FR2809454A1 - Procede de fonctionnement d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
Pour faire fonctionner un moteur à combustion interne, au choix en tant que moteur utilisant tous les cylindres ou bien avec une mise hors service de certains cylindres, il est proposé un procédé au moyen duquel l'utilisation à peu près régulière de tous les cylindres du moteur à combustion interne est assurée.
Description
L'invention concerne un procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion
interne, au choix, en tant que moteur utilisant tous les cylindres, ou bien avec
mise hors service de certains cylindres.
Les moteurs à combustion interne qui fonctionnent au choix en tant que moteur utilisant tous les cylindres, ou bien avec mise hors service de certains
cylindres, sont connus sous différents aspects.
L'application de la mise hors service de certains cylindres se fait en particulier pour des moteurs à combustion interne de grosse cylindrée, comportant plus de six cylindres, dans le but d'améliorer le rendement sous charge partielle. Grâce à la mise hors service de certains cylindres, on exclut une partie des cylindres, précisément le groupe des cylindres susceptibles d'être mis hors service du dispositif moteur, de sorte que le groupe des cylindres restant, ne pouvant pas être mis hors service, qui subissent des cycles de combustion même lorsqu'on a mis hors service certains cylindres - tout en conservant la charge globale du moteur fonctionnent sous une charge spécifique plus élevée, avec une consommation spécifique en carburant correspondante plus avantageuse. En face de cet avantage, on a l'inconvénient selon lequel sur la durée de vie du moteur à combustion interne on subit des irrégularités des temps de fonctionnement avec cycle à combustion pour le groupe des cylindres susceptibles d'être mis hors service, d'une part, et le groupe de ceux qui ne peuvent être mis hors service, également des cylindres soumis à combustion dans le cas de la mise hors service de certains cylindres, avec une usure correspondante irrégulière des composants participant au changement de charge et montés sur le dispositif moteur. Le groupe des cylindres mis hors service se refroidit également pendant les périodes de travail pendant lesquelles ils sont hors service, de sorte qu'en résulte un plus grand frottement, une tendance à des dépôts et, selon la configuration du système de gaz d'échappement, à des difficultés à conserver un niveau de température régulièrement élevé des gaz d'échappement, nécessaire pour la décontamination par l'intermédiaire de catalyseurs, en particulier lors du passage au fonctionnement en moteur utilisant tous les cylindres. En particulier, on tente de s'opposer aux difficultés cités en dernier pour les moteurs à combustion interne dont les cylindres sont répartis en un groupe de cylindres pouvant être mis hors service et un groupe de cylindres ne pouvant être mis hors service, comme ceci, par exemple est décrit par le DE 44 21 257 Al, en conservant le changement de gaz, également pour le groupe de cylindre pouvant être mis hors service, lorsqu'il y a mise hors service de certains cylindres, et ne faisant pas que stopper l'alimentation en carburant, et en ce que l'on réalise le système de gaz d'échappement globalement de manière que la proportion de gaz qui passe par le groupe de cylindres mis hors service soit chauffée par les gaz d'échappement du groupe de cylindres qui est soumis à des cycles de combustion pendant la mise hors service
de certains cylindres.
L'invention a à présent comme but de configurer un procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne au choix en tant que moteur utilisant tous ses cylindres, ou bien avec mise hors service de certains cylindres, de manière à éviter des charges irrégulières et une usure irrégulière des différents groupes de cylindres, et également de grandes fluctuations des températures des gaz d'échappement, telles que résultant de la mise hors service de
certains cylindres.
On obtient ceci par un procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne au choix en tant que moteur utilisant tous les cylindres ou bien avec mise hors service de certains cylindres, dans lequel, pour le fonctionnement en tant que moteur utilisant tous les cylindres, des cylindres qui se suivent les uns les autres dans l'ordre d'allumage sont répartis, pour le fonctionnement avec mise hors service de certains cylindres, en deux groupes de cylindres pouvant être mis hors service, desquels des cylindres appartenant à un groupe, se suivant dans l'ordre de succession, sont chaque fois mis en fonctionnement avec un espacement entre les allumages doublés par rapport à l'espacement entre les allumages que l'on a en fonctionnement en moteur utilisant tous les cylindres, en établissant la combustion alternée des groupes de cylindres pour le fonctionnement avec mise hors service de certains cylindres. Le procédé selon l'invention est basé sur le fait que les différents groupes de cylindres, formés de cylindres répartis en groupes dans le moteur à combustion interne, peuvent à volonté être mis hors service et sont mis hors service alternativement dans des conditions données pour la mise hors service des
cylindres.
La possibilité de procéder à la mise hors service alternée de certains cylindres mène, si on n'impose aucune préférence, à des temps de fonctionnement sensiblement identiques pour les groupes de cylindres, du fait que lors du fonctionnement en moteur utilisant tous les cylindres, les cylindres de tous les groupes de cylindres, en particulier des deux groupes de cylindres, travaillent de toute façon et qu'il y a de plus également possibilité de choisir les temps de fonctionnement pour les groupes de cylindre pouvant être mis hors service, de manière que les fluctuations des températures de gaz d'échappement, également en prenant en compte la mise hors service des cylindres, reste globalement dans une plage nécessaire à l'aptitude fonctionnelle des dispositifs de décontamination des gaz d'échappement, donc en particulier les catalyseurs, sachant que, selon l'invention, ceci est facilité par le fait que l'on met à l'arrêt les éléments de changement des gaz pour le groupe de cylindres chaque fois mis hors service, de sorte que le changement de gaz est interrompu pour le groupe de cylindres mis hors service et qu'également les dispositifs d'actionnement correspondants des éléments de changement de gaz sont déchargés. Dans une telle solution, on évite de plus, avec la mise à l'arrêt de changement des gaz, de provoquer des pertes par pompage qui dégradent le
rendement du moteur à combustion interne.
Le procédé selon l'invention laisse intactes les possibilités, à utiliser en fonction des besoins, c'est-à-dire en fonction de la fourniture de puissance nécessaire, de procéder à tout moment à la commutation pour passer au fonctionnement en moteur utilisant tous les cylindres. Par conséquent, également dans le cadre des conditions imposées de ce fait, il peut y avoir des différences dans les temps de travail des groupes de cylindres soumis à des cycles de combustion mais comportant certains cylindres mis hors service. S'il y perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement de la mise hors service de certains cylindres, grâce à l'invention, cependant on limite la durée de la période de travail chaque fois de l'autre groupe de cylindres qui fournit du travail, que cette limitation dépende du temps ou bien qu'elle dépende de paramètres de travail du moteur à combustion interne, y compris du système de gaz d'échappement afférent, ou que ce soit par une combinaison des composantes temporelles et des paramètres de travail. Il est ainsi possible dans le cadre de l'invention d'influer sur le temps maximal prédéterminé de la période de travail d'un groupe de cylindres qui subit des cycles de combustion avec mise hors service de certains cylindres, ceci étant soumis hiérarchiquement à des paramètres de travail concernant le moteur et/ou autres, l'influence en particulier allant dans le sens
d'un raccourcissement.
La commutation, se faisant quand il y a perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement pour la mise hors service de certains cylindres, donnant un passage d'un groupe de cylindres à un autre, peut dans le cadre de l'invention s'effectuer directement, une solution particulièrement appropriée consistant cependant à intercaler une période de travail lors de laquelle le moteur à combustion interne fonctionne en moteur utilisant tous ses cylindres, ce qui s'avère approprié, du point de vue de l'obtention de conditions initiales aussi régulières que possible pour tous les cylindres, pour le fonctionnement avec mise hors service respectif,
lors de l'alternance entre les groupes de cylindres.
On peut de plus améliorer de ce fait également le
confort de commutation.
La période de travail prévue avec fonctionnement en moteur utilisant tous ses cylindres, en tant que phase intermédiaire, dans le changement des affectations de combustion dans un premier groupe de cylindres aux affectations de combustion dans l'autre groupe de cylindres, peut être maintenue à une très courte durée, en particulier nettement plus courte que la durée de la période de temps maximale prédéterminée en tant que période de travail de régulation pour un groupe de cylindres, lors de la perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement pour la
mise hors service de certains cylindres.
Le procédé selon l'invention s'avère en particulier approprié en liaison avec des moteurs à combustion interne ayant plus de six cylindres, sachant de nouveau que des moteurs à combustion interne de grosse cylindrée conviennent
particulièrement pour appliquer le procédé.
Ainsi, par exemple, il s'avère approprié d'utiliser l'invention pour un moteur à 8 cylindres, en particulier un moteur à 8 cylindres en V, pour lequel chaque cylindre peut être exclu du dispositif fournissant du travail, de sorte que l'on peut former deux groupes de cylindres dont les cylindres chaque fois, tant en fonctionnement en moteur utilisant tous ses cylindres qu'également en mise hors service de certains cylindres, présentent dans l'ordre d'allumage des espacements identiques entre les allumages, sachant cependant que pour le fonctionnement moteur avec mise hors service de certains cylindres, l'espacement entre les allumages correspond au double de l'espacement entre les allumages que l'on a lorsque l'on fonctionne en moteur utilisant tous ses cylindres. Ainsi par exemple, pour un moteur à 8 cylindres dont l'ordre d'allumage est 1-5-4-26-3-7-8, des groupes de cylindres, précisément, pour un premier groupe, les cylindres (1+4+6+7) et, pour l'autre groupe,les cylindres (2+3+8+5), en comptant chaque fois dans l'ordre des allumages, sont activés alternativement lors de la mise hors service des cylindres. Le procédé selon l'invention peut être réalisé en particulier en liaison avec des moteurs à combustion interne qui présentent des éléments de commande du changement des gaz qui sont commandés individuellement, pratiquement sans complexité ou coût supplémentaire, sachant que, par exemple à titre d'élément de commande du changement des gaz d'échappement et, de préférence, on peut utiliser les soupapes à commande électromagnétique. Dans le cas d'une telle commande des soupapes, il est possible à tout moment de maintenir à l'état fermé les soupapes des cylindres à mettre hors service, par une commande agissant pendant ce que dure le fonctionnement avec mise hors service, de sorte que le changement des gaz cesse, les pertes leur étant liées, venant du travail de changement des gaz, sont évitées et, également pour les éléments de commande de changement des gaz, on peut atteindre des temps de fonctionnement plus courts
avec une usure diminuée de manière correspondante.
Lorsque l'on sort du fonctionnement en mise hors service, la commande des soupapes peut s'effectuer de nouveau de manière correspondante au temps de commande
régulier, applique.
Plusieurs détails et caractéristiques du procédé selon l'invention résultent des dispositions préférentielles suivantes: - l'espacement entre les allumages pour des cylindres se suivant dans l'ordre de succession, de chaque groupe de cylindres, est identique pour le type de fonctionnement respectif; - dans le cas de perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement, pour la mise hors service de certains cylindres, pour le groupe de cylindres travaillant chaque fois, on limite la durée d'une période de travail; - dans le cas de perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement, pour la mise hors service de certains cylindres pour le groupe de cylindres travaillant chaque fois, on limite à une valeur maximale la durée d'une période de travail; - dans le cas de perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement, pour la mise hors service de certains cylindres, on limite la durée d'une période de travail du groupe de cylindres travaillant chaque fois, en fonction de paramètres de travail, en particulier en fonction de paramètres moteur; dans le cas de perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement, pour la mise hors service de certains cylindres, on effectue directement le changement de mode de travail d'un premier groupe de cylindres à l'autre groupe de cylindres; - dans le cas de perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement, pour la mise hors service de certains cylindres, on effectue le changement de mode de travail d'un groupe de cylindres à l'autre groupe de cylindres, avec insertion d'une période de travail pendant laquelle le moteur à combustion interne fonctionne en moteur utilisant tous ses cylindres; - la période de travail en moteur utilisant tous les cylindres, intercalée lors du changement d'un groupe de cylindres à l'autre groupe de cylindres, faisant office de groupes de cylindres fournissant chaque fois du travail, est plus courte que la durée maximale d'une période de travail d'un groupe de cylindres; et - le moteur à combustion interne fonctionne avec
une commande électromagnétique des soupapes.
En outre, l'invention va être explicitée ci-après à l'aide d'une représentation schématique figurée,
indiquant d'autres détails.
Dans la représentation schématique donnée, le procédé selon l'invention est explicité à l'aide d'un schéma de fonctionnement concernant un moteur à combustion interne réalisé sous la forme d'un moteur à 8 cylindres en V, dont 8 cylindres chaque fois sont indiqués par des cercles et, précisément, à l'état allumé, par une surface de cercle noircie et, à l'état
non allumé, par une surface de cercle non noircie.
Si le moteur fonctionne en moteur utilisant tous ses cylindres, l'état de fonctionnement en moteur utilisant tous ses cylindres étant chaque fois indiqué par 1, alors on assure l'allumage de ses 8 cylindres, sachant que, dans l'exemple de réalisation, on a pour les cylindres, avec le même espacement d'allumage,
l'ordre d'allumage suivant: 1-5-4-2-6-3-7-8.
Pour le fonctionnement avec une mise hors service de certains cylindres, on répartit les cylindres en deux groupes à l'aide desquels le moteur peut fonctionner chaque fois pour une demande de puissance moindre correspondante, sachant que, dans l'exemple de réalisation représenté, un groupe de cylindres, en se réfèrant à l'ordre d'allumage précité, dans la succession de son ordre d'allumage, comprend les cylindres 2, 3, 8 et 5 et que l'autre groupe comprend les cylindres 1, 4, 6 et 7. En tant que moteur fonctionnant avec mise hors service de certains cylindres, dans l'illustration schématique on désigne par 2 l'état de fonctionnement du moteur pour lequel on a l'ordre d'allumage des cylindres à combustion 2, 3, 8 et 5 et on désigne chaque fois par 3 l'état de fonctionnement du moteur pour lequel on a l'ordre d'allumage des cylindres à
combustion 1, 4, 6 et 7.
De manière correspondante à la représentation, décalée en hauteur, pour le moteur 1 qui chaque fois fonctionne en moteur utilisant tous ses cylindres, c'est-à-dire dans lequel il y a combustion dans tous les cylindres et pour le moteur 2 ou 3 à allumage partiel, fonctionnant avec une mise hors service de certains cylindres, on a indiqué au-dessus de l'évolution du temps les périodes de travail respectives par un décalage en hauteur, dans le plan inférieur, celles concernant le moteur utilisant tous ses cylindres, dans le plan supérieur celle sconcernant le moteur fonctionnant avec mise hors
service de certains cylindres.
La représentation part d'abord d'une forte demande de puissance et d'un fonctionnement du moteur utilisant tous ses cylindres (représentation moteur 1). Ensuite, vient une phase à moindre demande
de puissance, symbolisée par l'illustration moteur 2.
Suite à cette période de travail dans laquelle on a une moindre demande de puissance, on a de nouveau une demande de plus forte demande de puissance. Le fonctionnement en moteur utilisant tous ses cylindres
est symbolisé de nouveau par l'illustration moteur 1.
A présent, vient ensuite un long intervalle de temps 4 comprenant les trois périodes de travail 5, 6 et 7. On a sur la durée d'intervalle de temps 4 un total de quatre hypothèses de fonctionnement, qui permettent un fonctionnement du moteur avec mise en
service de certains cylindres.
Selon l'invention, ces hypothèses sont réparties en plusieurs périodes de travail, en trois périodes de travail selon l'exemple de réalisation, précisément une période de travail 5 dans laquelle, comme illustré sur la représentation de moteur 3, le moteur fonctionne avec combustion dans le groupe de cylindres ayant les cylindres 1, 4, 6 et 7 - énumérés dans l'ordre de succession. Après la période de fonctionnement 5 vient une courte période de travail 6, pendant laquelle le moteur travaille en moteur utilisant tous ses cylindres (illustration moteur 1). Vient ensuite une période de travail 7, pendant laquelle on travaille avec une mise hors service de certains cylindres, sachant qu'à présent, en énumérant dans l'ordre de succession de la suite d'allumage, on établit de la combustion dans les cylindres 2, 3 et 5. Le moteur est symbolisé dans cet état de fonctionnement de nouveau par l'illustration
de moteur 2.
Le déroulement de fonctionnement évoqué pour
l'intervalle de temps 4 s'illustre de deux façons.
D'une part, le fonctionnement du moteur avec mise hors service de certains cylindres, en utilisant alternativement les deux groupes de cylindres, est limité au maximum à des périodes de travail prédéterminées, précisément les périodes de travail 5, 7, qui nonobstant les conditions préliminaires de fonctionnement se perpétuant, limitent, pour la mise hors service de certains cylindres, le travail fourni par le groupe de travail de cylindres respectif (illustrations moteur 2 et 3) à une certaine durée, précisément à une certaine période, la durée de cette période pouvant être fixée de façon purement temporelle ou bien également pouvant être modifiée, le cas échéant, par des paramètres supplémentaires. Vient ensuite une commutation de
passage chaque fois à l'autre groupe de cylindres.
Cette commutation peut se faire directement. Dans l'exemple de réalisation, la commutation se fait avec interposition d'une période de travail 6, qui est relativement courte et dans laquelle, indépendamment des conditions préliminaires de fonctionnement données pour la mise hors service de certains cylindres, le moteur fonctionne en moteur utilisant tous ses
cylindres (illustration moteur 1).
La période de travail 7 correspond exactement en longueur à la durée de fonctionnement maximale d'un groupe de cylindres, ensuite on a une commutation pour fonctionnement sur tous les cylindres (illustration moteur 1) et, ensuite, une phase plus courte dans laquelle, du fait des conditions préliminaires de fonctionnement encore existantes pour la mise en service de certains cylindres, le moteur fonctionne de nouveau avec mise hors service de certains cylindres (illustration moteur 3) et, précisément, de nouveau
après passage à un autre groupe de cylindres.
La deuxième série d'illustrations schématiques illustre des déroulements correspondants, ce pourquoi on renoncera à en faire l'évocation détaillée et, de nouveau, les illustrations moteur 1 à 3 symbolisant le déroulement. Dans l'illustration schématique, indépendamment de la durée respective du fonctionnement avec mise hors service de certains cylindres, une commutation, d'un premier groupe de cylindres à l'autre groupe de cylindres, est liée à chaque interruption de mode de réalisation de fonctionnement. Dans le cadre de l'invention, ceci n'est pas contraignant, dans la mesure o la commutation n'est pas conditionnée par des valeurs limite imposées pour des périodes de travail des groupes de cylindres mais, au contraire, ne se fait que de manière appropriée. Car on obtient une homogénéisation maximale des charges, tant sous
les points de vue mécaniques qu'également thermiques.
Globalement, le procédé selon l'invention mène à un mode de fonctionnement préféré, pour lequel, à chaque changement entre un fonctionnement avec tous les cylindres du moteur et un fonctionnement avec mise hors service de certains cylindres, on change également le groupe de cylindres dans lesquels se produit une combustion, indépendamment de la durée de travail respective, qui est illimitée pour le moteur fonctionnant avec tous ses cylindres et qui est limitée pour le moteur fonctionnant avec mise hors service de certains cylindres, ceci pour le groupe de cylindres chaque fois soumis à des cycles de combustion.
Claims (9)
1. Procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne au choix en tant que moteur utilisant tous les cylindres ou bien avec mise hors service de certains cylindres, dans lequel, pour le fonctionnement en tant que moteur utilisant tous les cylindres, des cylindres qui se suivent les uns les autres dans l'ordre d'allumage sont répartis, pour le fonctionnement avec mise hors service de certains cylindres, en deux groupes de cylindres pouvant être mis hors service, desquels des cylindres appartenant à un groupe, se suivant dans l'ordre de succession, sont chaque fois mis en fonctionnement avec un espacement entre les allumages doublés par rapport à l'espacement entre les allumages que l'on a en fonctionnement en moteur utilisant tous les cylindres, en établissant la combustion alternée des groupes de cylindres pour le fonctionnement avec mise hors service de certains
cylindres.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'espacement entre les allumages pour des cylindres se suivant dans l'ordre de succession, de chaque groupe de cylindres, est
identique pour le type de fonctionnement respectif.
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans le cas de perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement, pour la mise hors service de certains cylindres, pour le groupe de cylindres travaillant chaque fois, on limite
la durée d'une période de travail.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce dans le cas de perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement, pour la mise hors service de certains cylindres pour le groupe de cylindres travaillant chaque fois, on limite à une
valeur maximale la durée d'une période de travail.
5. Procédé suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que, dans le cas de perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement, pour la mise hors service de certains cylindres, on limite la durée d'une période de travail du groupe de cylindres travaillant chaque fois, en fonction de paramètres de travail, en particulier en fonction de paramètres
moteur.
6. Procédé suivant l'une des revendications 3 à
, caractérisé en ce que dans le cas de perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement, pour la mise hors service de certains cylindres, on effectue directement le changement de mode de travail d'un premier groupe de cylindres à l'autre groupe de cylindres.
7. Procédé suivant l'une quelconque des
revendications 3 à 5, caractérisé en ce que dans le
cas de perpétuation des conditions préliminaires de fonctionnement, pour la mise hors service de certains cylindres, on effectue le changement de mode de travail d'un groupe de cylindres à l'autre groupe de cylindres, avec insertion d'une période de travail pendant laquelle le moteur à combustion interne
fonctionne en moteur utilisant tous ses cylindres.
8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la période de travail en moteur utilisant tous les cylindres, intercalée lors du changement d'un groupe de cylindres à l'autre groupe de cylindres, faisant office de groupes de cylindres fournissant chaque fois du travail, est plus courte que la durée maximale d'une période de travail d'un
groupe de cylindres.
9. Procédé suivant l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne fonctionne avec une commande
électromagnétique des soupapes.
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