FR2659388A1 - Variable control device for valves of a combustion engine - Google Patents

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0021—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
    • F01L13/0026—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio by means of an eccentric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Abstract

Device for modifying the lift law of valves during the operation of a heat engine. The invention relates to the addition of a curved sector to the part of the rocker which is in contact with the cam. The displacement of the axis of rotation of the rocker gives rise to a variation in the distance travelled by the cam over the curved part, which modifies the end of closure and beginning of opening angles of the inlet and exhaust valves. Figure 1 shows one embodiment of the control of the exhaust valve. The concave part (3C) of the rocker (3) is urged more or less early by the cam (1) according to the rotation of the contour of the rockers (2R) offset with respect to the centre of rotation (2C) of the rocker, which causes the axes of rotation of the rocker (3) and of the cam (1) to move closer together or further apart. The device according to the invention is particularly intended for controlling the valves of four-stroke heat engines.

Description

La présente invention concerne un dispositif permettant la modification du diagramme de levée des soupapes d'un moteur à combustion interne à quatre temps. The present invention relates to a device for modifying the valve lift diagram of a four-stroke internal combustion engine.

A chaque régime de rotation du moteur correspond une loi de distribution, retard à la fermeture de la soupape d'admission et avance à ltouverture de la soupape d'échappement croissants avec l'augmentation de ce régime et optimisant ainsi le remplissage du cylindre en mélange de combustion et ltévacua- tion des gaz d'échappement. Each engine rotation speed corresponds to a distribution law, delay in closing the intake valve and advance in opening the exhaust valve increasing with this speed and thus optimizing the filling of the cylinder with mixture combustion and exhaust gas evacuation.

Une adaptation de cette loi en fonction de la vitesse de rotation du moteur est bénéfique à son rendement global et à l'accroissement de sa plage d'utilisation. An adaptation of this law as a function of the speed of rotation of the engine is beneficial to its overall efficiency and to the increase in its range of use.

L'invention se rapporte à un dispositif destiné à réaliser une distribution variable en fonction de paramètres tels que la vitesse de rotation du moteur et sa charge, en modifiant la distance parcourue par le lobe de la came sur un secteur concave ménagé sur la face inférieure du culbuteur actionnant la soupape. The invention relates to a device intended to produce a variable distribution as a function of parameters such as the speed of rotation of the motor and its load, by modifying the distance traveled by the lobe of the cam on a concave sector formed on the lower face. of the rocker arm actuating the valve.

Le lobe de la came est conçu pour les régimes lents du moteur, l'angle de la came compris entre le début et la fin de la partie saillante est réduit. Son calage par rapport au vilebrequin détermine respectivement l'ouverture à un moment constant du cycle et la fermeture au plus tôt de la soupape d'admission ainsi que l'ouverture au plus tard et la fermeture à un moment constant de la soupape d'échappement. The cam lobe is designed for slow engine speeds, the angle of the cam between the start and the end of the protruding part is reduced. Its timing relative to the crankshaft determines respectively the opening at a constant moment of the cycle and the closing at the earliest of the intake valve as well as the opening at the latest and the closing at a constant moment of the exhaust valve. .

Pour les vitesses de rotation lentes, le lobe de la came n'atteint pas le secteur concave. Au contraire, pour les régimes élevés, le complément angulaire pour augmenter le retard à la fermeture et l'avance à l'ouverture, est obtenu en faisant participer une partie croissante du secteur concave au moyen du déplacement de l'axe du culbuteur vers l'axe de l'arbre à cames, en restant parallele à celui-ci. For slow rotational speeds, the cam lobe does not reach the concave sector. On the contrary, for high speeds, the angular complement to increase the delay in closing and the advance in opening, is obtained by involving an increasing part of the concave sector by means of the displacement of the axis of the rocker towards the 'axis of the camshaft, remaining parallel thereto.

Avec un sens horaire de rotation des cames, la partie concave, orientée vers la came, est située entre les axes de cette came et du culbuteur pour la soupape d'échappement. Pour le culbuteur actionnant la soupape d'admission, cette partie concave est plaçée en son extrémité au delà de l'axe de l'arbre à cames. With a clockwise rotation of the cams, the concave part, oriented towards the cam, is located between the axes of this cam and of the rocker arm for the exhaust valve. For the rocker arm actuating the intake valve, this concave part is placed at its end beyond the axis of the camshaft.

Dans le sens anti-horaire, l'orientation de la concavité est inchangée mais les positions sur la face inférieure du culbuteur sont inversées. Counterclockwise, the orientation of the concavity is unchanged but the positions on the underside of the rocker arm are reversed.

Ce dispositif peut ne concerner qu'un seul des deux types de soupape, chacun d 'eux possédant un arbre à cames spécifique ou un arbre à cames commun. This device can relate to only one of the two types of valve, each of them having a specific camshaft or a common camshaft.

Considérons l'exemple de réalisation selon la figure 1 avec un sens horaire de rotation de la came commandant la soupape d'échappement. Le déplacement de l'axe du culbuteur (2 CJ est assuré par la rotation de l'arbre de la rampe (2 R) qui lui est excentré et solidaire. Cette rotation de la rampe (2 R) à une de ses extrémités et à l'extérieur du moteur, entraine le déplacement de la partie concave par rapport à la came. Consider the exemplary embodiment according to Figure 1 with a clockwise rotation of the cam controlling the exhaust valve. The movement of the rocker arm axis (2 CJ is ensured by the rotation of the ramp shaft (2 R) which is eccentric and integral with it. This rotation of the ramp (2 R) at one of its ends and at outside the engine, causes the concave part to move relative to the cam.

Une rotation dans le sens horaire de l'axe de la rampe provoque un contact anticipé de l'extrémité du lobe, dans un mouvement tangent, sur la partie concave du culbuteur (3 CJ qui actionnne ainsi plus tôt la soupape d'échappement. A clockwise rotation of the ramp axis causes an anticipated contact of the end of the lobe, in a tangent movement, on the concave part of the rocker arm (3 CJ which thus actuates the exhaust valve earlier.

Le calcul montre qu'une rotation de 6 degrés de part et d'autre d'un axe vertical passant par l'axe de la rampe, avec une excentration égale au rayon de la partie cylindrique de la came et un secteur concave constitué par un arc de cercle de rayon supérieur d'un tiers au plus grand rayon polaire du lobe, suffit pour que l'angle de la came, au début de son action sur le culbuteur, varie de 15 degrés. The calculation shows that a rotation of 6 degrees on either side of a vertical axis passing through the axis of the ramp, with an eccentricity equal to the radius of the cylindrical part of the cam and a concave sector constituted by a arc of a circle with a radius greater than a third of the largest polar radius of the lobe, is sufficient for the angle of the cam, at the start of its action on the rocker arm, to vary by 15 degrees.

Cet angle correspond à un angle de 30 degrés au niveau du vilebrequin dont la vitesse de rotation est le double de celle de l'arbre à cames.This angle corresponds to an angle of 30 degrees at the crankshaft, the rotation speed of which is twice that of the camshaft.

La faible valeur de la rotation de la rampe réduit le mouvement vertical de l'axe du culbuteur (2 C) par rapport à l'axe de la rampe (2 R), mouvement qui peut être compensé, soit par un léger bossage plaçé sur le poussoir de la soupape, soit par son intégration au profil du culbuteur dans sa par tie en contact avec la came, maintenant ainsi constant le jeu de fonctionnement. The low value of the rotation of the ramp reduces the vertical movement of the axis of the rocker arm (2 C) relative to the axis of the ramp (2 R), movement which can be compensated for, either by a slight boss placed on the valve lifter, either by its integration in the profile of the rocker arm in its part in contact with the cam, thus keeping the operating clearance constant.

La figure 1 représente le dispositif adapté aux régimes élevés, 1 'angle W de rotation de la rampe (2 R) est égal à + 6 degrés, la partie concave (3 C) du culbuteur (3) est alors dans sa position la plus proche de l'axe de la came (1). Le lobe (1 L) est entré en contact avec la concavité (3 C) dans sa partie la plus éloignée de la partie rectiligne (3 L) du culbuteur, majorant ainsi l'angle d'avance à l'ouverture de la soupape d'échappement (4). Figure 1 shows the device suitable for high speeds, 1 angle W of rotation of the ramp (2 R) is equal to + 6 degrees, the concave part (3 C) of the rocker arm (3) is then in its most position close to the axis of the cam (1). The lobe (1 L) came into contact with the concavity (3 C) in its part farthest from the straight part (3 L) of the rocker arm, thus increasing the angle of advance at the opening of the valve d '' exhaust (4).

La figure 2 montre la soupape dans une position d'ouverture identique à celle de la figure 1, mais le paramètre de réglage du diagramme de distribution, l'angle W, est ici égal à - 3 degrés. Figure 2 shows the valve in an open position identical to that of Figure 1, but the setting parameter of the distribution diagram, the angle W, is here equal to - 3 degrees.

Dans cette position reculée de la partie concave, le lobe n' atteint cette partie qu'au voisinage de la partie rectiligne, entrainant une ouverture plus tardive de la soupape et un angle de rotation de la came plus important avant son action. In this remote position of the concave part, the lobe reaches this part only in the vicinity of the straight part, causing a later opening of the valve and a greater angle of rotation of the cam before its action.

Les courbes numérotées de 1 à 5 de la figure 3 font apparaitre 1 'évolution de la levée de la soupape en fonction de la rotation de la came pour un angle de rotation W variant de - 6 à + 6 degrés avec un pas de +3 degrés. Sur la courbe 5, le début de la levée de la soupape se produit avec une avance de 15 degrés de la rotation de la came par rapport à la courbe l,la fin de la fermeture ayant lieu pour une rotation identique. The curves numbered from 1 to 5 in Figure 3 show the evolution of the valve lift as a function of the rotation of the cam for a rotation angle W varying from - 6 to + 6 degrees with a step of +3 degrees. On curve 5, the start of valve lift occurs with a 15-degree advance of the rotation of the cam relative to curve 1, the end of the closure taking place for an identical rotation.

La différence entre les sommets des courbes provient de la modification des bras de levier constitués par les distances entre l'axe vertical de la soupape et l'axe de rotation du culbuteur d'une part et entre celui-ci et le point d'application de la came sur le culbuteur d'autre part.The difference between the vertices of the curves comes from the modification of the lever arms constituted by the distances between the vertical axis of the valve and the axis of rotation of the rocker arm on the one hand and between this one and the point of application. of the cam on the rocker arm on the other hand.

De ce principe, ayant fait l'objet de la description ci-avant, apparaissent les avantages suivants -Le paramètre régulant est le déplacement, depuis l'extérieur de la culasse, de la rampe des culbuteurs équipant la majorité des moteurs, -Le nombre de pièces en mouvement n'est pas augmenté lorsque l'axe de la rampe (2 R) est immobile, -Un nombre total de pièces à l'intérieur de la culasse inchangé, -La culasse des moteurs existants n'est que peu modifiée, -Le jeu de fonctionnement reste constant, -Les début d'ouverture et fin de fermeture des soupapes d'admission et d'échappement restent inchangés. From this principle, having been the subject of the description above, the following advantages appear -The regulating parameter is the displacement, from outside the cylinder head, of the ramp of the rocker arms equipping the majority of engines, -The number of moving parts is not increased when the ramp axis (2 R) is stationary, -A total number of parts inside the cylinder head unchanged, -The cylinder head of existing engines is only slightly modified , -The operating clearance remains constant, -The start of opening and closing of the intake and exhaust valves remain unchanged.

Le dispositif selon l'invention est principalement destiné à rendre variable la loi de levée des soupapes des moteurs thermiques.  The device according to the invention is mainly intended to make the valve lift law of thermal engines variable.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné à rendre variable la loi de levée des soupapes d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il comporte par soupape, un culbuteur (3) dont l'axe (2 C) se déplace en translation en direction de la came (1).CLAIMS 1) Device intended to make variable the law of lifting of the valves of an internal combustion engine characterized in that it comprises by valve, a rocker arm (3) whose axis (2 C) moves in translation in direction of the cam (1). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le culbuteur (3) comporte une partie rectiligne (3 L) et une partie curviligne (3 C) qui lui est adjacente,en contact avec la came (1). 2) Device according to claim 1 characterized in that the rocker arm (3) comprises a straight part (3 L) and a curvilinear part (3 C) which is adjacent to it, in contact with the cam (1). 3J Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par un rayon de courbure de la partie curviligne (3 C), dont la concavité est tournée vers la came (1), sensiblement supérieur au plus grand rayon polaire de la came (1). 3J Device according to claims 1 and 2 characterized by a radius of curvature of the curvilinear part (3 C), whose concavity is turned towards the cam (1), substantially greater than the largest polar radius of the cam (1). 4) Dispositif selon les revendications précédentes qui, pour l'exemple de réalisation décrit, se caractérise par une rampe de culbuteurs dont l'axe de rotation (2 R) est excentré par rapport au centre d'oscillation du culbuteur (2 C). 4) Device according to the preceding claims which, for the example of embodiment described, is characterized by a rocker ramp whose axis of rotation (2 R) is eccentric relative to the center of oscillation of the rocker (2 C). 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le déplacement de l'axe (2 C) dans une direction perpendiculaire à la direction de la droite définie par les points issus de l'intersection des axes de la rampe (2 R) et de l'arbre à cames (1) par le plan du culbuteur (3), peut être compensé par un léger bossage sur le poussoir de la soupape (5) ou intégré au profil de la partie curviligne du culbuteur (3).  5) Device according to claim 4 characterized in that the displacement of the axis (2 C) in a direction perpendicular to the direction of the straight line defined by the points from the intersection of the axes of the ramp (2 R) and camshaft (1) by the plane of the rocker arm (3), can be offset by a slight boss on the valve lifter (5) or integrated into the profile of the curved part of the rocker arm (3).
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