FR2812024A1 - VALVE ACTUATOR FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents

Abstract

The valve activator comprises two electromagnets (1,2) each comprising a supply reel (5,6) and a magnetic armature (8), located between the electromagnets, connected to a valve driving part (9) against the action of a commutation energy storage spring (13,14). A permanent magnet (22,23) interposed in the body of each electromagnet has its magnetization parallel to the field generated in the body by the corresponding supply reel.

Description

La présente invention est relative aux actionneurs de soupapes deThe present invention relates to valve actuators of

moteurs à combustion interne.internal combustion engines.

Un actionneur de soupape du type précité comporte généralement  A valve actuator of the aforementioned type generally comprises

deux électroaimants entre lesquels est ménagé un entrefer.  two electromagnets between which is provided an air gap.

Dans l'entrefer est montée une palette magnétique liée à la soupape à actionner, déplaçable par les électroaimants à l'encontre de ressorts de stockage d'énergie. L'agencement ainsi constitué forme un oscillateur harmonique dans lequel le stockage de l'énergie nécessaire à une commutation rapide est assuré  In the air gap is mounted a magnetic pallet linked to the valve to be actuated, movable by the electromagnets against energy storage springs. The arrangement thus formed forms a harmonic oscillator in which the storage of the energy necessary for rapid switching is ensured

par les ressorts et le changement de position est contrôlé à l'aide des électroai-  by the springs and the change of position is controlled using the electroai-

mants. Ce système est simple en apparence, mais il présente des limitations techniques. Le contrôle de la position de la soupape est assuré au moyen des deux bobines des électroaimants par application de courant qui génère un champ magnétique produisant une force F.  mants. This system is apparently simple, but it has technical limitations. The control of the valve position is ensured by means of the two coils of the electromagnets by application of current which generates a magnetic field producing a force F.

Dans la phase de saturation, cette force est constante et non contrôla-  In the saturation phase, this force is constant and not controlled

ble par le courant.ble by the current.

Hors saturation, cette force est proportionnelle au carré du courant in-  Excluding saturation, this force is proportional to the square of the current

jecté dans les bobines et inversement proportionnelle au carré de l'entrefer.  thrown into the coils and inversely proportional to the square of the air gap.

Cette double non linéarité rend très difficile le contrôle de la soupape  This double non-linearity makes it very difficult to control the valve

par les électroaimants.by electromagnets.

En effet, à grande distance, c'est à dire à une distance égale à 3 à 4  Indeed, at a great distance, that is to say at a distance equal to 3 to 4

mm, la force appliquée à la palette est très faible, ce qui diminue la plage d'utili-  mm, the force applied to the pallet is very low, which reduces the range of use

sation et pose un problème en ce qui concerne l'initialisation de l'actionneur.  sation and poses a problem regarding the initialization of the actuator.

A la distance intermédiaire comprise entre 1 et 3mm, la force est diffi-  At the intermediate distance between 1 and 3mm, the force is diffi-

cilement contrôlable par le courant en raison de la dépendance quadratique pré-  cilly controllable by the current due to the pre-quadratic dependence

citée. A faible distance, quand la soupape s'approche de son siège par exemple, la force augmente très rapidement, pratiquement sans contrôle possible  cited. At a short distance, when the valve approaches its seat for example, the force increases very quickly, practically without possible control

par le courant. Il se produit un effet d'emballement responsable du bruit d'impact.  by the current. There is a runaway effect responsible for the impact noise.

Ce phénomène est tout à fait comparable au claquement produit par l'électroai-  This phenomenon is quite comparable to the click produced by electroai-

mant d'une porte de placard.mant of a closet door.

La force exercée sur la palette est toujours positive en raison de sa  The force exerted on the pallet is always positive due to its

proportionnalité au carré du courant d'alimentation des bobines.  proportionality to the square of the coil supply current.

Par conséquent, on ne peut ralentir la soupape si on constate une vi-  Consequently, the valve cannot be slowed down if there is a visible

tesse trop importante.too large a size.

A ce problème relatif à la force s'ajoute la présence importante de cou-  To this problem relating to force is added the significant presence of

rants de Foucault, qui atténuent et retardent l'effet des bobines.  eddy rants, which attenuate and delay the effect of the coils.

Afin de remédier à ces inconvénients, on était obligé jusqu'à présent,  In order to remedy these drawbacks, we have been obliged so far,

de rendre plus complexe le dispositif de contrôle des soupapes, à l'aide de cap-  to make the valve control device more complex, using caps

teurs très performants de position de la soupape, d'une électronique de contrôle précise et rapide, d'une stratégie logicielle sophistiquée et d'avoir éventuellement  high-performance valve position sensors, precise and rapid control electronics, a sophisticated software strategy and possibly having

recours à un amortisseur mécanique.  use of a mechanical shock absorber.

Malgré ces accroissements de la complexité des moyens de com-  Despite these increases in the complexity of means of

mande et de contrôle, les performances attendues en terme de vitesse d'impact  control and performance expected performance in terms of impact speed

risquent de rester insuffisantes obligeant de mettre en oeuvre des moyens sup-  risk remaining insufficient forcing the implementation of additional means

plémentaires d'isolation acoustique.  additional sound insulation.

A l'admission, I'actionneur doit être capable d'apporter l'énergie néces-  On admission, the actuator must be able to supply the necessary energy

saire à la commutation. Il s'agit de compenser les pertes par frottement qui s'élè-  to switch. This is to compensate for friction losses which

vent à 0,2 J environ pour une course ou levée de 8 mm de la soupape, et par  wind at approximately 0.2 J for a stroke or lift of 8 mm from the valve, and by

conséquent de la palette des électroaimants.  therefore from the range of electromagnets.

L'énergie apportée par un électroaimant sur l'ensemble de la course  The energy provided by an electromagnet throughout the race

précitée, est égale à l'intégrale de la force.  above, is equal to the integral of the force.

Cette énergie est relativement faible en raison de la forte décroissance  This energy is relatively low due to the strong decrease

de la force pour les grandes valeurs d'entrefer.  strength for the great air gap values.

Par exemple, à une vitesse de rotation du moteur de 6000 t/mn, sur un cycle à deux temps, qui optimiserait l'utilisation de l'actionneur, la puissance utile serait de 20 W, ce qui est faible en regard de sa masse, de l'ordre de 1 kg et de  For example, at a motor rotation speed of 6000 rpm, on a two-stroke cycle, which would optimize the use of the actuator, the useful power would be 20 W, which is low compared to its mass , around 1 kg and

son gros volume.its large volume.

Pour un moteur thermique de 500 cm3, de cylindré unitaire, on peut se  For a 500 cc combustion engine with a unit displacement, we can

satisfaire de telles dimensions bien qu'elles restent un handicap.  satisfy such dimensions although they remain a handicap.

Par contre, ces dimensions ne sont pas compatibles avec des cylin-  However, these dimensions are not compatible with cylinders.

drées unitaires plus faibles.weaker unit feeds.

A l'échappement, l'énergie à fournir est de l'ordre de 1,4 J pour lutter  At the exhaust, the energy to be supplied is around 1.4 J to fight

contre la pression dans la chambre du cylindre lors de l'ouverture de la soupape.  against pressure in the cylinder chamber when opening the valve.

On a constaté lors d'essais que les actionneurs actuels sont insuffi-  It was found during tests that the current actuators are insufficient

sants à l'échappement et ne permettent pas de faire fonctionner le moteur à  exhaust and do not allow the engine to run at

pleine charge.full load.

En conclusion, l'actionneur actuel a une puissance volumique faible qui limite son utilisation pour commander des soupapes d'admission de moteurs  In conclusion, the current actuator has a low power density which limits its use for controlling engine intake valves.

de cylindrée unitaire supérieure ou égale à 500 cm3.  of unit displacement greater than or equal to 500 cm3.

Le rendement d'un actionneur est le rapport entre l'énergie mécanique restituée (utile) et l'énergie électrique consommée. Il est de l'ordre de 30%, les pertes étant dues principalement aux courants induits et aux pertes par effet  The efficiency of an actuator is the ratio between the mechanical energy returned (useful) and the electrical energy consumed. It is around 30%, losses being mainly due to induced currents and losses by effect

Joule.Joule.

Un tour de moteur a une durée de 60 ms à 1000 t/mn, alors qu'une  An engine revolution has a duration of 60 ms at 1000 rpm, while a

transition de soupape dure environ 3,5 ms. On voit bien qu'à bas régime, le sys-  valve transition takes approximately 3.5 ms. It is clear that at low speed, the system

tème est statistiquement très souvent dans une position stable, soit ouverte, soit fermée.  teme is statistically very often in a stable position, either open or closed.

Pour maintenir la soupape dans la position ouverte ou fermée, on ap-  To keep the valve in the open or closed position,

plique un courant dans la bobine du côté concerné, afin de lutter contre la force  plique a current in the coil on the side concerned, in order to fight against the force

du ressort qui tend à ramener la soupape en position intermédiaire.  of the spring which tends to return the valve to the intermediate position.

L'actionneur se prête bien à ce fonctionnement, puisque la force pro-  The actuator lends itself well to this operation, since the force pro-

duite par l'électroaimant est naturellement élevée à entrefer nul.  duite by the electromagnet is naturally raised to zero air gap.

Toutefois, la consommation de courant électrique pèse lourd dans le calcul de la consommation du véhicule qui se fait à un régime moyen de 1600  However, the consumption of electric current weighs heavily in the calculation of the consumption of the vehicle which is done at an average speed of 1600

t/mn environ, représentatif de l'utilisation réelle des véhicules qui contient beau-  RPM approximately, representative of the actual use of vehicles which contains a lot

coup de conduite urbaine à faible régime du moteur.  blow of urban driving at low engine speed.

A titre d'exemple, 100 W électriques nécessitent environ 200 W pour le  For example, 100 W electrical requires approximately 200 W for the

moteur thermique, soit environ 1,5% de la consommation de carburant par cycle.  internal combustion engine, approximately 1.5% of fuel consumption per cycle.

Or, la consommation de maintien pourrait être théoriquement nulle  However, maintenance consumption could be theoretically zero

puisqu'elle ne produit aucun travail.  since it produces no work.

En conclusion, la consommation de l'actionneur actuel est élevée et  In conclusion, the consumption of the current actuator is high and

peut être réduite.can be reduced.

Les actionneurs actuels présentent une hauteur relativement impor-  Current actuators have a relatively large height.

tante en raison de l'empilage de ressorts, de deux électroaimants et d'un plateau  aunt due to stacking of springs, two electromagnets and a plate

d'actionnement ou palette.actuator or pallet.

En stationnement, sur les moteurs des véhicules actuels, il y a toujours  When parked, on the engines of current vehicles, there is always

un cylindre en compression.a cylinder in compression.

Le moteur assure ainsi un frein de parcage complémentaire que cer-  The engine thus provides an additional parking brake which some

tains utilisateurs exploitent comme frein additionnel au frein à main, notamment  some users use as an additional brake to the handbrake, in particular

dans les côtes.in the ribs.

Lorsqu'on utilise les actionneurs électromagnétiques, les soupapes sont en position d'équilibre au milieu, de sorte que toutes les chambres du moteur sont à la pression atmosphérique et il n'y a plus de freinage complémentaire possible. Enfin, I'actionneur lui-même est relativement bon marché en raison de sa simplicité, mais l'électronique de commande associée ainsi que le capteur de  When using the electromagnetic actuators, the valves are in the equilibrium position in the middle, so that all the chambers of the engine are at atmospheric pressure and there is no longer any additional braking possible. Finally, the actuator itself is relatively inexpensive due to its simplicity, but the associated control electronics as well as the

position de la soupape, sont complexes et donc chers.  valve position, are complex and therefore expensive.

L'invention vise à remédier aux inconvénients des actionneurs élec-  The invention aims to remedy the drawbacks of electric actuators

tromagnétiques de soupapes classiques en créant un actionneur, qui tout en étant d'un prix de revient relativement peu élevé, présente des performances  tromagnetics of conventional valves by creating an actuator, which while being of a relatively low cost price, presents performances

améliorées dans l'ensemble des domaines évoqués plus haut.  improved in all the areas mentioned above.

Elle a donc pour objet un actionneur électromagnétique de soupape de  It therefore relates to an electromagnetic valve actuator

moteur à combustion interne comprenant deux électroaimants comportant cha-  internal combustion engine comprising two electromagnets comprising each

cun une bobine d'alimentation, une palette magnétique disposée entre les deux électroaimants, liée à un organe d'entraînement de la soupape à l'encontre de l'action d'au moins un ressort de stockage d'énergie de commutation de ladite  cun a supply coil, a magnetic pallet disposed between the two electromagnets, linked to a valve drive member against the action of at least one switching energy storage spring of said switching

soupape, caractérisé en ce que dans le corps magnétique d'au moins un élec-  valve, characterized in that in the magnetic body of at least one electric

troaimant est interposé un aimant permanent dont l'aimantation se combine au  troagnet is interposed a permanent magnet whose magnetization combines with

champ engendré dans ledit corps par la bobine d'alimentation.  field generated in said body by the supply coil.

Suivant d'autres caractéristiques: - les corps magnétiques des deux électroaimants définissant entre eux un entrefer dans lequel ladite palette est montée déplaçable à l'encontre d'au moins un ressort antagoniste de stockage d'énergie de commutation, un aimant permanent est interposé dans le corps magnétique de chaque électroaimant;  According to other characteristics: - the magnetic bodies of the two electromagnets defining between them an air gap in which said pallet is mounted movable against at least one antagonistic switching energy storage spring, a permanent magnet is interposed in the magnetic body of each electromagnet;

- I'aimant permanent est interposé dans le corps magnétique de l'élec-  - the permanent magnet is interposed in the magnetic body of the elect

troaimant du haut; - le corps de chaque électroaimant comporte deux pièces polaires, un aimant permanent étant interposé entre les deux pièces polaires du corps de chaque électroaimant; - I'aimant permanent est disposé dans le corps de l'électroaimant de  top magnet; - The body of each electromagnet comprises two pole pieces, a permanent magnet being interposed between the two pole pieces of the body of each electromagnet; - the permanent magnet is placed in the body of the electromagnet

manière que l'aimantation de l'aimant permanent soit parallèle au champ engen-  so that the magnetization of the permanent magnet is parallel to the generated field

dré dans ledit corps par la bobine d'alimentation correspondante; I'aimant permanent est disposé dans le corps de l'électroaimant de manière que l'aimantation de l'aimant permanent soit incliné par rapport au  dré in said body by the corresponding supply coil; The permanent magnet is arranged in the body of the electromagnet so that the magnetization of the permanent magnet is inclined relative to the

champ engendré dans ledit corps par la bobine d'alimentation correspondante.  field generated in said body by the corresponding supply coil.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va  The invention will be better understood on reading the description which will

suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'un actionneur électromagnétique à deux électroaimants suivant l'invention;  follow, given only by way of example and made with reference to the accompanying drawings, in which: - Fig.1 is a schematic view of a first embodiment of an electromagnetic actuator with two electromagnets according to the invention;

- la Fig.la est une vue schématique partielle d'une variante de l'ac-  - Fig.la is a partial schematic view of a variant of the ac-

tionneur de la Fig. 1;the holder of FIG. 1;

- la Fig.2 est une vue schématique en coupe d'un autre mode de réali-  - Fig.2 is a schematic sectional view of another embodiment

sation de l'actionneur électromagnétique de soupape à deux électroaimants sui-  the electromagnetic valve actuator with two electromagnets followed

vant l'invention; - la Fig.3 est une vue schématique en coupe d'encore un autre mode de réalisation de l'actionneur électromagnétique de soupape suivant l'invention; et - la Fig.4 est un graphique comparatif de la force exercée sur la palette  before the invention; - Fig.3 is a schematic sectional view of yet another embodiment of the electromagnetic valve actuator according to the invention; and - Fig.4 is a comparative graph of the force exerted on the pallet

d'un actionneur pourvu ou non d'un aimant permanent.  an actuator with or without a permanent magnet.

L'actionneur électromagnétique de soupape représenté à la figure 1,  The electromagnetic valve actuator shown in Figure 1,

comporte deux électroaimants 1,2 comprenant chacun un corps 3,4 en tôle ma-  comprises two electromagnets 1,2 each comprising a body 3,4 made of sheet metal

gnétique feuilletée portant une bobine d'alimentation respective 5,6. Les faces  laminated gnetics carrying a respective supply coil 5.6. The faces

des électroaimants 1,2 tournées l'une vers l'autre, définissent entre elles un en-  electromagnets 1,2 turned towards each other, define between them a

trefer 7 d'une valeur correspondant à la levée d'une palette 8 en matériau ma-  trefer 7 with a value corresponding to the lifting of a pallet 8 made of ma-

gnétique fixée à une extrémité d'une tige 9 d'actionnement d'une soupape 10 de  magnetic attached to one end of a rod 9 for actuating a valve 10 of

moteur à combustion interne.internal combustion engine.

La tige 9 traverse le corps 4 de l'un des électroaimants 2 entre lequel  The rod 9 passes through the body 4 of one of the electromagnets 2 between which

et un logement 12 ménagé dans la paroi de culasse C d'un moteur, sont dispo-  and a housing 12 formed in the cylinder head wall C of an engine, are available

sés deux ressorts antagonistes 13,14 de stockage d'énergie entourant la tige  sés two antagonistic springs 13,14 of energy storage surrounding the rod

d'entraînement 9 et la queue 15 de la soupape à actionner.  drive 9 and the tail 15 of the valve to be actuated.

Le ressort 13 prend appui d'une part sur le corps 4 de l'électroaimant 2 et d'autre part, sur une pièce de liaison 16 de la tige 9 avec la queue 15 de la soupape 10. Le ressort 14 prend appui entre ladite pièce de liaison 16 et le fond du logement 12 ménagé dans la paroi de la culasse C.  The spring 13 is supported on the one hand on the body 4 of the electromagnet 2 and on the other hand, on a connecting piece 16 of the rod 9 with the stem 15 of the valve 10. The spring 14 is supported between said connecting piece 16 and the bottom of the housing 12 formed in the wall of the cylinder head C.

Suivant l'invention, les corps 3 et 4 des électroaimants 1 et 2 compor-  According to the invention, the bodies 3 and 4 of the electromagnets 1 and 2 comprise

tent chacun deux pièces polaires 18,19,20,21 entre lesquelles sont insérés des aimants permanents respectifs 22,23. Les bobines d'alimentation 5,6 sont enroulées autour des branches  each tent two pole pieces 18,19,20,21 between which are inserted respective permanent magnets 22,23. The power coils 5,6 are wound around the branches

des pièces polaires 18,19,20,21 entre lesquelles sont interposés les aimants res-  pole pieces 18,19,20,21 between which the magnets are interposed

pectifs 22,23.employees 22.23.

Les pièces polaires 18 à 21 comportent respectivement des branches  The pole pieces 18 to 21 respectively have branches

24,25,26,27qui définissent deux à deux, l'entrefer 7 dans lequel est montée dé-  24,25,26,27 which define two by two, the air gap 7 in which is mounted

plaçable la palette 8 de l'actionneur.  can be placed on the actuator pallet 8.

L'adjonction d'un aimant en série dans le circuit magnétique de chaque  The addition of a magnet in series in the magnetic circuit of each

bobine 5,6, permet, lorsque la soupape est en positon fermée ou ouverte, de dis-  coil 5,6, allows, when the valve is in closed or open position, to

poser d'une force de maintien permanente importante sans consommation de  apply a significant permanent holding force without consuming

courant.current.

Sa étant la section d'un aimant et Se étant la section de l'entrefer, l'uti-  Sa being the section of a magnet and Se being the section of the air gap, the

lisation d'une section Sa supérieure à Se permet d'amplifier le champ créé par l'aimant permanent. On peut ainsi utiliser si l'on le souhaite un aimant en ferrite  reading of a Sa section greater than Se amplifies the field created by the permanent magnet. We can use a ferrite magnet if desired

relativement bon marché.relatively inexpensive.

L'épaisseur de l'aimant mesuré dans le sens de son aimantation, est en principe assez réduite afin que les bobinages 5 et 6 restent efficaces pour le  The thickness of the magnet measured in the direction of its magnetization is in principle fairly reduced so that the coils 5 and 6 remain effective for the

pilotage du système.steering of the system.

Selon une variante non représentée, on ne place un aimant que dans  According to a variant not shown, a magnet is only placed in

l'électroaimant de fermeture qui est le plus utilisé.  the most used closing solenoid.

Au cours de la phase d'approche d'une butée, on bénéficie également  During the approach phase of a stop, we also benefit

de la force de l'aimant correspondant.  of the strength of the corresponding magnet.

Pour le décollage, c'est le contraire, car il faut appliquer un courant  For takeoff, it is the opposite, because you have to apply a current

négatif pour réduire ou annuler le champ créé par l'aimant correspondant.  negative to reduce or cancel the field created by the corresponding magnet.

Sur la figure 4, on a représenté un graphique de la force F1 qu'il est possible d'obtenir en fonction de l'entrefer el entre un électroaimant et la palette mobile pour un électroaimant non polarisé et un électroaimant polarisé suivant l'invention. La courbe en trait plein représente la variation de la force en fonction  FIG. 4 shows a graph of the force F1 which it is possible to obtain as a function of the air gap between an electromagnet and the movable pallet for a non-polarized electromagnet and a polarized electromagnet according to the invention. The solid curve represents the variation of the force as a function

de l'entrefer pour un électroaimant polarisé, c'est à dire pourvu d'un aimant per-  of the air gap for a polarized electromagnet, that is to say provided with a per-

manent alors que la courbe en pointillés représente la variation de la force en  manent while the dotted curve represents the variation of the force in

fonction de l'entrefer pour un électroaimant non polarisé.  function of the air gap for a non-polarized electromagnet.

La force exercée sur le plateau par l'électroaimant est donnée par la relation: F Se 2Ao 2e + la S Sa) avec J = aimantation de l'aimant Sa = Section de l'aimant Se = Section de l'entrefer la = largeur de l'aimant / épaisseur S = Section du plateau sur laquelle s'applique la force e = entrefer Pour attirer le plateau ou palette, la force à grande distance, c'est à dire pour un entrefer important, est plus importante. La zone de contrôle est donc la Se la-- Sa  The force exerted on the plate by the electromagnet is given by the relation: F Se 2Ao 2e + S Sa) with J = magnetization of the magnet Sa = Section of the magnet Se = Section of the air gap la = width of the magnet / thickness S = Section of the plate to which the force applies e = air gap To attract the plate or pallet, the force at a long distance, that is to say for a large air gap, is greater. The control zone is therefore Se la-- Sa

plus étendue.more extensive.

Pour des entrefers inférieurs au millimètre, I'actionneur polarisé est  For air gaps smaller than one millimeter, the polarized actuator is

moins sensible à la saturation et donc plus facile à contrôler.  less sensitive to saturation and therefore easier to control.

Le contrôle de la force par le courant est beaucoup plus facile car elle  The control of the force by the current is much easier because it

varie en (Bala + po.nl)2.varies in (Bala + po.nl) 2.

Dans cette relation: - Ba = champ créé par l'aimant permanent, - la = largeur de l'aimant,  In this relation: - Ba = field created by the permanent magnet, - la = width of the magnet,

- n = nombre de spires de la bobine d'alimentation.  - n = number of turns of the supply coil.

Quand I n'est pas trop grand, une variation dl se traduit par une varia-  When I is not too large, a variation dl results in a varia-

tion linéaire de la force en 2.Ba.la.po.n.dl.  linear tion of the force in 2.Ba.la.po.n.dl.

De même, au lieu d'être proportionnelle à -, e étant l'entrefer, la i  Similarly, instead of being proportional to -, e being the air gap, the i

force varie en, Se = section de l'entrefer, Sa = section de l'aimant.  force varies in, Se = section of the air gap, Sa = section of the magnet.

(e + la)2S 2Sa(e + la) 2S 2Sa

La sensibilité à l'entrefer est donc très réduite.  The sensitivity to the air gap is therefore very low.

L'actionneur polarisé est bien plus facilement pilotable et doit permet-  The polarized actuator is much more easily controllable and must allow

tre d'atteindre beaucoup plus facilement des vitesses d'impact très faibles.  to reach very low impact speeds much more easily.

La puissance utile d'un actionneur polarisé par rapport à son volume  The useful power of a polarized actuator compared to its volume

peut être multipliée par un facteur égal au moins à 2 vis à vis de celle d'un ac-  can be multiplied by a factor equal to at least 2 with respect to that of an ac-

tionneur non polarisé.non polarized holder.

En ce qui concerne la consommation électrique, le rendement de l'ac-  With regard to electricity consumption, the efficiency of the ac-

tionneur polarisé est fortement amélioré par rapport à celui d'un actionneur non polarisé. On réduit la consommation aisément de 30% à 6000 t/mn et de 60% à  polarized actuator is greatly improved compared to that of a non-polarized actuator. Consumption is easily reduced from 30% to 6000 rpm and from 60% to

1500 t/mn en raison de l'absence de consommation de maintien.  1500 rpm due to the lack of maintenance consumption.

L'actionneur polarisé présente un encombrement à peu près voisin de  The polarized actuator has a footprint roughly close to

celui d'un actionneur dépourvu d'aimant permanent dans son circuit magnétique.  that of an actuator without a permanent magnet in its magnetic circuit.

L'actionneur représenté partiellement à la Fig. la, comporte deux électroaimants tels que l'électroaimant 1 a comportant respectivement des corps  The actuator partially shown in FIG. la, comprises two electromagnets such as the electromagnet 1 a respectively comprising bodies

tels que 2a en tôle magnétique, tournés l'un vers l'autre portant chacun une bo-  such as 2a in magnetic sheet, turned towards each other each carrying a box

bine d'alimentation telle que la bobine 3a. Une palette magnétique 8a est montée  power supply such as the coil 3a. A magnetic pallet 8a is mounted

déplaçable entre les corps en tôle magnétique des électroaimants.  movable between the magnetic sheet bodies of the electromagnets.

La bobine d'alimentation telle que la bobine 3a est portée par une branche centrale 9a du corps 2a qui comporte en outre deux branches latérales 10a,11a. Dans la branche centrale 9a est placé un aimant permanent 12a. Le second électroaimant de cette variante d'actionneur est similaire à celui décrit en  The supply coil such as the coil 3a is carried by a central branch 9a of the body 2a which further comprises two lateral branches 10a, 11a. In the central branch 9a is placed a permanent magnet 12a. The second electromagnet of this actuator variant is similar to that described in

référence à la figure la et le reste de l'actionneur est similaire à celui de la Fig. 1.  reference to FIG. 1a and the rest of the actuator is similar to that of FIG. 1.

L'actionneur électromagnétique représenté à la figure 2, est du type comprenant également deux électroaimants 30,31 dont les corps respectifs 32,33 en matériau magnétique, par exemple en tôle feuilletée, sont chacun pourvus  The electromagnetic actuator shown in FIG. 2 is of the type also comprising two electromagnets 30, 31 the respective bodies 32, 33 of magnetic material, for example of laminated sheet, are each provided

d'une bobine d'alimentation 34,35.a supply coil 34.35.

Les électroaimants 30,31 montés chacun sur des pièces de maintien d'extrémité 36,37 en matière amagnétique, définissent entre eux un entrefer 38 dont la valeur correspond à la levée d'une palette ou plateau magnétique 39 porté par une tige 40 d'entraînement d'une soupape 41. La tige 40 traverse les  The electromagnets 30,31 each mounted on end holding pieces 36,37 in non-magnetic material, define between them an air gap 38 whose value corresponds to the lifting of a pallet or magnetic plate 39 carried by a rod 40 of driving a valve 41. The rod 40 passes through the

corps 32,33 des électroaimants 30,31 ainsi que les pièces de maintien d'extré-  body 32.33 of the electromagnets 30.31 as well as the retaining parts of the

mité 36,37 qui comportent chacune un manchon borgne 42,43 fileté extérieure-  mite 36.37 which each have a blind sleeve 42.43 external threaded-

ment et contenant un ressort 44,45 correspondant de stockage d'énergie.  ment and containing a corresponding spring 44,45 for energy storage.

Chaque ressort 44,45 prend appui d'une part, contre le fond du man-  Each spring 44,45 is supported on the one hand, against the bottom of the man-

chon borgne 42,43 correspondant et d'autre part, sur un disque 46,47 en contact par sa face opposée au ressort avec une extrémité correspondante de la tige 40  blind cap 42.43 corresponding and on the other hand, on a disc 46.47 in contact by its face opposite the spring with a corresponding end of the rod 40

d'entraînement de la soupape 41.valve drive 41.

La soupape 41 comporte une queue 49 qui prend appui sur la face du disque 47 opposé à la tige 40, qui est entourée par le ressort 45 et qui traverse le fond du manchon borgne 43, la tête 50 de ladite soupape coopérant avec un  The valve 41 has a stem 49 which bears on the face of the disc 47 opposite the rod 40, which is surrounded by the spring 45 and which passes through the bottom of the blind sleeve 43, the head 50 of said valve cooperating with a

siège de soupape d'une culasse de moteur (non représentée).  valve seat of an engine cylinder head (not shown).

Comme dans le mode de réalisation de la figure 1, chacun des corps magnétiques 32,33 des électroaimants 30,31, comporte deux pièces polaires  As in the embodiment of FIG. 1, each of the magnetic bodies 32,33 of the electromagnets 30,31, comprises two pole pieces

51,52,53,54 respectivement, entre lesquelles sont disposés des aimants perma-  51.52.53.54 respectively, between which are arranged permanent magnets

nents 55,56 dont la fonction est analogue à celles des aimants permanents 22,23  nents 55.56 whose function is similar to that of permanent magnets 22.23

du mode de réalisation de la figure 1.  of the embodiment of FIG. 1.

On voit que les directions des aimantations des aimants permanents 55,56 sont parallèles aux champs engendrés par les bobines d'actionnement  It can be seen that the directions of the magnetizations of the permanent magnets 55, 56 are parallel to the fields generated by the actuating coils.

34,35 portées par les corps 32,33 des électroaimants 30,31.  34.35 carried by the bodies 32.33 of the electromagnets 30.31.

L'actionneur électromagnétique représenté schématiquement à la fi-  The electromagnetic actuator shown schematically in Figure

gure 3 comporte deux électroaimants 60,61 dont les corps en matériau magnéti-  gure 3 comprises two electromagnets 60, 61 of which the bodies made of magneti-

que par exemple en tôles feuilletées, portent chacun une bobine d'alimentation  that for example in laminated sheets, each carry a supply coil

63,64.63.64.

Le corps de chaque électroaimant comporte deux pièces polaires  The body of each electromagnet has two pole pieces

,66 et 67,68 réunies entre elles par un aimant permanent respectif 69,70 en-  , 66 and 67.68 joined together by a respective permanent magnet 69.70 in-

touré par la bobine d'alimentation correspondante 63,64.  rotated by the corresponding supply coil 63.64.

Chacun des aimants permanents 69,70 est monté dans une branche  Each of the permanent magnets 69.70 is mounted in a branch

centrale correspondante 71,72 formée par des portions correspondantes des piè-  corresponding central unit 71.72 formed by corresponding portions of the parts

ces polaires 65,66 et 67,68. Il est disposé dans la branche centrale de son circuit  these polar 65.66 and 67.68. It is placed in the central branch of its circuit

magnétique de façon inclinée, de sorte que son aimantation soit inclinée par rap-  tilted magnetic, so that its magnetization is tilted relative

port au champ électromagnétique engendré par la bobine d'alimentation 63, 64  port to the electromagnetic field generated by the supply coil 63, 64

correspondante et se combine ainsi avec ce dernier.  corresponding and thus combines with the latter.

L'angle d'inclinaison du champ magnétique de chaque aimant perma-  The angle of inclination of the magnetic field of each permanent magnet

nent 69,70 par rapport au champ engendré par la bobine 63,64 correspondante, est avantageusement choisi de manière que l'extrémité de son côté longitudinal intérieur la plus écartée des branches latérales des pièces polaires 65,66,67,68  nent 69.70 relative to the field generated by the corresponding coil 63.64, is advantageously chosen so that the end of its inner longitudinal side furthest from the lateral branches of the pole pieces 65,66,67,68

se trouve à une distance d de ces branches égale à la largeur de cellesci.  is at a distance d from these branches equal to the width of these.

Le montage de chaque aimant permanent 69,70 dans le corps de  The mounting of each permanent magnet 69.70 in the body of

l'électroaimant correspondant est réalisé en découpant les tôles des pièces polai-  the corresponding electromagnet is produced by cutting the sheets of the polar parts

res 65,66 et 67,68 de manière à former entre les pièces polaires 65,66 d'une part  res 65.66 and 67.68 so as to form between the pole pieces 65.66 on the one hand

et 67,68 d'autre part, des logements recevant les aimants 69,70 respectifs.  and 67.68 on the other hand, housings receiving the respective magnets 69.70.

Les faces des électroaimants 60,61 tournées l'une vers l'autre, définis-  The faces of the electromagnets 60,61 facing one another, defined

sent entre elles un entrefer 74 d'une valeur correspondant à la levée d'une pa-  feels between them an air gap 74 of a value corresponding to the lifting of a part

lette 75 en un matériau magnétique fixée à une extrémité d'une tige 76 d'action-  lette 75 of a magnetic material fixed to one end of an action rod 76-

nement d'une soupape 77 de moteur de combustion interne.  valve 77 of an internal combustion engine.

Comme dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, la tige 76 traverse le corps de l'électroaimant 61 entre lequel et un logement 78 ménagé dans la paroi de la culasse C d'un moteur, sont disposés deux ressorts 79,80 de  As in the embodiment shown in Figure 1, the rod 76 passes through the body of the electromagnet 61 between which and a housing 78 formed in the wall of the cylinder head C of an engine, are arranged two springs 79.80 of

stockage d'énergie entourant la tige d'entraînement 76 et la queue 81 de la sou-  energy storage surrounding the drive rod 76 and the tail 81 of the support

pape à actionner.pope to operate.

La fonction d'un aimant en série dans le circuit magnétique de chaque bobine 63,64, assure dans le mode de réalisation de la figure 3, le même effet  The function of a magnet in series in the magnetic circuit of each coil 63,64, ensures in the embodiment of Figure 3, the same effect

que dans les modes de réalisation précédents.  than in the previous embodiments.

En outre, le fait d'incliner les aimants 69,70 par rapport à la direction des champs engendrés par les bobines d'alimentation 63,64, permet de réduire  In addition, the fact of inclining the magnets 69.70 relative to the direction of the fields generated by the supply coils 63.64, makes it possible to reduce

considérablement la hauteur des circuits magnétiques des électroaimants 60,61.  considerably the height of the magnetic circuits of the electromagnets 60,61.

On peut donc ainsi réduire l'encombrement général de l'actionneur en particulier en ce qui concerne son encombrement en hauteur, ce qui facilite sa  We can thus reduce the overall size of the actuator in particular with regard to its overall height, which facilitates its

mise en place sur la culasse d'un moteur à combustion interne.  installation on the cylinder head of an internal combustion engine.

L'agencement qui vient d'être décrit présente vis à vis de l'état de la  The arrangement which has just been described presents with respect to the state of the

technique, les avantages suivants.technical, the following advantages.

Il permet un meilleur contrôle de la soupape grâce à la linéarité relative  It allows better control of the valve thanks to the relative linearity

de la force en fonction de l'entrefer, ce qui permet d'obtenir un gain en bruit.  force as a function of the air gap, which makes it possible to obtain a gain in noise.

La consommation électrique de maintien de la soupape en position est  The power consumption of holding the valve in position is

nulle ou très limitée.none or very limited.

La consommation électrique de commutation est réduite par réduction  Switching power consumption is reduced by reduction

des pertes par effet Joule.losses by the Joule effect.

L'actionneur polarisé est globalement plus puissant et de ce fait mieux adapté à une utilisation sur des soupapes d'échappement ou sur un moteur de  The polarized actuator is generally more powerful and therefore better suited for use on exhaust valves or on a combustion engine.

plus faible cylindrée unitaire.lower unit displacement.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Actionneur électromagnétique de soupape de moteur à combustion interne comprenant deux électroaimants (1,2;30,31;60,61) comportant chacun une bobine d'alimentation (5,6;34,35;63,64), une palette magnétique (8;39;75) disposée entre les deux électroaimants, liée à un organe d'entraînement (9;40;76) de la soupape à l'encontre de l'action d'au moins un ressort (13,14;44,45;79,80) de stockage d'énergie de commutation de ladite soupape  1. Electromagnetic actuator of an internal combustion engine valve comprising two electromagnets (1,2; 30,31; 60,61) each comprising a supply coil (5,6; 34,35; 63,64), a pallet magnetic (8; 39; 75) disposed between the two electromagnets, linked to a drive member (9; 40; 76) of the valve against the action of at least one spring (13,14; 44.45; 79.80) for switching energy storage of said valve (10;41;77), caractérisé en ce que dans le corps magnétique d'au moins un élec-  (10; 41; 77), characterized in that in the magnetic body of at least one elect troaimant est interposé un aimant permanent (22,23;55,56;69,70) dont l'aimanta-  a permanent magnet (22.23; 55.56; 69.70) is interposed, the magnet of which tion se combine au champ engendré dans ledit corps par la bobine d'alimentation  tion combines with the field generated in said body by the supply coil (5,6;34,35;63,64).(5,6; 34,35; 63,64). 2. Actionneur électromagnétique suivant la revendication 1, dont les corps magnétiques des deux électroaimants (1,2;30,31) définissent entre eux un entrefer (7;38;74) dans lequel ladite palette (8;39;75) est montée déplaçable à l'encontre d'au moins un ressort antagoniste (13,14;44,45;79, 80) de stockage d'énergie de commutation, caractérisé en ce qu'un aimant permanent (22,23;55,56) est interposé dans le corps magnétique de chaque électroaimant  2. An electromagnetic actuator according to claim 1, in which the magnetic bodies of the two electromagnets (1,2; 30,31) define between them a gap (7; 38; 74) in which said pallet (8; 39; 75) is mounted displaceable against at least one opposing spring (13,14; 44,45; 79, 80) for storing switching energy, characterized in that a permanent magnet (22,23; 55,56) is interposed in the magnetic body of each electromagnet (1,2;30,31;60,61).(1,2; 30,31; 60,61). 3. Actionneur électromagnétique suivant la revendication 2, caractérisé  3. Electromagnetic actuator according to claim 2, characterized en ce que l'aimant permanent est interposé dans le corps magnétique de l'élec-  in that the permanent magnet is interposed in the magnetic body of the elect troaimant de fermeture.closing magnet. 4. Actionneur électromagnétique suivant l'une des revendications 1 à  4. Electromagnetic actuator according to one of claims 1 to 3, caractérisé en ce que le corps de chaque électroaimant (1,2;30,31;60, 61) comporte deux pièces polaires (18,19,20,21;51,52,53,54;65,66,67,68), un aimant permanent (22,23;55,56;69,70) étant interposé entre les deux pièces polaires du  3, characterized in that the body of each electromagnet (1,2; 30,31; 60, 61) comprises two pole pieces (18,19,20,21; 51,52,53,54; 65,66,67 , 68), a permanent magnet (22,23; 55,56; 69,70) being interposed between the two pole pieces of the corps de chaque électroaimant.body of each electromagnet. 5. Actionneur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce  5. Actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that que l'aimant permanent est disposé dans le corps de l'électroaimant de manière que l'aimantation de l'aimant permanent (22,23;34,35) soit parallèle au champ  that the permanent magnet is arranged in the body of the electromagnet so that the magnetization of the permanent magnet (22,23; 34,35) is parallel to the field engendré dans ledit corps par la bobine d'alimentation (5,6;34,35) corres-  generated in said body by the supply coil (5,6; 34,35) corresponding pondante.ponding. 6. Actionneur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce  6. Actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that que l'aimant permanent est disposé dans le corps de l'électroaimant de manière que l'aimantation de l'aimant permanent (69,70) soit inclinée par rapport au  that the permanent magnet is arranged in the body of the electromagnet so that the magnetization of the permanent magnet (69,70) is inclined relative to the champ engendré dans ledit corps par la bobine d'alimentation (63,64) corres-  field generated in said body by the supply coil (63,64) corresponding pondante.ponding. 7. Actionneur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce  7. Actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that que le corps (2a) de chaque électroaimant comporte une branche centrale (9a) et deux branches latérales (10a, 11a), la bobine d'alimentation (3a), est disposée autour de la branche centrale et l'aimant permanent (12a) est placé dans ladite  that the body (2a) of each electromagnet has a central branch (9a) and two lateral branches (10a, 11a), the supply coil (3a), is arranged around the central branch and the permanent magnet (12a) is placed in said branche centrale du corps (2a).central branch of the body (2a).