EP1450010A2 - Actionneur électromécanique de soupape pour moteur à combustion interne et moteur à combustion interne muni d'un tel actionneur - Google Patents

Actionneur électromécanique de soupape pour moteur à combustion interne et moteur à combustion interne muni d'un tel actionneur Download PDF

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EP1450010A2 EP04300048A EP04300048A EP1450010A2 EP 1450010 A2 EP1450010 A2 EP 1450010A2 EP 04300048 A EP04300048 A EP 04300048A EP 04300048 A EP04300048 A EP 04300048A EP 1450010 A2 EP1450010 A2 EP 1450010A2
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stop
internal combustion
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Christophe Fageon
Stéphane Guerin
Jean-Paul Yonnet
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Peugeot Citroen Automobiles SA
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    • F01L2009/2151—Damping means

Definitions

  • the present invention relates to an actuator electromechanical valve for internal combustion engine and to an internal combustion engine provided with such an actuator.
  • An electromechanical actuator 100 (FIG. valve 110 comprises mechanical means, such as springs 102 and 104, and electromagnetic means, such as electromagnets 106 and 108, for controlling the position of the valve 110 by means of electrical signals.
  • the tail of the valve 110 is applied against the rod 112 of a magnetic plate 114 located between the two electromagnets 106 and 108.
  • valve 110 When the electromechanical actuator 100 operates correctly, the valve 110 alternates open or closed fixed, so-called switched, with displacements transients between these two positions. Subsequently, we denominate "switched state" the state of an open valve or closed.
  • an actuator 150 (FIG. 1b) can be equipped with magnets 168 (electromagnet 158) and 166 (electromagnet 156) intended to reduce the energy required to maintain tray 164 in a switched position, that is to say in contact against one of the electromagnets.
  • each magnet e.g., magnet 166 is located between two sub-elements 156 a and 156 b of the electromagnet 156 so that its magnetic field combines with the field created by the electromagnet.
  • An electromagnet provided with a magnet is hereinafter referred to as polarized electromagnet.
  • the present invention results from the observation that the contacts between a magnetic plate and an electromagnet, each time the valve is switched on, generates a noise the intensity generally increases when the contact surface between the plate and the electromagnet increases, this noise of contact representing a significant part of the noise of operation of an engine.
  • the invention also results from the finding that the use of a polarized electromagnet increases the range of the action exercised by the latter on the associated plateau of such so that the control of the plate by the electromagnet can be realized with a limited power supply of the actuator despite the presence of the air gap generated by a stop.
  • an actuator electromechanical valve for internal combustion engine comprising an electromagnet and a movable magnetic plate intended to come into contact with an organ of this electromagnet, at least one stop being located on the electromagnet or on the tray to limit the contact area between the tray and the electromagnet, characterized in that the electromagnet comprises a magnet in its magnetic circuit.
  • the invention thus makes it possible to reduce the surface of contact between the plate and the electromagnet, and consequently the sound of engine operation, while the use of a magnet makes it possible to compensate for the air gap generated by the abutment.
  • this noise gain has advantages, particularly related to passenger comfort, while the increase in electricity consumption of the electromagnet, caused by the presence of an extra air gap generated by the stop, is compensated by the presence of a magnet increasing the range of the electromagnet.
  • the stop is substantially located in the center of the surface of the electromagnet.
  • the stop is located on an axis collinear with the axis of translation of the plate.
  • a plurality of abutments being located on the electromagnet and / or on the plate, the latter are arranged symmetrically with respect to the axis of translation of the plateau.
  • the electromagnet being formed by E support with three branches, the stop is located at the end of one of the branches of the support.
  • the stop when the electromagnet and the plate are in contact, the stop maintains a gap between each extreme branch of the electromagnet support and the tray.
  • the magnet is located on the surface of one of the branches of the support, vis-à-vis the plateau magnetic.
  • the stop is fixed between these two magnets.
  • the stop is made of material magnetic.
  • the stop is made of material elastic, for example of the elastomer type.
  • the invention also relates to a combustion engine internal with an electromechanical valve actuator comprising an electromagnet and a movable magnetic plate coming into contact with the electromagnet.
  • the actuator of such an engine is in accordance with one of embodiments of actuators described below.
  • Polarized electromagnets have the advantage of exercising a action less sensitive to the variation of the gap between the magnetic platter and the electromagnet that non electromagnets polarized, as shown in FIG.
  • This figure 2 is a diagram representing the strength of attraction (y-axis 200, in N / m) exerted by a active polarized electromagnet (curve 202), that is to say generating a magnetic field by means of its coil, or inactive (curve 204), and an unpolarized electromagnet (curve 206) on a magnetic plate according to the gap separating the considered electromagnet of the plateau.
  • the scope of the action exercised by the polarized electromagnet (curve 202) is greater than the range of the unpolarized electromagnet. More precisely, the action exerted by the polarized electromagnet on the board Magnetic with a gap of 3 mm is equivalent to the action exerted by the unpolarized electromagnet with a gap of 1.7 mm.
  • Figures 3a and 3b show a first embodiment of an electromechanical actuator 300, according to according to a top view (FIG. 3a) or a view of side ( Figure 3b).
  • a single abutment B 300 intended to maintain a gap between the support 304 of the electromagnet 301 and the plate 306, is disposed on the support 304 between two magnets 302 disposed on the same surface.
  • the end branches E 300 of the support 304 are limited so as to maintain an air gap e between the surface of the plate 306 and the surface of these branches E 300 of the support.
  • the stop serving as a point of contact is made of magnetic material, so as not to generate a additional air gap.
  • the stop is made of material elastomer to absorb energy during contact between the plateau and the stop, thus limiting the noise generated.
  • FIGS. 4a (top view) and 4b (front view) is shown a second variant of the invention such that four abutments B 400 are located on the surface of the support 404 of the electromagnet 401 of an actuator 400.
  • these stops are distributed symmetrically by ratio to the central C-axis of the 404 support surface which is collinear with the axis of translation of the magnetic plate 406 controlled by this electromagnet.
  • five stops B 500 are used in the actuator 500 to improve again the contact between the plate 506 and the support 504 of the electromagnet 501 by combining a central stop, as shown in FIGS. Figures 3a and 3b, with four peripheral stops, as shown in Figures 4a and 4b.
  • actuators represented in FIGS. 3a, 3b, 4a, 4b, 5a and 5b are polarized by means of a magnet located on the support of an electromagnet in E, vis-à-vis the magnetic plate what facilitates the attachment and / or replacement of these magnets.

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Abstract

La présente invention concerne un actionneur (300) électromécanique de soupape pour moteur à combustion interne, comprenant un électroaimant (301) et un plateau (306) magnétique mobile destiné à entrer en contact avec un organe de cet électroaimant, au moins une butée (B 300 ) étant située sur l'électroaimant (301) ou sur le plateau (306) pour limiter la surface de contact entre le plateau (306) et l'électroaimant (301). Conformément à l'invention, l'actionneur est caractérisé en ce que l'électroaimant (301) comporte un aimant dans son circuit magnétique.

Description

La présente invention se rapporte à un actionneur électromécanique de soupape pour moteur à combustion interne et à un moteur à combustion interne muni d'un tel actionneur.
Un actionneur 100 électromécanique (figure 1a) de soupape 110 comporte des moyens mécaniques, tels que des ressorts 102 et 104, et des moyens électromagnétiques, tels que des électroaimants 106 et 108, pour commander la position de la soupape 110 au moyen de signaux électriques.
A cet effet la queue de la soupape 110 est appliquée contre la tige 112 d'un plateau magnétique 114 situé entre les deux électroaimants 106 et 108.
Lorsqu'un courant circule dans la bobine 109 de l'électroaimant 108, ce dernier est activé et attire le plateau magnétique 114 qui vient à son contact.
Le déplacement simultané de la tige 112 permet au ressort 102 de placer la soupape 110 en position fermée, la tête de la soupape 110 venant contre son siège 111 et empêchant les échanges de gaz entre l'intérieur et l'extérieur du cylindre 116.
De façon analogue (non représentée), lorsqu'un courant circule dans la bobine 107 de l'électroaimant 106, (l'électroaimant 108 étant désactivé), ce dernier est activé et attire le plateau 114 qui vient à son contact et déplace la tige 112, à l'aide du ressort 104, de telle sorte que cette tige 112 agit sur la soupape 110 et place cette dernière en position ouverte, la tête de la soupape étant éloignée de son siège 111 pour permettre, par exemple, une admission ou une injection de gaz dans le cylindre 116.
Lorsque l'actionneur électromécanique 100 fonctionne correctement, la soupape 110 alterne des positions ouvertes ou fermées fixes, dites commutées, avec des déplacements transitoires entre ces deux positions. Par la suite, on dénommera « état commuté » l'état d'une soupape ouverte ou fermée.
Par ailleurs, un actionneur 150 (figure 1b) peut être muni d'aimants 168 (électroaimant 158) et 166 (électroaimant 156) destinés à réduire l'énergie nécessaire au maintien du plateau 164 dans une position commutée, c'est-à-dire en contact contre un des électroaimants.
A cet effet, chaque aimant, par exemple l'aimant 166 est situé entre deux sous éléments 156a et 156b de l'électroaimant 156 de façon à ce que son champ magnétique se combine au champ créé par l'électroaimant. Un électroaimant muni d'un aimant est dénommé par la suite électroaimant polarisé.
La présente invention résulte de la constatation que les contacts entre un plateau magnétique et un électroaimant, réalisés à chaque commutation de soupape, génèrent un bruit dont l'intensité croít généralement lorsque la surface de contact entre le plateau et l'électroaimant augmente, ce bruit de contact représentant une partie importante du bruit de fonctionnement d'un moteur.
L'invention résulte aussi de la constatation que l'utilisation d'un électroaimant polarisé accroít la portée de l'action exercée par ce dernier sur le plateau associé de telle sorte que le contrôle du plateau par l'électroaimant peut être réalisé avec une alimentation limitée de l'actionneur malgré la présence de l'entrefer généré par une butée.
C'est pourquoi, l'invention concerne un actionneur électromécanique de soupape pour moteur à combustion interne, comprenant un électroaimant et un plateau magnétique mobile destiné à entrer en contact avec un organe de cet électroaimant, au moins une butée étant située sur l'électroaimant ou sur le plateau pour limiter la surface de contact entre le plateau et l'électroaimant, caractérisé en ce que l'électroaimant comporte un aimant dans son circuit magnétique.
L'invention permet donc de réduire la surface de contact entre le plateau et l'électroaimant, et par conséquent le bruit de fonctionnement du moteur, tandis que l'utilisation d'un aimant permet de compenser l'entrefer généré par la butée.
De fait, ce gain de bruit présente des avantages, notamment liés au confort des passagers, tandis que l'augmentation de la consommation électrique de l'électroaimant, provoquée par la présence d'un entrefer supplémentaire généré par la butée, est compensée par la présence d'un aimant augmentant la portée de l'électroaimant.
Selon une réalisation, la butée est sensiblement située au centre de la surface de l'électroaimant.
Dans une réalisation, la butée est située sur un axe colinéaire avec l'axe de translation du plateau.
Selon une réalisation, une pluralité de butées étant situées sur l'électroaimant et/ou sur le plateau, ces dernières sont disposées de façon symétrique par rapport à l'axe de translation du plateau.
Dans une réalisation, l'électroaimant étant formé par un support en E à trois branches, la butée est située à l'extrémité d'une des branches du support.
Selon une réalisation, lorsque l'électroaimant et le plateau sont en contact, la butée maintient un entrefer entre chaque branche extrême du support de l'électroaimant et le plateau.
Dans une réalisation, l'aimant est situé sur la surface d'une des branches du support, en vis-à-vis du plateau magnétique.
Selon une réalisation, deux aimants étant situés sur la surface du support, la butée est fixée entre ces deux aimants.
Dans une réalisation, la butée est en matériau magnétique.
Selon une réalisation, la butée est en matériau élastique, par exemple du type élastomère.
L'invention concerne aussi un moteur à combustion interne muni d'un actionneur électromécanique de soupape comprenant un électroaimant et un plateau magnétique mobile venant au contact de l'électroaimant. Conformément à l'invention, l'actionneur d'un tel moteur est conforme à l'une des réalisations d'actionneurs décrites ci-dessous.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront avec la description effectuée ci-dessous à titre d'exemple non limitatif en faisant référence aux dessins ci-joints sur lesquels :
  • les figures 1a et 1b, déjà décrites, représentent des actionneurs électromécaniques connus,
  • la figure 2 est un diagramme de différentes actions exercées par un électroaimant polarisé et par un électroaimant non polarisé sur un plateau magnétique,
  • les figures 3a, 3b, 4a, 4b, 5a et 5b représentent différentes variantes de l'invention.
La description de l'invention décrite ci-dessous est relative à des électroaimants polarisés. De fait, de tels électroaimants polarisés présentent l'avantage d'exercer une action moins sensible à la variation de l'entrefer entre le plateau magnétique et l'électroaimant que des électroaimants non polarisés, comme montré sur la figure 2.
Cette figure 2 est un diagramme représentant la force d'attraction (axe des ordonnées 200, en N/m) exercée par un électroaimant polarisé actif (courbe 202), c'est-à-dire générant un champ magnétique au moyen de sa bobine, ou inactif (courbe 204), et un électroaimant non polarisé (courbe 206) sur un plateau magnétique en fonction de l'entrefer e séparant l'électroaimant considéré du plateau.
On constate que la portée de l'action exercée par l'électroaimant polarisé (courbe 202), est supérieure à la portée de l'électroaimant non polarisé. Plus précisément, l'action exercée par l'électroaimant polarisé sur le plateau magnétique avec un entrefer de 3 mm est équivalente à l'action exercée par l'électroaimant non polarisé avec un entrefer de 1,7 mm.
Sur les figures 3a et 3b est représentée une première réalisation d'un actionneur électromécanique 300, conforme à l'invention, selon une vue de haut (figure 3a) ou une vue de côté (figure 3b).
Dans cette première réalisation, une unique butée B300, destinée à maintenir un entrefer entre le support 304 de l'électroaimant 301 et le plateau 306, est disposée sur le support 304 entre deux aimants 302 disposés sur cette même surface.
Comme montré sur la figure 3b, les branches extrêmes E300 du support 304 sont limitées de façon à maintenir un entrefer e entre la surface du plateau 306 et la surface de ces branches E300 du support.
Ainsi, lorsque le plateau 306 vient en contact avec la butée B300, aucun contact n'est effectué avec ses branches E300, limitant ainsi la surface de contact entre le plateau 306 et le support 304.
Il convient de signaler que, pour protéger les aimants 302 des chocs, un entrefer doit aussi être maintenu entre ces aimants et le plateau 306.
Dans cette réalisation, la butée servant de point de contact est en matériau magnétique, de façon à ne pas générer un entrefer supplémentaire.
Toutefois, dans une variante, la butée est en matériau élastomère afin d'absorber de l'énergie lors du contact entre le plateau et la butée, limitant ainsi le bruit généré.
Sur les figures 4a (vue de haut) et 4b (vue de face) est représentée une deuxième variante de l'invention telle que quatre butées B400 sont situées sur la surface du support 404 de l'électroaimant 401 d'un actionneur 400.
L'utilisation d'un nombre élevé de butées permet d'assurer le parallélisme entre la surface du plateau 406 et la surface du support 404 lorsque ces derniers viennent en contact.
Pour cela, on répartit ces butées symétriquement par rapport à l'axe C central de la surface du support 404 qui est colinéaire avec l'axe de translation du plateau 406 magnétique contrôlé par cet électroaimant.
Dans une variante représentée aux figures 5a et 5b, cinq butées B500 sont utilisées dans l'actionneur 500 pour améliorer à nouveau le contact entre le plateau 506 et le support 504 de l'électroaimant 501 en combinant une butée centrale, telle que montrée aux figures 3a et 3b, avec quatre butées périphériques, telles que montrées aux figures 4a et 4b.
Il convient de signaler que les actionneurs représentés aux figures 3a, 3b, 4a, 4b, 5a et 5b sont polarisés au moyen d'un aimant situé sur le support d'un l'électroaimant en E, en vis-à-vis par rapport au plateau magnétique ce qui facilite la fixation et/ou le remplacement de ces aimants.

Claims (9)

  1. Actionneur (300 ; 400 ; 500) électromécanique de soupape pour moteur à combustion interne, comprenant un électroaimant (301 ; 401 ; 501) et un plateau (306 ; 406 ; 506) magnétique mobile destiné à entrer en contact avec un organe de cet électroaimant, au moins une butée (B300 ; B400 ; B500) étant située sur l'électroaimant (301 ; 401 ; 501) ou sur le plateau (306 ; 406 ; 506) pour limiter la surface de contact entre le plateau (306 ; 406 ; 506) et l'électroaimant (301 ; 401 ; 501), caractérisé en ce que l'électroaimant (301 ; 401 ; 501) comporte un aimant dans son circuit magnétique.
  2. Actionneur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la butée (B300) est sensiblement située au centre de la surface de contact entre l'électroaimant (300) et le plateau.
  3. Actionneur selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la butée (B300) est située sur un axe colinéaire avec l'axe de translation du plateau (306).
  4. Actionneur selon l'une des revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que, une pluralité de butées (B400 ; B500) étant situées sur l'électroaimant (401 ; 501) et/ou sur le plateau, ces dernières sont disposées de façon symétrique par rapport à l'axe de translation du plateau (406 ; 506).
  5. Actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, l'électroaimant (301 ; 401 ; 501) comportant un circuit magnétique en forme de E, la butée (B300 ; B400 ; B500) est située à l'extrémité d'une des trois branches sensiblement parallèles du E.
  6. Actionneur selon la revendication 5 caractérisé en ce que, lorsque l'électroaimant (301 ; 401 ; 501) et le plateau (306 ; 406 ; 506) sont en contact, la butée maintient un entrefer entre chaque branche extrême du circuit magnétique de l'électroaimant et le plateau.
  7. Actionneur selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que l'aimant est situé sur la surface d'une des trois branches sensiblement parallèles du circuit en E, en vis-à-vis du plateau magnétique.
  8. Actionneur selon la revendication 5, 6, ou 7 caractérisé en ce que, deux aimants étant situés sur la surface du circuit en E, la butée se trouve entre ces deux aimants.
  9. Moteur à combustion interne muni d'un actionneur (300 ; 400 ; 500) électromécanique de soupape pour moteur à combustion interne, comprenant un électroaimant (301 ; 401 ; 501) et un plateau (306 ; 406 ; 506) magnétique mobile venant au contact de cet électroaimant, caractérisé en ce que l'actionneur est conforme à l'une des revendications précédentes.
EP04300048.8A 2003-02-18 2004-01-27 Actionneur électromécanique de soupape pour moteur à combustion interne et moteur à combustion interne muni d'un tel actionneur Expired - Lifetime EP1450010B1 (fr)

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