FR2983369A1 - Dispositif de commande d'au moins un actionneur electromagnetique configure pour agir sur la transmission du mouvement d'au moins une came a au moins une soupape - Google Patents

Abstract

Dispositif de commande (1) d'au moins un actionneur électromagnétique (4) configuré pour agir sur un système de transmission du mouvement d'au moins une came à au moins une soupape, le dispositif (1) comprenant : - une unité de contrôle moteur (2) générant des consignes pour l'actionneur électromagnétique (4), et - une unité de commande (3) de l'actionneur électromagnétique (4), recevant lesdites consignes de l'unité de contrôle moteur (2) et les exécutant pour commander l'actionneur électromagnétique (4), l'unité de contrôle moteur (2) et l'unité de commande (3) étant physiquement à distance l'une de l'autre.

Description

Dispositif de commande d'au moins un actionneur électromagnétique confi2uré pour agir sur la transmission du mouvement d'au moins une came à au moins une soupape.

La présente invention concerne un dispositif de commande d'au moins un actionneur électromagnétique configuré pour agir sur la transmission du mouvement d'au moins une came à au moins une soupape. L'actionneur électromagnétique permet ainsi de changer la loi de came. Cette transmission s'effectue par exemple via un linguet, un culbuteur ou par attaque directe.

La soupape est notamment une soupape d'un moteur thermique de véhicule, notamment une soupape d'admission ou d'échappement d'un cylindre de ce moteur. Le moteur est par exemple un moteur à essence ou un moteur diesel. La commande des différents éléments d'un tel moteur thermique se fait par exemple à l'aide du dispositif 100 représenté à la figure 1.

Ce dispositif 100 correspond à une architecture centralisée, comprenant une unité de contrôle moteur 101 (ECU en anglais) qui reçoit des consignes 102 du conducteur du véhicule ou d'un superviseur du véhicule. Le dispositif 100 interagit avec des actionneurs 103 du moteur 104. Ces actionneurs sont par exemple des injecteurs, des bobines d'allumage, un boîtier papillon, des actionneurs de vannes, cette liste n'étant pas limitative. L'électronique commandant ces actionneurs 103 peut être intégrée à ces derniers, auquel cas l'unité de contrôle moteur 101 communique avec les actionneurs 103 en leur envoyant des signaux informationnels 105. En variante, ou en combinaison, les ou d'autres actionneurs 103 peuvent avoir leur électronique de puissance déportée dans l'unité de contrôle moteur 101, auquel cas l'unité de contrôle moteur 101 communique avec ces actionneurs 103 en leur envoyant des signaux de puissance 106, ces signaux de puissance 106 étant véhiculés par des câbles plus encombrants et plus coûteux que les câbles par lesquels transitent les signaux 105. Des capteurs 107, par exemple des capteurs de position de la boîte de vitesse ou d'éléments du moteur ou de position de vannes, tels que des capteurs à effet Hall ou autres, sont prévus et une communication 108 a lieu de ces capteurs 107 vers l'unité de contrôle moteur 101.

Il est connu de modifier la transmission du mouvement de came(s) à une ou plusieurs soupapes d'un moteur à l'aide d'un actionneur hydraulique venant immobiliser ou non une pièce intermédiaire impliquée dans cette transmission. L'utilisation d'un actionneur électromagnétique pour modifier la transmission du mouvement de came(s) à une ou plusieurs soupape(s), un tel actionneur étant simplement appelé « actionneur électromagnétique » par la suite, présente par rapport à un actionneur hydraulique de nombreux avantages. En effet, l'actionnement électromagnétique permet de supprimer ou de simplifier le circuit hydraulique dans la culasse du moteur pour l'actionnement des soupapes. L'actionnement électromagnétique permet en outre de faire facilement et rapidement occuper à une ou plusieurs soupapes plusieurs états discrets. Les états discrets correspondent par exemple à : - une pluralité d'états ne comprenant que des états de levée non nulle et différente d'un état à l'autre, - deux états comprenant un état dans lequel la soupape a une levée non nulle correspondant à une position ouverte et un état dans lequel la soupape a une levée nulle correspondant à une position fermée, la soupape étant désactivée dans ce dernier état, - une pluralité d'états comprenant des états dans lesquels la soupape a une levée non nulle différente d'un état à l'autre et un état dans lequel la soupape a une levée nulle. L'emploi d'un ou plusieurs actionneurs électromagnétiques nécessite l'introduction dans le dispositif de commande de moyens permettant de commander ce ou ces actionneurs électromagnétiques. Pour ce faire, il est connu d'intégrer l'électronique de commande du ou des actionneurs électromagnétiques dans l'unité de contrôle moteur pour conserver une architecture centralisée. Néanmoins, cela nécessite de modifier l'unité de contrôle moteur existante. Il existe un besoin pour commander de façon simple, efficace et peu coûteuse un actionneur électromagnétique configuré pour modifier la transmission du mouvement d'au moins une came à au moins une soupape. L'invention répond à ce besoin, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un dispositif de commande d'au moins un actionneur électromagnétique configuré pour agir sur un système de transmission du mouvement d'au moins une came à au moins une soupape, le dispositif comprenant : - une unité de contrôle moteur configurée pour générer des consignes pour l'actionneur électromagnétique, et - une unité de commande de l'actionneur électromagnétique, configurée pour recevoir lesdites consignes de l'unité de contrôle moteur et les exécuter pour commander l'actionneur électromagnétique, l'unité de contrôle moteur et l'unité de commande étant physiquement à distance l'une de l'autre. L'unité de commande peut ne commander qu'un seul actionneur électromagnétique ou, en variante, en commander plusieurs.

Le dispositif ci-dessus met en oeuvre une architecture décentralisée pour la commande des actionneurs électromagnétiques, la commande de ceux-ci étant effectuée par une unité distincte de l'unité de contrôle moteur. Le dispositif permet de réaliser un découpage fonctionnel associé aux actionneurs électromagnétiques pour alimenter ces derniers en fonction de consignes reçues de l'unité de contrôle moteur. Cette unité de contrôle moteur n'est que peu ou pas modifiée par l'ajout de cette fonctionnalité. En outre, par son positionnement à distance de l'unité de contrôle moteur, l'unité de commande est moins susceptible d'être chauffée par les sources de conversion d'énergie intégrées à l'unité de contrôle moteur, ces dernières induisant localement une hausse de la température.

L'invention permet ainsi de bénéficier des nombreux avantages apportés par l'actionnement électromagnétique et mentionnés ci-dessus. L'unité de contrôle moteur et l'unité de commande sont physiquement à distance l'une de l'autre, ce qui signifie que l'unité de commande du ou des actionneurs n'est pas intégrée à l'unité de contrôle moteur.

La communication entre l'unité de contrôle moteur et l'unité de commande peut être effectuée au moyen d'un bus d'intercommunication déjà existant. En variante, un bus dédié à cette communication peut être ajouté. Il s'agit par exemple d'un bus de type CAN ou LIN. L'unité de contrôle moteur et l'unité de commande peuvent être chacune intégrée à un boîtier différent.

L'unité de commande n'est pas nécessairement intégrée à un seul boîtier. L'unité de commande peut se présenter sous la forme de plusieurs boîtiers physiquement à distance l'un de l'autre et à distance de l'unité de contrôle moteur. L'unité de commande de l'actionneur peut comprendre des composants d'électronique de commande de l'actionneur électromagnétique. Ces composants peuvent comprendre au moins un microprocesseur ou microcontrôleur communiquant avec l'unité de contrôle moteur par le bus ci-dessus. Des composants d'électronique de commande peuvent effectuer un traitement numérique et/ou analogique des consignes reçues de l'unité de contrôle moteur.

Les composants d'électronique de commande de l'actionneur électromagnétique peuvent comprendre un étage driver de composants d'électronique de puissance. Le microcontrôleur ou le microprocesseur peut commander le ou les actionneurs électromagnétiques en envoyant un ordre de commande de type PWM (MLI en français) ou analogique à l'étage driver. L'étage driver peut être configuré pour convertir cet ordre de commande, par exemple de type PWM ou analogique, en commande d'interrupteurs de puissance en gérant les temps morts et les temps de retard inter-voies, si nécessaire. Les composants d'électronique de commande de l'unité de commande peuvent encore comprendre des moyens de mesure du courant injecté à ou aux actionneurs électromagnétiques pour s'assurer que la commande de l'actionneur est correctement effectuée et/ou des moyens de mesure de la position des actionneurs. L'unité de commande peut être dépourvue de composants d'électronique de puissance. En variante, l'unité de commande peut comprendre des composants d'électronique de puissance. Un exemple de composant d'électronique de puissance est le montage en parallèle d'un interrupteur commandable et d'un interrupteur passif. L'interrupteur commandable est par exemple un transistor à effet de champ, par exemple un transistor MOS, et l'interrupteur passif est par exemple une diode de puissance. Ce montage est par exemple configuré pour supporter des courants dont la valeur est comprise entre -15A et +15A.

Lorsqu'elle comporte des composants d'électronique de puissance, l'unité de commande peut ou non être dépourvue de composants d'électronique de commande. Ces composants d'électronique de commande peuvent alors être disposés dans l'unité de contrôle moteur.

Lorsque l'unité de commande communique avec un ou plusieurs capteurs associés au moteur, par exemple les capteurs 107 mentionnés ci-dessous, l'unité de commande peut être configurée pour traiter, numériquement et/ou analogiquement les informations délivrées par ces capteurs. L'unité de commande peut être alimentée en basse tension, par exemple par une tension de 12V. L'unité de contrôle moteur peut également être alimentée par une tension du même ordre de grandeur. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un ensemble, comprenant : - un système de transmission du mouvement d'au moins une came à au moins une soupape, comprenant au moins un actionneur électromagnétique modifiant la configuration du système de transmission, et - un dispositif de commande tel que défmi ci-dessus. L'unité de commande peut être disposée au niveau de l'actionneur électromagnétique.

La position de l'unité de commande au niveau de l'actionneur électromagnétique peut répondre à des considérations en termes de dissipation thermique et/ou de tenue mécanique. L'unité de commande peut être disposée dans le boîtier de l'actionneur électromagnétique ou être rapportée sur le boîtier de l'actionneur électromagnétique.

L'unité de commande peut, notamment lorsqu'elle comprend des composants d'électronique de puissance, être disposée à l'extérieur de l'actionneur électromagnétique, de telle sorte que le positionnement de l'actionneur électromagnétique dans la culasse du moteur permette d'amener l'unité de commande contre la culasse. L'unité de commande peut par exemple être plaquée contre la culasse du moteur. Un refroidissement de l'unité de commande via la culasse dont la température est régulée peut être effectué dans ce cas. La culasse peut alors jouer le rôle de radiateur.

En variante, l'unité de commande peut être physiquement à distance du boîtier de l'actionneur électromagnétique. Dans un tel cas, l'unité de commande est à la fois séparée de l'unité de contrôle moteur et du ou des actionneurs électromagnétiques. L'unité de commande peut être disposée à un endroit satisfaisant d'un véhicule auquel est intégré l'ensemble ci-dessus en termes de refroidissement et de tenue mécanique. L'unité de commande peut être disposée dans des zones plus froides du véhicule. L'unité de commande est par exemple disposée sous le capot en face avant du véhicule, derrière le groupe moto-ventilateur du véhicule. Ce positionnement est de préférence à distance de la ligne d'échappement, du moteur et du catalyseur.

L'unité de commande peut être disposée à un endroit dans lequel sa tenue mécanique sur le véhicule est satisfaisante. Cet endroit correspond par exemple à une position sur le groupe moto-propulseur pour bénéficier des moyens d'amortissement du moteur par rapport aux sollicitations de la caisse du véhicule. Le maintien de l'unité de commande sur l'actionneur électromagnétique ou sur un autre élément du véhicule peut être effectué par vissage, soudure, encliquetage, collage, sertissage... Une liaison thermique entre l'unité de commande et le support sur lequel elle est rapportée, qu'il s'agisse du boîtier de l'actionneur électromagnétique ou de tout autre support du véhicule, par exemple la culasse, peut être prévue, cette liaison thermique favorisant le transfert de calories vers ledit support pour refroidir l'unité de commande. La liaison thermique met par exemple en oeuvre une semelle métallique, une pâte thermique ou un fluide réfrigérant circulant dans une conduite. Lorsque l'unité de commande se présente sous la forme de boîtiers distincts, ces boîtiers peuvent être rapportés sur des endroits différents du boîtier de l'actionneur électromagnétique ou sur des endroits différents du véhicule. Chaque boîtier de l'unité de commande peut alors être relié au support correspondant via une liaison thermique telle que ci-dessus. Le boîtier de l'actionneur électromagnétique présente par exemple un contour polygonal et chaque boîtier de l'unité de commande est rapporté sur une face différente du boîtier de l'actionneur électromagnétique, selon l'enseignement de la demande déposée par la Demanderesse en France le 22 décembre 2010 sous le numéro 1061097.

L'actionneur électromagnétique peut comprendre un ou plusieurs électro-aimants. L'actionneur électromagnétique est par exemple un actionneur linéaire. Le système de transmission peut comprendre au moins un linguet, ou au moins un culbuteur, ou au moins un poussoir réalisant une attaque directe.

Selon que le système de transmission met en oeuvre un culbuteur, un linguet ou un poussoir, la taille de l'unité de commande peut varier, étant donné que les efforts à exercer sur le culbuteur, le linguet ou le poussoir peuvent être différents. L'actionneur électromagnétique peut, selon sa configuration, modifier la transmission par le ou les linguets, le ou les culbuteurs, ou le ou les ou poussoirs, du mouvement de au moins une came à au moins une soupape. Le système de transmission est par exemple configuré pour qu'une ou plusieurs soupapes puissent occuper plusieurs états discrets, ces états discrets étant ceux mentionnés ci-dessus. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un véhicule comprenant l'ensemble ci-dessus. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'exemples non limitatifs de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel : - la figure 1 représente un dispositif selon l'art antérieur déjà commenté, - les figures 2 et 3 représentent deux variantes d'un dispositif selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, et - les figures 4 et 5 représentent deux variantes d'un dispositif selon un deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention. On a représenté aux figures 2 et 3 un dispositif de commande 1 d'au moins un actionneur électromagnétique modifiant la transmission du mouvement de came(s) à au moins une soupape selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention. Ce dispositif de commande 1 comprend une unité de contrôle moteur 2 et une unité de commande 3 d'un ou plusieurs actionneurs électromagnétiques 4. L'actionneur électromagnétique 4 comprend ici un ou plusieurs électro-aimants et le dispositif de commande 1 agit sur l'actionneur électromagnétique 4 en injectant sélectivement du courant dans les bobinages du ou des électro-aimants.

Le dispositif de commande 1 agit sur le déplacement d'une ou plusieurs soupapes d'un moteur thermique 5, par exemple des soupapes d'admission ou d'échappement d'un cylindre du moteur thermique 5. L'actionneur électromagnétique 4 est par exemple configuré pour agir sur un système de transmission du mouvement de came(s) à au moins une soupape, ledit système comprenant notamment un ou plusieurs poussoirs selon l'enseignement de l'une des demandes françaises suivantes au nom de la Demanderesse : la demande déposée le 12 septembre 2011 sous le numéro 1158059, la demande déposée le 12 septembre 2011 sous le numéro 1158060 ou encore la demande déposée le 26 septembre 2011 sous le numéro 1158533. En variante, le système de transmission peut comprendre un linguet, comme selon l'enseignement de la demande française déposée par la Demanderesse le 24 juin 2011 sous le numéro 11 55599. En variante encore, le système de transmission peut comprendre un culbuteur.

Le moteur interagit avec des actionneurs 6 autres que les actionneurs électromagnétiques 4. Ces actionneurs 6, qui seront appelées « autres actionneurs 6 » par la suite actionnent par exemple des injecteurs, bobines d'allumage, boitier papillon, ... Le moteur 5 interagit encore dans les exemples considérés avec des capteurs 7. Le moteur 5, les autres actionneurs 6 et les capteurs 7 sont par exemple similaires au moteur 104, aux actionneurs 103 et aux capteurs 107 de la figure 1. Des signaux 10 et 11, respectivement similaires aux signaux 105 et 106, sont dans l'exemple considéré envoyés par l'unité de contrôle moteur 2 aux autres actionneurs 6. L'unité de commande 3 est physiquement à distance de l'unité de contrôle moteur 2. L'unité de commande 3 et l'unité de contrôle moteur sont dans l'exemple considéré toutes deux alimentées par une tension de l'ordre de 12V. L'unité de commande 3 comprend dans l'exemple décrit des composants d'électronique de commande de l'actionneur électromagnétique et des composants d'électronique de puissance. Les composants d'électronique de commande comprennent par exemple au moins un microprocesseur et un étage driver des composants d'électronique de puissance.

Les composants d'électronique de puissance comprennent dans l'exemple considéré plusieurs composants formés chacun d'un transistor MOS monté en anti-parallèle d'une diode de puissance. Dans l'exemple décrit, l'unité de commande 3 est intégrée dans un boîtier distinct du boîtier dans lequel est intégrée l'unité de contrôle moteur 2. Le boîtier de l'unité de commande 3 est par exemple le boîtier de l'actionneur électromagnétique 4. En variante, le boîtier de l'unité de commande 3 est rapporté sur celui de l'actionneur électromagnétique 4. Le boîtier de l'unité de commande 3 est par exemple soudé, serti, collé ou fixé d'une autre manière sur le boîtier de l'actionneur électromagnétique 4. La disposition de l'unité de commande 3 au niveau de l'actionneur 4 peut être telle que l'unité de commande 3 soit refroidie, étant par exemple plaquée contre la culasse. Des consignes générées par l'unité de contrôle moteur 2, par exemple sur la base d'ordres venant du conducteur du véhicule ou d'ordres venant d'un superviseur électronique peuvent transiter via un bus d'intercommunication 14 vers l'unité de commande 3. Ce bus 14 peut acheminer d'autres informations ou être en variante dédié à la transmission de données de l'unité de contrôle moteur 2 vers l'unité de commande 3. Dans l'exemple de la figure 2, l'unité de commande 3 ne communique qu'avec l'actionneur électromagnétique 4.

Dans l'exemple de la figure 3, une communication est possible entre les capteurs 7 et l'unité de commande 3. On va maintenant décrire en référence aux figures 4 et 5 un second mode de mise en oeuvre de l'invention. Les éléments communs entre ce second mode de mise en oeuvre de l'invention et le premier mode des figures 2 et 3 ne seront pas décrits à nouveau.

Comme représenté, l'unité de commande 3 est ici à distance de l'actionneur électromagnétique 4 et de l'unité de contrôle moteur 2. L'unité de commande 3 est par exemple disposée à un endroit du véhicule favorisant son refroidissement et sa tenue mécanique sur le véhicule. La commande par le dispositif 1 selon les exemples ci-dessus de l'actionneur électromagnétique 4 peut être effectuée comme suit. L'unité de contrôle moteur 2 génère, à la réception d'ordres du conducteur ou d'un superviseur du véhicule, des consignes qui transitent via le bus 14 jusqu'à l'unité de commande 3. Ces consignes sont reçues et traitées par le microprocesseur qui envoie à l'étage driver un ordre de commande de type PWM ou analogique. L'étage driver convertit cet ordre de commande en commande des transistors MOS. Les consignes de l'unité de contrôle moteur 2 sont ainsi exécutées par l'unité de commande 3 qui injecte, selon l'état des transistors MOS, du courant dans les bobinages de l'actionneur électromagnétique 4, pour modifier la configuration du système de transmission. On peut ainsi amener une ou plusieurs soupapes dans une position dans laquelle elle a une certaine levée ou une levée nulle. L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Le contenu de toutes les demandes de brevet mentionnées dans la description qui précède est incorporé à la présente demande par référence. L'expression « comprenant un » doit être comprise comme signifiant « comprenant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié.15

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de commande (1) d'au moins un actionneur électromagnétique (4) configure pour agir sur un système de transmission du mouvement d'au moins une came à au moins une soupape, le dispositif (1) comprenant : - une unité de contrôle moteur (2) configurée pour générer des consignes pour l'actionneur électromagnétique (4), et - une unité de commande (3) de l'actionneur électromagnétique (4), configurée pour recevoir lesdites consignes de l'unité de contrôle moteur (2) et les exécuter pour commander l'actionneur électromagnétique (4), l'unité de contrôle moteur (2) et l'unité de commande (3) étant physiquement à distance l'une de l'autre.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, l'unité de contrôle moteur (2) et l'unité de commande (3) étant chacune intégrée à un boîtier différent.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, l'unité de commande (3) comprenant des composants d'électronique de commande de l'actionneur électromagnétique (4).
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'unité de commande (3) comprenant des composants d'électronique de puissance.
5. 5. Ensemble, comprenant : - un système de transmission du mouvement d'au moins une came à au moins une soupape, comprenant au moins un actionneur électromagnétique (4) modifiant la configuration du système de transmission, et - un dispositif de commande (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
6. 6. Ensemble selon la revendication 5, l'unité de commande (3) étant disposée au niveau de l'actionneur électromagnétique (4).
7. 7. Ensemble selon la revendication 6, l'unité de commande (3) étant disposée dans le boîtier de l'actionneur électromagnétique (4).
8. 8. Ensemble selon la revendication 6, l'unité de commande (3) étant rapportée sur le boîtier de l'actionneur électromagnétique (4).
9. 9. Ensemble selon la revendication 5, l'unité de commande (3) étant physiquement à distance du boîtier de l'actionneur électromagnétique (4).
10. 10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, le système de transmission comprenant au moins un linguet, ou au moins un culbuteur, ou au moins un poussoir réalisant une attaque directe.