FR3098545A1 - Roue dentée d’arbre à cames pour moteur à distribution variable à 3, 4, ou 6 cylindres - Google Patents

Roue dentée d’arbre à cames pour moteur à distribution variable à 3, 4, ou 6 cylindres Download PDF

Info

Publication number
FR3098545A1
FR3098545A1 FR1907616A FR1907616A FR3098545A1 FR 3098545 A1 FR3098545 A1 FR 3098545A1 FR 1907616 A FR1907616 A FR 1907616A FR 1907616 A FR1907616 A FR 1907616A FR 3098545 A1 FR3098545 A1 FR 3098545A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
teeth
camshaft
crankshaft
toothed wheel
tooth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1907616A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3098545B1 (fr
Inventor
Fabien JOSEPH
Stéphane Eloy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive France SAS filed Critical Continental Automotive France SAS
Priority to FR1907616A priority Critical patent/FR3098545B1/fr
Priority to US17/619,004 priority patent/US11603807B2/en
Priority to CN202080049763.9A priority patent/CN114026317A/zh
Priority to PCT/EP2020/068736 priority patent/WO2021004904A1/fr
Publication of FR3098545A1 publication Critical patent/FR3098545A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3098545B1 publication Critical patent/FR3098545B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F02D13/0219—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/04—Sensors
    • F01L2820/041—Camshafts position or phase sensors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

La présente invention a pour objet une roue dentée (1) d’arbre à cames, formant une cible pour un capteur de rotation d’arbre à cames, comprenant une pluralité de dents (10) réparties sur sa circonférence, la roue dentée comprenant un premier ensemble (13) de quatre dents espacées chacune de 90°, et un deuxième ensemble (14) de six dents espacées chacune de 60°, les dents de chaque ensemble étant réparties de sorte que la roue comprenne deux portions (16) de sa circonférence dépourvues de front actif de dents sur un angle d’au moins 35° et espacées de 180°, les dents du premier ensemble de dents et du deuxième ensemble de dents étant agencées de sorte qu’aucune dent ne soit commune au premier ensemble de dents et au deuxième ensemble de dents. Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Roue dentée d’arbre à cames pour moteur à distribution variable à 3, 4, ou 6 cylindres
L’invention concerne une roue dentée d’arbre à cames formant une cible pour un capteur de position angulaire d’arbres à cames, pour des moteurs à trois, quatre ou six cylindres. L’invention s’applique en particulier à des moteurs du type à distribution variable.
Durant le cycle de fonctionnement d’un moteur à combustion interne, il est nécessaire de connaître avec précision la position du vilebrequin pour pouvoir synchroniser différentes actions telles que l’injection de carburant, le pilotage des bougies d’allumage, la gestion des organes de distribution, etc. Ceci permet d’optimiser l’efficacité de la combustion et de réduire la consommation de carburant et les émissions nocives.
Pour ce faire, un vilebrequin comporte classiquement une roue dentée dont les dents sont détectées par un capteur. La roue dentée comprend typiquement un ensemble de dents réparties régulièrement le long de sa circonférence, à l’exception d’une portion de référence dépourvue de dents, également appelée « gap ». En détectant le passage des dents devant le capteur et en comptant le nombre de dents écoulé depuis le « gap », il est possible de connaître la position du vilebrequin sur un tour de 360°.
Or, un cycle moteur correspond à deux rotations complètes du vilebrequin, et il est par conséquent insuffisant de déterminer la position du moteur uniquement à partir de la roue du vilebrequin.
Cette information est donc combinée à une information de position angulaire de l’arbre à cames, qui est entrainé en rotation par le vilebrequin et comporte également une roue dentée dont les dents sont détectées par un capteur correspondant.
Alors qu’un cycle moteur correspond à deux rotations de 360° du vilebrequin, il ne correspond qu’à une rotation de 360° de l’arbre à cames. Par conséquent, la roue dentée de l’arbre à cames présente une asymétrie de rotation qui, croisée avec l’information sur la position du vilebrequin, permet de déduire avec précision l’état du cycle moteur.
Ainsi lors de chaque démarrage du moteur, le moteur est synchronisé lorsque le « gap » du vilebrequin est détecté, combiné à la détection de l’état de la roue de l’arbre à cames.
En référence à la figure 1, dans le cas d’un moteur à distribution variable (également dénommée « Variable Valve Timing » ou « VVT »), on peut prévoir de décaler la position angulaire de l’arbre à cames d’admission et/ou de l’arbre à cames d’échappement relativement au vilebrequin pour provoquer dans les cylindres une recirculation des gaz d’échappement, afin de réduire la consommation de carburant ainsi que les émissions. Sur la figure 1, on a représenté en abscisses la position angulaire du vilebrequin en degrés (un angle de rotation du vilebrequin correspondant au double de la rotation correspondante de l’arbre à cames), et en ordonnée le déplacement des valves d’admission ou d’échappement en millimètres. On a représenté en traits pleins les déplacements des valves d’admission (courbe A) et d’échappement (courbe B) contrôlées respectivement par les arbres à cames d’admission et d’échappement par défaut, et en traits pointillés le décalage de la position angulaire des arbres à cames (courbe A’ pour les valves d’admission et B’ pour les valves d’échappement) pour permettre l’existence d’une plage de recouvrement entre les phases d’ouvertures des valves d’admission et d’échappement.
Pour améliorer les performances du contrôle de la distribution variable il est connu de positionner sur la roue dentée de l’arbre à cames des dents formant des repères propres à chaque cylindre. Par exemple, une roue dentée d’arbre à cames d’un moteur à quatre cylindres peut comporter quatre fronts actifs espacés chacun de 90°, le franchissement du capteur par chaque front actif correspondant à la même position du piston dans chaque cylindre respectif.
Or, le nombre de cylindres dans un moteur étant variable en fonction de la configuration du moteur, il en résulte une grande diversité des roues dentées d’arbres à cames, y compris pour un même constructeur automobile, ce qui augmente le coût de production de ces roues.
On connaît du document US2014/360254 une roue dentée d’arbre à cames qui comprend au moins une dent à chacune des positions suivantes de sa circonférence : 0°, 60°, 90°, 120°, 180°, 240°, 270° et 300°.
Ceci permet d’obtenir une roue unique qui est compatible à la fois avec des moteurs quatre cylindres (puisque les informations correspondant à chaque cylindre sont fournies par les dents 0°, 90°, 180° et 270°) et avec des moteurs à trois et six cylindres (informations fournies par les dents 0°CAM, 60°CAM, 120°CAM, 180°CAM, 240°CAM, 300°CAM).
Cependant, une roue dentée d’arbre à cames comportant uniquement ces dents n’est pas fonctionnelle puisqu’elle ne présente pas d’asymétrie de rotation, et ne permet donc pas, en combinant sa position avec celle du vilebrequin, d’en déduire la position dans le cycle moteur. Pour remédier à cet inconvénient, et également pour diminuer le temps de synchronisation, ce document prévoit d’ajouter un certain nombre de dents supplémentaires dans d’autres configurations de roues.
Or, l’ajout d’un nombre de dents trop important dégrade les performances de la synchronisation en augmentant la quantité de données à traiter en provenance du capteur de position de la roue dentée.
De plus, si la roue dentée de l’arbre à cames présente un nombre de dents trop important, il existe un risque de non-synchronisation lors d’un déphasage d’un arbre à cames, puisque le signal détecté par le capteur de position de l’arbre à cames lors de la détection du « gap » du vilebrequin peut être différent du signal détecté en l’absence de déphasage.
Compte-tenu de ce qui précède, un but de l'invention est de proposer une roue dentée d'arbres à cames qui soit compatible avec des moteurs à distribution variable comprenant trois, quatre ou six cylindres.
Un autre but de l'invention est de proposer des performances de synchronisation améliorée.
Un autre but de l'invention est de réduire la quantité de traitement nécessaire sur les signaux émis par un capteur de position de la roue dentée pour la réalisation de la synchronisation.
A cet égard, l'invention a pour objet une roue dentée d'arbre à cames, formant une cible pour un capteur de rotation d'arbre à cames, comprenant une pluralité de dents réparties sur sa circonférence, la roue dentée comprenant un premier ensemble de quatre dents espacées chacune de 90°, et un deuxième ensemble de six dents espacées chacune de 60°, les dents de chaque ensemble étant réparties de sorte que la roue comprenne au moins deux portions de sa circonférence dépourvues de front actif de dents sur un angle d'au moins 35° et espacées de 180°, caractérisée en ce que les dents du premier ensemble de dents et du deuxième ensemble de dents sont agencées de sorte qu'aucune dent ne soit commune au premier ensemble de dents et au deuxième ensemble de dents.
Avantageusement, chaque dent du premier ensemble de dents est décalée d'une dent du deuxième ensemble d'un angle compris entre 10 et 20°.
Dans un mode de réalisation, la roue dentée comprend deux premières dites portions dépourvues de front actif de dents sur un angle d'au moins 35°, et espacées l'une de l'autre de 180°.
Avantageusement, la roue dentée comprend en outre deux deuxièmes dites portions dépourvues de front actif de dents sur un angle d'au moins 35°, et espacées l'une de l'autre de 180°, et alternées avec les deux dites premières portions.
Avantageusement, la roue dentée comprend en outre au moins une dent additionnelle formant repère pour la synchronisation de la position angulaire de l'arbre à cames avec une position angulaire de vilebrequin.
Dans des modes de réalisation, chaque dent forme un front montant et un front descendant, et deux fronts actifs descendants ou deux fronts actifs montants consécutifs de dents sont espacés d'au moins 10°.
Dans un mode de réalisation, une première dent du deuxième ensemble est espacée d'une première dent du premier ensemble de 15°, et la roue comprend en outre au moins deux dents additionnelles de synchronisation respectivement espacées de la première dent du premier ensemble de 120 et 240°.
L'invention porte également sur un arbre à cames, comprenant une roue dentée selon la description qui précède.
L'invention a également pour objet un moteur à combustion interne à trois, quatre, ou six cylindres, comprenant au moins un arbre à cames comprenant une roue dentée selon la description qui précède.
Avantageusement, le moteur à combustion interne est à distribution variable et comprend en outre :
  • un vilebrequin, comprenant une roue dentée comprenant un ensemble de dents régulièrement réparties sur la circonférence de la roue et un espace de référence dépourvu de dents,
  • un capteur de position angulaire du vilebrequin, adapté pour détecter la présence d'une dent de la roue dentée du vilebrequin,
  • un capteur de position angulaire de l'arbre à cames, adapté pour détecter la présence d'une dent de la roue dentée de l'arbre à cames, et
  • une unité de traitement, adaptée pour recevoir les signaux de position du capteur de position angulaire de l'arbre à cames et du capteur de position angulaire du vilebrequin, et pour en déduire un état du cycle moteur,
  • dans lequel la roue dentée de l'arbre à cames est positionnée de sorte que la plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle l'espace de référence dépourvu de dents de la roue dentée du vilebrequin est en regard du capteur de position angulaire du vilebrequin est incluse dans la plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle une portion d'au moins 35° dépourvue de front actif de dents de la roue dentée d'arbres à cames est en regard du capteur de position angulaire de l'arbre à cames.
Dans un mode de réalisation, le moteur comprend un arbre à cames d'admission et un arbre à cames d'échappement, comprenant chacun une roue dentée selon la description qui précède, le moteur comprenant en outre un capteur de position angulaire de chacun de l'arbre à cames d'admission et de l'arbre à cames d'échappement, et la roue dentée de l'arbre à cames d'admission et la roue dentée de l'arbre à cames d'échappement sont positionnées de sorte que la plage de positions angulaires du vilebrequin lors de laquelle l'espace de référence dépourvu de dents de la roue dentée du vilebrequin est en regard du capteur de position angulaire du vilebrequin soit :
  • incluse dans une plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle une portion dépourvue de front actif de dents de la roue dentée d'arbre à cames d'admission est en regard du capteur de position angulaire correspondant, ladite plage de positions angulaires s'étendant d'au moins 10° supplémentaires dans le sens des aiguilles d'une montre, soit une extension de 45° = 35° + 10°, et
  • incluse dans une plage de positions angulaires du vilebrequin lors de laquelle une portion dépourvue de front actif de dents de la roue dentée d'arbre à cames d'échappement est en regard du capteur de position angulaire correspondant, ladite plage de positions angulaires s'étendant d'au moins 10° supplémentaires dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, soit une extension de 45° = 35° + 10°.
La roue dentée d'arbre à cames selon l'invention comprend un premier ensemble de dents espacées de 90° qui la rend compatible avec des moteurs à quatre cylindres. Le deuxième ensemble de dents espacées de 60° la rend également compatible avec des moteurs à six cylindres. La présence de deux portions symétriques dépourvues de front actif de dents et d'au moins 35° de plage angulaire permet d'assurer que même en cas de déphasage de l'arbre à came pour un moteur à distribution variable, le front actif utilisé pour le contrôle de la VVT ne se situe pas dans une zone de « gap ». En effet, la roue dentée selon l'invention peut être utilisée dans un moteur à distribution variable en positionnant la portion dépourvue de dents relativement au « gap » de la roue du vilebrequin pour que, même en cas de décalage de l'arbre à cames, le « gap » de la roue du vilebrequin coïncide toujours avec la portion dépourvue de dents. La position moteur étant basée sur l'analyse des fronts vilebrequin ; la zone de « gap » génère une imprécision plus importante.
De plus, le décalage entre les dents du premier ensemble et les dents du deuxième ensemble permet d'assurer l'asymétrie en rotation de la roue sans ajouter de dents supplémentaires, et donc permet la détermination de l'état du cycle moteur en combinant l'information de position angulaire de cette roue avec celle du vilebrequin.
Pour diminuer le temps de synchronisation, on peut ajouter une ou deux dents additionnelles respectivement espacées de 150 et 240° avec la première dent du premier groupe.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
: la figure 1, déjà décrite, représente le déplacement des valves d’admission et d’échappement en fonction de la position angulaire de l’arbre à cames auquel elles sont liées,
: la figure 2 représente un exemple d’une roue dentée d’arbres à cames selon un mode de réalisation de l’invention,
: la figure 3 représente un exemple de synchronisation d’une roue dentée selon la figure 2 avec une roue dentée de d’arbre à cames selon un mode de réalisation de l’invention,
: la figure 4 représente un exemple de moteur comprenant une roue dentée d’arbre à cames selon un mode de réalisation de l’invention,
: la figure 5 représente un exemple de positionnement d’une roue dentée d’arbre à cames d’admission et d’une roue dentée d’arbre à cames d’échappement relativement à une roue dentée de vilebrequin.
Dans toute la suite, on notera des angles mesurés en degrés sur, ou concernant une position angulaire d’une roue dentée d’arbre à cames en « °CAM », et des angles mesurés en degrés sur, ou concernant une position angulaire d’une roue dentée de vilebrequin en « °CRK ». Une rotation de 1°CAM correspond à une rotation de 2°CRK.
En référence à la figure 2, on va maintenant décrire une roue dentée 1 d’arbres à cames, formant une cible pour un capteur 2 permettant la détermination de la position angulaire de l’arbre à cames.
La roue dentée 1 présente la forme générale d’un disque ayant sur sa circonférence une pluralité de dents 10, chaque dent présentant une forme générale rectangulaire et formant successivement, lorsqu’elle défile devant un capteur 2, un front montant 11 et un front descendant 12. Afin de permettre de bonnes performances de détection, deux fronts montants ou deux fronts descendants consécutifs sont avantageusement distants d’au moins 10°CAM, et un niveau haut ou bas doit présenter une ouverture angulaire d’au moins 5°CAM. Par niveau haut on entend la partie haute d’une dent qui sépare son front montant de son front descendant, et par niveau bas on entend la partie de la roue dentée 1 qui sépare un front descendant d’un front montant de deux dents successives.
Le capteur 2 comporte une cellule de détection (par exemple du type cellule à effet Hall, cellule magnéto-résistive, etc.) qui est adaptée pour détecter précisément soit le front montant, soit le front descendant d’une dent. Le front détecté parmi le front montant et le front descendant est appelé front actif.
La roue dentée comporte un premier ensemble de dents 13, comprenant quatre dents espacées chacune de 90°CAM. En d’autres termes, l’écart angulaire entre deux fronts montants ou deux fronts descendants de cet ensemble est de 90°CAM. Du fait des intervalles entre les dents, les dents de ce premier ensemble 13 forment des références pour quatre cylindres d’un moteur à quatre cylindres. Par exemple, la roue dentée 1 peut être avantageusement positionnée sur l’arbre à cames d’un moteur de sorte que la détection d’une dent de cet ensemble corresponde au point mort haut d’un piston d’un cylindre respectif du moteur.
La roue dentée comporte en outre un deuxième ensemble de dents 14, comprenant six dents espacées chacune de 60°CAM. De même, cet écart angulaire de 60°CAM s’applique entre deux fronts montants ou deux fronts descendants de cet ensemble 14 de dents. Du fait de cet intervalle de 60°CAM entre les dents de cet ensemble 14, chaque dent de cet ensemble forme une référence pour un cylindre respectif d’un moteur à six cylindres. Simultanément, cet ensemble 14 comporte un sous-ensemble 15 de trois dents qui sont espacées de 120°CAM, et qui forment donc des références pour les cylindres d’un moteur à trois cylindres.
Ainsi ces deux ensembles 13, 14, et ce sous-ensemble 15 de dents permettent à la roue dentée 1 d’être compatible avec des moteurs à 3, 4 ou 6 cylindres.
Pour être compatible avec un moteur à distribution variable (VVT), la roue dentée 1 présente également deux premières portions 16 dépourvues de front actif de dents sur une plage angulaire d’au moins 35°CAM, par exemple égale à 45°CAM (ce qui correspond à un angle de 90°CRK pour le vilebrequin), les deux premières portions 16 étant espacées de 180°CAM. Les premières portions 16 peuvent respectivement couvrir une ouverture angulaire plus large que 35°CAM, et dans ce cas elles doivent au moins comprendre des portions de 35°CAM espacées de 180°CAM.
Comme décrit plus en détails ci-après, et en référence à la figure 3, lors de l’installation de la roue dentée sur l’arbre à cames, chaque première portion 16 dépourvue de front actif de dents est positionnée à une position angulaire où elle est détectée simultanément à la détection d’un « gap » d’une roue de vilebrequin par le capteur correspondant.
Sur la figure 3, on a mis en regard les dents d’une roue de vilebrequin (ligne du haut - CRK) comportant deux zones de « gap » G (dépourvues de dents) et celles d’une roue dentée d’arbre à cames (ligne du bas – CAM, chaque chiffre indiqué sous une flèche représente une valeur d’angle de rotation du vilebrequin en °CRK, la valeur d’angle de rotation de l’arbre à came en °CAM étant égale à la moitié de la valeur indiquée). La roue dentée 1 de l’arbre à cames est donc positionnée de sorte que la ou les zones de « gap » G du vilebrequin correspondent aux premières portions 16 dépourvues de front actif de dents de la roue dentée de l’arbre à cames.
L’amplitude de 35°CAM ou plus d’une première portion 16 permet, même en cas de décalage angulaire de l’arbre à cames pour modifier les zones angulaires d’ouverture des vannes d’admission ou d’échappement, que la zone de la roue dentée 1 détectée par le capteur 2 simultanément à la détection du « gap » du vilebrequin soit toujours dépourvue de front actif de dents. Ainsi, le risque d’imprécision de repère lié à la détection d’une dent simultanément à la présence du « gap » du vilebrequin est évité.
La présence des deux premières portions 16 espacées de 180°CAM découle du fait qu’une rotation de l’arbre à cames correspond à deux rotations du vilebrequin et donc le « gap » du vilebrequin correspond à deux portions de la roue dentée espacées de 180°CAM.
Avantageusement, la roue dentée 1 peut comprendre outre les deux premières portions 16, deux deuxièmes portions 20 dépourvues de front actif de dents sur au moins 35°CAM et espacées l’une de l’autre de 180°, et alternées avec les deux premières portions 16. Les premières 16 et deuxièmes 20 portions sont ainsi espacées chacune de 90°CAM. Ceci permet à la roue dentée 1 d’être utilisée avec une roue de vilebrequin comprenant deux zones de « gap », pour une meilleure synchronisation.
De plus, les dents du premier ensemble 13 et du deuxième ensemble 14 sont positionnées de sorte qu’il existe toujours un écart d’au moins 10°CAM entre une dent du premier ensemble et une dent du deuxième ensemble, de manière qu’aucune dent ne soit commune entre les deux ensembles. De préférence, chaque dent du premier ensemble est décalée d’une dent du deuxième ensemble d’un angle compris entre 10 et 20°CAM.
Par exemple, sur la roue représentée en figure 2, en fixant la référence du 0° à l’horizontale à droite du centre de la roue, les fronts montants des dents du premier ensemble 13 sont positionnés aux angles suivants (en °CAM) : 0°, 90°, 180°, 270°.
Les fronts montants des dents du deuxième ensemble 14 sont positionnés aux angles suivants : 45°, 105°, 165°, 225°, 285° et 345°. Cette configuration est également visible sur la figure 3, où chaque flèche représente une dent.
Ainsi dans cet exemple chaque dent du premier ensemble est distante de 15° d’une dent du deuxième ensemble.
Pour garantir qu’aucune dent n’est commune entre le premier 13 et le deuxième 14 ensemble, on peut positionner une première dent du second ensemble 14 en décalage d’une première dent du premier ensemble 13, prise par exemple comme référence à un angle de 0°, d’un angle compris entre 10 et 20°CAM, puis positionner chacune des dents par référence à la première dent de son ensemble respectif.
Cette configuration permet d’obtenir une asymétrie de rotation à 360°CAM de la roue dentée 1, c’est-à-dire que le profil des dents de toute moitié de roue dentée est différent de celui de l’autre moitié, et permet donc de déterminer, conjointement avec des données de position angulaire du vilebrequin, l’état du cycle moteur.
Avantageusement, la roue dentée 1 peut comprendre une ou plusieurs dents additionnelles 17, formant des repères supplémentaires pour améliorer le temps de synchronisation du moteur, c’est-à-dire le temps écoulé depuis l’initialisation de la rotation de l’arbre moteur, et à partir duquel l’état du cycle moteur est déterminé.
La ou les dents additionnelles 17 sont distinctes des dents des ensembles 13, 14, et également positionnées en dehors des portions 16, et 20 le cas échéant, dépourvues de front actif de dents.
En reprenant l’exemple non limitatif de la figure 2 décrit ci-avant, la roue dentée peut comprendre des dents additionnelles 17 dont les fronts montants sont positionnés respectivement à 150°CAM et 240°CAM.
Le positionnement des dents additionnelles 17 est déterminé de manière à créer une asymétrie de rotation à 180°CAM et 90°CAM : cela signifie que si l’on coupe la cible en 2 parts égales, ou en 4 parts égales, les parts ne seront pas identiques.
De plus, le nombre de dents additionnelles 17 n’excède avantageusement pas cinq dents, et plus avantageusement n’excède pas trois dents, afin de ne pas augmenter trop sensiblement le temps de traitement lié à l’acquisition des signaux représentatifs du passage des dents par le capteur 2.
En référence à la figure 4, on a représenté schématiquement un exemple de moteur à combustion interne à distribution variable comprenant une roue dentée selon la description qui précède.
Le moteur M comprend un vilebrequin 9, entrainant en rotation par une courroie de distribution 90 au moins un arbre à cames 91, dont la rotation entraine successivement l’ouverture et la fermeture de soupapes d’admission et d’échappement 92. Le moteur étant à distribution variable, il peut en outre comprendre des moyens de décalage angulaire (non représentés) de l’arbre à cames pour modifier les temps d’ouverture des soupapes par rapport à une position identique du vilebrequin. L’angle de décalage maximal est de l’ordre de 25°CAM (soit 50°CRK).
Dans un cas non représenté, le moteur peut comprendre un arbre à cames 91 d’admission, commandant l’ouverture et la fermeture des soupapes d’admission, et un arbre à cames 92 d’échappement, commandant l’ouverture et la fermeture des soupapes d’échappement.
Le vilebrequin 9 comporte une roue dentée 93 comprenant un ensemble de dents régulièrement réparties à sa circonférence, typiquement 36 ou 60 dents, à l’exception d’une ou deux zones de « gap », typiquement avec une ou deux dents manquantes. L’exemple pris sur les figures 3 et 5 correspond à 60 dents avec deux zones de « gap » de deux dents manquantes chacune.
Un capteur 94 de position angulaire du vilebrequin est positionné en regard de la roue dentée 93 et est adapté pour détecter le passage de chaque dent de la roue.
Sur l’arbre à cames 91 ou sur chaque arbre à cames est montée une roue dentée 1. Un capteur 2 est positionné devant la roue dentée et est adapté pour détecter le passage de chaque dent de la roue, par détection du front montant ou du front descendant.
Le moteur comprend également une unité centrale de traitement 95 adaptée pour recevoir les signaux de détection des capteurs de position angulaire du vilebrequin et de l’arbre à cames, et pour en déduire un état du cycle moteur à chaque instant.
Comme indiqué ci-avant en référence à la figure 3, la roue dentée de l’arbre à cames est positionnée de sorte que la plage du cycle moteur lors de laquelle l’espace de référence dépourvu de dents de la roue dentée du vilebrequin est en regard du capteur de position angulaire du vilebrequin 94 est incluse dans la plage du cycle moteur lors de laquelle une portion d’au moins 35°CAM dépourvue de front actif de dents de la roue dentée d’arbres à cames est en regard du capteur de position angulaire 2 de l’arbre à cames.
Plus avantageusement, dans le cas où le moteur comprend deux arbres à cames, comme visible sur la figure 1 le décalage de l’arbre à cames d’admission et celui de l’arbre à cames d’échappement sont faits dans des sens opposés pour rapprocher les plages angulaires d’ouverture communes des soupapes d’échappement.
On positionne alors avantageusement les roues dentées 1 correspondant à chaque arbre à cames de manière que, sur toute la plage de décalage angulaire de chaque arbre à cames, la détection du « gap » par le capteur de position angulaire du vilebrequin corresponde à une détection des portions 16, 20 dépourvues de front actif de dents des deux roues dentées respectivement de l’arbre à cames d’admission et de l’arbre à cames d’échappement.
En référence à la figure 5, on a illustré schématiquement la roue dentée du vilebrequin (CRK) et une roue dentée 1 conforme aux figures 2 et 3 pour chacun de l’arbre à came d’échappement (CAMEX) et de l’arbre à cames d’admission (CAMIN). Les roues dentées d’arbres à cames présentent deux premières portions 16 et deux deuxièmes portions 20 dépourvues de front actif de dents, d’une amplitude angulaire d’au moins 35°CAM chacune. Les indications de degrés figurant sur les lignes CAMIN et CAMEX de la figure 5 correspondent à des degrés de rotation de vilebrequin (°CRK).
Dans une position angulaire par défaut (c’est-à-dire sans décalage pour la distribution variable) de l’arbre à cames d’admission, la roue dentée 1 de l’arbre à cames d’admission est positionnée de sorte que la plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle la zone de « gap » est en regard du capteur correspondant soit incluse dans la plage de positions angulaires vilebrequin dans laquelle une portion 16 dépourvue de front actif de dents de la roue dentée de cet arbre est en regard du capteur correspondant, cette plage P s’étendant sur au moins 30°CRK supplémentaires dans le sens des aiguilles d’une montre par rapport à la plage de détection de la zone de « gap ». Cette plage supplémentaire est illustrée sur la figure 5 par une accolade, les 30°CRK étant pris par rapport à la rotation du vilebrequin, équivalents à 15°CAM de rotation de l’arbre à cames.
Le décalage de l’arbre à cames d’admission étant réalisé dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, la zone de « gap » correspond donc toujours à la portion dépourvue de front actif de dents de la roue dentée de l’arbre à cames d’échappement, au sens de la détection par les capteurs.
Au contraire, comme le décalage de l’arbre à cames d’échappement est réalisé dans le sens des aiguilles d’une montre, la roue dentée 1 de l’arbre à cames d’échappement est positionnée de sorte que la plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle la zone de « gap » est en regard du capteur correspondant est incluse dans la plage de positions angulaires du vilebrequin durant laquelle la portion 16 dépourvue de front actif de dents de la roue dentée de cet arbre en regard du capteur correspondant, cette plage P s’étendant sur au moins 30°CRK supplémentaires (de rotation du vilebrequin, équivalents à 15°CAM de rotation pour l’arbre à cames) dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.
Les performances de synchronisation pour un moteur équipé de la roue dentée décrite précédemment sont accrues puisqu’on obtient une synchronisation en moyenne après une rotation de moins de 410°CRK pour une roue dentée de vilebrequin comprenant un seul « gap », et de moins de 230°CRK pour une roue dentée de vilebrequin comprenant deux « gaps ».

Claims (11)

  1. Roue dentée (1) d’arbre à cames (91), formant une cible pour un capteur de rotation (2) d’arbre à cames, comprenant une pluralité de dents (10) réparties sur sa circonférence, la roue dentée (1) comprenant un premier ensemble (13) de quatre dents espacées chacune de 90°, et un deuxième ensemble (14) de six dents espacées chacune de 60°, les dents de chaque ensemble (13, 14) étant réparties de sorte que la roue comprenne au moins deux portions (16 ; 20) de sa circonférence dépourvues de front actif de dents sur un angle d’au moins 35° et espacées de 180°,caractérisée en ce queles dents du premier ensemble (13) de dents et du deuxième ensemble de dents (14) sont agencées de sorte qu’aucune dent ne soit commune au premier ensemble de dents (13) et au deuxième ensemble de dents (14).
  2. Roue dentée (1) d’arbres à cames selon la revendication 1, dans laquelle chaque dent du premier (13) ensemble de dents est décalée d’une dent du deuxième ensemble (14) d’un angle compris entre 10 et 20°.
  3. Roue dentée (1) d’arbres à cames selon la revendication 1 ou 2, comprenant deux premières dites portions (16) dépourvues de front actif de dents sur un angle d’au moins 35°, et espacées l’une de l’autre de 180°.
  4. Roue dentée (1) d’arbres à cames selon la revendication 3, comprenant en outre deux deuxièmes dites portions (20) dépourvues de front actif de dents sur un angle d’au moins 35°, et espacées l’une de l’autre de 180°, et alternées avec les deux dites premières portions (16).
  5. Roue dentée (1) d’arbres à cames selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une dent additionnelle (17) formant repère pour la synchronisation de la position angulaire de l’arbre à cames avec une position angulaire de vilebrequin.
  6. Roue dentée (1) d’arbres à cames selon l’une des revendications précédentes, chaque dent (1) formant un front montant (11) et un front descendant (12), et dans laquelle deux fronts actifs descendants (12) ou deux fronts actifs montants (11) consécutifs de dents (10) sont espacés d’au moins 10°.
  7. Roue dentée (1) d’arbres à cames selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle une première dent du deuxième ensemble (14) est espacée d’une première dent du premier ensemble (13) de 15°, et la roue comprend en outre au moins deux dents additionnelles de synchronisation (17) respectivement espacées de la première dent du premier ensemble (13) de 150 et 240°.
  8. Arbre à cames (91), comprenant une roue dentée (1) selon l’une des revendications précédentes.
  9. Moteur (M) à combustion interne à trois, quatre, ou six cylindres, comprenant au moins un arbre à cames (91) selon la revendication précédente.
  10. Moteur à combustion interne (M) selon la revendication précédente, le moteur étant à distribution variable et comprenant en outre :
    • un vilebrequin (9), comprenant une roue dentée (93) comprenant un ensemble de dents régulièrement réparties sur la circonférence de la roue et un espace de référence (G) dépourvu de dents,
    • un capteur de position angulaire (94) du vilebrequin, adapté pour détecter la présence d’une dent de la roue dentée (93) du vilebrequin,
    • un capteur de position angulaire (2) de l’arbre à cames, adapté pour détecter la présence d’une dent (10) de la roue dentée (1) de l’arbre à cames (91), et
    • une unité de traitement (95), adaptée pour recevoir les signaux de position du capteur de position angulaire (2) de l’arbre à cames et du capteur de position angulaire (94) du vilebrequin, et pour en déduire un état du cycle moteur,
    • dans lequel la roue dentée (1) de l’arbre à cames (91) est positionnée de sorte que la plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle l’espace de référence dépourvu de dents (G) de la roue dentée du vilebrequin est en regard du capteur de position angulaire du vilebrequin (94) est incluse dans la plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle une portion (16) d’au moins 35° dépourvue de front actif de dents de la roue dentée (1) d’arbres à cames est en regard du capteur de position angulaire (94) de l’arbre à cames.
  11. Moteur à combustion interne (M) selon la revendication précédente, comprenant un arbre à cames d’admission et un arbre à cames d’échappement, comprenant chacun une roue dentée (CAMIN, CAMEX) selon l’une des revendications 1 à 7, le moteur comprenant en outre un capteur de position angulaire de chacun de l’arbre à cames d’admission et de l’arbre à cames d’échappement, et la roue dentée de l’arbre à cames d’admission et la roue dentée de l’arbre à cames d’échappement sont positionnées de sorte que la plage de positions angulaires du vilebrequin lors de laquelle l’espace de référence dépourvu de dents de la roue dentée du vilebrequin est en regard du capteur de position angulaire du vilebrequin soit :
    • incluse dans une plage de positions angulaires du vilebrequin dans laquelle une portion dépourvue de front actif de dents de la roue dentée d’arbre à cames d’admission est en regard du capteur de position angulaire correspondant, ladite plage de positions angulaires du vilebrequin s’étendant d’au moins 10° supplémentaires dans le sens des aiguilles d’une montre, et
    • incluse dans une plage de positions angulaires du vilebrequin lors de laquelle une portion dépourvue de front actif de dents de la roue dentée d’arbre à cames d’échappement est en regard du capteur de position angulaire correspondant, ladite plage de positions angulaires du vilebrequin s’étendant d’au moins 10° supplémentaires dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.
FR1907616A 2019-07-08 2019-07-08 Roue dentée d’arbre à cames pour moteur à distribution variable à 3, 4, ou 6 cylindres Active FR3098545B1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1907616A FR3098545B1 (fr) 2019-07-08 2019-07-08 Roue dentée d’arbre à cames pour moteur à distribution variable à 3, 4, ou 6 cylindres
US17/619,004 US11603807B2 (en) 2019-07-08 2020-07-02 Camshaft toothed wheel for a 3-, 4- or 6-cylinder engine with variable valve timing
CN202080049763.9A CN114026317A (zh) 2019-07-08 2020-07-02 用于具有可变气门正时的三缸、四缸或六缸发动机的凸轮轴的带齿的轮
PCT/EP2020/068736 WO2021004904A1 (fr) 2019-07-08 2020-07-02 Roue dentee d'arbre a cames pour moteur a distribution variable a 3, 4, ou 6 cylindres

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1907616A FR3098545B1 (fr) 2019-07-08 2019-07-08 Roue dentée d’arbre à cames pour moteur à distribution variable à 3, 4, ou 6 cylindres
FR1907616 2019-07-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3098545A1 true FR3098545A1 (fr) 2021-01-15
FR3098545B1 FR3098545B1 (fr) 2021-06-04

Family

ID=68072786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1907616A Active FR3098545B1 (fr) 2019-07-08 2019-07-08 Roue dentée d’arbre à cames pour moteur à distribution variable à 3, 4, ou 6 cylindres

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11603807B2 (fr)
CN (1) CN114026317A (fr)
FR (1) FR3098545B1 (fr)
WO (1) WO2021004904A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022206134A1 (de) * 2022-06-20 2023-12-21 Mahle International Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Positionsgebers für eine Nockenwelle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01100350A (ja) * 1987-10-12 1989-04-18 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関の基準信号検出装置
US6474278B1 (en) * 2000-11-20 2002-11-05 General Motors Corporation Global cam sensing system
US20140360254A1 (en) 2013-06-11 2014-12-11 Robert Bosch Gmbh Camshaft position pulse-generating wheel and method and device for ascertaining a camshaft position

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4355613A (en) * 1980-12-29 1982-10-26 The Bendix Corporation Ignition advance timing system
JP3325151B2 (ja) * 1995-04-06 2002-09-17 三菱電機株式会社 内燃機関制御装置
US6566867B1 (en) * 1999-06-24 2003-05-20 Delphi Technologies, Inc. Binary encoded crankshaft target wheel with single VR sensor
DE10048169B4 (de) * 2000-09-28 2006-08-31 Siemens Ag Drehwinkelgeber, Einspritzanlage und zugehöriges Betriebsverfahren
US6752009B2 (en) * 2001-08-03 2004-06-22 General Motors Corporation Encoded crank position sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01100350A (ja) * 1987-10-12 1989-04-18 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関の基準信号検出装置
US6474278B1 (en) * 2000-11-20 2002-11-05 General Motors Corporation Global cam sensing system
US20140360254A1 (en) 2013-06-11 2014-12-11 Robert Bosch Gmbh Camshaft position pulse-generating wheel and method and device for ascertaining a camshaft position

Also Published As

Publication number Publication date
FR3098545B1 (fr) 2021-06-04
US11603807B2 (en) 2023-03-14
WO2021004904A1 (fr) 2021-01-14
US20220268219A1 (en) 2022-08-25
CN114026317A (zh) 2022-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020099625A1 (fr) Cible réversible pour moteur à 3, 4 ou 6 cylindres
FR3004218A1 (fr) Procede d'estimation de la position angulaire d'un vilebrequin pour accelerer le demarrage d'un moteur a combustion interne
FR2991720A1 (fr) Methode d'identification des fronts sur une cible d'arbre a came
FR3045725A1 (fr) Procede de synchronisation exact
WO2021004904A1 (fr) Roue dentee d'arbre a cames pour moteur a distribution variable a 3, 4, ou 6 cylindres
JP2007154715A (ja) 可変バルブタイミング装置
WO2019243266A1 (fr) Roue dentée d'arbre à cames pour moteur à trois ou quatre cylindres
FR2925593A1 (fr) Procede pour produire un signal de synchronisation du cycle de fonctionnement d'un moteur a combustion interne
WO2021165181A1 (fr) Roue dentee pour arbre a cames et procede de synchronisation mettant en œuvre une telle roue
US20130125847A1 (en) Variable cam control in an engine
WO2020084055A1 (fr) Procédé de synchronisation d'un moteur à combustion
FR3097010A1 (fr) Procédé de validation d’une disparition de défaillance transitoire du signal issu d’un capteur de vilebrequin
FR3085421A1 (fr) Cible d’arbre a cames reversible
FR3101375A1 (fr) Cible d’arbre a cames reversible
WO2017081379A1 (fr) Ensemble de distribution variable pour un moteur a combustion interne
FR2973510A1 (fr) Systeme de mesure d'un jeu entre une came d'un arbre a cames et une surface de contact portee par une soupape
FR3083572A1 (fr) Cible de vilebrequin avec dent entaillee et procede de synchronisation d'un moteur a combustion interne
FR3090858A1 (fr) Synchronisation d’un moteur à combustion interne
FR3088377A1 (fr) Procede de synchronisation d'un moteur en v
FR2951781A1 (fr) Procede de determination du calage d'un arbre a cames d'un moteur a combustion
FR3103220A1 (fr) Procédé de détection d’une inversion de branchement de l’actionneur de calage admission et de l’actionneur de calage échappement
FR3108676A1 (fr) Procédé et dispositif de contrôle moteur avec signal vilebrequin reconstitué
WO2020127776A1 (fr) Synchronisation d'un moteur à combustion interne
FR2901573A1 (fr) Dispositif d'acquisition de signaux d'etat pour le controle de la synchronisation d'un moteur a combustion interne
FR3008137A1 (fr) Ensemble d'un systeme a arbres a cames et d'un distributeur rotatif hydraulique pour un moteur

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20210115

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

TP Transmission of property

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES, DE

Effective date: 20210629

CA Change of address

Effective date: 20220103

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5