FR2884855A1 - Systeme de soupapes a commande variable pour un moteur a allumage par compression - Google Patents

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Seinosuke Hara
Seiji Suga
Masahiko Watanabe
Tomio Hokari
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Hitachi Ltd
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Abstract

L'invention se rapporte à un système de soupape à commande variable pour un moteur à allumage par compression.Dans ce système, un mécanisme d'ajustement est commandé au moyen d'une section de commande (6) pour séparer un instant de fermeture de la soupape d'admission (9) d'un point mort bas en accord avec un état d'entraînement du moteur (1), et une section assurant le démarrage du moteur garantit le démarrage du moteur dans au moins l'un des cas, à savoir pendant une défaillance de la section de commande, pendant un arrêt du moteur et pendant un démarrage du moteur.L'invention est applicable en particulier dans le domaine de la construction automobile.

Description

La présente invention se rapporte à un système de soupapes à commande
variable d'une soupape d'admission ou d'une soupape d'échappement d'un moteur alternatif et, plus particulièrement, à un système de soupapes à
commande variable qui convient pour l'utilisation dans un moteur à allumage par compression, comme un moteur Diesel à quatre temps et à deux temps.
Récemment, un système de soupapes à commande variable qui fait varier une levée et des instants d'ouverture et de fermeture de la ou des soupapes d'admission et/ou de la ou des soupapes d'échappement en accord avec un état d'entraînement du moteur a été largement utilisé pour régler une efficacité de charge du moteur, un rapport de compression effectif et une quantité des gaz résiduels et pour améliorer la performance du moteur et la performance des émissions. Dans un moteur Diesel ou un moteur à allumage par compression avec mélange préalable, à cause de l'augmentation de la température des gaz se produisant lors d'une course de compression du moteur, le combustible injecté s'auto-allume. L'auto- allumage du combustible est exécuté seulement sous la condition que la température dans le cylindre est élevée et que la pression est élevée. Bien que l'auto-allumage dépende du type de combustible, l'auto-allumage ne se produit pas à moins que la température soit égale ou supérieure à 1000 K et que la pression soit égale ou supérieure à 1 MPa. De ce fait, pendant un démarrage à basse température du moteur (un soi-disant démarrage à froid), la température de la paroi du cylindre est basse, et le cylindre est privé de la chaleur des gaz. A moins que le rapport de compression soit augmenté pour être égal ou supérieur, par exemple à 15 pour augmenter la température des gaz et la pression dans le cylindre, l'auto-allumage ne se produit pas, et la combustion du combustible ne peut pas être atteinte. Cependant, à l'instant où l'échauffement du moteur est achevé, le rapport de compression élevé entraîne une augmentation de la pression agissant sur un piston de vérin. Ainsi, la perte de friction mécanique augmente, et la performance du moteur est facilement réduite. Pour éviter cela, après l'achèvement du démarrage du moteur, il a été proposé de réduire le rapport de compression pour qu'il soit égal ou inférieur à 15 afin d'améliorer la performance du moteur.
Après le démarrage du moteur, la température sur la paroi du cylindre devient plus élevée. Même si le rapport de compression est bas, le cylindre n'est pas privé de la chaleur des gaz. De ce fait, la température des gaz et la pression deviennent élevés et l'auto-allumage se produit.
La variation du rapport de compression, comme cela est bien connu, est obtenue en volume de jeu du piston ou en course de piston. Cependant, complexes. Un instant de d'admission (ou des soupapes est retardé ou avancé par changeant mécaniquement un changeant mécaniquement une ces mécanismes deviennent fermeture de la soupape d'admission par cylindre) rapport à un angle du vilebrequin de sorte qu'une masse des gaz au moment d'un début de la course de compression peut être modifiée. Les augmentations de la pression des gaz et de la température par rapport à l'angle du vilebrequin peuvent être retardées. C'est-à-dire, le rapport de compression effectif peut être réduit. Un système de soupapes à commande variable proposé avant est exemplifié par une première publication de demande de brevet japonais n Heisei 1-315631 publiée le 20 décembre 1989 dans lequel un moteur Diesel à deux temps, un appareil à commande variable entraînée électriquement (type à torsion de boîte) amène un instant de fermeture de soupape d'admission (IVC) à s'approcher d'un point mort bas (BDC) afin d'augmenter le rapport de compression effectif. De ce fait, l'auto-allumage pendant le démarrage du moteur est assuré et produit un retard du IVC (fermeture de la soupape d'admission) pendant une conduite ordinaire de sorte que le taux de compression effectif est réduit et que la consommation du combustible est réduite. De plus, un autre mécanisme de soupapes à commande variable proposé avant est inclus dans une aube rotative actionnée au moyen d'une pression hydraulique tel que divulgué dans un document japonais intitulé . "Recent trends in variable valve actuation technologies to reduce the emission and improve the fuel economy", pages 33 à 38 de Automotive Technlogy vol. 59, n 2 par Yuuzou AKASAKA et Hajime MIURA.
Cependant, dans un cas où, dans chacun des systèmes à commande variable proposés avant, décrits ci-dessus, une défaillance mécanique, comme une défaillance d'un système électrique d'une soupape de commutation hydraulique ou d'une fixation (verrouillage) de la soupape de commutation hydraulique se produit, ou bien une défaillance dans le système hydraulique de ceux-ci se produit, l'instant de fermeture de la soupape d'admission (IVC) est séparé (détaché ou modifié) d'une position de point mort bas (BDC) pendant le démarrage du moteur de sorte que le rapport de compression effectif n'est pas suffisamment augmenté et que le démarrage est défaillant. Même dans le cas d'un système de soupapes à commande variable entraîné par la puissance électrique, lorsqu'une défaillance comme un court-circuit du moteur ou une chute de la tension de batterie se produit, le IVC est séparé (détaché) du BDC de sorte que l'auto- allumage ne se produit pas et que le démarrage est défaillant.
La présente invention a donc pour objectif la réalisation d'un système de soupapes à commande variable pour un moteur à allumage par compression qui puisse résoudre les inconvénients pendant le démarrage du moteur, à savoir l'instant de fermeture de la soupape d'admission (IVC) est séparé (détaché) du point mort bas (BDC) de sorte que l'auto-allumage ne peut pas se produire et le démarrage défaillant peut se produire.
Dans le système de soupapes à commande variable proposé avant, divulgué dans la publication décrite ci-dessus de la demande de brevet japonais, un mécanisme d'ajustement de phase (VTC, mécanisme de réglage de distribution des soupapes) utilise un moteur pas-à-pas. Lorsqu'un courant passant à travers le moteur pas-à-pas est arrêté, dans le cas où le mécanisme d'ajustement de phase fonctionne normalement, le IVC atteint automatiquement une position près du BDC (20 degrés après le point mort bas (BDC) dans l'angle de vilebrequin (CA)). Si un courant passant à travers le moteur pas-à-pas est mis en service, le IVC est réglé pour s'approcher d'une position retardée du BDC (60 degrés après le point mort bas (BDC) dans l'angle de vilebrequin). Cependant, dans un cas où l'arbre de rotation du moteur pas-à-pas est fixé (verrouillé), le mécanisme d'ajustement de phase est fixé à la position à laquelle le mécanisme d'ajustement de phase est fixé. Même si le courant passant à travers le moteur pas-à-pas est arrêté, le IVC ne peut pas être réglé à la position proche du BDC. De ce fait, pendant le démarrage du moteur, le IVC est réglé à la position près du BDC. Après le démarrage du moteur, le IVC est retardé. Cependant, si le moteur pas-à-pas est fixé, les inconvénients pendant le démarrage du moteur ne peuvent pas être résolus. De plus, dans le document japonais indiqué en dernier, divers systèmes de soupapes à commande variable ont été proposés. Le mécanisme d'ajustement qui fait varier la phase (VTC) et un autre mécanisme d'ajustement qui fait varier une levée (quantité de levée) sont directement entraînés au moyen d'une section de commande électrique (moteur électrique et électroaimant) actionnée en réponse à un signal électrique émis d'une unité de commande électronique (ECU). Alternativement, la section de puissance hydraulique qui est actionnée par la section de commande électrique est entraînée indirectement. Dans chacun des exemples des systèmes de soupapes à commande variable, dans le cas où la section de commande était défaillante de la même manière que divulgué dans la première publication de la demande de brevet japonais indiquée en premier, des moyens amenant le IVC à s'approcher de la position près du BDC ne sont pas prévus. De ce fait, démarrage du moteur 5 surmontés.
Conformément décrit ci-dessus est les inconvénients pendant le ne peuvent toujours pas être invention, l'objectif atteint, selon un aspect de la à la présente présente invention, par un système de soupapes à commande variable pour un moteur à allumage par compression qui 10 comprend: un mécanisme d'ajustement qui est contrôlé au moyen d'une section de commande pour séparer un instant de fermeture de la soupape d'admission d'un point mort bas en accord avec un état de marche du moteur; et une section assurant le démarrage du moteur qui garantit un démarrage du moteur même dans au moins l'un des cas, pendant une défaillance de la section de commande, pendant un arrêt du moteur et pendant un démarrage du moteur.
Selon des réalisations avantageuses de l'invention.
- la section assurant le démarrage du moteur peut comprendre une section de sollicitation mécanique, installée dans le mécanisme d'ajustement, qui sollicite le mécanisme d'ajustement de manière à amener l'instant de fermeture de la soupape d'admission à approcher une position près du point mort bas pendant au moins l'un des cas, pendant la défaillance de la section de commande, pendant l'arrêt du moteur et pendant le démarrage du moteur; - le mécanisme d'ajustement peut comprendre au moins l'un parmi un mécanisme d'ajustement de phase qui fait varier une phase de l'ouverture et de la fermeture de la soupape d'admission par rapport à un angle de vilebrequin du moteur et un mécanisme d'ajustement de levée qui fait varier une levée de la soupape d'admission; - le mécanisme d'ajustement peut comprendre le mécanisme d'ajustement de phase, et une position d'angle la plus avancée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission est établie à une position plus proche du point mort bas qu'une position d'angle la plus retardée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission, et la section de sollicitation mécanique est amenée à agir sur le mécanisme d'ajustement de phase pour qu'il se trouve dans un état de la position d'angle la plus avancée; - le mécanisme d'ajustement peut comprendre un mécanisme d'ajustement de levée, et une position d'angle la plus avancée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission est établie à une position plus proche du point mort bas qu'une position d'angle la plus retardée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission, et la section de sollicitation mécanique est amenée à agir sur le mécanisme d'ajustement de levée pour qu'il se trouve dans un état de la position d'angle la plus avancée; - le mécanisme d'ajustement peut comprendre le mécanisme d'ajustement de phase, et une position d'angle la plus retardée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission est établie à une position plus proche du point mort bas qu'une position d'angle la plus avancée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission, et la section de sollicitation mécanique est amenée à agir sur le mécanisme d'ajustement de phase pour qu'il se trouve dans un état de la position d'angle la plus retardée; - le mécanisme d'ajustement peut comprendre un mécanisme d'ajustement de levée, et une position d'angle la plus retardée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission est établie à une position plus proche du point mort bas qu'une position d'angle la plus avancée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission, et la section de sollicitation mécanique est amenée à agir sur le mécanisme d'ajustement de levée pour qu'il se trouve dans un état de la position d'angle la plus retardée; - la section assurant le démarrage peut comprendre une unité de commande qui transmet un signal afin de régler l'instant de fermeture de la soupape d'admission dans un état près du point mort bas à la section de commande et émet ensuite un signal d'arrêt du moteur pendant l'arrêt du moteur; - la section assurant le démarrage peut comprendre une fonction de commande à sécurité intégrée garantissant l'aptitude au démarrage du moteur qui supporte le démarrage du moteur dans le cas où l'instant de fermeture de la soupape d'admission est séparé du point mort bas pendant le démarrage du moteur; et - la section assurant le démarrage peut comprendre une fonction de commande pour modifier un modèle d'injection de combustible sur la base d'une information se rapportant à une position de l'instant de fermeture de la soupape d'admission.
Selon encore une réalisation de l'invention, le mécanisme d'ajustement de phase peut comprendre un arbre à cames d'admission sur lequel une came d'admission d'une soupape d'admission est fixée; un cadre principal hydraulique à ailettes sur lequel la came d'admission est fixée; une poulie synchrone d'arbre à cames qui est fixée à un boîtier hydraulique, le cadre à ailettes hydraulique étant logé dans le boîtier hydraulique, étant scellé contre un couvercle frontal et ayant quatre ailettes sur chaque côté desquelles une pression hydraulique est appliquée pour pouvoir modifier les phases du cadre principal hydraulique à ailettes et du boîtier hydraulique, une différence de phase entre le cadre principal à ailettes hydraulique et le boîtier hydraulique provoquant une variation de l'instant de fermeture de la soupape d'admission pendant une marche ordinaire du moteur; plusieurs ressorts de sollicitation interposés entre le cadre principal hydraulique à ailettes et le boîtier hydraulique provoquant la variation de l'instant de fermeture de la soupape d'admission pendant une marche ordinaire du moteur; plusieurs ressorts de sollicitation interposés entre les surfaces latérales des ailettes et des surfaces d'arrêt du boîtier hydraulique et sollicitant l'arbre à cames dans la direction de l'angle d'avance; au moins une chambre hydraulique de l'angle d'avance et au moins une chambre hydraulique de l'angle de retard, les deux chambres hydrauliques étant définies par l'élément hydraulique à ailettes et le boîtier hydraulique, et desquelles de l'huile est fournie par un passage hydraulique de l'angle d'avance, un passage hydraulique de l'angle de retard, un trou hydraulique de l'angle d'avance et un trou hydraulique côté angle de retard; et un piston hydraulique qui est ajusté sur un siège de sorte que le cadre principal hydraulique à ailettes est fixé sur la poulie synchrone de l'arbre à cames, la position d'ajustement du cadre principal hydraulique à ailettes étant établie à une position à laquelle l'instant de fermeture de la soupape d'admission est approximativement égal au point mort bas.
Selon d'autres réalisations avantageuses de l'invention.
- le mécanisme d'ajustement de phase peut comprendre en outre un ressort de sollicitation pour coupler le cadre principal hydraulique à ailettes au couvercle avant et pour solliciter l'arbre à cames d'admission dans la direction de l'angle d'avance, des crochets aux deux extrémités du ressort de torsion de sollicitation étant reliés à des trous d'insertion de crochet de ressort de torsion du cadre principal hydraulique à ailettes et du couvercle frontal; dans le cas où la pression hydraulique de la chambre hydraulique de l'angle d'avance est égale ou supérieure à celle de la chambre hydraulique de l'angle de retard, les opérations d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission par rapport à une rotation de la poulie synchrone de l'arbre à cames peuvent être exécutées aux instants les plus précoces; - dans le cas, où la pression hydraulique n'agit pas sur les deux chambres hydrauliques de l'angle d'avance et de l'angle de retard, le ressort de sollicitation peut commander automatiquement les opérations des instants d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission pour qu'ils se situent dans une position d'angle la plus avancée; - dans le cas où la pression hydraulique de la chambre hydraulique de l'angle de retard est plus grande que celle de la chambre hydraulique de l'angle d'avance, les opérations des instants d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission par rapport à la rotation de la poulie synchrone de l'arbre à cames peuvent se situer dans une position d'angle la plus retardée par rapport à l'angle du vilebrequin; - le ressort de sollicitation peut former la 20 section de sollicitation mécanique; - le ressort de torsion de sollicitation peut former la section de sollicitation mécanique; - une soupape de commande d'huile peut être disposée dans un passage hydraulique entre le passage hydraulique de l'angle d'avance et le passage hydraulique de l'angle de retard, la soupape de commande d'huile comprend: un solénoïde relié à la section de commande; une portion de tiroir; et un ressort de sollicitation de tiroir, et le ressort de sollicitation de tiroir amène la portion de tiroir de la soupape de commande d'huile dans un état de fait dans lequel l'instant de fermeture de la soupape se situe à la position d'angle la plus avancée qui correspond au point mort bas et le cadre principal hydraulique se trouve dans un état approchant le point mort bas, au moyen du ressort de sollicitation; - une soupape de commande d'huile peut être disposée dans un passage hydraulique entre le passage hydraulique de l'angle d'avance et le passage hydraulique de l'angle de retard, et la soupape de commande d'huile comprend un solénoïde relié à la section de commande, une portion de tiroir et un ressort de sollicitation de tiroir, et le ressort de sollicitation de tiroir amène la portion de tiroir de la soupape de commande d'huile dans un état de fait dans lequel l'instant de fermeture de la soupape se situe à la position d'angle la plus retardée qui correspond au point mort bas et le cadre principal hydraulique se trouve dans un état approchant le point mort bas par le ressort de sollicitation; - la fonction à sécurité intégrée garantissant l'aptitude au démarrage peut comprendre une méthode consistant à augmenter un courant appliqué à une bougie de préchauffage pour encourager une évaporation du combustible; et - le mécanisme d'ajustement de levée peut comprendre: un arbre d'entraînement relié à une poulie synchrone de came d'admission de manière à être synchronisé avec une rotation d'un vilebrequin du moteur, et une rotation de l'arbre d'entraînement est convertie en mouvement oscillant d'une came de sortie par un bras de liaison et un culbuteur, le mouvement oscillant de la came de sortie entraînant une opération d'ouverture d'une soupape d'admission par un poussoir, une came excentrique qui est agencée sur le culbuteur et qui fait tourner un arbre de commande pour modifier un point d'appui du culbuteur de sorte que la levée de la came de sortie est modifiée; et un actionneur d'échange amenant un axe de vis à bille à tourner, et un écrou est déplacé pour faire tourner l'arbre de commande; et un autre ressort de sollicitation qui forme la section de sollicitation mécanique et qui est déplacé sur l'écrou pour amener l'arbre de commande à tourner jusqu'à ce qu'un axe installé sur une pointe de l'arbre de commande vienne en contact avec une butée d'arrêt.
Il faut noter que le IVC décrit dans le présent document peut être défini comme l'instant de fermeture de la soupape d'admission, comme décrit cidessus, mais il ne s'agit pas d'un instant où la soupape d'admission est complètement fermée, mais il peut s'agir de l'instant où un intervalle de levée effectif non incluant un intervalle de rampe est achevé. Si l'instant de fermeture effectif est établi au voisinage du BDC, un instant de fermeture substantiel auquel un intervalle d'accélération de levée est achevé peut être estimé au BDC et ainsi le rapport de compression effectif peut être augmenté d'une manière plus importante. Dans le système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la présente invention incluant la section de commande pour commander que le IVC soit séparé du BDC (point mort bas) en accord avec l'état de marche du moteur, même si la section de commande est défaillante, la section de sollicitation mécanique règle toujours le IVC pour qu'il soit proche du BDC. De ce fait, le rapport de compression effectif peut être maintenu au niveau le plus élevé du moteur, et la fiabilité du démarrage du moteur peut être augmentée considérablement. En outre, même si la section de sollicitation mécanique ne peut pas régler le IVC pour qu'il soit proche du BDC à cause d'un dérangement de la section de commande, la logique de commande à sécurité intégrée garantissant le démarrage (caractéristique de démarrage) peut faire démarrer d'une manière sûre le moteur.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - La figure 1 est une vue de la configuration d'un système de soupapes à commande variable dans un mode de réalisation préféré selon la présente invention.
- La figure 2 est un graphique caractéristique pour expliquer les opérations dans le cas d'un moteur à quatre temps dans le système de soupapes à commande variable dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1.
- La figure 3 est un graphique caractéristique pour expliquer des opérations dans un cas d'un moteur à deux temps dans le système de soupapes à commande variable dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1.
- La figure 4 est un organigramme représentant un programme de commande pendant un démarrage du moteur 1 utilisé dans le système de soupapes à commande variable dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1.
La figure 5 est une vue explicative d'un modèle d'injection de combustible utilisé dans le système de soupapes à commande variable dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1.
- La figure 6 est une vue éclatée en perspective d'un mécanisme d'ajustement de phase d'une soupape d'admission dans le système de soupapes à commande variable dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1.
- La figure 7A est une vue explicative représentant une position de l'angle d'avance en rapport avec la vue de la configuration du mécanisme de soupapes à commande variable représenté sur la figure 6.
- La figure 7B est une vue explicative représentant une position d'angle la plus avancée en rapport avec la vue de configuration du mécanisme de soupapes à commande variable représenté sur la figure 6.
- La figure 7C est une vue explicative représentant une position d'angle la plus retardée en rapport avec la vue de configuration du mécanisme de soupapes à commande variable représenté sur la figure 6.
- Les figures 8A, 8B et 8C sont des vues systématiques d'un système hydraulique dans le mode de réalisation du système de soupapes à commande variable représenté sur la figure 1.
- La figure 9 est un graphique caractéristique représentant un côté de l'angle d'avance de la ou des soupapes d'admission utilisées dans le mode de réalisation du système de soupapes à commande variable représenté sur la figure 1.
- La figure 10 est un graphique caractéristique représentant un côté de l'angle de retard de la ou des soupapes d'admission utilisées dans un deuxième mode de réalisation du système de soupapes à commande variable selon la présente invention.
- La figure 11 est une vue de configuration schématique pour expliquer le fonctionnement des ressorts de sollicitation dans le cas du deuxième mode de réalisation du système de soupapes à commande variable représenté sur la figure 10.
- La figure 12 est un organigramme de commande pendant un démarrage du moteur utilisé dans un troisième mode de réalisation préféré du système de soupapes à commande variable selon la présente invention.
- La figure 13 est un organigramme représentant une commande à sécurité intégrée garantissant l'aptitude au démarrage (la caractéristique de démarrage) utilisée dans le troisième mode de réalisation du système de soupapes à commande variable représenté sur la figure 12.
La figure 14 est une vue de configuration du système de soupapes à commande variable dans un quatrième mode de réalisation préféré selon la présente invention.
La figure 15 est un graphique caractéristique de la soupape d'admission dans le quatrième mode de réalisation du système de soupapes à commande variable représenté sur la figure 14.
On se reportera maintenant aux dessins pour faciliter la compréhension de la présente invention.
Tout d'abord, un système de soupapes à commande variable d'un moteur Diesel à quatre temps sera décrit en se reportant à la figure 1. Un vilebrequin 2 d'un moteur 1 est amené à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, comme on le voit sur la figure 1. Un état dans lequel un piston 3 de vérin se situe à une position basse (position la plus basse) indique un point mort bas (BDC) qui est représenté à 180 degrés de l'angle de vilebrequin (CA). Lorsque le vilebrequin 2 est amené à tourner et que le piston 2 a atteint un point mort haut (la position la plus élevée en regardant la figure 1), il indique un point mort haut (TDC) , et son angle de vilebrequin (CA) est exprimé comme étant de 360 degrés. Dans le cas d'une combustion Diesel ordinaire, le combustible est injecté dans un cylindre à partir d'une soupape d'injection de combustible 4, et un auto-allumage en raison d'une température élevée des gaz se produit, et le combustible est brûlé. Dans le cas d'un allumage par compression d'un prémélange, le combustible est injecté par la soupape d'injection de combustible 4 lors d'une course d'aspiration, le combustible injecté étant suffisamment mélangé avec un air chargé du cylindre. Lorsque le piston 3 remonte, la température et la pression de l'air pré-mélangé dans le cylindre sont augmentées, le mélange air- combustible est auto-allumé et brûlé. Un instant ou période d'injection de combustible de la soupape d'injection de combustible 4 est en accord avec un signal d'un capteur 5 de l'angle du vilebrequin et est réglé au moyen d'une unité de commande électronique (ECU) 6. De plus, pendant le démarrage du moteur 1, un démarreur 7 est couplé à un vilebrequin 2, et le vilebrequin 2 est amené à tourner d'une manière correspondante. En outre, pendant le démarrage du moteur 1, un courant est amené à passer à travers une bougie incandescente ou de préchauffage pour augmenter la température de celle-ci. Ainsi, l'évaporation du combustible est encouragée pour supporter l'auto-allumage du mélange air-combustible. Les gaz d'échappement sont purifiés au moyen d'un convertisseur catalytique 301.
Une soupape d'admission 9 et une soupape d'échappement 10 sont disposées sur une portion supérieure du moteur 1 et sont entraînées au moyen d'une came d'admission 11 et d'une came d'échappement 12, respectivement. La came d'admission 11 est reliée à une poulie synchrone d'arbre à cames 14 par un mécanisme de soupapes à commande variable (VTC (un mécanisme de réglage de distribution variable) 13 d'un type variable de la phase de levée. La rotation du vilebrequin 2 est transmise à la poulie de cadencement ou synchrone de l'arbre à cames 14 par une courroie de distribution ou une poulie de distribution. Un signal d'un capteur 15 de la température de l'eau (agent de refroidissement) est entré dans une ECU (unité de commande électronique) 6. Un signal d'un capteur de position 200de la différence de phase VTC est également entré dans la ECU 6. Lorsque le vilebrequin 2 tourne, la poulie synchrone de l'arbre à cames 14 tourne également selon 1/2 de la rotation du vilebrequin 2. La came d'admission 11 est amenée à tourner, et l'opération d'ouverture de la soupape d'admission 9 est exécutée une fois par rotation du vilebrequin 2, et l'air est aspiré dans le cylindre. De plus, lorsque la poulie synchrone de l'arbre à cames 14 tourne, une came d'échappement 12 reliée à celle-ci tourne. Ainsi, une opération d'ouverture de la soupape d'échappement 12 est exécutée pour deux tours du vilebrequin 2, et l'air est aspiré dans le cylindre. Un capteur d'écoulement d'air 17 pour mesurer une quantité d'air d'admission, un turbocompresseur 18 et une soupape de recirculation des gaz d'échappement (EGR) 19 sont disposés dans un système d'admission 16 situé à une position amont de la soupape d'admission 9.
La figure 2 représente les instants d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission 9 et de la soupape d'échappement 10 dans un moteur Diesel usuel à quatre temps, représenté sur la figure 1. La soupape d'échappement 10 est ouverte au début d'une course d'échappement à un angle de vilebrequin (CA) de (moins) degrés. Cet instant est appelé EVO (instant d'ouverture de la soupape d'échappement). La soupape d'échappement 10 est fermée à un instant où la course d'échappement est terminée. Cet instant est appelé EVC (instant de fermeture de la soupape d'échappement). La soupape d'admission 10 est ouverte à une position, près d'un angle de vilebrequin de 0 degré, au début de la course d'admission, et est fermée à proximité du BDC qui correspond à une fin de la course d'aspiration. Le premier instant est appelé IVO (instant d'ouverture de la soupape d'admission), et le dernier instant est appelé IVC (instant de fermeture de la soupape d'admission). L'auto-allumage se produit à une position avant le TDC (point mort haut) à un instant approximativement à la fin d'une course de compression. Si le IVC est réglé pour se produire plus tôt que le BDC (angle d'avance plus grand que le BDC), une quantité de gaz chargés dans le cylindre est réduite, et le taux de compression effectif est réduit. De plus, si le IVC est plus tard (retardé) que le BDC (point mort bas), les gaz chargés dans le cylindre sont à nouveau ramenés dans le système d'admission 16, une masse des gaz chargés dans le cylindre est réduite, et le taux de compression effectif est réduit.
Dans le cas d'un moteur à deux temps, un cycle se termine à 360 degrés (un tour), comme représenté sur la figure 3. De ce fait, pendant l'angle de vilebrequin de 180 degrés, la course d'aspiration et la course de compression correspondant aux quatre temps sont exécutées. Aux 180 degrés suivants, la course d'expansion et la course d'échappement sont exécutées. L'auto-allumage est exécuté avant le TDC. Etant donné que les opérations d'ouverture des soupapes d'admission et d'échappement 9 et 10 sont exécutées une fois pendant un tour, la poulie synchrone de l'arbre à cames 14 est entraînée à la même vitesse de rotation que le vilebrequin 2, comme représenté sur la figure 1. Les éléments dans le cas du moteur à quatre temps sont applicables aux autres éléments dans le cas du moteur à deux temps. Si le IVC s'approche du BDC, le mélange air- combustible est comprimé dans un état où la masse de gaz est importante et où le rapport de compression effectif devient élevé. De plus, si le IVC est retardé par rapport au BDC, la quantité de gaz chargés dans le cylindre du moteur est réduite, et le rapport de compression effectif est réduit dans un cas où la pression dans le système d'admission 16 est constante. La figure 4 représente une opération de commande de la ECU 6 lorsque le démarrage du moteur est exécuté. Lorsque le moteur 1 est démarré, à savoir lorsqu'une vitesse de moteur obtenue d'un signal du capteur de l'angle de vilebrequin 5 est mise à zéro ou lorsqu'une température de moteur obtenue par un signal émis par un capteur 15 de la température de l'agent de refroidissement (eau) est plus basse que 40 , l'unité de commande (ECU) 6 détermine que le moteur 1 démarre à basse température (démarrage à froid) et entraîne le moteur 1 dans un mode dans lequel le IVC atteint un état proche du BDC, et le rapport de compression effectif est élevé. Lorsqu'une vitesse de rotation du moteur 1 est égale ou supérieure à 500 tr/min, l'unité de commande (ECU) 6 détermine que le démarrage du moteur est effectué, et le IVC est retardé selon un angle de phase A relativement au BDC. Dans le cas du moteur à quatre temps, le taux de compression effectif peut être réduit en avançant le IVC par rapport au BDC. Dans le cas d'un arrêt du moteur, on suppose un cas où le IVC est établi au BDC, et un cas où, pendant qu'une clé de contact est en service, le IVC est réglé pour atteindre le BDC. Ici, aux étapes 83, 84 et 86 sur la figure 4, une détection et une commande de l'angle de phase A sont exécutées sur la base du signal du capteur de phase VTC 200. Dans un cas où le IVC est déjà réglé au BDC pendant l'arrêt du moteur, la position du IVC est seulement vérifiée à l'étape 83 sur la figure 4, et le démarreur en service est directement entré. Lorsque la rotation du moteur augmente, le IVC est retardé seulement selon l'angle de phase A à l'étape 86. Dans le cas où le IVC n'est pas établi au BDC pendant l'arrêt du moteur, l'opération de commande par laquelle le IVC est amené à être approximativement égal au BDC est exécutée à l'étape 83. La masse de combustible injectée à travers la soupape d'injection de combustible 4 est réglée en accord avec les signaux indiquant la quantité d'écoulement de l'air d'admission du capteur d'écoulement d'air 17 et le signal de rotation du moteur 1. De plus, en prenant en considération les états de la soupape de recyclage des gaz d'échappement (EGR) 19 et du turbocompresseur 18, la masse de combustible et l'instant de l'injection du combustible sont déterminés. Il est naturel qu'une variation du IVC de la soupape d'admission 9 requiert une modification de la quantité d'injection de combustible (masse de combustible) et de l'instant d'injection du combustible. De ce fait, le signal du capteur de phase VTC 200 est entré dans la ECU 6. La quantité d'injection de combustible est modifiée en accord avec la phase du VTC, à savoir la position du IVC. Comme représenté sur la figure 5, pendant l'injection d'une course du moteur Diesel, le combustible est injecté en divisant l'injection du combustible en des injections pilote, antérieure, principale, sous- et post-injections. Ce modèle d'injection est modifié en accord avec l'état de conduite. A l'étape 85 dans l'organigramme de la figure 4, le modèle d'injection de combustible est réalisé en fonction du IVC. La variation du IVC se répercute immédiatement sur le modèle d'injection de combustible (la quantité d'injection de combustible et le nombre de fois où le combustible est injecté).
La figure 6 représente une vue éclatée en perspective du VTC de la soupape d'admission (mécanisme de réglage de distribution variable) exécuté aux étapes 83, 84 et 86 sur la figure 4 décrite ci-dessus. Ce VTC est d'un type hydraulique électrique. L'arbre à cames d'admission 20 sur lequel une came d'admission 11 est attachée est fixé à un cadre principal hydraulique à ailettes ou aubes 22 au moyen d'un boulon de centrage 21. Une poulie synchrone d'arbre à cames 14 est fixée à un boîtier hydraulique 23. Le cadre principal hydraulique à ailettes 22 est logé dans un boîtier hydraulique 23 et est scellé au moyen d'un couvercle frontal 24. Quatre ailettes ou aubes sont installées dans le cadre principal hydraulique à ailettes 22. En appliquant la pression hydraulique à l'une des surfaces latérales des ailettes respectives, les phases du cadre principal hydraulique à ailettes 22 et du boîtier hydraulique 23 peuvent être amenées à varier dans le boîtier hydraulique 23. Le IVC peut être amené à varier pendant l'entraînement du moteur en accord avec une différence de phase du cadre principal hydraulique 22 et du boîtier hydraulique 23. Dans ce cas, le IVO peut être modifié simultanément.
Huit ressorts de sollicitation au total, en deux rangées de quatre, sont agencés entre des surfaces latérales (quatre positions) des portions d'ailette et des surfaces d'arrêt (quatre positions) du boîtier hydraulique 23. Ces ressorts de sollicitation 25 sollicitent le cadre principal hydraulique à ailettes 22 dans le sens des aiguilles d'une montre, à savoir dans une direction dans laquelle l'arbre à cames 20 avance. Le couvercle avant 24 est fixé au boîtier hydraulique 23 au moyen de quatre boulons de fixation 107. Un trou d'aspiration 150 est réalisé dans le couvercle frontal 24. Sur les figures 6, 7A, 7B et 7C, l'huile est fournie dans les chambres hydrauliques 30 de l'angle d'avance et dans les chambres hydrauliques 31 de l'angle de retard par des passages hydrauliques 32 de l'angle d'avance, des passages hydrauliques 33 de l'angle de retard, un trou hydraulique 106 de l'angle d'avance et un trou hydraulique 107 de l'angle de retard. Ces passages hydrauliques de l'angle d'avance 32 et passages hydrauliques de l'angle de retard 33 sont agencés dans l'arbre à cames d'admission 20 représenté sur la figure 6. L'huile (huile de lubrification) est amenée de l'extérieur au moyen d'une pompe d'huile qui fournit d'huile de lubrification au moteur 1 par une rainure hydraulique 34 de l'angle d'avance et une rainure hydraulique 35 de l'angle de retard. La rainure hydraulique 34 de l'angle d'avance et la rainure hydraulique 35 de l'angle de retard sont agencées dans une portion d'un palier de portée 108 de l'arbre à cames. Un trou de vissage 140 de serrage de boulon de centrage est ménagé sur une pointe de l'arbre à cames d'admission 20. Ce piston hydraulique 110 peut être inséré dans un siège 111 de la poulie synchrone de l'arbre à cames 14. Lorsque le piston hydraulique 110 est inséré dans ou ajusté sur le siège 111, le cadre principal à ailettes 22 est fixé à la poulie synchrone de l'arbre à cames 14 et fonctionne de la même manière que la poulie synchrone de l'arbre à cames 14. Lorsque la pression hydraulique agissant sur le cadre principal à ailettes 22 n'est pas suffisante, par exemple pendant le démarrage du moteur, cette opération d'insertion est exécutée de façon qu'une vibration du cadre principal à ailettes 22 puisse être empêchée. Cette position de cette insertion est effectuée à une position pour que ce IVC soit approximativement égal au BDC, comme représenté sur la figure 6. Lorsque le moteur 1 commence à tourner, la pression hydraulique agissant sur le cadre principal à ailettes 22 devient plus élevée. A ce moment, le piston hydraulique 110 est déplacé dans une direction dans laquelle l'ajustement est relâché contre le ressort de rappel 112 du piston par l'huile fournie du trou hydraulique 106 de l'angle d'avance et du trou hydraulique 107 de l'angle de retard. Cela libère la connexion entre le cadre principal à ailettes 22 et la poulie synchrone de l'arbre à cames 14 de sorte que le cadre principal à ailettes 22 est commandé par une pression hydraulique ordinaire.
Sur la figure 6, un ressort de torsion de sollicitation 120 pour réunir le cadre principal à ailettes 22 avec le couvercle frontal 24 peut être ajouté. La position des ressorts de sollicitation 25 agencés dans le boîtier hydraulique 23 diffère d'une position à laquelle le ressort de sollicitation 120 est disposé. De ce fait, ces ressorts 25, 120 ne sont pas en interférence de sorte qu'une grande force de sollicitation peut être développée. Comme on le comprend à partir de la figure 6, des crochets situés aux deux extrémités du ressort de torsion de sollicitation 120 sont insérés dans un trou d'insertion de crochet de ressort de torsion 122 ménagé dans le couvercle frontal 24 et un trou d'insertion de crochet de ressort de torsion 121 ménagé dans le cadre principal à ailettes 22, respectivement. Ce ressort de torsion de sollicitation 120 sollicite l'arbre à cames d'admission 20 dans le sens des aiguilles d'une montre, à savoir dans une direction de l'angle d'avance. Sur les figures 7A, 7B et 7C, le boîtier hydraulique 23 est entraîné au moyen du moteur 1 par la poulie de cadencement ou synchrone de vilebrequin 132 et la chaîne de distribution 131. Dans le cas du moteur à quatre temps, le boîtier hydraulique 23 tourne selon un demi- tour pour un tour du vilebrequin 2. Dans le cas du moteur à deux temps, le boîtier hydraulique 23 tourne également selon un tour par tour du vilebrequin 2. L'huile est fournie dans la chambre hydraulique 30 de l'angle d'avance et dans la chambre hydraulique 31 de l'angle de retard par le passage hydraulique 32 de l'angle d'avance et le passage hydraulique 33 de l'angle de retard. A ce moment, dans le cas où la pression hydraulique dans la chambre hydraulique 30 de l'angle d'avance est la même que celle dans la chambre hydraulique 31 de l'angle de retard ou est plus grande que celle dans la chambre hydraulique de l'angle de retard, l'huile est introduite dans la chambre hydraulique 30 de l'angle d'avance. Ainsi, le cadre principal à ailettes 22 atteint l'état représenté sur la figure 7B, et les opérations du IVO et du IVC sont exécutées à un instant plus précoce par rapport à la révolution (angle de vilebrequin CA) de la poulie synchrone 14 de l'arbre à cames (un angle le plus avancé). Dans un cas où la pression hydraulique n'agit pas sur la chambre hydraulique 30 de l'angle d'avance et sur la chambre hydraulique 31 de l'angle de retard, le ressort de sollicitation 25 commande automatiquement le IVO et le IVC à la position de l'angle d'avance représentée sur la figure 7B. D'autre part, dans le cas où la pression hydraulique dans la chambre hydraulique 31 de l'angle de retard est suffisamment plus élevée que celle dans la chambre hydraulique 30 de l'angle d'avance, l'huile est introduite dans la chambre hydraulique 31 de l'angle de retard, et le cadre principal hydraulique à ailettes 22 se trouve à l'état représenté sur la figure 7C. Ainsi, les opérations du IVO et du IVC sont à l'état où le IVO et le IVC sont le plus retardés (le plus grand angle de retard). De ce fait, la réalisation des ressorts de sollicitation 25 sur la chambre hydraulique 30 de l'angle d'avance permet un réglage automatique du IVC à l'état d'angle le plus avancé (par exemple le BDC) lorsque la pression hydraulique n'agit pas. Comme alternatives du ressort de sollicitation 15, on peut indiquer un ressort hélicoïdal d'un type étirable et un ressort en forme de plaque. De plus, le ressort de torsion de sollicitation 120 peut également régler le IVC à l'état d'angle le plus avancé, par exemple le BDC) lorsque la pression hydraulique n'agit pas.
Un écoulement d'huile décrit ci-dessus est réglé au moyen d'une soupape de commande d'huile 39 représentée sur les figures 8A, 8B et 8C. La soupape de commande d'huile 39 comprend une portion à solénoïde 40, une portion de tiroir 41 et un ressort de sollicitation de tiroir 42. Sur les figures 8A, 8B et 8C, un symbole A se rapporte au passage hydraulique 32 de l'angle d'avance, et un symbole R se rapporte au passage hydraulique 33 de l'angle de retard. Un signal de la ECU 6 représentée sur la figure 1 est entré dans la portion à solénoïde 40. Lorsque, sur la figure 8A, la portion de bobine 41 est placée en réponse au signal de la ECU 6, comme représenté sur la figure 8A, la pression hydraulique dans les passages hydrauliques 32 de l'angle d'avance devient plus élevée, et la pression dans les passages hydrauliques 33 de l'angle de retard est réduite. De ce fait, le cadre principal à ailettes 22 est déplacé vers le côté de l'angle d'avance. La portion de tiroir 41 se trouve dans l'état représenté sur la figure 8A, comme état de fait (position stable). De ce fait, l'état de fait du IVC est le BDC (angle le plus avancé). C'est-à- dire, le IVC est rendu approximativement égal au BDC. Lorsque la portion de tiroir 41 se trouve dans l'état représenté sur la figure 8B contre le ressort de sollicitation de tiroir 42, la pression du passage hydraulique 32 de l'angle d'avance est réduite, et la pression hydraulique du passage hydraulique 33 de l'angle de retard est augmentée de sorte que le cadre principal à ailettes 22 tourne vers le côté de l'angle de retard. Comme représenté sur la figure 8C, lorsque la portion de tiroir 41 est maintenue à une position intermédiaire, les passages hydrauliques 32 de l'angle d'avance et les passages hydrauliques 33 de l'angle de retard sont fermés. Le cadre principal à ailettes 22 est maintenu à une position prédéterminée.
C'est-à-dire, le IVC est maintenu à une position arbitraire entre l'état d'angle le plus retardé et l'état d'angle le plus avancé. Ces commandes sont des commandes en boucle fermée au moyen de la ECU 6 sur la base d'une sortie du capteur 200 de la phase de VTC.
Comme décrit ci-dessus, la portion à solénoïde 40 de la soupape de commande d'huile 39 commande une position du tiroir 41. Ainsi, comme représenté sur la figure 9, un intervalle ouvert de la soupape d'admission 9 peut être réglé dans un état de la position d'angle la plus avancée dans lequel le IVC est proche du BDC à un état de la position d'angle la plus retardée dans lequel le IVC est retardé relativement au BDC (environ 40 degrés dans l'angle du vilebrequin). A ce moment, le IVO est modifié simultanément. En amenant le IVC à s'approcher du BDC, le rapport de compression effectif est réduit, et une perte de friction mécanique du moteur 1 est réduite.
Ainsi, la consommation du combustible après le démarrage du moteur peut être réduite. En outre, la réduction du rapport de compression effectif permet une suppression d'une augmentation excessive de la température de combustion. De ce fait, les émissions de NOx peuvent être réduites. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, à l'état de fait ou de repos, le ressort de sollicitation 42 de la portion de tiroir amène les passages hydrauliques 33 de l'angle de retard à s'ouvrir à la pression atmosphérique. De ce fait, le ressort de sollicitation 25 amène le cadre principal hydraulique à ailettes 22 de se trouver à l'état le plus avancé dans l'état de fait. Ainsi, pendant l'arrêt du moteur 1, l'état d'angle le plus avancé peut être réglé automatiquement, à savoir l'état où le IVC est approximativement égal au BDC. Il devient possible de démarrer le moteur 1 avec un rapport de compression élevé. Ainsi, une fiabilité du démarrage du moteur peut être considérablement améliorée en comparaison avec le cas où une section de sollicitation mécanique n'est pas prévue. Dans le cas où la portion à solénoïde 40 est défaillante et où une opération de la soupape de commande d'huile 39 ne peut pas être exécutée, l'état dans lequel le IVC est approximativement égal au BDC est au moins assuré. De ce fait, bien que la consommation du combustible augmente, le moteur 1 peut brûler d'une manière stable le combustible. Dans un cas où il n'y a pas de section de sollicitation, le IVC n'est pas toujours approximativement égal au BDC, et il devient difficile de garantir un démarrage hautement fiable.
Si la soupape de commande d'huile 39 est défaillante, par exemple, lorsque la portion à solénoïde 40 n'est pas actionnée à cause de sa fixation à une paroi de celle-ci (un soi-disant collage de la portion à solénoïde 40 ou adhérence de la portion à solénoïde 40) et que la portion de tiroir 41 se trouve dans l'état de la figure 8B, la pression hydraulique cherche à commander le IVC vers le côté de l'angle de retard. Cependant, dans ce mode de réalisation du système de soupapes à commande variable selon la présente invention, des ressorts de sollicitation 25 amènent le cadre principal à ailettes 22 à tourner vers le côté de l'angle d'avance de sorte que le IVC est déplacé vers le côté de l'angle d'avance. De ce fait, le mouvement du IVC vers le côté de l'angle de retard est évité de sorte que le IVC est retenu au côté de l'angle d'avance. Ainsi, le rapport de compression effectif peut être augmenté, et l'aptitude au démarrage du moteur (caractéristique de démarrage) peut être assurée, en particulier, lorsque la pression hydraulique développée pendant un lancement ou démarrage du moteur est réglée de telle manière qu'un couple cherchant à amener l'arbre à cames 20 dans la direction de l'angle de retard est plus grand qu'un couple cherchant à amener l'arbre à cames d'admission 20 dans la direction de l'angle de retard. Cela présente l'avantage qu'on peut s'attendre à un fonctionnement précis. Même dans le cas où la soupape de commande d'huile 39 se trouve dans l'état de l'angle d'avance, représenté sur la figure 8A, à cause d'une défaillance de celle-ci, et même dans un cas où une pression hydraulique suffisante n'est pas fournie au cadre principal à ailettes 22 à cause d'une défaillance dans le système hydraulique et d'un retard de réponse, les ressorts de sollicitation 25 maintiennent de force le IVC dans l'état d'angle le plus avancé par le cadre principal à ailettes 22 et la caractéristique de démarrage peut être assurée. De plus, pendant le démarrage du moteur, la défaillance de la soupape de commande d'huile 39 fait que l'état hydraulique soit l'état de commande de maintien représenté sur la figure 8C. Dans ce mode de réalisation, les ressorts de sollicitation 25 agissant sur le cadre principal à ailettes 22 amènent le cadre principal à ailettes 22, pour la IVC, de se trouver à l'état d'avance. Ainsi, la caractéristique de démarrage favorable peut être assurée.
Un couple de chaque ressort de sollicitation 25 est réglé à 2 Nm jusqu'à 3 Nm qui peut surmonter un moment de soupape à commande variable de l'arbre à cames d'admission 20. Une longueur de chaque ressort de sollicitation 25 est par exemple de 5 cm, et sa force est par exemple de 1 à 2 Kg. Plus le couple est grand, plus grand sera l'avantage assuré.
Le rapport de compression effectif peut être réduit même si le IVC est réglé pour être antérieur (plus avancé) au BDC. Etant donné que la soupape d'admission 9 est fermée à mi-chemin pendant la course d'aspiration, la quantité d'air chargé est réduite, et le rapport de compression effectif est réduit. La figure 10 montre les réglages du IVO et du IVC de la soupape d'admission 9 dans le cas où le principe de fonctionnement décrit ci- dessus est utilisé pour constituer un deuxième mode de réalisation selon la présente invention. Le IVC dans le cas du côté d'angle le plus retardé est proche du BDC. Le IVC dans le cas du côté d'angle le plus avancé est avancé davantage que le BDC. Pendant le démarrage du moteur 1, le IVC est réglé pour être proche du BDC, le rapport de compression effectif est augmenté, et la caractéristique de démarrage peut être assurée. A la fin du démarrage du moteur 1, le IVC est réglé à la position d'angle la plus avancée, et le IVC est avancé davantage que le BDC.
Ainsi, étant donné que la soupape d'admission 9 est fermée pendant la course d'aspiration, la masse des gaz chargés est réduite, le taux de compression effectif, la perte de friction sont réduits, et la consommation du combustible est réduite. Etant donné que dans ce cas, à l'état de fait, le IVC est approximativement égal au BDC, les ressorts de sollicitation 25, comme représenté sur la figure 11, sont montés de telle manière que le cadre principal à ailettes 22 devient le côté d'angle le plus retardé dans le sens des aiguilles d'une montre des ailettes. Les opérations des soupapes de commande d'huile 39 sont les mêmes que celles dans le cas du premier mode de réalisation représenté sur les figures 7A à 7C. Cependant, le passage hydraulique A côté angle d'avance est inversé au passage hydraulique (B) côté angle de retard. C'est-à-dire, pendant le démarrage du moteur 1, le VTC se trouve dans l'état représenté sur la figure 7A, et le IVC est approximativement égal au BDC.
A ce moment, étant donné que le IVO est retardé à l'instant après le TDC, l'air passant à travers la soupape d'admission 9 est rapidement drainé de sorte que le flux de gaz est renforcé. A cause d'un renforcement de projection du combustible, la caractéristique de démarrage du moteur peut encore être renforcée. A la fin du démarrage du moteur 1, l'opération de la soupape de commande 39 amène le cadre principal à ailettes 22 d'être réglé dans l'état de l'angle le plus avancé. Ainsi, le IVC est avancé davantage que le BDC. Par conséquent, le rapport de compression effectif est réduit, et la conduite avec une faible consommation de combustible devient possible.
Un troisième mode de réalisation préféré du système de soupapes à commande variable sera décrit ci-dessous en se reportant essentiellement à la figure 12. La figure 12 indique un organigramme de commande d'une fonction de commande qui garantit la caractéristique de démarrage pendant le démarrage après l'arrêt du moteur. C'est-à- dire, à l'étape 91' de la figure 12, l'unité de commande 6 détermine si une clé de contact (commutateur) est hors service. Si la clé de contact 91' est hors service (Oui), le programme avance à l'étape 91. A l'étape 91, l'unité de commande 6 émet un signal à la vanne de commande d'huile 39 pour amener le IVC vers le BDC (dans le cas du mode de réalisation représenté sur la figure 7A, le signal est émis pour que le IVC se déplace vers le côté de l'angle d'avance et, dans le cas du mode de réalisation représenté sur la figure 11, le signal est émis pour que le IVC se déplace vers le côté de l'angle de retard). A l'étape S92, l'unité de commande 6 détecte un IVC actuel par le capteur de phase de VTC 200.
Ensuite, à l'étape S92', l'unité de commande 6 détermine si le IVC est amené vers le BDC. Si le IVC actuel n'est pas amené vers le BDC (Non) à l'étape 92', le programme avance à l'étape 92". A l'étape 92", l'unité de commande 6 détermine si un temps prédéterminé s'est écoulé. Si le temps ne s'est pas écoulé (Non), le programme retourne à l'étape 91. Si (Oui) à l'étape 92" ou si le IVC est approximativement égal au BDC (Oui) à l'étape 92', l'unite de commande 6 émet un signal d'arrêt de moteur pour arrêter l'injection du combustible à travers la soupape d'injection de combustible 4 pour arrêter le fonctionnement du moteur 1. D'autre part, si le IVC ne coïncide pas avec le BDC, le programme retourne à l'étape 91 pour commander à la soupape de commande d'huile 39 de répéter l'opération de commande afin d'atteindre que IVC -* BDC. Si le IVC actuel n'est pas proche du BDC à cause de la défaillance de la soupape de commande d'huile 39, le moteur 1 est arrêté de force après que le temps prédéterminé (par exemple, 30 secondes) s'est écoulé.
Comme décrit ci-dessus, la position de l'insertion du piston (de pression) hydraulique 110 pour fixer le cadre principal à ailettes 22 sur la poulie synchrone de l'arbre à cames 14 est réglée de façon que le IVC soit approximativement égal au BDC. De ce fait, à un instant où il est déterminé que le IVC est approximativement égal au BDC, le moteur 1 est arrêté. A ce moment, étant donné que la pression de la pompe d'huile est réduite, une action d'un ressort de rappel de piston 112 (se reporter à la figure 6) amène le piston hydraulique 110 à se placer sur le siège 111 de manière à fixer le IVC pour qu'il soit approximativement égal démarrage suivant du moteur 1, ailettes 22 est fixé à la poulie au BDC. De ce fait, au le cadre principal synchrone de l'arbre à à cames 14 à l'état où le IVC est approximativement égal au BDC. Une vibration de hydraulique à ailettes10 l'étape 93, même dans le cadre principal être évitée. A cas où le moteur 1 est arrêté (à fluctuation du 22 peut ainsi l'étape 93'), dans un état où le IVC est séparé du BDC, à une étape 94, des ressorts de sollicitation 25 placent automatiquement le cadre principal à ailettes 22 à une position dans laquelle le IVC est approximativement égal au BDC. A l'étape 95, le piston hydraulique 110 amène le cadre principal à ailettes 22 pour le IVC à être verrouillé à la position du BDC. De ce fait, l'opération de commande en accord avec la figure 12 fournit une grande fiabilité. Les opérations aux étapes 93 et 94, dans la plupart des cas, font que le IVC se trouve dans un état où il est approximativement égal au BDC pendant le démarrage du moteur. Cependant, dans un cas où le mécanisme du cadre principal hydraulique à ailettes 22 est défaillant, les ressorts de sollicitation 25 provoquent souvent la variation (séparation) du IVC du BDC. Si aucune contre-mesure n'est prise, la fiabilité du démarrage du moteur est réduite. Ainsi, une logique de commande à sécurité intégrée garantissant l'aptitude au démarrage (la caractéristique de démarrage) représentée sur la figure 13 peut être ajoutée. Si la clé de contact est en service (Oui à l'étape 95') et que le IVC est grandement séparé du BDC par le capteur 200 de VTC (Oui à l'étape 96'), la commande à sécurité intégrée garantissant la caractéristique de démarrage à l'étape 97 est exécutée. Dans cette commande, en augmentant le courant appliqué à la bougie incandescente 8, l'évaporation du combustible est encouragée. Même si le taux de compression effectif est diminué, il y a une méthode pour assurer la combustion. Il y a une méthode dans laquelle un organe de chauffage électrique est agencé dans le système d'admission 16 afin d'augmenter préalablement la température de l'air d'admission. En outre, l'organe de chauffage électrique chauffe le combustible lui-même et encourage l'évaporation du combustible.
De plus, il y a une méthode efficace pour modifier le modèle d'injection du combustible, comme représenté sur la figure 5, pour soutenir le démarrage du moteur dans un système d'injection de combustible à rail commun.
C'est-à-dire, à l'étape 95' de la figure 13, l'unité de commande 6 détermine si une clé de contact est en service. Ensuite, si la clé de contact est en service (Oui) à l'étape S95', le programme avance aux étapes 96 et 96'. A l'étape 96', l'unité de commande 6 détermine si l'écart entre le IVC et le BDC est grand. Si le IVC est approximativement égal au BDC (point mort bas), l'unité de commande 6 saute l'opération de commande de l'étape 97 et exécute la commande de démarrage habituelle du moteur 1 à l'étape 98 (à l'étape 98, la modification du modèle d'injection du combustible est exécutée). Une opération à l'étape 97 introduit l'augmentation de la consommation du combustible. Cependant, si le IVC est séparé du BDC, à savoir même si l'opération de commande au moyen des ressorts de sollicitation 25 n'est pas exécutée de la manière prévue au début, le moteur 1 peut être démarré d'une manière sûre. Dans le système de soupapes à commande variable, en plus du système qui a changé l'angle de phase, il y a un autre système (VEL (un mécanisme d'évènement et de levée variable)) qui fait varier continuellement la levée, par exemple, de la soupape d'admission 9, comme divulgué dans la Première Publication No. 2004-76618 de la Demande de Brevet Japonais, publiée le 11 Mars, 2004. Le fonctionnement du ressort de sollicitation dans un quatrième mode de réalisation représenté sur la figure 14 sera décrit maintenant. C'est-à-dire, sur la figure 14, deux soupapes d'admission 9 sont agencées par cylindre. Les mouvements des deux soupapes d'admission 9 sont les mêmes. L'arbre d'entraînement 202 est entraîné selon un demi-tour de vilebrequin 2 dans le cas du moteur à quatre temps. Dans le cas du moteur à deux temps, l'arbre d'entraînement 202 est entraîné selon le même nombre de tours que le vilebrequin 2.
Une section de variation de phase, représentée sur la figure 6, peut être interposée entre l'arbre d'entraînement 202 et la poulie synchrone de l'arbre à cames 14. Dans ce cas, l'instant d'ouverture et de fermeture de soupape (phase) et la levée de chacune des soupapes d'admission 9 peuvent être réglés simultanément et universellement. Dans le mode de réalisation selon la présente invention, une combinaison de ces éléments peut être utilisée, où les éléments peuvent être utilisés seuls. La rotation de l'arbre d'entraînement 202 est convertie en mouvements oscillants de cames de sortie 204 par un bras de liaison 216 et un culbuteur 203 au moyen d'une came excentrique 212 et provoque les opérations d'ouverture des soupapes d'admission 9. Une autre came excentrique 211 est disposée sur le culbuteur 203. La rotation d'un arbre de commande 206 entraîne une modification du point d'appui du culbuteur 203, et la levée de la came de sortie 204 est modifiée. Un actionneur d'échange 210 entraîne en rotation un arbre de vis à billes 207. Un mouvement d'un écrou 214 provoque la rotation de l'arbre de commande 206. Une entrée d'un signal d'un capteur de position 215 dans la ECU (unité de commande) 6 et une commande en boucle fermée pour l'actionneur d'échange 210 peuvent amener les soupapes d'admission 9 à s'ouvrir selon une levée cible.
Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus représenté sur la figure 14, le ressort de sollicitation 201 est ajouté aux éléments ci-dessus. Ce ressort de sollicitation 201 déplace l'écrou 214 dans la direction indiquée par une flèche sur la figure 14 dans le cas où aucun moment agit sur l'actionneur d'échange 210. Si l'écrou 214 est déplacé dans la direction indiquée par la flèche, l'arbre de commande 206 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Cette rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre amène l'arbre de commande 206 à tourner jusqu'à ce qu'un axe 208 disposé sur une pointe de l'arbre de commande 206 soit amené en contact avec une butée d'arrêt 209 disposée sur la culasse. Lorsque l'axe 208 bute contre la butée d'arrêt 209, la levée de chacune des soupapes d'admission 9 est petite, et le IVC est approximativement égal au BDC, comme représenté par une levée A sur la figure 15.
Dans le cas où une commande de phase de VTC est défaillante (séparée du IVC du point mort bas BDC) comme indiqué par la commande garantissant la caractéristique de démarrage (correction du IVC par le VEL) d'une étape 97 sur la figure 13, le IVC est séparé pendant une levée complète (une levée B représentée sur la figure 15) du BDC. Cependant, si la levée de chacune des soupapes d'admission 9 est réduite par le VEL, l'action du ressort de sollication 201 permet de régler le IVC pour qu'il soit proche du BDC. De ce fait, même dans un cas où la fonction du VTC (réglage de distribution variable) représentée sur la figure 6 n'est pas exécutée à cause de sa défaillance, de sorte que le IVC est séparé du BDC, le ressort de sollicitation 201 peut régler de force le IVC pour qu'il soit proche du BDC. Lors de la commande seulement par le VEL, la levée B (représentée sur la figure 15) est réglée, dans laquelle le IVC est retardé relativement au BDC lorsque la levée est grande. Le VTC de commande de phase provoque la commande dans un état normal indiqué par une ligne en traits interrompus (une levée C représentée sur la figure 15) , où le IVC s'approche du BDC. Lorsque le VTC n'est pas présent et que la levée est excessivement grande, la position de la défaillance (séparation (écart) du IVC du point mort bas BDC) sur la figure 15 est établie. A ce moment, l'opération de l'actionneur d'échange 210 amène la levée à être augmentée et diminuée (ajustée) en accord avec l'état d'entraînement du moteur 1. Si l'opération de l'actionneur d'échange 210 est arrêtée, le ressort de sollicitation 201 amène le IVC à être approximativement égal au BDC à l'état de fait. De ce fait, dans un cas où uniquement le VEL est utilisé, le rapport de compression effectif est augmenté, et l'aptitude au démarrage (la caractéristique de démarrage) du moteur 1 peut être améliorée. Il faut noter que le terme écart utilisé sur la figure 13 correspond au terme de détachement (ou séparation).
Cette demande est basée sur une demande de Brevet Japonais Antérieure No. 2005-127788, déposée au Japon le 26 Avril, 2005, qui fait partie de la technique à laquelle on peut se référer.

Claims (21)

REVENDICATIONS
1. Système de soupapes à commande variable pour un moteur à allumage par compression, caractérisé en ce 5 qu'il comprend: un mécanisme d'ajustement (VTC, VEL) qui est contrôlé au moyen d'une section de commande (6, 39) pour séparer un instant de fermeture de la soupape d'admission d'un point mort bas en accord avec un état de marche du moteur; et une section assurant le démarrage du moteur (25, 112, 42, 97, 201) qui garantit un démarrage du moteur même dans au moins l'un des cas, pendant une défaillance de la section de commande, pendant un arrêt du moteur et pendant un démarrage du moteur.
2. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section assurant le démarrage du moteur comprend une section de sollicitation mécanique (25, 112, 42, 201), installée dans le mécanisme d'ajustement, qui sollicite le mécanisme d'ajustement de manière à amener l'instant de fermeture de la soupape d'admission à approcher une position près du point mort bas pendant au moins l'un des cas, pendant la défaillance de la section de commande, pendant l'arrêt du moteur et pendant le démarrage du moteur.
3. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme d'ajustement comprend au moins l'un parmi un mécanisme d'ajustement de phase (VTC) qui fait varier une phase de l'ouverture et de la fermeture de la soupape d'admission par rapport à un angle de vilebrequin du moteur et un mécanisme d'ajustement de levée (VEL) qui fait varier une levée de la soupape d'admission.
4. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme d'ajustement comprend le mécanisme d'ajustement de phase, et en ce qu'une position d'angle la plus avancée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission est établie à une position plus proche du point mort bas qu'une position d'angle la plus retardée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission, et en ce que la section de sollicitation mécanique est amenée à agir sur le mécanisme d'ajustement de phase pour qu'il se trouve dans un état de la position d'angle la plus avancée.
5. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme d'ajustement comprend un mécanisme d'ajustement de levée, et en ce qu'une position d'angle la plus avancée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission est établie à une position plus proche du point mort bas qu'une position d'angle la plus retardée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission, et en ce que la section de sollicitation mécanique est amenée à agir sur le mécanisme d'ajustement de levée pour qu'il se trouve dans un état de la position d'angle la plus avancée.
6. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme d'ajustement comprend le mécanisme d'ajustement de phase, et en ce qu'une position d'angle la plus retardée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission est établie à une position plus proche du point mort bas qu'une position d'angle la plus avancée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission, et en ce que la section de sollicitation mécanique est amenée à agir sur le mécanisme d'ajustement de phase pour qu'il se trouve dans un état de la position d'angle la plus retardée.
7. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme d'ajustement comprend un mécanisme d'ajustement de levée, et en ce qu'une position d'angle la plus retardée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission est établie à une position plus proche du point mort bas qu'une position d'angle la plus avancée de l'instant de fermeture de la soupape d'admission, et en ce que la section de sollicitation mécanique est amenée à agir sur le mécanisme d'ajustement de levée pour qu'il se trouve dans un état de la position d'angle la plus retardée.
8. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section assurant le démarrage comprend une unité de commande (6) qui transmet un signal afin de régler l'instant de fermeture de la soupape d'admission dans un état près du point mort bas à la section de commande et émet ensuite un signal d'arrêt du moteur pendant l'arrêt du moteur.
9. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section assurant le démarrage comprend une fonction de commande à sécurité intégrée (97) garantissant l'aptitude au démarrage du moteur qui supporte le démarrage du moteur dans le cas où l'instant de fermeture de la soupape d'admission est séparé du point mort bas pendant le démarrage du moteur.
10. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section assurant le démarrage comprend une fonction de commande (98) pour modifier un modèle d'injection de combustible sur la base d'une information se rapportant à une position de l'instant de fermeture de la soupape d'admission.
11. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme d'ajustement de phase comprend: un arbre à cames d'admission (20) sur lequel une came d'admission (11) d'une soupape d'admission est fixée; un cadre principal hydraulique (22) à ailettes sur lequel la came d'admission est fixée; une poulie synchrone d'arbre à cames (14) qui est fixée à un boîtier hydraulique (23), le cadre à ailettes hydraulique étant logé dans le boîtier hydraulique, étant scellé contre un couvercle frontal (24) et ayant quatre ailettes sur chaque côté desquelles une pression hydraulique est appliquée pour pouvoir modifier les phases du cadre principal hydraulique à ailettes et du boîtier hydraulique, une différence de phase entre le cadre principal à ailettes hydraulique et le boîtier hydraulique provoquant une variation de l'instant de fermeture de la soupape d'admission pendant une marche ordinaire du moteur; plusieurs ressorts de sollicitation interposés entre le cadre principal hydraulique à ailettes et le boîtier hydraulique provoquant la variation de l'instant de fermeture de la soupape d'admission pendant une marche ordinaire du moteur; plusieurs ressorts de sollicitation (25) interposés entre les surfaces latérales des ailettes et des surfaces d'arrêt du boîtier hydraulique et sollicitant l'arbre à cames dans la direction de l'angle d'avance; au moins une chambre hydraulique de l'angle d'avance (30) et au moins une chambre hydraulique de l'angle de retard (31), les deux chambres hydrauliques étant définies par l'élément hydraulique à ailettes et le boîtier hydraulique, et desquelles de l'huile est fournie par un passage hydraulique de l'angle d'avance (32), un passage hydraulique de l'angle de retard (33), un trou hydraulique de l'angle d'avance (106) et un trou hydraulique côté angle de retard (107) ; et un piston hydraulique (110) qui est ajusté sur un siège (111) de sorte que le cadre principal hydraulique à ailettes est fixé sur la poulie synchrone de l'arbre à cames, la position d'ajustement du cadre principal hydraulique à ailettes étant établie à une position à laquelle l'instant de fermeture de la soupape d'admission est approximativement égal au point mort bas.
12. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 11, caractérisé en ce que le mécanisme d'ajustement de phase comprend en outre un ressort de sollicitation (120) pour coupler le cadre principal hydraulique à ailettes (22) au couvercle avant (24) et pour solliciter l'arbre à cames d'admission dans la direction de l'angle d'avance, des crochets aux deux extrémités du ressort de torsion de sollicitation étant reliés à des trous d'insertion de crochet de ressort de torsion (121, 122) du cadre principal hydraulique à ailettes (22) et du couvercle frontal (24).
13. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 12, caractérisé en ce que, dans le cas où la pression hydraulique de la chambre hydraulique de l'angle d'avance (30) est égale ou supérieure à celle de la chambre hydraulique de l'angle de retard, les opérations d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission par rapport à une rotation de la poulie synchrone de l'arbre à cames sont exécutées aux instants les plus précoces.
14. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 12, caractérisé en ce que dans le cas, où la pression hydraulique n'agit pas sur les deux chambres hydrauliques de l'angle d'avance et de l'angle de retard, le ressort de sollicitation (25) commande automatiquement les opérations des instants d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission pour qu'ils se situent dans une position d'angle la plus avancée.
15. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 12, caractérisé en ce que dans le cas où la pression hydraulique de la chambre hydraulique de l'angle de retard (31) est plus grande que celle de la chambre hydraulique de l'angle d'avance, les opérations des instants d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission par rapport à la rotation de la poulie synchrone de l'arbre à cames se situent dans une position d'angle la plus retardée par rapport à l'angle du vilebrequin.
16. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 14, caractérisé en ce que le ressort de sollicitation (25) forme la section de sollicitation mécanique.
17. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ressort de torsion de sollicitation (120) forme la section de sollicitation mécanique.
18. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'une soupape de commande d'huile (39) est disposée dans un passage hydraulique entre le passage hydraulique de l'angle d'avance (32) et le passage hydraulique de l'angle de retard (33), en ce que la soupape de commande d'huile (39) comprend un solénoïde relié à la section de commande; une portion de tiroir (41) ; et un ressort de sollicitation de tiroir (42), en ce que le ressort de sollicitation de tiroir (42) amène la portion de tiroir de la soupape de commande d'huile (39) dans un état de fait dans lequel l'instant de fermeture de la soupape se situe à la position d'angle la plus avancée qui correspond au point mort bas et le cadre principal hydraulique se trouve dans un état approchant le point mort bas, au moyen du ressort de sollicitation (25).
19. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'une soupape de commande d'huile (39) est disposée dans un passage hydraulique entre le passage hydraulique de l'angle d'avance (32) et le passage hydraulique de l'angle de retard (33), en ce que la soupape de commande d'huile (39) comprend un solénoïde relié à la section de commande, une portion de tiroir (41) et un ressort de sollicitation de tiroir (42), en ce que le ressort de sollicitation de tiroir (42) amène la portion de tiroir de la soupape de commande d'huile (39) dans un état de fait dans lequel l'instant de fermeture de la soupape se situe à la position d'angle la plus retardée qui correspond au point mort bas et le cadre principal hydraulique se trouve dans un état approchant le point mort bas par le ressort de sollicitation (25).
20. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 9, caractérisé en ce que la fonction à sécurité intégrée garantissant l'aptitude au démarrage comprend une méthode consistant à augmenter un courant appliqué à une bougie de préchauffage pour encourager une évaporation du combustible.
21. Système de soupapes à commande variable pour le moteur à allumage par compression selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanisme d'ajustement de levée comprend: un arbre d'entraînement (202) relié à une poulie synchrone de came d'admission (14) de manière à être synchronisé avec une rotation d'un vilebrequin du moteur, et en ce qu'une rotation de l'arbre d'entraînement est convertie en mouvement oscillant d'une came de sortie (204) par un bras de liaison (216) et un culbuteur (205), le mouvement oscillant de la came de sortie (204) entraînant une opération d'ouverture d'une soupape d'admission par un poussoir, une came excentrique (211) qui est agencée sur le culbuteur (203) et qui fait tourner un arbre de commande (206) pour modifier un point d'appui du culbuteur (283) de sorte que la levée de la came de sortie est modifiée; et un actionneur d'échange (210) amenant un axe de vis à bille (207) à tourner, et un écrou (214) est déplacé pour faire tourner l'arbre de commande (206) ; et un autre ressort de sollicitation (201) qui forme la section de sollicitation mécanique et qui est déplacé sur l'écrou (207) pour amener l'arbre de commande (206) à tourner jusqu'à ce qu'un axe (208) installé sur une pointe de l'arbre de commande (206) vienne en contact avec une butée d'arrêt (209).
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