FR2815075A1 - Dispositif d'actionnement de soupapes, et procede de commande pour un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un dispositif (10) pour l'actionnement des soupapes (12) d'un moteur thermique de véhicule automobile comportant au moins un actionneur (20) hydraulique commandé actionnant la soupape (12) associée qui est réalisé sous la forme d'un vérin à l'intérieur duquel un piston (24) mobile lié à la soupape délimite deux chambres de pression hydraulique opposées alimentées chacune avec un fluide incompressible (FHI) et régulées en pression par une unité de commande de manière que la pression régnant dans une des chambres (28, 30) soit alternativement supérieure/ inférieure à celle régnant dans l'autre chambre pour actionner la soupape (12), caractérisé en ce que chaque chambre (28, 30) de pression du vérin (20) est susceptible de communiquer avec une source (32, 34) de pression hydraulique correspondante d'actionnement, qui comporte des moyens pneumatiques de rappel élastique du fluide (FHI).L'invention propose également un procédé de commande pour un tel dispositif (10).
Description
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"Dispositif d'actionnement de soupapes, et procédé de commande pour un tel dispositif"
L'invention concerne un dispositif pour l'actionnement des soupapes d'un moteur thermique de véhicule automobile.
L'invention concerne un dispositif pour l'actionnement des soupapes d'un moteur thermique de véhicule automobile.
L'invention concerne plus particulièrement un dispositif pour l'actionnement des soupapes d'un moteur thermique de véhicule automobile, du type dans lequel chaque soupape comporte une tige ou queue qui est solidaire d'un actionneur commandé par une unité de commande pour provoquer la levée et le rappel de la soupape associée, du type dans lequel chaque actionneur est réalisé sous la forme d'un vérin qui comporte un cylindre à l'intérieur duquel la queue de'la soupape associée est libre de coulisser coaxialement de manière étanche, et à l'intérieur duquel est agencé un piston mobile, solidaire de l'extrémité libre de la queue de soupape, qui délimite dans le cylindre deux chambres de pression hydraulique supérieure et inférieure opposées qui sont chacune alimentées avec un fluide incompressible et dans chacune desquelles est établie alternativement une pression dudit fluide qui est régulée par l'unité de commande de manière que la pression régnant dans une des chambres soit alternativement supérieure/inférieure à celle régnant dans l'autre chambre, pour actionner alternativement le vérin et la soupape.
On connaît de nombreux exemples de dispositifs d'actionnement de ce type dits"camless".
Ces dispositifs sont destinés à se substituer aux dispositifs mécaniques conventionnels de levée de soupape, qui comportent par exemple au moins un arbre à cames, entraîné par le vilebrequin, qui agit directement ou indirectement sur les queues des soupapes.
L'avantage bien connu d'un tel dispositif est de pouvoir bénéficier de différentes lois de levée de soupapes, qui sont déterminées par l'unité de commande en fonction du régime de
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rotation du moteur, de manière à optimiser le fonctionnement dudit moteur.
De manière connue, les dispositifs d'actionnement "camiess"comportent des actionneurs qui sont de type électromagnétique ou hydraulique.
Un actionneur électromagnétique comporte pour l'essentiel deux ressorts et une palette métallique se déplaçant entre deux bobines. Lorsque la soupape est fermée, le ressort supérieur est maintenu comprimé par la palette qui est attirée vers la bobine supérieure qui est excitée par un courant électrique. Aucune excitation n'est crée par la bobine inférieure et le ressort inférieur est au repos. Lorsque l'on interrompt la circulation de courant dans la bobine supérieure, la palette est libérée et provoque l'ouverture de la soupape tout en comprimant le ressort inférieur.
Ainsi, le dispositif d'actionnement est dit"oscillant"dans la mesure où l'énergie potentielle du ressort supérieur est transférée à la palette sous forme d'énergie cinétique puis transférée à nouveau sous forme d'énergie potentielle au ressort inférieur.
La soupape est alors maintenue ouverte en établissant une circulation de courant dans la bobine inférieure. L'interruption du courant dans la bobine inférieure provoque la fermeture de la soupape et la recompression du ressort supérieur.
Les dispositifs d'actionnement comportant des actionneurs électromagnétiques présentent l'inconvénient de nécessiter une puissance électrique élevée pour assurer leur fonctionnement. A titre d'exemple, la seule puissance qui est consommée par les actionneurs d'un véhicule à moteur"camless"peut atteindre, pour un moteur à quatre cylindres et 16 soupapes, la valeur de 2 kiloWatts au régime de puissance maximale du moteur, alors qu'un véhicule à moteur conventionnel consomme la même puissance pour assurer l'intégralité du fonctionnement de ses accessoires électriques. Pour cette raison, la tension d'alimentation du circuit électrique du véhicule, qui est conven-
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tionnellement de 12 Volts, doit être augmentée à 42 Volts pour réduire la taille de la génératrice.
Par ailleurs, les dispositifs d'actionnement électromagnétiques se révèlent inadaptés aux moteurs fonctionnant à des régimes de rotation élevés. En effet, pour de tels moteurs, les actionneurs électromagnétiques ne permettent pas d'effectuer des accélérations suffisantes des pièces en mouvement au-delà des régimes usuels des moteurs de série.
Le document US-A-5. 562.070 décrit et représente un dispositif d'actionnement hydraulique qui comporte une pompe hydraulique qui est susceptible de débiter de l'huile sous pression dans deux chambres hydrauliques opposées d'un vérin formant l'actionneur, de manière à provoquer des mouvements alternatifs de l'actionneur et de la soupape. Dans un tel dispositif, les mouvements consécutifs et opposés du vérin sont obtenus en exerçant alternativement sur chacune des faces opposées du piston de l'actionneur une pression qui est supérieure à celle exercée sur l'autre face du piston. A ce titre, un tel dispositif d'actionnement hydraulique consomme une grande quantité d'énergie hydraulique, et ceci surtout dès lors que le régime de rotation du moteur augmente et impose des vitesses élevées d'ouverture et de fermeture de soupape. De ce fait un tel dispositif n'apporte que peu d'avantages par rapport à un dispositif de distribution conventionnel.
De plus, ce dispositif ne permet pas de contrôler efficacement la vitesse de la soupape en fin de course de fermeture, ou tout au moins il ne permet de contrôler la vitesse de la soupape qu'au prix d'une consommation supplémentaire d'énergie hydraulique. Un tel dispositif présente donc soit l'inconvénient de risquer de dégrader le siège de ladite soupape et de générer du bruit si celle-ci se referme sur son siège avec une vitesse trop élevée, soit l'inconvénient de ponctionner de façon importante la puissance du moteur.
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Le document US-A-5. 572. 961 décrit un dispositif analogue dans lequel le rappel de la soupape est réalisé au moyen d'un ressort. Un tel dispositif est du type "oscillant" précédemment décrit et permet de réduire de façon importante la consommation d'énergie hydraulique nécessaire à l'actionnement de la soupape.
Toutefois, ce dispositif se révèle inadapté à des régimes élevés de rotation du moteur, et notamment aux régimes dits "d'affolement de soupape"pour lesquels le ressort, rentrant en résonance, risque d'être soumis à des oscillations, non
contrôlables, d'amplitude élevée.
contrôlables, d'amplitude élevée.
Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un dispositif hydraulique et oscillant qui est réalisé sous la forme d'un système de distribution"camless"hydropneumatique.
Dans ce but, l'invention propose un dispositif du type décrit précédemment, caractérisé en ce que chaque chambre de pression hydraulique du vérin est susceptible d'être mise en communication avec au moins une source de pression hydraulique indépendante, dite source d'actionnement, qui est associée à la seule dite chambre et qui comporte des moyens de rappel élastique du fluide qui sont destinés, au cours du mouvement de la soupape dans un sens déterminé, à récupérer l'énergie cinétique de la soupape en vue de son mouvement ultérieur dans le sens opposé.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les moyens de rappel du fluide sont pneumatiques.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les rappel sont mécaniques.
Selon d'autres caractéristique de l'invention - au moins une des chambres hydrauliques est susceptible d'être mise en communication avec une source supplémentaire, dite source de décharge, dans laquelle le fluide hydraulique est soumis à une pression réduite, - l'unité de commande est susceptible de réguler les pressions régnant dans les chambres de pression hydraulique du
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vérin en commandant alternativement une électrovanne d'actionnement, qui est interposée entre une des chambres de pression hydraulique et sa source d'actionnement associée, et une électrovanne de décharge qui est interposée entre ladite chambre de pression hydraulique et la source de décharge, - chaque source d'actionnement est constituée d'un accumulateur hydropneumatique qui comporte une enveloppe à l'intérieur de laquelle une membrane délimite une chambre de rappel et une chambre d'actionnement, la chambre de rappel étant isolée et remplie d'un gaz compressible, et la chambre d'actionnement étant connectée à la chambre supérieure/ inférieure correspondante du vérin associé et remplie du fluide incompressible, - la source de décharge comporte un réservoir qui est mis en communication avec un carter du moteur dans lequel règne une pression réduite, - la chambre de pression supérieure du vérin est susceptible d'être mise en communication avec un premier accumulateur hydropneumatique ou avec la source de décharge par l'intermédiaire des électrovannes respectives d'actionnement et de décharge, et la chambre de pression inférieure du vérin communique directement avec un second accumulateur hydropneumatique d'actionnement, - un clapet anti-retour est interposé entre la chambre supérieure du vérin et le premier accumulateur hydropneumatique, - chaque chambre d'actionnement des accumulateurs hydropneumatiques est reliée à un dispositif de maintien de pression qui est susceptible de la maintenir à une pression de consigne tant que la soupape est fermée.
L'invention propose aussi un procédé de commande pour un dispositif du type décrit précédemment, caractérisé en ce que : - dans une première étape dite de repos de la soupape, l'unité commande la fermeture de l'électrovanne d'actionnement et
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l'ouverture de l'électrovanne de décharge, le premier accumulateur hydropneumatique étant maintenu par le dispositif de pression à une première pression de consigne et le deuxième accumulateur hydropneumatique étant maintenu à une seconde pression de consigne, la première pression de consigne étant supérieure à la deuxième pression de consigne et la deuxième pression de consigne étant supérieure à la pression réduite du carter moteur, puis - dans une deuxième étape dite de levée de la soupape, l'unité commande la fermeture de l'électrovanne de décharge et l'ouverture de l'électrovanne d'actionnement, puis - dans une troisième étape dite de rappel de la soupape, l'unité commande la fermeture de l'électrovanne d'actionnement, puis - dans une quatrième étape de fermeture complète de la soupape, l'unité commande l'ouverture de l'électrovanne de décharge jusqu'à la première étape de repos.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif selon l'invention représenté dans la position de repos de la soupape ; - la figure 2 est une vue schématique du dispositif de la figure 1 représenté dans la position de levée de la soupape ; - la figure 3 est une vue schématique du dispositif de la figure 1 représenté dans la position de rappel de la soupape.
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.
On a représenté à la figure 1 l'ensemble d'un dispositif 10 pour l'actionnement d'une soupape 12 d'un moteur thermique de véhicule automobile réalisé conformément à l'invention.
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Dans ce dispositif 10, chaque soupape 12 est formée d'une tulipe 14 et d'une tige ou queue 16 qui est solidaire de la tulipe 14. La queue 16 est solidaire d'un actionneur 18 qui est commandé par une unité de commande, par exemple électronique (non représentée), pour provoquer la levée et le rappel de la soupape 12 sur son siège (non représenté).
De manière connue, l'actionneur 18 est réalisé sous la forme d'un vérin 20 qui comporte un cylindre 22 à l'intérieur duquel la queue 16 de la soupape 12 associée est libre de coulisser coaxialement de manière étanche, et à l'intérieur duquel est agencé un piston mobile 24, solidaire de l'extrémité libre 26 de la queue de la soupape 12. Le piston 24 délimite dans le cylindre 22 deux chambres de pression hydraulique opposées qui sont alimentées avec un fluide hydraulique incompressible FHI, par exemple de l'huile. Ainsi, le piston 24 délimite plus particulièrement dans le cylindre 22 une chambre de pression supérieure 28 et une chambre de pression inférieure 30.
Au cours du fonctionnement du dispositif 10, il est établi à l'intérieur de chacune des chambres supérieure 28 et inférieure 30 une pression dudit fluide FHI qui est régulée par l'unité de commande de manière que la pression régnant dans une des chambres 28 ou 30 soit alternativement supérieure/inférieure à la pression régnant dans l'autre chambre, pour actionner alternativement le vérin 20 et par conséquent la soupape 12.
Ainsi, lorsque la pression P28 qui règne dans la chambre 28 est supérieure à la pression P30 qui règne dans la chambre 30, la résultante des forces de pression qui s'exercent sur chacune des faces opposées du piston 24 pousse le piston 24 vers le bas dans le sens de l'ouverture de la soupape 12. Réciproquement, lorsque la pression P30 qui règne dans la chambre 30 est supérieure à la pression P28 qui règne dans la chambre 28, la résultante des forces de pression qui s'exercent sur chacune des faces opposées du piston 24 pousse le piston 24 vers le haut dans le sens de la fermeture de la soupape 12.
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Conformément à l'invention et pour remédier aux inconvénients susnommés des dispositifs connus, chaque chambre 28 ou 30 de pression hydraulique du vérin 22 est susceptible d'être mise en communication avec au moins une source de pression hydraulique indépendante, dite source d'actionnement, qui est associée à la seule dite chambre 28 ou 30 et qui comporte des moyens pneumatiques de rappel élastique du fluide FHI qui sont destinés, au cours du mouvement de la soupape 12 dans un sens déterminé, à récupérer l'énergie cinétique de la soupape 12 en vue de son mouvement ultérieur dans le sens opposé.
Ainsi, le dispositif 10 selon l'invention comporte de préférence deux sources 32 et 34 d'actionnement. Cette disposition n'est pas limitative de l'invention et le dispositif 10 pourrait comporter plus d'une source d'actionnement associée à chacune des chambres de pression 28 ou 30 du vérin 12.
Cette configuration présente de nombreux avantages par rapport aux dispositifs connus de l'état de la technique.
En effet, de manière connue, un dispositif conventionnel pour l'actionnement des soupapes par arbre à cames, si il présente l'inconvénient de ne permettre de bénéficier que d'une loi de levée de soupapes, permet en revanche de contrôler efficacement la vitesse de fermeture de la soupape. En conférant aux cames un profil de courbure élevée dans la zone où elles sont sensées commander la fermeture de la soupape, on peut imposer une vitesse réduite de la soupape à l'approche de son siège, ce qui réduit les risques d'usure de ce siège et donc augmente la longévité du dispositif.
Jusqu'à présent, la plupart des dispositifs"camless" présentaient l'inconvénient d'ouvrir et de refermer brutalement la soupape, ce qui au bout d'un certain temps provoquait une usure prononcée de son siège, et le plus souvent du bruit.
Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient dans la mesure où, à l'approche de ses positions
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extrêmes d'actionnement, la soupape 12 est animée d'une vitesse pratiquement nulle pouvant être contrôlée par une perte de charge hydraulique en amont de l'électrovanne EVD. Cette perte de charge peut être fonction de la position de la soupape.
Conformément à l'invention, pour provoquer l'ouverture de la soupape 12, une première source d'actionnement transfère intégralement son énergie potentielle à la soupape 12 sous forme d'énergie cinétique, qui en fin de course est à son tour transférée sous forme d'énergie potentielle à une deuxième source d'actionnement quand la soupape 12 parvient à sa pleine ouverture.
Réciproquement, pour provoquer la fermeture de la soupape 12, la deuxième source d'actionnement transfère intégralement son énergie potentielle à la soupape 12 sous forme d'énergie cinétique qui, en fin de course, est à son tour transférée sous forme d'énergie potentielle à la première source d'actionnement quand la soupape 12 parvient à sa fermeture. L'énergie cinétique de la soupape 12 étant quasiment nulle lors de sa fermeture, et étant par ailleurs un multiple du carré de la vitesse, la vitesse de la soupape 12 est donc aussi quasiment nulle.
Un autre avantage du dispositif 10 selon l'invention est qu'il consomme peu d'énergie hydraulique.
L'énergie étant stockée dans les sources de pression d'actionnement 32 et 34, il n'est pas nécessaire de fournir une pression hydraulique supplémentaire pour inverser le mouvement de la soupape 12 comme c'était le cas pour les dispositifs connus de l'état de la technique. La consommation hydraulique d'un tel dispositif 10 se résume donc, comme on le verra, ultérieurement, à un apport minime d'énergie hydraulique destiné à compenser les pertes d'énergie cinétique de la soupape 12 lors de son mouvement, pertes qui sont notamment provoquées par les frottements divers pouvant intervenir dans l'actionneur 12.
Par ailleurs, conformément à l'invention, au moins une des chambres hydrauliques 28 ou 30 est susceptible d'être mise en communication avec une source supplémentaire 36 dite source de
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décharge, dans laquelle le fluide hydraulique FHI est soumis à une pression réduite.
Ainsi, avantageusement, le fluide hydraulique est suscep- tible d'être ramené à une pression réduite dans une des chambres de pression hydraulique de manière à assurer la stabilité de la soupape 12 dans sa position extrême associée à l'établissement d'une pression réduite dans ladite chambre.
Conformément à l'invention, la régulation des pressions P28, P30, qui s'exercent sur chacune des faces opposées du piston 24 pour provoquer ses mouvements de montée ou de descente, est entièrement gérée par l'unité de commande.
A cet effet, d'une manière générale, l'unité de commande est susceptible de réguler les pressions P28, P30 régnant dans les chambres 28 et 30 de pression hydraulique du vérin 20 en commandant alternativement une électrovanne EVA d'actionnement qui est interposée entre une des chambres de pression hydraulique 28 ou 30 et sa source d'actionnement associée 32 ou 34, et une électrovanne de décharge EVD qui est interposée entre ladite chambre de pression hydraulique 28 ou 30 et la source de décharge 36.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, chaque source d'actionnement 32 ou 34 est constituée d'un accumulateur hydropneumatique 32 ou 34 qui comporte une enveloppe 38,40 à l'intérieur de laquelle une membrane 42,44 délimite une chambre de rappel 46,48 et une chambre d'actionnement 50,52, la chambre de rappel 46,48 étant isolée et remplie d'un gaz compressible GC, et la chambre d'actionnement 50,52 étant connectée à la chambre supérieure 28 ou à la chambre inférieure 30 correspondante du vérin 12 associé et remplie du fluide incompressible FHI.
Avantageusement, le gaz compressible GC qui est contenu dans les chambres de rappel 46 et 48 des accumulateurs hydrauliques 32 et 34 permet d'exercer une action de rappel élastique sur le fluide hydraulique FHI contenu dans les chambres
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d'actionnement 50 et 52 et il constitue de ce fait un ressort pneumatique qui permet de stocker l'énergie cinétique de la soupape 12. Le dispositif 10 se comporte comme un dispositif oscillant à actionneurs électromécaniques, sans en présenter les inconvénients, c'est à dire sans présenter les inconvénients d'inertie importante.
Par ailleurs, la source de décharge 36 comporte un réservoir 54 qui est mis en communication avec un carter (non représenté) du moteur dans lequel règne une pression réduite "Pr".
Il convient de remarquer que, telle que définie jusqu'à présent, la source de décharge 36 peut être connectée indifféremment à l'une ou l'autre des chambres supérieure 28 ou 30 du vérin 22 sans modifier le principe de fonctionnement du dispositif 10.
Toutefois, il est souhaitable que la position de repos de la soupape 12, c'est à dire à sa position pour laquelle la pression hydraulique dans une des chambres de l'actionneur 20 est réduite, corresponde à sa position de fermeture pour garantir une parfaite étanchéité de la tulipe 14 de la soupape 12 sur son siège.
Dans ce but, la chambre de pression supérieure 28 du vérin 20 est susceptible d'être mise en communication avec le premier accumulateur hydropneumatique 32 d'actionnement ou avec la source de décharge 36 par l'intermédiaire des électrovannes respectives d'actionnement EVA et de décharge EVD, et la chambre de pression inférieure 30 du vérin 20 communique directement avec le second accumulateur hydropneumatique 34.
De plus, un clapet anti-retour 56 peut être interposé entre la chambre supérieure 28 du vérin 20 et le premier accumulateur hydropneumatique 32.
Enfin, chaque chambre d'actionnement 50 ou 52 des accumulateurs hydropneumatiques 32 ou 34 est reliée à un dispositif (non représenté) de maintien de pression qui est susceptible
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de maintenir cette chambre à une pression de consigne respective PC32 et PC34 tant que la soupape 12 est fermée.
Ce dispositif permet notamment de compenser les pertes énergétiques hydrauliques subies par le fluide lors des mouvement de la soupape 12, ces pertes pouvant être notamment dues au frottement de la tige de la soupape 12 dans le cylindre 22, au frottement du piston 24 dans le cylindre, et aux pertes de type "frottement fluide" générées par les forces de pression s'exerçant au sein du fluide FHI.
Dans cette configuration, l'invention propose aussi un procédé de commande pour assurer le fonctionnement du dispositif 10 précédemment décrit.
Dans une première étape dite de repos de la soupape 12 qui est représentée à la figure 1, l'unité commande la fermeture de l'électrovanne d'actionnement EVA et l'ouverture de l'électrovanne EVD de décharge, le premier accumulateur hydropneumatique 32 étant maintenu par le dispositif de pression à une première pression de consigne PC32 et le deuxième accumulateur hydropneumatique 34 étant maintenu à une seconde pression de consigne Pic34, la première pression de consigne PC32 étant supérieure à la deuxième pression de consigne PC34 et la deuxième pression de consigne PC34 étant supérieure à la pression réduite"Pr"du carter moteur.
La soupape 12 est donc au repos et fermée puisque la pression P28 qui règne dans la chambre supérieure 28 du vérin 22 est égale à la pression réduite"Pr"du carter et est donc inférieure à la pression de consigne PC32 qui règne dans la chambre inférieure du vérin. Le dispositif est dit"chargé", puisque la chambre d'actionnement 50 de l'accumulateur 32 est prête, nonobstant l'ouverture de l'électrovanne EVA, à établir la pression de consigne PC32 dans la chambre supérieure 28 du vérin.
Dans une deuxième étape dite de levée de la soupape 12, l'unité commande la fermeture de l'électrovanne de décharge EVD et l'ouverture de l'électrovanne d'actionnement EVA. La pression
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P28, égale à la pression de consigne Pic32, qui règne à présent dans la chambre supérieure 28 étant supérieure à la pression de consigne PC34 qui règne dans la chambre inférieure 30 du vérin, la résultante des forces de pression qui s'exercent sur le piston 24 provoque son déplacement vers le bas dans le sens de l'ouverture de la soupape 12.
A mesure que la soupape 12 s'ouvre, son mouvement provoque l'augmentation du volume de la chambre supérieure 28, donc aussi la détente du gaz GC contenu dans la chambre de rappel 46 de l'accumulateur 32, et la diminution du volume de la chambre inférieure 30, et donc aussi la compression du gaz GC contenu dans la chambre de rappel 48 dé l'accumulateur 34.
L'accélération de la soupape 12 diminue jusqu'à devenir nulle quand les pressions qui règnent dans les deux chambres de rappel 46 et 48 sont équilibrées. Cette position de la soupape 12 correspond à une énergie cinétique maximale emmagasinée par la soupape 12 et donc à sa vitesse la plus élevée. Puis, le déplacement de la soupape 12 se poursuivant, la décélération de la soupape 12 se poursuit jusqu'à ce qu'elle parvienne avec une vitesse nulle à sa position de pleine ouverture.
A cet instant, l'énergie cinétique de la soupape 12 a été pratiquement intégralement reconvertie en énergie potentielle emmagasinée dans le ressort pneumatique constitué par le gaz GC contenu dans la chambre de rappel 48 de l'accumulateur hydropneumatique 34. La pression dans la chambre de rappel 48 est alors proche, aux pertes énergétiques près, de la pression qui régnait dans la chambre de rappel 46 au début de la deuxième étape.
De ce fait, le fluide hydraulique FHI est à présent sensiblement à la première pression de consigne PC32 dans la chambre inférieure 30 du vérin, et il est sensiblement à la deuxième pression de consigne PC34 dans la chambre supérieure 30 du vérin. L'unité commande alors la fermeture de l'électrovanne EVA.
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La résultante des forces de pression P28, P3o qui s'exercent sur le piston 24 étant alors inversée, dans une troisième étape dite de rappel de la soupape 12, l'unité commande la fermeture de l'électrovanne d'actionnement EVA.
La soupape 12 commence alors son mouvement de fermeture dès lors que l'augmentation de la pression P28 dans la chambre supérieure 28 est suffisante. Dans le cas où le dispositif comporte le clapet anti-retour 56, l'établissement du seuil de pression de ce dernier permet de déterminer un temps mort de levée de soupape à pleine ouverture, qui peut éventuellement être ramené à une valeur négligeable si le clapet anti-retour est faiblement taré.
Les caractéristiques du mouvement de fermeture de la soupape 12 sont exactement similaires à celles de son mouvement d'ouverture. Il conviendra de noter que, de ce fait, la soupape 12 se referme sur son siège avec une vitesse pratiquement nulle, et ne provoque donc pas d'usure du siège, ce qui augmente considérablement la longévité du moteur considéré.
Enfin, dans une quatrième étape de fermeture complète de la soupape 12 qui intervent lorsque la soupape 12 est à nouveau fermée, l'unité commande l'ouverture de l'électrovanne EVD pour réduire la pression résiduelle P28 dans la chambre supérieure 28 du vérin. Le dispositif 10 se trouve alors ramené, dès que les pressions sont stabilisées, à la configuration de la première étape de repos de la soupape 12.
On remarquera que si le dispositif comporte un clapet antiretour la soupape 12 se referme automatiquement au bout d'un laps de temps déterminé associé au seuil de déclenchement de ce clapet.
Il convient de noter à titre de variante qu'il est possible, entre les deuxième et troisième étapes, de contrôler ce laps de temps, c'est-à-dire de bloquer un temps la soupape 12 en position ouverte en supprimant le clapet anti-retour 56. Cette configuration permet, par exemple dans le cas pour lequel le dispositif est
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destiné à s'appliquer à une soupape 12 d'échappement, de maintenir la soupape 12 ouverte pour favoriser, du fait de la poursuite de la course du piston du moteur vers le point mort bas, une réaspiration des gaz brûlés, ce qui correspond au procédé bien connu de recirculation des gaz d'échappement appelé EGR (Exhaust Gas Recycling).
Cette configuration trouve notamment à s'appliquer dans le cas d'un moteur de véhicule de série pour lequel une consommation minimale est recherchée.
Dans ce cas, le retour du fluide FHI dans la chambre d'actionnement 50 de l'accumulateur 50 n'est plus assuré par le clapet anti-retour 56 mais par ! ectrovànne EVA. C'est avec un temps de retard déterminé que l'unité de commande peut commander, au cours de la troisième étape, la réouverture de l'électrovanne d'actionnement EVA par laquelle circule le fluide hydraulique au lieu de circuler, comme c'est le cas dans le mode de réalisation particulier de l'invention, par le clapet anti-retour 56. Ce temps de retard correspond alors au temps durant lequel la soupape 12 est bloquée en position ouverte.
L'invention permet donc de réaliser une commande pneumatique des soupapes 12 d'un moteur thermique de série ou d'un moteur fonctionnant à régime élevé qui est fiable, peu coûteuse, et faiblement consommatrice de l'énergie dudit moteur.
Claims (10)
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REVENDICATIONS 1. Dispositif (10) pour l'actionnement des soupapes (12) d'un moteur thermique de véhicule automobile, du type dans lequel chaque soupape (12) comporte une tige ou queue (16) qui est solidaire d'un actionneur (20) commandé par une unité de commande pour provoquer la levée et le rappel de la soupape (12) associée, du type dans lequel chaque actionneur (20) est réalisé sous la forme d'un vérin qui comporte un cylindre (22) à l'intérieur duquel la queue (16) de la soupape (12) associée est libre de coulisser coaxialement de manière étanche, et à l'intérieur duquel est agencé un piston (24) mobile, solidaire de l'extrémité libre de la queue (16) de soupape, qui délimite dans le cylindre (22) deux chambres de pression hydraulique supérieure (28) et inférieure (30) opposées qui sont chacune alimentées avec un fluide incompressible (FHI) et dans chacune desquelles est établie alternativement une pression (P28, P30) dudit fluide (FHI) qui est régulée par l'unité de commande de manière que la pression régnant dans une des chambres (28,30) soit alternativement supérieure/inférieure à celle régnant dans l'autre chambre, pour actionner alternativement le vérin (20) et la soupape (12), caractérisé en ce que chaque chambre (28,30) de pression hydraulique du vérin (20) est susceptible d'être mise en communication avec au moins une source (32,34) de pression hydraulique indépendante, dite source d'actionnement, qui est associée à la seule dite chambre (28,30) et qui comporte des moyens de rappel élastique du fluide (FHI) qui sont destinés, au cours du mouvement de la soupape (12) dans un sens déterminé, à récupérer l'énergie cinétique de la soupape (12) en vue de son mouvement ultérieur dans le sens opposé. - 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de rappel élastique sont pneumatiques.
- 3. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins une des chambres hydrauliques<Desc/Clms Page number 17>(28, 30) est susceptible d'être mise en communication avec une source (36) supplémentaire dite source de décharge, dans laquelle le fluide hydraulique (FHI) est soumis à une pression réduite.
- 4. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité de commande est susceptible de réguler les pressions (P28, P30) régnant dans les chambres (28, 30) de pression hydraulique du vérin (20) en commandant alternativement une électrovanne (EVA) d'actionnement qui est interposée entre une des chambres (28,30) de pression hydraulique et sa source d'actionnement (32,34) associée et une électrovanne (EVD) de décharge qui est interposée entre ladite chambre de pression hydraulique (28,30) et la source de décharge (36).
- 5. Dispositif (10) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque source (32,34) d'actionnement est constituée d'un accumulateur hydropneumatique (32,34) qui comporte une enveloppe (38,40) à l'intérieur de laquelle une membrane (42,44) délimite une chambre de rappel (46,48) et une chambre d'actionnement (50,52), la chambre de rappel (46, 48) étant isolée et remplie d'un gaz compressible (GC), et la chambre d'actionnement (50,52) étant connectée à la chambre supérieure (28) /inférieure (30) correspondante du vérin (20) associé et remplie du fluide incompressible (FHI).
- 6. Dispositif (10) selon la revendication 4 prise en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre de pression supérieure (28) du vérin (20) est susceptible d'être mise en communication avec un premier accumulateur hydropneumatique (32) ou avec la source (36) de décharge par l'intermédiaire des électrovannes respectives d'actionnement (EVA) et de décharge (EVD), et en ce que la chambre de pression inférieure (30) du vérin communique directement avec un second accumulateur hydropneumatique (34).<Desc/Clms Page number 18>
- 7. Dispositif (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un clapet anti-retour (56) est interposé entre la chambre supérieure (28) du vérin (20) et le premier accumulateur hydropneumatique (32).
- 8. Dispositif (10) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la source de décharge (36) comporte un réservoir (54) qui est mis en communication avec un carter du moteur dans lequel règne une pression réduite (Pr).
- 9. Dispositif (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque chambre d'actionnement (50,52) des accumulateurs hydropneumatiques (32,34) est reliée à un dispositif de maintien de pression qui est susceptible de la maintenir à une pression de consigne (pic32, Pc34) tant que la soupape (12) est fermée.
- 10. Procédé de commande d'un dispositif (10) pour l'actionnement des soupapes (12) d'un moteur thermique de véhicule automobile selon la revendication 7 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que : - dans une première étape dite de repos de la soupape (12), l'unité commande la fermeture de l'électrovanne (EVA) d'actionnement et l'ouverture de l'électrovanne (EVD) de décharge, le premier accumulateur hydropneumatique (32) étant maintenu par le dispositif de pression à une première pression (pic32) de consigne et le deuxième accumulateur hydropneumatique (34) étant maintenu à une seconde pression (pic34) de consigne, la première pression (pic32) de consigne étant supérieure à la deuxième pression (pic34) de consigne et la deuxième pression (Pc34) de consigne étant supérieure à la pression réduite (Pr) du carter moteur, puis - dans une deuxième étape dite de levée de la soupape (12), l'unité commande la fermeture de l'électrovanne (EVD) de décharge et l'ouverture de l'électrovanne (EVA) d'actionnement, puis<Desc/Clms Page number 19>- dans une troisième étape dite de rappel de la soupape (12), l'unité commande la fermeture de l'électrovanne (EVA) d'actionnement, puis - dans une quatrième étape de fermeture complète de la soupape (12), l'unité commande l'ouverture de l'électrovanne (EVD) de décharge jusqu'à la première étape de repos.
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