Actionneur linéaire rapide - Application aux soupapes électromagnétiques

par Ando Raminosoa

Thèse de doctorat en Sciences et technologie industrielles

Sous la direction de Jean-Paul Yonnet.

Soutenue le 11-09-2012

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Grenoble, Electrical Engineering Laboratory (équipe de recherche) .

Le président du jury était Christophe Espanet.

Le jury était composé de Jean-Paul Yonnet, Georges Barakat, Manuela Mateos bugatti, Christian Chillet.

Les rapporteurs étaient Mohamed Gabsi.


  • Résumé

    Pour réduire les émissions de gaz polluants, les constructeurs automobiles cherchent à mieux contrôler le volume d'air introduit dans le moteur pour optimiser la combustion. Des dispositifs mécaniques ou hydrauliques couplés avec l'arbre à cames sont déjà en place dans certaines voitures et permettent des gains de 8 à 10% sur la consommation de carburant. L'utilisation d'un actionneur électromagnétique à la place de l'arbre à cames (application « camless ») pour commander les soupapes améliore nettement ce gain (15 à 20%). Les travaux de cette thèse consistent à modéliser une structure choisie, pour ensuite l'optimiser. Compte tenu des exigences de notre application et des contraintes d'environnement du moteur thermique, la modélisation doit être à la fois suffisamment précise et rapide pour estimer et améliorer les performances de l'actionneur. Pour la partie statique, nous avons opté pour un modèle réluctant 3D. Obtenu par extension de son homologue 2D, il reste rapide tout en donnant des résultats en accord avec les mesures. En régime transitoire, nous proposons une nouvelle approche analytique de la distribution des courants de Foucault, directement à partir de l'évolution du flux magnétique. L'équation de diffusion comporte alors des conditions aux limites de Neumann. Nous avons traité le cas d'un flux magnétique arbitraire grâce au théorème de Duhamel, ainsi que la saturation du matériau grâce à une approche semi-analytique.

  • Titre traduit

    Fast linear actuator - Application to electromagnetic valves


  • Résumé

    Variable valve actuation is one of automotive constructors' strategies to fulfil environmental queries about emission of pollutant gases. It brings improvement to the thermal engine, and many constructors have their own devices associated to the camshaft, with a gain between 8 and 10% on fuel consumption. The use of camless actuator brings further more gain, from 15 to 20%. The established approach during this thesis consists in modelling a chosen topology of actuator, and next in optimization. However, camless specifications and constraints require fast models, but with correct accuracy. That's why we use 3D permeances network in steady state. That model is obtained from extension of its 2D version. It is still fast and gives results in good agreement with measurements. We proposed a new analytical approach of eddy currents distribution in transient state, directly from the evolution of magnetic flux. Thus we have Neumann's boundary conditions in the diffusion equation. Arbitrary magnetic flux excitation and saturated material (with semi-analytical approach) are considered.


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