prendre appui sur une extrémité li- bre de la queue 3 de la soupape 1 et une deuxième extré- mité 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-mme 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 posi- tion dite position extrme de fermeture de la soupape et un électro-aimant 15 de maintien de la palette 12 dans une position dite position extrme 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 extrme correspondante.

Les électroaimants 14,15 sont commandés de façon connue en elle-mme via des moyens non représentés d'asservissement 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-mme. Cet asser- vissement peut tre assuré par l'unité de contrôle moteur qui exploite également un signal de vitesse de la palette 12 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-mme.

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-mme un ressort 17 intercalé en- tre une face 18 du corps 7 et un épaulement 19 de la tige 9 pour rappeler la palette 12 en position extrme 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 extrme de fermeture et la soupape 1 est ap- pliquée contre son siège 5, il existe un jeu j ou jeu de distribution entre la première extrémité 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 les électroaimants 14,15 pour dé- placer avec une vitesse sensiblement constante l'organe mobile 8 de sa position extrme de fermeture vers sa po- sition extrme d'ouverture. La vitesse de déplacement de l'organe mobile peut tre maintenue constante jusqu'à la position extrme d'ouverture ou sur une distance supé- rieure à un jeu maximal possible compte tenu des caracté- ristiques géométriques de l'actionneur, de la soupape et de la culasse.

Simultanément, le procédé comprend l'étape d'obtenir des valeurs du courant de consigne pour des po- sitions intermédiaires de l'organe mobile pendant le dé- placement de l'organe mobile 8 de la position extrme de fermeture à la position extrme d'ouverture et l'étape de détecter une position intermédiaire de l'organe mobile 8 pour laquelle le courant de consigne subit une brusque variation.

Le courant de consigne est fourni par les moyens d'asservissement (mais il pourrait tre mesuré ou détec- té) et les positions intermédiaires de l'organe mobile 8 sont fournies par le capteur de position 16.

Le courant de consigne est alors mis en relation avec les positions intermédiaires de l'organe mobile 8.

La détection de la position intermédiaire pour laquelle le courant de consigne subit une brusque varia- tion est de préférence réalisée à partir de la dérivée du

courant de consigne par rapport à la position de la pa- lette 12. Lorsque cette dérivée est mise sous forme d'une courbe, la courbe présente des pics au niveau de la posi- tion intermédiaire correspondant au point de rencontre de l'organe mobile 8 et de la queue de soupape 3.

Connaissant la position extrme de fermeture, on en déduit la distance entre cette position extrme 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 extrme de fermeture à la position extrme d'ouverture, les moyens électromagnétiques peuvent tre 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 ce- lui-ci en appui contre la queue de soupape.

Lors du déplacement de l'organe mobile 8 de la position extrme d'ouverture à la position extrme de fermeture, les moyens électromagnétiques peuvent tre 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 ex- trme de fermeture pour limiter le bruit du contact de la palette 12 avec l'électroaimant 14.

La détermination du jeu j est de préférence re- nouvelée périodiquement, par exemple toutes les secondes.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre qui vient d'tre 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 tre effectuée avec des modes d'opération différents se- lon le mode de fonctionnement du moteur et le régime mo-

teur. Ainsi, la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit n'interférant pas avec le fonctionnement normal de l'actionneur, il n'engendre pas de bruits supplémentaires et est donc particulièrement bien adapté à une utilisa- tion à des régimes de ralenti. Un procédé de détermina- tion qui provoquerait un fonctionnement plus bruyant de l'actionneur pourrait tre utilisé lorsque le moteur est en mode de démarrage ou que le moteur est en mode de fonctionnement normal à un régime supérieur à un régime prédéterminé, par exemple 2000 tours/minutes.

En outre, le procédé de l'invention peut tre réalisé pour un déplacement de l'organe mobile vers la position extrme d'ouverture comme décrit ci-dessus ou vers la position extrme de fermeture. Dans ce dernier cas, la vitesse de déplacement de l'organe mobile sera maintenue sensiblement constante par exemple à partir d'une position intermédiaire médiane de la palette.

Par ailleurs, les moyens électromagnétiques peu- vent tre commandés à partir d'une autre caractéristique électrique comme une tension de consigne.