EP1740809A1 - Procede de commande de fonctionnement d'un groupe de cylindres d'un moteur a combustion interne - Google Patents

Procede de commande de fonctionnement d'un groupe de cylindres d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number
EP1740809A1
EP1740809A1 EP05747029A EP05747029A EP1740809A1 EP 1740809 A1 EP1740809 A1 EP 1740809A1 EP 05747029 A EP05747029 A EP 05747029A EP 05747029 A EP05747029 A EP 05747029A EP 1740809 A1 EP1740809 A1 EP 1740809A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinders
valves
intake
valve
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05747029A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Said Izelfanane
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Publication of EP1740809A1 publication Critical patent/EP1740809A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/06—Cutting-out cylinders
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for controlling the operation of a group of cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine.
  • the present invention relates more particularly to the deactivation or service of the valves of a group of cylinders of an engine.
  • the deactivated cylinders have their intake and exhaust valves closed and are therefore no longer traversed by any gas flow. These deactivated cylinders generate almost no losses because they then function as pneumatic springs alternating the compression and decompression phases of the air trapped in these cylinders. As for the cylinders remaining active, they must produce a greater torque and therefore require a greater flow rate of the intake air into the manifold, which increases the pressure in the distributor and therefore reduces the pumping losses of the engine.
  • the deactivation is conventionally operated by an appropriate mechanism acting on the distribution of the cylinders according to the operating conditions of the engine.
  • Patent FR2837871 illustrates such a device.
  • the present invention proposes to further improve the benefit of cylinder deactivation on engine efficiency by proposing an improved method and device for putting valves out of service or in service.
  • the method according to the invention relates to controlling the operation of a group of cylinders of an internal combustion engine of the multi-cylinder type with four-stroke cycle, each of the cylinders of the group cooperating with at least one fuel injector, a valve intake, an exhaust valve, operating devices for controlling the opening of the valves according to the progress of the cycle and means controlled by an engine control computer according to predetermined operating conditions of said engine to selectively activate or deactivate said intake and exhaust valves.
  • this process is characterized in that the deactivation of the intake and exhaust valves of the cylinders of said group takes place within the same engine cycle at two separate suitable times: - for the intake valves of these cylinders at an instant substantially coinciding with the middle of the period extending between the theoretical moments of closure of the intake valve of one of the cylinders and opening the intake valve of another of the cylinders; - for the exhaust valves of these cylinders at an instant substantially coinciding with the middle of the period extending between the theoretical instants for closing the exhaust valve of one of the cylinders and opening the exhaust valve from another of the cylinders.
  • the reactivation of said intake and exhaust valves is carried out within the same engine cycle at two separate suitable times: - for the intake valves of these cylinders at an instant substantially coinciding in the middle of the period extending between the theoretical instants of closing the intake valve of one of the cylinders and opening of the intake valve of another of the cylinders; - for the exhaust valves of these cylinders at an instant substantially coinciding with the middle of the period extending between the theoretical instants for closing the exhaust valve of one of the cylinders and opening the exhaust valve from another of the cylinders.
  • these are two cylinders of said internal combustion engine of the multicylinder type with four-cycle cycle whose operation is controlled and in that the deactivation or in service of the intake valves and the two cylinders are exhausted sequentially one group of valves after the other.
  • the controlled means have a delay time between their command by the computer and the actual commissioning or deactivation of the valves and in that account is taken of this delay time to operate the control of said means.
  • the value of the delay time is mapped as a function of the engine operating point as well as of the aging of said engine.
  • an error value is determined on the measurement of the delay, said error value preferably being mapped as a function of the engine operating point as well as of the aging of said engine.
  • the deactivation of the cylinder valves is only controlled if the error value is less than half of the time interval separating the theoretical instant: - for the intake valves: at an instant substantially coinciding with the middle of the period extending between the theoretical instants of closing of the intake valve of one of said cylinders and of opening of the intake valve of one another of said cylinders; - for the exhaust valves: at an instant substantially coinciding with the middle of the period extending between the theoretical instants for closing the exhaust valve of one of said cylinders and opening the exhaust valve for another of said cylinders.
  • the present invention also relates to a device for implementing the method according to the invention.
  • the engine control computer comprises an appropriate program, this program being able to operate the control of the means of commissioning or off service of the cylinder valves so that the deactivation or the putting into service of the cylinder valves takes place, within the course of an engine cycle: - for the intake valves of the cylinders at a coincident instant substantially in the middle of the period between the theoretical instants of closing the intake valve of one of the cylinders and opening of the intake valve of another of the cylinders; - for the exhaust valves of the cylinders at an instant substantially coinciding in the middle of the period extending between the theoretical instants of closing the exhaust valve of one of the cylinders and opening of the exhaust valve d 'another of the cylinders.
  • the controlled means comprise disengageable hydraulic pushers interposed between said valves and said control members and two hydraulic circuits each controlled by a solenoid valve controlled by the engine control computer.
  • the controlled means comprise electromechanical actuators controlling the opening of the valves.
  • FIG. 1 shows a sectional view schematic and partial of a combustion engine for implementing the method according to the invention
  • - Figure 2 shows a timing diagram detailing the method according to the invention.
  • an engine, referenced 1 four-stroke and controlled ignition intended in particular to equip a motor vehicle.
  • This engine 1 implementing the disconnection method of cylinders object of the present invention conventionally comprises four in-line cylinders identified respectively C1, C2, C3 and C4. Only cylinder C2 has been detailed.
  • the cylinder C2 has a bore 3 formed in a cylinder block 2. This bore 3 is closed at its upper end by a cylinder head 4 surmounting said casing 2.
  • a piston 5 is slidably mounted in the bore 3 of the cylinder 2. This piston is connected by a connecting rod not shown to a crankshaft also not shown.
  • the cylinder head 4 comprises an intake gas intake circuit formed by at least one conduit 8.
  • This conduit 8 opens into the roof of the chamber 7 through an opening 9 cooperating with a control valve 10 capable of being actuated between a closed position for closing the opening 9 and an open position for admitting the gases.
  • the valve 10 comprises a control rod 11 and a closure head 12 of frustoconical shape, the inclined peripheral surface of which comes into contact with a corresponding surface of the opening 9 forming a valve seat to close the opening 9.
  • the opening of the valve 10 is operated against the valve spring 13 by a cam 14 carried by a camshaft 15 by means of a pivoting lever 16 also called latch.
  • This latch rests on the one hand, on the end of the valve stem 11 and on the other hand, on a plunger or hydraulic stop 17.
  • the stop 17 normally serves as a pivot point for the latch and for taking up play.
  • the cylinder head 4 also comprises an exhaust circuit for the burnt gases formed by at least one exhaust duct 18 opening into the roof of the chamber 7 through an opening 19 capable of being closed by a control valve 20 comprising a rod actuation 21 and a shutter head 22.
  • valve 20 Similarly to the intake, the opening of the valve 20 is operated against the valve spring 23 by a cam 24 carried by a camshaft 25 by means of a latch 26.
  • This latch rests on the one hand on the end of the valve stem 21 and on the other hand on a plunger or hydraulic stop 27 similar to the stop 17.
  • the cylinder head 4 comprises a fuel injection means formed by a piloted injector 28 receiving the fuel at an external inlet at a suitable pressure and having one end forming the injection nose opening into the intake circuit of the cylinder C2, in upstream of the valve 10.
  • the cylinder head 4 also includes a spark plug 29.
  • the control of the injector 28, as for the instant of injection and as for the quantity of fuel injected, is operated by an engine control computer 30 from appropriate information such as the engine speed, the load and the position of the piston 5 in the cylinder 3 provided by a crankshaft position sensor not shown.
  • the computer 30 also controls the ignition time of the spark plug 29 according to the engine operating point.
  • the order of injection and ignition of the cylinders is as follows: Cl, C3, C4 and C2.
  • the purpose of this ignition order which is the order in which the cylinders light up successively, is to favor balancing of the mobile equipment not shown, consisting of the crankshaft, connecting rods and pistons.
  • the engine 1 is equipped with a cylinder disconnection mechanism intended to reduce pumping losses during certain operating ranges, and in particular during partial load operations.
  • this disconnection mechanism also controlled by the engine control computer 30, when the engine is operating under predetermined conditions, to disconnect (that is to say to no longer operate) two out of four cylinders and thus to make the engine run on only two cylinders.
  • the cylinders are disconnected by shutting down the gas intake and exhaust valves.
  • the disconnection mechanism illustrated by way of nonlimiting example uses the hydraulic stops 17 and 27 adapted to allow them to be disengaged and thus to deactivate the valves, that is to say to immobilize the latter on their seat in the closed position, regardless of the position of the camshaft.
  • This type of disengageable hydraulic stops works in two modes: a first mode where the stop is locked in position in the cylinder head 4 and then serves as a tipping point for the corresponding latch, and a second mode where the stop is movable in its housing and where the tipping point of the latch under the effect of the associated cam becomes the end of the rod valve which then remains stationary in its seat.
  • the operations for locking and unlocking the stops 17 and 27 are, according to the illustrated embodiment, operated via two hydraulic circuits under pressure: a circuit 31 controlling the stop 27 and a circuit 33 controlling the stop 17. These circuits 31 and 33 are respectively controlled by the solenoid valves 32 and 34.
  • the circuits 31 and 33 not only control the exhaust valve 20 and the intake valve 10 of cylinder no. 2, C2, respectively, but also the corresponding valves of cylinder no. 3, C3.
  • Such stops are known in themselves and will not be detailed further. We can for example refer to document FR2837871 which describes an embodiment of such disengageable stops.
  • the deactivation of the exhaust valves of cylinders C2 and C3 is therefore effected by the hydraulic circuit 31 controlled by the piloted solenoid valve 32, also called EVE, while the disconnection of the Cylinder intake valves C3 and C2 is operated by the other separate hydraulic circuit 31 controlled by a second piloted solenoid valve 32, also called EVA.
  • EVE piloted solenoid valve
  • FIG. 2 we presented the timing of the valve control process of cylinders C2 and C3 useful for understanding the decommissioning process according to the invention.
  • the timing diagram describes the control of the valves when they are in service during the course of the engine cycle in the cylinders C2 and C3, half turn crankshaft by half turn crankshaft.
  • One cycle spans two crankshaft turns, i.e. 720 ° crankshaft. For convenience, all times will be identified as crankshaft angle values.
  • the inlet valve 10 opens at time OA2, while the exhaust valve 20 is still open .
  • the exhaust valve closes at the instant FE2 and, the intake valve being open, the descending piston can suck in fresh gases.
  • This first “intake” time lasts practically until after the bottom dead center PMB (360 °) where the intake valve 10 is then closed at the instant FA2.
  • compression accompanies the ascent of the piston to the ignition PHM (540 °) while the “relaxation” time, engine cycle time, corresponds to the descent of the piston to the PMB (720 °).
  • the method of deactivation of the valves is configured to trap the burnt gases in the chamber 7 when the cylinder C2 will be at the PMB.
  • the disengagement of the stops 17 and 27 must take place before the "exhaust" phase of a cycle in progress, that is to say after the start of the intake phase OA2 of the fuel mixture and before the OE2 start of the opening of the exhaust valves.
  • the theoretical effective unlocking time DET E of the stop 17 and DET A of the stop 27 is therefore determined to be substantially the middle of the interval between the theoretical instants FE2 and OE3 and substantially the middle, respectively. of the interval separating the theoretical instants FA2 and OA3 consecutive corresponding to the operating point considered, that is to say respectively: (FE2-OE3) / 2 and (FA2-OA3) / 2, i.e. respectively substantially at TDC of the compression of cylinder 3 and at TDC of compression of cylinder 2.
  • the computer30 Given the response time RET A of the hydraulic circuit 31 and the EVA valve and RET E of the hydraulic circuit 33 and the EVE valve, the computer30 must anticipate the instant DET E and DET A and therefore trigger the control of the valve EVA and EVE at a time TA and TE, such that TA + RET A is equal to DET A and TE + RET E is equal to DET E .
  • the response time RET A of the hydraulic circuit 31 and of the EVA valve and RET E of the hydraulic circuit 33 and of the EVE valve is mapped according to the engine operating conditions and in particular the pressure and speed parameters as well as according to the aging of the hydraulic circuit parts.
  • the determination of the time RET A and RET E comprises an imprecision, this imprecision being able itself to be estimated by a value DeltaRET A and DeltaRET E.
  • the computer initiates unlocking at time T (DET - RET)
  • actual effective unlocking occurs within the time range: [DET - DeltaRET; DET + DeltaRET].
  • mapping used by the engine control computer 30 therefore takes into account all of these different values to operate the command to disconnect cylinders C2 and C3.
  • the theoretical effective locking instant VET A and VET E respective of the stops 17 and 27 is therefore determined to be substantially the middle of the interval separating the instants FA2 and OA3 and the instants FE2 and OE3, c 'is to say substantially at TDC compression of the cylinder 2 and 3 is still, in the vicinity of 540 ° and 360 ° crankshaft.
  • the present invention also applies to motors having electromagnetic distributions.
  • it is the actuators controlling the valves which are controlled so as to deactivate the valves of the cylinders to be deactivated.
  • the present invention applies regardless of the total number of cylinders of the engine (four, five, six, seven, eight, etc.) and regardless of the number of cylinders to be disconnected (one, two, three, four , etc.).

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Abstract

Procédé de commande du fonctionnement d'un groupe de cylindres d'un moteur à combustion interne, une soupape d'admission, une soupape d'échappement, des organes de manœuvre pour commander l'ouverture des soupapes selon des conditions prédéterminées de fonctionnement dudit moteur pour mettre sélectivement en service ou hors service lesdites soupapes d'admission et d'échappement, caractérisé en ce que la mise hors service desdites soupapes d'admission et d'échappement desdits cylindres s'opère à deux instants adaptés distincts : pour les soupapes d'admission desdits cylindres à un instant au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'admission d'un desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'admission d'un autre desdits cylindres ; pour les soupapes d'échappement desdits cylindres à un instant au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'échappement d'un desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'échappement d'un autre desdits cylindres.

Description

PROCEDE DE COMMANDE DU FONCTIONNEMENT D'UN GROUPE DE CYLINDRES D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande du fonctionnement d'un groupe de cylindres d'un moteur à combustion interne multicylindre. La présente invention concerne plus particulièrement la mise hors service ou en service des soupapes d'un groupe de cylindres d'un moteur.
Les moteurs à combustion interne et notamment les moteurs équipant les véhicules automobiles ou routiers ne sont sollicités la plupart du temps qu'à une fraction de leur puissance nominale. Dans ces phases de fonctionnement qui ne réclament pas de délivrer un couple important, les moteurs font face à des pertes de pompage qui affectent leur rendement et sont à l'origine d'une consommation excessive de carburant. Ces pertes de pompage correspondent au travail qui doit être fournit pour aspirer le mélange air / carburant qui se trouve dans le collecteur d'admission à une relative faible pression et rintroduire dans la chambre de combustion lors de la phase d'admission.
Pour réduire ces pertes de pompage, il est connu de désactiver une partie des cylindres. Les cylindres désactivés voient leurs soupapes d'admission et d'échappement fermées et ne sont donc plus traversés par aucun flux de gaz. Ces cylindres désactivés ne génèrent quasiment pas de pertes car ils fonctionnent alors comme des ressorts pneumatiques alternant les phases de compression et décompression de l'air emprisonné dans ces cylindres. Quant aux cylindres demeurant actifs, ils doivent produire un couple plus important et donc requièrent une débit plus important de l'air d'admission dans le collecteur ce qui augmente la pression dans le répartiteur et donc réduit les pertes par pompage du moteur. La désactivation est classiquement opérée par un mécanisme approprié agissant sur la distribution des cylindres suivant les conditions de fonctionnement du moteur.
Dans le cas d'une distribution par arbres à cames et linguets, il est ainsi connu d'agir sur les poussoirs hydrauliques ou butées hydrauliques sur lesquels reposent une extrémité des linguets. Le brevet FR2837871 illustre un tel dispositif.
La présente invention se propose d'améliorer encore le bénéfice de la désactivation de cylindre sur le rendement des moteur en proposant un procédé et un dispositif perfectionnés de mise hors service ou en service des soupapes.
Le procédé selon l'invention concerne la commande du fonctionnement d'un groupe de cylindres d'un moteur à combustion interne du type multiçylindre à cycle quatre temps, chacun des cylindres du groupe coopérant avec au moins un injecteur de carburant, une soupape d'admission, une soupape d'échappement, des organes de manœuvre pour commander l'ouverture des soupapes selon le déroulement du cycle et des moyens pilotés par un calculateur de contrôle moteur selon des conditions prédéterminées de fonctionnement dudit moteur pour mettre sélectivement en service ou hors service lesdites soupapes d'admission et d'échappement.
Selon l'invention, ce procédé est caractérisé en ce que la mise hors service des soupapes d'admission et d'échappement des cylindres dudit groupe s'opère à l'intérieur d'un même cycle moteur à deux instants adaptés distincts : - pour les soupapes d'admission de ces cylindres à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'admission d'un des cylindres et d'ouverture de la soupape d'admission d'un autre des cylindres ; - pour les soupapes d'échappement de ces cylindres à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'échappement d'un des cylindres et d'ouverture de la soupape d'échappement d'un autre des cylindres.
Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, la remise en service desdites soupapes d'admission et d'échappement est opérée à l'intérieur d'un même cycle moteur à deux instants adaptés distincts : - pour les soupapes d'admission de ces cylindres à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'admission d'un des cylindres et d'ouverture de la soupape d'admission d'un autre des cylindres ; - pour les soupapes d'échappement de ces cylindres à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'échappement d'un des cylindres et d'ouverture de la soupape d'échappement d'un autre des cylindres.
Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, ce sont deux cylindres dudit moteur à combustion interne du type multicylindre à cycle quatre temps dont le fonctionnement est commandé et en ce que la mise hors service ou en service des soupapes d'admission et d'échappement des deux cylindres est opérée séquentiellement un groupe de soupapes après l'autre.
Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, les moyens pilotés présentent un temps de retard entre leur commande par le calculateur et la mise en service ou hors service effective des soupapes et en ce que l'on tient compte de ce temps de retard pour opérer la commande desdits moyens.
Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, la valeur du temps de retard est cartographiée en fonction du point de fonctionnement moteur ainsi que du vieillissement dudit moteur.
Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, une valeur d'erreur est déterminée sur la mesure du retard, ladite valeur d'erreur étant de préférence cartographiée en fonction du point de fonctionnement moteur ainsi que du vieillissement dudit moteur.
Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, la mise en hors service des soupapes des cylindres n'est commandée que si la valeur d'erreur est inférieure à la moitié de l'intervalle de temps séparant l'instant théorique : - pour les soupapes d'admission : à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'admission d'un desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'admission d'un autre desdits cylindres ; - pour les soupapes d'échappement : à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'échappement d'un desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'échappement d'un autre desdits cylindres.
La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Selon une caractéristique du dispositif objet de l'invention, le calculateur de contrôle moteur comprend un programme approprié, ce programme étant apte à opérer la commande des moyens de mise en service ou hors service des soupapes des cylindres de sorte que la mise hors service ou la mise en service des soupapes des cylindres s'opère, à l'intérieur du déroulement d'un cycle moteur : - pour les soupapes d'admission des cylindres à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'admission d'un des cylindres et d'ouverture de la soupape d'admission d'un autre des cylindres ; - pour les soupapes d'échappement des cylindres à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'échappement d'un des cylindres et d'ouverture de la soupape d'échappement d'un autre des cylindres.
Selon une autre caractéristique du dispositif objet de l'invention, les moyens pilotés comprennent des poussoirs hydrauliques débrayables interposés entre lesdites soupapes et lesdits organes de commande et deux circuits hydrauliques contrôlé chacun par une électrovanne commandée par le calculateur de contrôle moteur.
Selon une autre caractéristique du dispositif objet de l'invention, les moyens pilotés comprennent des actuateurs électromécaniques commandant l'ouverture des soupapes.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe schématique et partielle d'un moteur à combustion pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention ; - la figure 2 représente un chronogramme détaillant le procédé selon l'invention. En se reportant à la figure 1, on a représenté un moteur, référencé 1, à quatre temps et allumage commandé destiné notamment à équiper un véhicule automobile. Ce moteur 1 mettant en œuvre le procédé de déconnexion de cylindres objet de la présente invention, comporte classiquement quatre cylindres en ligne identifiés respectivement Cl, C2, C3 et C4. Seul le cylindre C2 a été détaillé.
Le cylindre C2 présente un alésage 3 ménagé dans un bloc carter cylindres 2. Cet alésage 3 est fermé à son extrémité supérieure par une culasse 4 surmontant ledit carter 2. Un piston 5 est monté coulissant dans l'alésage 3 du cylindre 2. Ce piston est relié par une bielle non figurée à un vilebrequin également non figuré. La surface supérieure 6 du piston 5, le haut de l'alésage 3 et la surface inférieure en regard de la culasse 4, délimitent la chambre de combustion 7.
La culasse 4 comprend un circuit d'admission de gaz d'admission formé par au moins un conduit 8. Ce conduit 8 débouche dans le toit de la chambre 7 par une ouverture 9 coopérant avec une soupape de commande 10 apte à être actionnée entre une position fermée d'obturation de l'ouverture 9 et une position ouverte d'admission des gaz. La soupape 10 comprend une tige de commande 11 et une tête d'obturation 12 de forme tronconique, dont la surface périphérique inclinée vient en contact avec une surface correspondante de l'ouverture 9 formant siège de soupape pour fermer l'ouverture 9.
L'ouverture de la soupape 10 est opérée contre le ressort de soupape 13 par une came 14 portée par un arbre à cames 15 par le biais d'un levier pivotant 16 encore appelé linguet. Ce linguet repose d'une part, sur l'extrémité de la tige de soupape 11 et d'autre part, sur un poussoir ou butée hydraulique 17. La butée 17 sert normalement de point de pivotement pour le linguet et de rattrapage de jeu. La culasse 4 comprend également un circuit d'échappement des gaz brûlés formé par au moins un conduit d'échappement 18 débouchant dans le toit de la chambre 7 par une ouverture 19 apte à être fermée par une soupape de commande 20 comprenant une tige d'actionnement 21 et une tête d'obturation 22.
De façon similaire à l'admission, l'ouverture de la soupape 20 est opérée contre le ressort de soupape 23 par une came 24 portée par un arbre à cames 25 par le biais d'un linguet 26. Ce linguet repose d'une part sur l'extrémité de la tige de soupape 21 et d'autre part sur un poussoir ou butée hydraulique 27 similaire à la butée 17.
La culasse 4 comprend un moyen d'injection de carburant formé par un injecteur 28 piloté recevant à une entrée extérieure le carburant sous une pression adaptée et possédant une extrémité formant le nez d'injection débouchant dans le circuit d'admission du cylindre C2, en amont de la soupape 10. La culasse 4 comprend également une bougie d'allumage 29.
La commande de l'injecteur 28, quant à l'instant d'injection et quant à la quantité de carburant injectée, est opéré par un calculateur de contrôle moteur 30 à partir d'informations appropriées tels que le régime moteur, la charge et la position du piston 5 dans le cylindre 3 fournie par un capteur de position vilebrequin non figuré.
Le calculateur 30 piloté également l'instant d'allumage de la bougie 29 selon le point de fonctionnement du moteur.
Classiquement l'ordre d'injection et d'allumage des cylindres est le suivant : Cl, C3, C4 et C2. Cet ordre d'allumage qui est l'ordre dans lequel les cylindres s'allument successivement a pour objet de favoriser l'équilibrage de l'équipage mobile non figuré, composé du vilebrequin, des bielles et des pistons.
Conformément à l'invention, le moteur 1 est équipé d'un mécanisme de déconnexion de cylindres destiné à réduire les pertes par pompage lors de certaines plages de fonctionnement, et notamment lors des fonctionnements à charge partielle.
Ce mécanisme de déconnexion, également piloté par le calculateur de contrôle moteur 30, a pour objet, lorsque le moteur fonctionne dans des conditions prédéterminées, de déconnecter (c'est-à-dire de ne plus faire fonctionner) deux cylindres sur quatre et ainsi de faire fonctionne le moteur sur seulement deux cylindres. La déconnexion des cylindres est opérée par la mise hors service des soupapes l'admission et l'échappement des gaz.
Pour réduire problèmes de dilatation culasse et bloc moteur dû au refroidissement générés par un fonctionnement réduit à deux cylindres, ce sont les cylindres intermédiaires C3 et C2 qui sont désactivés tandis que les cylindres extrêmes Cl et C4 demeurent actifs. Ce mécanisme opère naturellement la re-connexion des cylindres désactivés dès lors que le fonctionnement du moteur quitte les plages de fonctionnement prédéterminées précitées.
Le mécanisme de déconnexion illustré à titre d'exemple non limitatif, utilise les butées hydrauliques 17 et 27 adaptées pour permettre d'être débrayées et ainsi, de mettre hors service les soupapes, c'est-à-dire d'immobiliser ces dernières sur leur siège en position fermée et ce, quel que soit la position de l'arbre à cames.
Ce type de butées hydrauliques débrayables fonctionne selon deux modes : un premier mode où la butée est verrouillée en position dans la culasse 4 et sert alors de point de basculement pour le linguet correspondant, et un second mode où la butée est mobile dans son logement et où le point de basculement du linguet sous l'effet de la came associée devient l'extrémité de la tige de soupape laquelle demeure alors immobile sur son siège.
Les opérations de verrouillage et déverrouillage des butées 17 et 27 sont, selon l'exemple de réalisation figuré, opérées via deux circuits hydrauliques sous pression : un circuit 31 contrôlant la butée 27 et un circuit 33 contrôlant la butée 17. Ces circuits 31 et 33 sont respectivement commandés par les électrovannes 32 et 34.
Classiquement lorsque la soupape associée à l'une ou l'autre des butées 17, 27 est en phase d'ouverture, la commande de déverrouillage de la butée correspondante est alors inopérante, le déverrouillage d'une butée ne s'effectue que lorsque la soupape associée repose sur son siège.
Les circuits 31 et 33 commandent non seulement respectivement la soupape d'échappement 20 et la soupape d'admission 10 du cylindre n°2, C2, mais également les soupapes correspondantes du cylindres n°3, C3.
De telles butées sont connues en elles-mêmes et ne seront pas détaillées plus avant. On pourra par exemple se reporter au document FR2837871 qui décrit un mode de réalisation de telles butées débrayables.
Selon le mode de réalisation du dispositif de déconnexion illustré, la mise hors service des soupapes d'échappement des cylindres C2 et C3 est donc opérée par le circuit hydraulique 31 commandé par l' électrovanne pilotée 32, encore appelée EVE, tandis que la déconnexion des soupapes d'admission des cylindres C3 et C2 est opérée par l'autre circuit hydraulique distinct 31 commandé par une seconde électrovanne pilotée 32, encore appelée EVA. En se reportant à la figure 2 on a présenté le chronogramme du processus de commande des soupapes des cylindres C2 et C3 utile à la compréhension du procédé de mise hors service selon l'invention.
Le chronogramme décrit la commande des soupapes lorsqu'elles sont en service pendant le déroulement du cycle moteur dans les cylindres C2 et C3, demi tour vilebrequin par demi-tour vilebrequin. Un cycle s'étale sur deux tours vilebrequin soit 720° vilebrequin. Par commodité, tous les instants seront identifiés sous la forme de valeurs d'angle vilebrequin.
Peu avant le point mort haut PMH pour C2 (180°) débutant un nouveau cycle à quatre temps , la soupape d'admission 10 s'ouvre à l'instant OA2, alors que la soupape d'échappement 20 est, elle, encore ouverte. Peu après ce PMH de croisement (180°), la soupape d'échappement se ferme à l'instant FE2 et, la soupape d'admission étant ouverte, le piston descendant peut aspirer des gaz frais. Ce premier temps "admission" dure pratiquement jusqu'après le point mort bas PMB (360°) où s'opère alors la fermeture de la soupape d'admission 10 à l'instant FA2.
Les deux temps suivant, respectivement "compression" et "combustion/ détente", succèdent ensuite au temps "admission". Le temps "compression" accompagne la remontée du piston jusqu'au PHM allumage (540°) tandis que le temps "détente", temps moteur du cycle, correspond à la descente du piston jusqu'au PMB (720°).
Au voisinage du point mort bas PMB (720°), la soupape d'échappement s'ouvre à l'instant OE2. Pendant le temps "échappement", le piston remontant 5 au PMH (900°) assure l'élimination quasi totale des gaz de combustion de la chambre de combustion 7. Puis le cycle reprend par une nouvelle phase "admission", etc.. Dans le cas où le moteur est équipé de système de distribution variable à déphaseur ou autre mécanisme permettant de faire varier les instants de levée, alors ces instants OE2, FE2, OA2, FA2 varient en fonction des conditions de fonctionnement du moteur 1 et notamment des conditions de régime et de charge et ce, tout comme l'instant d'allumage AL de la bougie 29 qui se produit au voisinage du PMH, en fin de temps de compression.
Conformément à l'invention, le procédé de mise hors service des soupapes est conformé pour réaliser l'emprisonnement de gaz brûlés dans la chambre 7 lorsque le cylindre C2 va se trouver au PMB. Pour ce faire le débrayage des butées 17 et 27 doit s'opérer avant la phase "échappement" d'un cycle en cours, c'est-à-dire après le début de la phase d'admission OA2 du mélange carburé et avant le début OE2 de l'ouverture des soupapes d'échappement.
En effet, la demanderesse a mis en évidence que la présence de gaz brûlés chauds dans les cylindres déconnectés permettait de réduire considérablement l'acyclisme du moteur et ce, par rapport à des cylindres déconnectés remplis de gaz frais ou vide.
Conformément à l'invention, l'instant de déverrouillage effectif théorique DET E de la butée 17 et DET A de la butée 27 est donc déterminé comme étant respectivement sensiblement le milieu de l'intervalle séparant les instants théoriques FE2 et OE3 et sensiblement le milieu de l'intervalle séparant les instants théoriques FA2 et OA3 consécutifs correspondants au point de fonctionnement considéré, soit respectivement : (FE2-OE3)/2 et (FA2-OA3)/2, c'est à dire respectivement sensiblement au PMH de la compression du cylindre 3 et au PMH de la compression du cylindre 2.
Compte tenu du temps de réponse RET A du circuit hydraulique 31 et de la vanne EVA et de RET E du circuit hydraulique 33 et de la vanne EVE, le calculateur30 doit anticiper l'instant DET E et DET A et déclencher donc la commande de la vanne EVA et EVE à un instant TA et TE, tel que TA + RET A soit égal à DET A et TE + RET E soit égal à DET E.
Le temps de réponse RET A du circuit hydraulique 31 et de la vanne EVA et RET E du circuit hydraulique 33 et de la vanne EVE est cartographie selon les conditions de fonctionnement du moteur et notamment les paramètres de pression et de régime ainsi notamment que selon le vieillissement des pièces du circuit hydraulique.
Compte tenu des dispersions de fabrication et du vieillissement des pièces, la détermination du temps RET A et RET E comporte une imprécision, cette imprécision pouvant être elle-même estimée par une valeur DeltaRET A et DeltaRET E. Ainsi dans le cas générique, lorsque le calculateur déclenche le déverrouillage à l'instant T (DET - RET), le déverrouillage effectif réel survient à l'intérieur de la plage de temps : [DET - DeltaRET ; DET + DeltaRET].
Compte tenu de ce qui précède, à savoir que le déverrouillage effectif réel survienne à l'intérieur de la plage [FE2 ;OE3] et [FA2 ;OA3], il est donc important que les circuits hydrauliques soient dimensionnés pour répondre avec un DeltaRET A et DeltaRET E bien inférieur à 180° vilebrequin, ce qui par exemple à un régime de 3000tr/mn correspond à
10 ms et à 20 ms à 1500tr/mn. Inversement s'il n'est pas possible de conserver dans toutes les plages de déconnexion une valeur de DeltaRET
A et DeltaRET E bien inférieure à 180° vilebrequin, alors la déconnexion n'est plus opéré dans les plages initiales mais seulement dans celles qui permettent de garantir une valeur DeltaRET A et DeltaRET E inférieure à
180°. La cartographie utilisée par le calculateur de contrôle moteur 30 prend donc en compte l'ensemble de ces différentes valeurs pour opérer la commande de la déconnexion des cylindres C2 et C3.
La gestion de la remise en service des soupapes est sensiblement similaire. En effet, il convient alors de procéder d'abord à l'évacuation des gaz brûlés avant d'admettre à nouveau un mélange carburé ou de l'air et ce, pour ne pas évacuer trop de gaz brûlés à l'admission. Pour ce faire, il faut ouvrir l'échappement avant l'admission.
Conformément à l'invention, l'instant de verrouillage effectif théorique VET A et VET E respectif des butées 17 et 27 est donc déterminé comme étant sensiblement le milieu de l'intervalle séparant les instants FA2 et OA3 et les instants FE2 et OE3, c'est à dire sensiblement au PMH de compression du cylindre 2 et 3 soit encore, au voisinage de 540° et 360° vilebrequin.
La remise en service des soupapes est donc piloté par le calculateur de contrôle moteur de la même façon que lors de la mise hors service de ces soupapes. Ce qui a donc été décrit ci-dessus quant à la commande de l'électiOvanne pilotée s'applique de façon parfaitement similaire et ne sera donc pas détaillé plus avant. Il est toutefois à noter qu'il pourra être souhaitable de prendre en compte une valeur de retard spécifique à la remise en service, distincte de la valeur correspondant à la mise en service.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreux changements et modifications sans sortir de la présente invention.
Ainsi, la présente invention s'applique également aux moteurs possédant des distributions électromagnétiques. Dans ce cas ce sont les actuateurs commandant les soupapes qui sont commandés de façon à mettre hors service les soupapes des cylindres à désactiver.
Ainsi, la présente invention s'applique quel que soit le nombre total de cylindres du moteur (quatre, cinq, six, sept, huit, etc.) et quel que soit le nombre de cylindres à déconnecter (un, deux, trois, quatre, etc.).

Claims

REVENDICATIONS
[1] Procédé de commande du fonctionnement d'un groupe de cylindres (C2, C3) d'un moteur à combustion interne du type multicylindre à cycle quatre temps, chacun des cylindres (C2, C3) dudit groupe coopérant avec au moins un injecteur de carburant, une soupape d'admission, une soupape d'échappement, des organes de manœuvre pour commander l'ouverture des soupapes selon le déroulement du cycle et des moyens pilotés par un calculateur de contrôle moteur selon des conditions prédéterminées de fonctionnement dudit moteur pour mettre sélectivement en service ou hors service lesdites soupapes d'admission et d'échappement, caractérisé en ce que la mise hors service desdites soupapes d'admission et d'échappement desdits cylindres (C2, C3) s'opère à l'intérieur d'un même cycle moteur à deux instants adaptés distincts : - pour les soupapes d'admission desdits cylindres (C2, C3) à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'admission (FA2) d'un (C2) desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'admission (OA3) d'un autre (C3) desdits cylindres ; - pour les soupapes d'échappement desdits cylindres (C2, C3) à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'échappement (FE2) d'un (C2) desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'échappement (OE3) d'un autre (C3) desdits cylindres.
[2] Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la remise en service desdites soupapes d'admission et d'échappement est opérée à l'intérieur d'un même cycle moteur à deux instants adaptés distincts : - pour les soupapes d'admission, à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'admission d'un desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'admission d'un autre desdits cylindres ; - pour les soupapes d'échappement, à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants consécutifs théoriques de fermeture de la soupape d'échappement d'un desdits cylindres et de l'ouverture de la soupape d'échappement d'un autre desdits cylindres.
[3] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ce sont deux cylindres dudit moteur à combustion interne du type multicylindre à cycle quatre temps dont le fonctionnement est commandé et en ce que la mise hors service ou en service des soupapes d'admission et d'échappement des deux cylindres est opérée séquentiellement un groupe de soupapes après l'autre.
[4] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que lesdits moyens pilotés présentent un temps de retard entre leur commande par ledit calculateur et la mise en service ou hors service effective desdites soupapes et en ce que l'on tient compte de ce temps de retard pour opérer la commande desdits moyens.
[5] Procédé selon la revendications 4, caractérisé en ce que la valeur dudit temps de retard est cartographiée en fonction du point de fonctionnement moteur ainsi que du vieillissement dudit moteur.
[6] Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que l'on détermine une valeur d'erreur sur la mesure dudit retard, ladite valeur d'erreur étant de préférence cartographiée en fonction du point de fonctionnement moteur ainsi que du vieillissement dudit moteur.
[7] Procédé selon la revendications 6, caractérisé en ce que la mise en hors service desdites soupapes desdits cylindres n'est commandée que si la valeur d'erreur est inférieure à la moitié de l'intervalle de temps séparant l'instant théorique : - pour les soupapes d'admission : à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'admission d'un desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'admission d'un autre desdits cylindres ; - pour les soupapes d'échappement : à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'échappement d'un desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'échappement d'un autre desdits cylindres.
[8] Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit calculateur de contrôle moteur comprend un programme approprié, ledit programme étant apte à opérer la commande desdits moyens de mise en service ou hors service des soupapes desdits cylindres de sorte que la mise hors service ou la mise en service des soupapes desdits cylindres s'opère, à l'intérieur du déroulement d'un cycle moteur : - pour les soupapes d'admission desdits cylindres (C2, C3) à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'admission (FA2) d'un (C2) desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'admission (OA3) d'un autre (C3) desdits cylindres ; - pour les soupapes d'échappement desdits cylindres (C2, C3) à un instant coïncidant sensiblement au milieu de la période s'étendant entre les instants théoriques de fermeture de la soupape d'échappement (FE2) d'un (C2) desdits cylindres et d'ouverture de la soupape d'échappement (OE3) d'un autre (C3) desdits cylindres.
[9] Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens pilotés comprennent des poussoirs hydrauliques débrayables interposés entre lesdites soupapes et lesdits organes de commande et deux circuit hydrauliques contrôlés chacun par une électrovanne commandée par le calculateur de contrôle moteur.
[10] Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens pilotés comprennent des actuateurs électromécaniques commandant l'ouverture des soupapes.
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