FR3073892A1 - Desactivation de cylindres de moteur thermique - Google Patents
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Abstract
Dispositif de distribution (100) d'un moteur thermique comprenant : -un arbre à cames (10) agencé dans une culasse du moteur, ledit arbre étant entouré de cames aptes à appuyer sur des soupapes de révolution et mobiles en coulissement selon leur axe de révolution, caractérisé en ce que le dispositif (100) comprend un arbre primaire (30) et un arbre secondaire (40) coaxiaux formant l'arbre à cames (10), l'arbre primaire étant entrainé en rotation par un ensemble de distribution, et un système d'accouplement (60) en rotation réversible de l'arbre secondaire (40) avec l'arbre primaire (30).
Description
DESACTIVATION DE CYLINDRES DE MOTEUR THERMIQUE
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un dispositif de distribution de moteur thermique.
La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de distribution de moteur thermique comprenant un arbre à cames et un système de désactivation partiel de la distribution.
La présente invention concerne également un véhicule automobile équipé de moteur thermique avec un dispositif de distribution.
Etat de la technique
Les moteurs thermiques de véhicule automobile comportent un cartercylindres surmonté d’une culasse où est agencé au moins un arbre à cames.
Dans le carter-cylindres sont disposés des cylindres. Dans chacun des cylindres, une chambre à combustion est délimitée par ledit cylindre, un piston mobile en coulissement selon l’axe du cylindre en va-et-vient et une paroi inférieure de la culasse. Le mouvement de coulissement des pistons permet un mouvement en rotation du vilebrequin.
Dans ladite culasse sont creusés des conduits d’admission d’air et d’alimentation de carburant, tous deux aptes à injecter de l’air et du carburant pour former un mélange de comburant destiné à être brûlé. Lesdits conduits présentent dans ouvertures dans la chambre de combustion de chacun des cylindres, dont l’obturation est contrôlée par des soupapes. Lesdites soupapes sont mobiles en coulissement selon leur axe, actionnées par des cames solidaires en rotation d’un arbre à cames agencé dans la culasse et relié en rotation à un vilebrequin via une chaîne ou une courroie de distribution. Ladite chaîne ou courroie de distribution entoure ainsi un piston d’entrainement fixé solidaire d’une extrémité du vilebrequin tournée vers la face de distribution du moteur, et une roue fixée solidaire de l’arbre à cames, le piston d’entrainement et la roue étant coplanaires. La rotation du vilebrequin entraîne donc la rotation de l’arbre à cames et les coulissements des soupapes pour amener de l’air et du carburant dans la chambre de combustion de chaque cylindre pour y être brûlé et permettre le coulissement des pistons qui entraîne le vilebrequin en rotation.
Pour réduire la consommation de carburant des moteurs, il est connu de désactiver des cylindres du moteur. La désactivation permet d'accéder à des gains de consommation par amélioration du rendement du moteur, du fait d'un fonctionnement dans des zones de rendement moteur plus vertueuses, et par réduction des pertes par pompage c'est à dire par moindre utilisation du papillon moteur pour réguler la charge.
La désactivation de cylindres permet de charger davantage les cylindres non-désactivés ; le papillon des gaz s’ouvre davantage et les pertes par pompage sont donc réduites. Le rendement de cycle est meilleur, d’où une amélioration du rendement global et ainsi une moindre consommation de carburant.
La désactivation des cylindres peut d’une part concerner toujours les mêmes cylindres, d’autre part être une désactivation tournante.
Concernant le premier mode de désactivation, les dispositifs de désactivation, comme ils sont pensés actuellement, permettent de désactiver une moitié des cylindres d'un moteur ayant un nombre pair de cylindres, les cylindres désactivés étant toujours les mêmes. Cette désactivation est autorisée et possible sur des points de fonctionnement stabilisés et faiblement chargés du champ moteur. Ce mode de désactivation permet d'accéder à des gains de consommation par amélioration du rendement du moteur, du fait d'un fonctionnement dans des zones de rendement moteur plus vertueuses, et par réduction des pertes par pompage c'est à dire par moindre utilisation du papillon moteur pour réguler la charge.
La publication FR2988771-A1 divulgue une utilisation d'arbres à cames pour l'admission et l'échappement comportant chacun un premier jeu de cames doubles configuré pour actionner les soupapes associées à chaque cylindre deux fois par tour de l'arbre à cames associé. Chaque arbre comporte également un second jeu de cames simples configuré pour actionner les soupapes associées à chaque cylindre une fois par tour de l'arbre à cames associé. Chaque cylindre est alors désactivé partiellement pour empêcher une explosion sur deux. Toutefois, un tel système nécessite d'effectuer le passage du mode de fonctionnement normal au mode de désactivation partielle des cylindres uniquement lorsque les zones de levée de soupape des cames se situent l'une en face de l'autre, ce qui engendre un contrôle complexe du moteur.
La désactivation tournante des cylindres permet une désactivation cyclique des cylindres du moteur. Ce mode de désactivation permet de réduire les vibrations engendrées par la désactivation des cylindres, et également un gain supplémentaire de consommation. Il permet également de répartir les usures sur les différents cylindres
La publication FR3005112-A1 divulgue un dispositif de désactivation tournante de cylindres avec un arbre à cames comportant deux cames pour une même soupape, ce qui accroît sensiblement la masse des éléments à entraîner en permanence, et réduit donc les bénéfices de gain de consommation.
La désactivation des cylindres du moteur de façon connue est effectuée en isolant des soupapes desdits cylindres par des ajouts d’éléments essentiellement des cames supplémentaires sur l’arbre à cames, ce qui augmente la masse de l’arbre à cames ainsi composé.
Le but de l’invention est de remédier à ces problèmes et un des objets de l’invention est un dispositif de désactivation des cylindres avec une réduction de la masse entraînée lors de la phase de désactivation des cylindres. Un gain supplémentaire de frottement est mis en avant. Le rendement mécanique est donc amélioré.
Présentation de l’invention
La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de distribution d’un moteur thermique comprenant :
-un arbre à cames agencé dans une culasse du moteur, ledit arbre étant entouré de cames aptes à appuyer sur des soupapes de révolution et mobiles en coulissement selon leur axe de révolution, caractérisé en ce que le dispositif comprend un arbre primaire et un arbre secondaire coaxiaux formant l’arbre à cames, l’arbre primaire étant entraîné en rotation par un ensemble de distribution, et un système d’accouplement en rotation réversible de l’arbre secondaire avec l’arbre primaire.
De manière avantageuse, le dispositif comprend un arbre à cames formé de deux arbres, primaire et secondaire, accouplés de façon réversible, c’est-àdire que lesdits deux arbres peuvent d’une part être accouplés l’un à l’autre pour un fonctionnement normal du moteur avec tous les cylindres, d’autre part désaccouplés l’un de l’autre, l’arbre primaire continuant sa rotation grâce au système d’entrainement de distribution et l’arbre secondaire arrêtant son mouvement de rotation. La masse en rotation de l’ensemble de distribution est diminuée lors de la désactivation de cylindres. En effet, pendant cette désactivation de cylindres, le moteur entraîne uniquement en rotation l’arbre primaire.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention :
-le système d’accouplement est dans une liste comprenant un système électrique, hydraulique ou mécanique.
De manière avantageuse, le système d’accouplement peut être de technologies différentes pour prendre en compte les différentes contraintes de dimensionnement du moteur ou de fonctionnement dudit moteur.
-le système d’accouplement comprend un système d’accrochage rapide composé d’un manchon de réception fixé solidaire d’une extrémité d’accouplement de l’arbre primaire, et un manchon d’actionnement solidaire en rotation de l’extrémité d’accouplement de l’arbre secondaire, lesdites deux extrémités d’accouplement étant en vis-à-vis l’une de l’autre.
De manière avantageuse, le système d’accouplement comprend un système d’accrochage rapide composé d’un manchon de réception fixé solidaire d’une extrémité d’accouplement de l’arbre primaire, et un manchon d’actionnement solidaire en rotation de l’extrémité d’accouplement de l’arbre secondaire, lesdites deux extrémités d’accouplement étant en vis-à-vis l’une de l’autre, afin de minimiser l’encombrement dudit système pour minimiser la masse des éléments rapportés pour désactiver et réactiver des cylindres.
-le manchon d’actionnement comporte une dent radiale apte à être enclenchée dans une rainure radiale du manchon de réception, les formes de la dent et de la rainure étant complémentaires.
De manière avantageuse, pour former une liaison fiable notamment en rotation entre les deux arbres primaire et secondaire, le manchon d’actionnement comporte une dent radiale qui est enclenchée dans une rainure radiale complémentaire du manchon d’actionnement, l’association dent-rainure permet d’obtenir une liaison en rotation entre les deux arbres primaire et secondaire efficace et fiable.
-le manchon d’actionnement est apte à coulisser selon l’axe de révolution de l’arbre à cames.
De manière avantageuse, le manchon d’actionnement est apte à coulisser selon l’axe de révolution de l’arbre à cames pour permettre la séparation ou la connexion des deux manchons du système d’accouplement.
-le système d’accouplement comprend un moteur électrique apte à faire coulisser le manchon d’actionnement.
De manière avantageuse, le système d’accouplement comprend un moteur électrique apte à faire coulisser le manchon d’actionnement sur une distance limitée. La commande du coulissement du manchon d’actionnement est donc facile. Le moteur électrique est apte à faire coulisser le manchon d’actionnement dans un premier sens pour la séparation desdits manchons et la désactivation de cylindre associé et dans un deuxième sens opposé pour le rapprochement et la connexion desdits deux manchons pour la réactivation des cylindres.
-le système d’accouplement comprend un moteur électrique apte à faire tourner l’arbre secondaire autour de son axe.
De manière avantageuse, le système d’accouplement comprend un moteur électrique apte à faire tourner l’arbre secondaire autour de son axe pour permettre un rapprochement des arbres primaire et secondaire avec une vitesse de rotation relative limitée pour éviter des chocs.
-le manchon de réception comprend un trottoir d’accouplement en circonférence avec un profil hélicoïdal et en ce que le manchon d’actionnement comprend un trottoir d’accouplement de profil complémentaire.
De manière avantageuse, l’extrémité d’accouplement du manchon de réception comprend un trottoir d’accouplement en circonférence avec un profil hélicoïdal et l’extrémité d’accouplement du manchon d’actionnement comprend un trottoir d’accouplement de profil complémentaire. Ce type d’accouplement est simple et robuste pour un entrainement rapide des deux arbres primaire et secondaire.
-le trottoir d’accouplement du manchon de réception comprend une dent d’accouplement radiale destinée à être logée dans une rainure d’accouplement en extrémité du trottoir d’accouplement du manchon d’actionnement.
De manière avantageuse, le trottoir d’accouplement du manchon de réception comprend une dent d’accouplement radiale destinée à être logée dans une rainure d’accouplement en extrémité du trottoir d’accouplement du manchon d’actionnement pour permettre un indexage en position angulaire de l’arbre secondaire par rapport à l’arbre primaire pendant la réactivation des cylindres.
-le dispositif comporte une mesure de positionnement de piston dans le cylindre associé à l’arbre secondaire.
De manière avantageuse, le dispositif comprend une mesure de positionnement du piston associe à l’arbre secondaire pour permettre un démarrage sans problème de l’étape de réactivation des cylindres. En effet, la réactivation des cylindres entraîne le coulissement des soupapes dont l’introduction de la tête de soupape dans le cylindre en face du piston. Il convient donc de diminuer les risques en choisissant l’instant de démarrage de l’étape de réactivation.
-le dispositif comporte une commande d’allumage propre au cylindre actionné par l’arbre secondaire.
De manière avantageuse, le dispositif comporte une commande d’allumage propre au cylindre associé à l’arbre secondaire pour optimiser les phases d’allumage du cylindre destiné à être désactivé, notamment pour réduire les consommations en carburant.
-l’arbre secondaire est tenu à ses deux extrémités par des roulements.
De manière avantageuse, l’arbre secondaire est tenu par un roulement à chacune de ses deux extrémités pour réduire les efforts de frottements et de résistance. De cette façon, pendant l’étape de désactivation, l’arbre secondaire oppose peu de résistance au coulissement des soupapes ramenées alors par des ressorts de rappel à une position d’obturation des conduits d’admission et/ou d’échappement.
L’invention concerne également un procédé de désactivation et de réactivation des cylindres avec le dispositif de désactivation de cylindres ci-avant.
Selon les caractéristiques du procédé de désactivation de cylindres selon l’invention :
-le procédé de désactivation de cylindres d’un moteur thermique comprend :
*une étape de désactivation des cylindres en dessous d’un seuil de fonctionnement bas, *une étape de réactivation des cylindres au dessus d’un seuil de fonctionnement haut,
Le seuil de fonctionnement haut est différent du seuil de fonctionnement bas, avec un dispositif de distribution défini ci-avant.
De manière avantageuse, le procédé de désactivation de cylindres distingue deux seuils dont un seuil de fonctionnement bas pour lequel une étape de désactivation de cylindres est enclenchée pour optimiser le rendement du moteur thermique, et un seuil de fonctionnement haut pour lequel le moteur doit être dans sa configuration normale avec tous les cylindres actifs. Les deux seuils sont différents l’un de l’autre pour une optimisation des rendements du moteur et faciliter également la distinction entre les deux étapes de désactivation et de réactivation.
-l’étape de désactivation comprend une désactivation de l’arbre secondaire de l’arbre à cames avec séparation par un coulissement du manchon d’actionnement, d’avec l’arbre primaire.
De manière avantageuse, l’étape de désactivation des cylindres comprend une désactivation de l’arbre secondaire dans sa totalité avec une réduction des éléments en jeu. En effet il suffit d’effectuer la séparation des deux manchons d’accouplement l’un de l’autre avec une machine électrique.
-l’étape de réactivation comprend une mesure préalable de la position du piston du cylindre désactivé.
De manière avantageuse, l’étape de réactivation comprend une mesure préalable de la position du piston du cylindre désactivé afin d’éviter des chocs éventuels lors de la remise en fonction du cylindre désactivé.
-l’étape de réactivation comprend une mise en rotation de l’arbre secondaire préalable par un moteur.
De manière avantageuse, l’étape de réactivation comprend une mise en rotation de l’arbre secondaire préalable par un moteur, notamment électrique afin d’obtenir une vitesse de rotation relative entre les deux arbres primaire et secondaire relativement faible pour permettre un accrochage de l’un sur l’autre avec des chocs réduits.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :
-les figures 1 et 2 sont des vues schématiques de moteur thermique.
-la figure 3 est une vue schématique de désactivation de cylindres.
-la figure 4 est une vue schématique de dispositif de désactivation des cylindres selon l’invention.
-les figures 5 et 6 sont des vues schématiques de composants du dispositif de désactivation de cylindres selon l’invention
Description détaillée des figures
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.
Afin de réduire la consommation d’un moteur thermique, la désactivation des cylindres est une solution bien connue. Ladite solution comprend généralement un dispositif de contrôle des gaz d’admission d’air et d’échappement des gaz brûlés dans et depuis les cylindres du moteur. Ledit dispositif de contrôle des gaz permet de désactiver des soupapes aptes à contrôler respectivement l’injection d’air et l’éjection de gaz brûlés dans des circuits d’admission d’air et d’échappement de gaz vers et depuis les cylindres dudit moteur. Ledit dispositif de contrôle de l’air et des gaz est couplé avec un dispositif de contrôle d’injection de carburant dans lesdits cylindres.
L’arbre à cames est l’élément du moteur apte à contrôler les mouvements des soupapes. Selon un mode de réalisation connu, ledit arbre à cames peut avoir des formes de cames particulières qui permettent d’une part une désactivation des soupapes associées et d’autre part leur réactivation grâce à un coulissement de l’arbre à cames selon son axe de révolution.
Lesdites formes particulières de cames entraînent généralement une augmentation de la masse de l’arbre à cames et notamment de la masse tournante dudit arbre.
L’invention propose un dispositif de distribution apte à la désactivation de cylindres avantageux pour réduire la masse tournante pendant les phases de désactivation des cylindres.
Sur les figures 1 et 2, est représentée schématiquement un arbre à cames 10 d’un moteur thermique (non représenté). Ledit moteur thermique ou à combustion interne, comprend un carter-cylindres 11 dans lequel sont creusés des cylindres 12, surmonté d’une culasse 14. Dans chacun des cylindres 12 est monté mobile en coulissement suivant l’axe du cylindre un piston 50 selon un mouvement de va-et-vient, ledit piston est tenu en bout d’une bielle 51 qui ellemême est portée par un vilebrequin 52.
Une chambre de combustion 13 par cylindre 12 est délimitée par la paroi supérieure du piston 50, la paroi 53 du cylindre 50 et une paroi inférieure 54 de culasse14. Le coulissement en va-et-vient du piston 50 entraîne le vilebrequin 52 dans un mouvement en rotation autour de son axe de rotation. Une roue d’entrainement est fixée solidaire en rotation du vilebrequin.
Un ensemble de transmission 15 de distribution relie ladite roue d’entrainement à l’arbre à cames 10. De manière courante, ledit ensemble de transmission comporte une chaîne ou courroie de transmission 16 et un pignon fixé solidaire 17 en rotation à une extrémité de distribution 18a de l’arbre à cames
10. La roue et le pignon 17 sont coplanaires et l’axe de l’arbre à cames 10 est parallèle à l’axe du vilebrequin 52. La rotation du vilebrequin 52 entraîne donc la rotation de l’arbre à cames 10 grâce à la chaîne ou courroie de distribution 16.
L’arbre à cames 10 est apte à actionner des soupapes 19 selon un coulissement suivant l’axe de ladite soupape. Chaque soupape présente généralement une tige 24 de soupape et une tête de soupape qui est introduite dans la chambre de combustion 13 de chacun des cylindres et dont la forme est adaptée pour obturer le conduit d’admission 20 d’air ou d’échappement 21 de gaz débouchant aussi dans ladite chambre à combustion.. Chaque soupape comprend un système de rappel formé par un ressort de rappel 22 pour ramener ladite soupape en position d’obturation des conduits d’admission 20 et d’échappement 21.
De la paroi inférieure de culasse débouche également un injecteur de carburant
L’arbre à cames 10 est sensiblement un bras cylindrique comportant des cames 23 s’étendant radialement ; chacune des cames présente une paroi d’appui pour appuyer sur une extrémité de la tige 24 de soupape, de manière préférentielle par l’intermédiaire d’un linguet qui est disposé entre la paroi d’appui de la came et la tête de la tige de soupape 19. L’appui sur la tête de la tige de soupape entraîne un coulissement de la soupape et une intrusion de la tête de soupape dans la chambre à combustion 13 pour libérer le conduit d’admission d’air ou d’échappement des gaz brûlés ; ces libérations sont successives l’une à l’autre selon les différentes phases du cycle de combustion.
Sur les figures 4 à 6, est représenté un arbre à cames 10 selon l’invention. Ledit arbre à cames 10 est composé de deux arbres coaxiaux : un arbre primaire 30 et un arbre secondaire 40.
Pour faciliter la compréhension de l’invention, la description ci-après est faite avec un moteur à 4 cylindres en ligne mais il va de soi que ni ce nombre de « 4 cylindres », ni cette architecture « en ligne » n’est limitatif de l’invention.
On comprend également que le mode de réalisation décrit ci-après à titre d’exemple et pour faciliter la compréhension ne limite pas l’invention à cet unique mode de réalisation.
Afin de garder un fonctionnement du moteur avec un minimum de vibrations lors de la désactivation des cylindres selon l’invention, il convient de choisir au préalable les cylindres à désactiver. Une liste de configurations possibles est représentée en figure 3.
On peut voir ainsi une désactivation possible de 2 cylindres sur 4 ou de manière préférentielle d’un cylindre sur 4 pour éviter de générer des vibrations en phase de désactivation.
La liste présente également des configurations possibles avec un moteur à 6 cylindres de désactivation de 3 cylindres sur 6 ou de 2 cylindres sur 6.
Le mode de réalisation présenté ci-après concerne une désactivation d’un cylindre sur 4 d’un moteur 4 cylindres.
Le dispositif de distribution 100 selon l’invention comprend donc l’arbre à cames 10 composé de deux arbres primaire 30 et secondaire 40 qui seront successivement accouplés en rotation et désaccouplés.
L’arbre primaire 30 comporte l’extrémité 18a de distribution et est apte à actionner les soupapes 19 d’admission et d’échappement de 3 cylindres du moteur. L’arbre primaire 30 est entraîné en rotation par le système de transmission de distribution 15. Les 3 cylindres associés sont toujours activés.
L’arbre secondaire 40 dans le présent mode de réalisation actionne un jeu de soupapes 19 d’admission d’air et d’échappement de gaz brûlés pour un seul des 4 cylindres.
L’arbre secondaire 40 est monté mobile en rotation, tenu à chacune de ses extrémités 41,42 longitudinales respectivement dites intérieure et extérieure, de manière préférentielle par des roulements afin de limiter les forces de frottement et de réaction. De manière avantageuse, en position désactivée, l’arbre secondaire 40 est laissé libre et n’appuie plus par les cames fixées solidaires dudit arbre secondaire sur les tiges de soupapes. Lesdites soupapes sont alors ramenées en position d’obturation par les ressorts de rappel 22. La tête de chacune des soupapes est ainsi rangée pour ne pas risquer de contact avec le piston 50.
L’arbre secondaire 40 comporte une extrémité intérieure d’accouplement 41 et une extrémité extérieure 42 en regard avec l’extérieur du moteur.
L’arbre primaire 30 comprend également une extrémité d’accouplement 18b opposée à l’extrémité de distribution 18a, l’extrémité d’accouplement 18b est donc en vis-à-vis de l’extrémité d’accouplement 41 de l’arbre secondaire 40.
L’extrémité d’accouplement 18b de l’arbre primaire 30 est reliée à l’extrémité d’accouplement 41 de l’arbre secondaire par un système d’accouplement 60 en rotation réversible. On entend par accouplement réversible le fait que ledit système permet un accouplement c’est-à-dire une jonction pour rendre solidaire, des deux extrémités d’accouplement 18b, 41 et aussi un désaccouplement, c’est-à-dire une séparation, desdites extrémités. Ledit système d’accouplement 60 permet d’une part une jonction solidaire des deux arbres primaire 30 et secondaire 40 solidaires en rotation l’un de l’autre pour un fonctionnement normal du moteur avec tous les cylindres 1 à 4 en fonctionnement, et autorise d’autre part le fonctionnement du moteur avec uniquement les cylindres 1 à 3 associés avec l’arbre primaire 20.
Le système d’accouplement 60 réversible selon un mode de réalisation présenté ci-après à titre d’exemple comporte un certain de pièces ou composants qui peuvent affecter temporairement le fonctionnement du moteur.
Le système d’accouplement 60 comprend un système d’accrochage rapide 61 entre les deux arbres primaire et secondaire en rotation et un premier moteur 62 de manière préférentielle électrique apte à actionner le mode de désactivation de cylindres du système d’accouplement réversible.
Selon un mode de réalisation représenté en figures 3 à 5, le système d’accrochage rapide 61 est composé d’un premier manchon cylindrique 63 dit de réception fixé solidaire à une extrémité d’accouplement de l’arbre primaire 30 et d’un second manchon cylindrique d’actionnement 64 solidaire en rotation de l’arbre secondaire 40 mais mobile en coulissement selon l’axe de révolution de l’arbre secondaire. Par exemple, le manchon d’actionnement comporte une dent radiale 65 logée dans une rainure longitudinale creusée (non représentés) sur une faible longueur dans l’extrémité d’accouplement de l’arbre secondaire. Ainsi ledit manchon d’actionnement 64 est solidaire en rotation de l’arbre secondaire et mobile en coulissement selon l’axe de l’arbre secondaire 40 sur une faible distance. Les deux manchons de réception 63 et d’actionnement 64 présentent des dimensions sensiblement égales notamment leur diamètre extérieur.
Le manchon d’actionnement 64 comporte une gorge annulaire 66 adaptée pour recevoir deux bras 67 d’une fourche 68. Ladite fourche est sensiblement orthogonale à l’axe de révolution de l’arbre secondaire et peut être déplacée parallèlement à l’axe de révolution grâce au premier moteur électrique 62 sur une distance limitée selon les deux sens.
Le manchon de réception 63 peut comporter son extrémité d’accouplement 18b formée par exemple par une rampe 70 s’étendant à la circonférence de dudit manchon. Ladite rampe peut présenter un profil hélicoïdal sur un tour, c’est-à-dire que ladite rampe circonférentielle présente une hauteur selon l’axe de l’arbre primaire qui décroît de façon homogène et continue depuis un point maximal jusqu’à une valeur minimale sur un tour, le point à valeur minimale correspondant à la même valeur angulaire que le point maximal. Ladite rampe forme ainsi un trottoir d’accrochage 71. Au point maximal (ou minimal), la rampe présente donc une dent radiale 72 qui peut être aussi une rainure radiale. La hauteur 73 de ladite dent c’est-à-dire la différence de niveau entre les points maximal et minimal est de quelques mm, inférieure au déplacement en coulissement du manchon d’actionnement.
De manière avantageuse, le manchon d’actionnement du système d’accrochage rapide 64 comprend également à son extrémité d’accouplement 41, une rampe 74 s’étendant à la circonférence du manchon d’actionnement 64. Le profil de la rampe 74 du manchon d’actionnement 64 est complémentaire au profil de la rampe 70 du manchon de réception 63. Ladite rampe 74 forme également un trottoir d’accrochage 77. Les deux rampes 70,74 sont destinées à venir en contact l’une contre l’autre sur un temps très bref. Les surfaces de contact desdites rampes 70,74 peuvent de manière préférentielle être à faible coefficient de frottement.
Le premier moteur électrique 62 permet ainsi de faire coulisser le manchon d’actionnement 64 entre une première position extrême en vue de la séparation des manchons de réception 63 et d’actionnement 64, et une seconde position extrême pour le rapprochement et accouplement des deux dits manchons. Une fois à une position extrême, ledit moteur électrique permet aussi le maintien du manchon d’actionnement 64 en cette position axiale extrême.
Le système d’accouplement 60 comprend un deuxième moteur 75 de manière préférentielle électrique apte à faire tourner l’arbre secondaire 40 autour de son axe. La vitesse maximale de rotation peut être relativement faible mais le couple du moteur est assez important pour amener à une vitesse de rotation désirée de l’ordre de 800tr/mn pendant un laps de temps très faible.
Le système d’accouplement 60 comprend aussi un dispositif de mesures (non représenté) connecté à une unité de contrôle 76. Le dispositif de mesures permet par exemple de connaître la position du piston 50 du cylindre désactivé et les positions angulaires des arbres primaire 30 et secondaire.
Les étapes de désactivation et de réactivation vont être présentées dans le paragraphe qui suit.
Pour la désactivation du cylindre, l’unité de contrôle vérifie la charge du moteur et notamment son rendement. En dessous d’un seuil de rendement, ladite unité de contrôle 76 peut décider la désactivation du cylindre. La phase de désactivation comprend les étapes suivantes :
-Une commande est alors passée au premier moteur 62 apte à faire coulisser le manchon d’actionnement 64 en vue de la séparation des manchons de réception 63 et d’actionnement 64.
-Les extrémités d’accouplement 18b, 41 des manchons de réception 63 et d’actionnement 64 sont alors décollées l’une de l’autre, mais les deux manchons restent coaxiaux dans le prolongement l’un de l’autre.
-une commande de non injection de carburant dans le cylindre désactivé est passée.
-l’arbre secondaire 40 est maintenu en position désactivée. Les soupapes sont en position d’obturation et n’interfèrent pas avec le piston 50 dans la chambre à combustion du cylindre désactivé.
Pour la réactivation du cylindre, par exemple lors d’une montée en régime, l’unité de contrôle 76 vérifie la charge du moteur et son rendement. Audessus d’un seuil de réactivation, une commande de réactivation du cylindre peut être lancée. De préférence, le seuil de réactivation est plus élevé que le seuil de désactivation. La phase de réactivation de cylindres comprend :
-une mesure de la position du piston 50 dans le cylindre désactivé et une mesure de la vitesse de rotation de l’arbre primaire 30,
-une mesure des positions angulaires des arbres primaire 30 et secondaire 40,
-un démarrage du deuxième moteur 75 apte à faire tourner l’arbre secondaire 40 pour atteindre une vitesse proche de celle de l’arbre primaire 30 en fonction de la position du piston dans le cylindre désactivé.
-une commande d’injection de carburant dans le cylindre désactivé,
-une commande du premier moteur électrique 62 pour le coulissement en rapprochement des extrémités d’accouplement 18b, 41 des manchons de réception et d’actionnement est lancée. Le premier moteur 62 pousse alors le manchon d’actionnement 64 vers le manchon de réception 63. Le trottoir d’accouplement 71 du manchon de réception 63 vient glisser sur le trottoir d’accouplement 77 du manchon d’actionnement 64 pour arriver en position finale selon laquelle la dent 72 de la rampe d’accouplement 70 du manchon de réception vient se loger dans la rainure de la rampe d’accouplement 74 du manchon d’actionnement 64. Les deux arbres 30, 40 sont alors synchronisés en rotation. Les deux arbres sont maintenus dans cette position.
L’objectif est atteint : le dispositif de distribution 100 permet d’une part la désactivation des cylindres grâce au désaccouplement des arbres primaire 30 et secondaire 40 et d’autre part la réactivation des cylindres. Il permet une réduction de la masse rotative à entraîner lors d’une désactivation de cylindres, ladite masse rotation concerne uniquement pendant la désactivation de cylindres, l’arbre primaire qui reste en permanence entraîné en rotation par le vilebrequin.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette prise, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. D’autres systèmes d’embrayage peuvent être proposés. D’autres systèmes d’accouplement de l’arbre secondaire avec l’arbre primaire peuvent également être proposés avec par exemple des éléments mécaniques élastiques ou électriques ou hydrauliques de type embrayage. En effet, le coulissement peut être commandé par un circuit d’huile piloté par une vanne hydraulique commandée par l’unité de contrôle ou grâce à un moteur électrique commandé par l’unité de contrôle.
Claims (16)
1. Dispositif de distribution (100) d’un moteur thermique comprenant : -un arbre à cames (10) agencé dans une culasse du moteur, ledit arbre étant entouré de cames aptes à appuyer sur des soupapes (19) de révolution et mobiles en coulissement selon leur axe de révolution, caractérisé en ce que le dispositif (100) comprend un arbre primaire (30) et un arbre secondaire (40) coaxiaux formant l’arbre à cames (10), l’arbre primaire étant entraîné en rotation par un ensemble de distribution (15), et un système d’accouplement (60) en rotation réversible de l’arbre secondaire (40) avec l’arbre primaire (30).
2. Dispositif de distribution (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d’accouplement (60) est dans une liste comprenant un système électrique, hydraulique ou mécanique.
3. Dispositif de distribution (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système d’accouplement (60) comprend un système d’accrochage rapide (61) composé d’un manchon de réception (63) fixé solidaire d’une extrémité d’accouplement (18b) de l’arbre primaire (30), et un manchon d’actionnement (64) solidaire en rotation de l’extrémité d’accouplement (41) de l’arbre secondaire (40), lesdites deux extrémités d’accouplement (18b,41) étant en vis-à-vis l’une de l’autre.
4. Dispositif de distribution (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le manchon de réception (63) de l’arbre primaire (30) comporte une dent radiale (72) apte à être enclenchée dans une rainure radiale du manchon de d’actionnement (64) de l’arbre secondaire (40).
5. Dispositif de distribution (100) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le manchon d’actionnement (64) est apte à coulisser selon l’axe de révolution de l’arbre à cames (10).
6. Dispositif de distribution (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système d’accouplement (60) comprend un moteur électrique (62) apte à faire coulisser le manchon d’actionnement (64).
7. Dispositif de distribution (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système d’accouplement (60) comprend un moteur électrique (75) apte à faire tourner l’arbre secondaire (40) autour de son axe.
8. Dispositif de distribution (100) selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le manchon de réception (63) comprend un trottoir d’accouplement (71) en circonférence avec un profil hélicoïdal et en ce que le manchon d’actionnement (64) comprend un trottoir d’accouplement (77) de profil complémentaire.
9. Dispositif de distribution (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le trottoir d’accouplement (71 ) du manchon de réception (63) comprend une dent d’accouplement radiale (72) destinée à être logée dans une rainure d’accouplement en extrémité du trottoir d’accouplement (77) du manchon d’actionnement (64).
10. Dispositif de distribution (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif comporte une mesure de positionnement de piston (50) associé à l’arbre secondaire (40).
11. Dispositif de distribution (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif comporte une commande d’allumage propre au cylindre associé à l'arbre secondaire (40).
12. Dispositif de distribution (100° selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l’arbre secondaire (40) est tenu à ses deux extrémités longitudinales (41,42) par des roulements.
13. Procédé de désactivation de cylindres d’un moteur thermique comprenant :
-une étape de désactivation des cylindres en dessous d’un seuil de fonctionnement bas,
-une étape de réactivation des cylindres au-dessus d’un seuil de fonctionnement haut,
Le seuil de fonctionnement haut est différent du seuil de fonctionnement bas, avec un dispositif de distribution (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.
14. Procédé de désactivation de cylindres selon la revendication 13, caractérisé en ce que l’étape de désactivation comprend une désactivation de l’arbre secondaire (40) de l’arbre à cames avec séparation par un coulissement du manchon d’actionnement (64) solidaire en rotation avec l’arbre secondaire, de
5 l’arbre secondaire (40) d’avec l’arbre primaire (30).
15. Procédé de désactivation de cylindres selon la revendication 14, caractérisé en ce que l’étape de réactivation comprend une mesure préalable de la position du piston (50) du cylindre désactivé.
16. Procédé de désactivation de cylindres selon la revendication 15,
10 caractérisé en ce que l’étape de réactivation comprend une mise en rotation de l’arbre secondaire (40) préalable par un moteur (75).
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|---|---|---|---|---|
| FR3107306A1 (fr) * | 2020-02-17 | 2021-08-20 | Caurraze Innovation | Système d’assistance électrique d’un moteur à combustion |
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-
2017
- 2017-11-21 FR FR1760967A patent/FR3073892B1/fr active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3073892B1 (fr) | 2023-03-17 |
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