FR2893975A1

FR2893975A1 - Procede de commande d'un actionneur ayant un organe mobile asservi en position

Info

Publication number: FR2893975A1
Application number: FR0511938A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Gelez; Emmanuel Talon; Boris Bouchez
Original assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Current assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-06-01
Anticipated expiration: 2025-11-25
Also published as: FR2893975B1; JP5421592B2; KR101337778B1; US20090178631A1; KR20080069957A; US8443771B2; JP2009517579A; WO2007060309A1; US20120061598A1; EP1951994A1

Abstract

Procédé de commande d'un actionneur, l'actionneur comprenant un organe mobile (8) pour coopérer avec une queue de soupape (3) et des moyens électromagnétiques de déplacement de l'organe mobile entre une position extrême de fermeture et une position extrême d'ouverture de la soupape, le procédé comprenant les étapes de :- déterminer une plage de jeu de distribution lors du déplacement de l'organe mobile entre ses positions extrêmes,- déterminer dans la plage de jeu de distribution des positions intermédiaires en fonction d'un paramètre électrique de commande des moyens électromagnétiques,- asservir en position les moyens électromagnétiques en prenant une des positions intermédiaires comme consigne.

Description

1 La présente invention concerne un procédé de commande d'un actionneur

électromagnétique d'une soupape de moteur thermique tel qu'un moteur thermique de véhicule automobile.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION 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 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 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 vers sa position extrême de fermeture. Les moyens électromagnétiques comprennent généralement un électroaimant 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. L'électroaimant est souvent associé à un aimant permanent afin de limiter la consommation de l'électroaimant. L'arrivée de l'organe mobile dans sa position extrême de fermeture dans laquelle il est en contact avec l'armature de l'électroaimant correspondant engendre du bruit. Or, afin d'être certain que la soupape est cor- rectement 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 correctement plaquée contre son siège par le ressort qui lui est associé. Pour réduire le bruit du contact de l'organe mobile avec l'électroaimant à la fermeture de la soupape, on a donc imaginé d'arrêter l'organe mobile dès que celui-ci a quitté la queue de la soupape arrivée en appui contre son siège. Toutefois, 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 outre, le jeu de distribution peut varier d'un actionneur à un autre en fonction des tolérances de fabrication de ceux-ci. L'arrêt de l'organe mobile dans la plage du jeu de distribution est donc difficile et il existe un risque que l'organe mobile soit arrêté alors que l'organe mobile est toujours en contact avec la queue de la soupape empê- chant cette dernière d'être correctement appliquée contre son siège. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de fournir un moyen permettant d'optimiser le fonctionnement de l'actionneur.

RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de commande d'un actionneur de soupape de moteur thermique, l'actionneur comprenant un organe mobile pour coopérer avec une queue de la soupape, des moyens élec- tromagnétiques à aimant permanent associés à des moyens élastiques pour déplacer l'organe mobile entre une position extrême de fermeture et une position extrême d'ouverture de la soupape, le procédé comprenant les étapes de . - déterminer une plage de jeu entre l'organe mo- 3 bile et la queue de soupape lors du déplacement de l'organe mobile entre les positions extrêmes de fermeture et d'ouverture, -déterminer dans la plage de jeu des positions intermédiaires atteintes par l'organe mobile en fonction de différentes valeurs d'un paramètre électrique de commande des moyens électromagnétiques, - asservir en position les moyens électromagnétiques en prenant une des positions intermédiaires comme consigne en fonction de performances souhaitées de l'actionneur. L'asservissement en position des moyens électromagnétiques à partir d'une position de consigne située dans la plage de jeu préalablement déterminée permet d'arrêter précisément l'organe mobile dans la position souhaitée et permet une adaptation du fonctionnement de l'actionneur par exemple à des conditions de fonctionne-ment du moteur thermique. Selon un premier mode de mise en œuvre, la posi- tion de consigne est la position intermédiaire pour la-quelle le paramètre électrique de commande a une valeur minimale. Le maintien de l'organe mobile en position est alors assuré au moins en partie par l'aimant permanent, ce qui permet de limiter la consommation des moyens électromagnétiques. Selon un deuxième mode de mise en œuvre, la position de consigne est la position intermédiaire correspondant à une distance minimale entre l'organe mobile et la queue de soupape. La distance minimale laissée entre l'organe mobile et la queue de soupape est rapidement parcourue par l'organe mobile de sorte que le déplacement de l'organe mobile vers la position d'ouverture provoque quasi- immédiatement le déplacement de la soupape. 4 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en œuvre particulier non limitatif de l'invention.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence à la figure unique annexée représentant schématiquement une soupape de moteur thermique associée à son dispositif d'actionnement. 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 décollée 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 désigné en 8 comportant une tige 9 ayant une première extré- mité 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 14, 15 de déplacement de l'organe mobile 8. Les moyens électromagnétiques 14 comportent, de façon connue en elle-même, un électroaimant d'attraction de la palette 12 vers une position dite position extrême de fermeture de la soupape et un électroaimant d'attrac- tion de la palette 12 vers une position dite position extrême d'ouverture de la soupape qui débouchent sur deux faces opposées du logement 13 du corps 7. Chaque électroaimant comprend une bobine enroulée sur une armature à 5 laquelle est associé de façon connue en soi un aimant permanent. L'aimant permanent assure en tout ou partie le maintien de la palette dans la position correspondante. La palette 12 est ici en contact avec l'armature des moyens électromagnétiques 14, 15 lorsqu'elle est dans la position extrême correspondante. Les moyens électromagnétiques 14, 15 sont commandés de façon connue en elle-même via des moyens non représentés d'asservissement à partir d'un courant de consigne et d'une vitesse de déplacement de l'organe mo- bile 8. Ce mode d'asservissement est connu en lui-même. Les moyens d'asservissement sont également agencés pour permettre un asservissement en fonction d'une consigne de position. Cet asservissement peut être 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-même. 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 entre 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 fermeture. L'actionneur, la culasse 4 et la soupape 1 sont agencés de telle manière que, lorsque la palette 12 est 6 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 10 de la tige 9 et l'extrémité libre de la queue de soupape 3.

Le procédé conforme à l'invention débute par la phase de déterminer le jeu j durant le fonctionnement du moteur thermique. Le procédé conforme à l'invention comprend l'étape de commander les moyens électromagnétiques 14, 15 pour déplacer avec une vitesse sensiblement constante l'organe mobile 8 de sa position extrême de fermeture vers sa position extrême d'ouverture. La vitesse de dé-placement de l'organe mobile peut être maintenue cons-tante jusqu'à la position extrême d'ouverture ou sur une distance supérieure à un jeu maximal possible compte tenu des caractéristiques 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 extrême de fermeture à la position extrême 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 être mesuré ou détecté) 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 variation 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 position intermédiaire correspondant au point de rencontre de l'organe mobile 8 et de la queue de soupape 3.

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. Le procédé comprend ensuite la phase de sélec- tionner comme consigne une des positions intermédiaires se trouvant dans le jeu j en fonction de performances souhaitées de l'actionneur. Si une consommation minimale de l'actionneur est recherchée, la position de consigne sélectionnée est la position intermédiaire dans laquelle le courant d'alimentation des moyens électromagnétiques 14 est nul (la force d'attraction de l'aimant permanent correspondant compense l'effort du ressort 17) ou le plus faible possible (force d'attraction maximale de l'aimant permanent).

Si une réactivité de l'actionneur est recherchée, par exemple pour des hauts régimes de fonctionnement du moteur thermique, la position de consigne sélectionnée est la position intermédiaire correspondant à une dis-tance minimale séparant la tige 9 de la queue 3.

Lors des déplacements suivants de la palette, la position de consigne devient la position de fermeture de la palette dans laquelle la tige 9 est décollée de la queue 3 de la soupape 1 maintenue en appui contre son siège 5 par le ressort 20.

On notera en outre que, connaissant le jeu de distribution, il est possible de commander les moyens électromagnétiques plus efficace. Ainsi, lors du déplace-ment de l'organe mobile 8 de la position de fermeture à la position extrême d'ouverture, les moyens électromagné- tiques 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 correspondant au début du jeu j pour avoir une fermeture rapide de la sou-pape, puis d'amener doucement l'organe mobile 8 en position de fermeture pour limiter le bruit du contact de la palette 12 avec l'électroaimant 14.

La détermination du jeu j et des positions intermédiaires est de préférence renouvelée périodiquement, par exemple toutes les secondes. 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 mo- teur. En outre, la détermination du jeu peut être réalisée pour un déplacement de l'organe mobile vers la position extrême d'ouverture comme décrit ci-dessus ou vers la position extrême 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 être commandés à partir d'une autre caractéristique électrique comme une tension de consigne.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de commande d'un actionneur de soupape de moteur thermique (2), l'actionneur comprenant un or- gave mobile (8) pour coopérer avec une queue (3) de la soupape (1), des moyens électromagnétiques à aimant permanent (14, 15) associés à des moyens élastiques (7) pour déplacer l'organe mobile entre une position extrême de fermeture et une position extrême d'ouverture de la sou- pape, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes de : - déterminer une plage de jeu entre l'organe mobile et la queue de soupape lors du déplacement de l'organe mobile entre les positions extrêmes de fermeture et d'ouverture, - déterminer dans la plage de jeu des positions intermédiaires atteintes par l'organe mobile en fonction de différentes valeurs d'un paramètre électrique de commande des moyens électromagnétiques, - asservir en position les moyens électromagnétiques en prenant comme consigne une des positions intermédiaires en fonction de performances souhaitées de l'actionneur.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la position de consigne est la position intermédiaire pour laquelle le paramètre électrique de commande a une valeur minimale.

3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la position de consigne est la position intermédiaire correspondant à une distance minimale entre l'organe mobile (8) et la queue de soupape (3).