WO2018109369A1 - Dispositif de variation de rapport volumétrique et module d'admission d'air correspondant - Google Patents

Dispositif de variation de rapport volumétrique et module d'admission d'air correspondant Download PDF

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WO2018109369A1
WO2018109369A1 PCT/FR2017/053528 FR2017053528W WO2018109369A1 WO 2018109369 A1 WO2018109369 A1 WO 2018109369A1 FR 2017053528 W FR2017053528 W FR 2017053528W WO 2018109369 A1 WO2018109369 A1 WO 2018109369A1
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WO
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volume
volumetric ratio
jacket
engine
variable volume
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/053528
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English (en)
Inventor
Laurent Odillard
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/04—Varying compression ratio by alteration of volume of compression space without changing piston stroke

Definitions

  • volumetric ratio variation device and corresponding air intake module
  • the present invention applies to the field of internal combustion engines of motor vehicles.
  • the invention relates in particular to a device for varying the volumetric ratio of an internal combustion engine and an air intake module for a corresponding internal combustion engine.
  • the invention is more particularly multicylinder engines.
  • the engines concerned by the invention are in particular spark ignition (gasoline engines).
  • the invention is applicable to compression ignition engines (diesel engines).
  • the engines can be supercharged or powered at atmospheric pressure.
  • an air intake module is used to supply the engine cylinders with intake gas.
  • the gases admitted into the combustion chamber, in which a mixture of oxidant and fuel is burned to generate the work of the engine, are called intake gas.
  • an engine operates with all of its cylinders in a known cycle including the following phases of admission, compression, combustion / expansion and exhaust. This cycle is characterized by its performance.
  • an engine operates with a fixed compression ratio.
  • This compression ratio is equal to the volumetric ratio between the volume of the combustion chamber of each cylinder of the engine in which a piston moves, when the piston is at the bottom dead point (after the intake phase) and when the piston is at the top dead center (at the end of compression before the start of combustion).
  • the compression ratio or fixed compression ratio is defined by a compromise between the efficiency of the engine and the limit of rattling imposed by the characteristics of the fuel.
  • spark ignition engines are subject to rattling phenomena, and during a knocking phenomenon, combustion much faster than normal gas / fuel mixture results in pressure peaks in the chamber of combustion, which generates noise.
  • the fuel is selected with an octane number sufficient to limit the phenomenon of knocking.
  • engine efficiency increases with its compression ratio or volumetric ratio.
  • the compression ratio or volumetric ratio is therefore chosen as low as possible to reduce rattling.
  • a motor has a large operating range in terms of rotational speeds and engine loads.
  • the selected compression ratio or volumetric ratio is adapted for a given operating point dimensioned in particular according to the risk of rattling, and may be unsuitable for other operating points.
  • the engine efficiency is not optimal over the entire operating range of the engine, especially at low speed, low load.
  • variable compression ratio also known under the acronym VCR in English for "variable compression ratio”
  • VCR variable compression ratio
  • the design of current cylinder heads does not allow to integrate within the cylinder heads devices for varying the volume of the combustion chamber, without impacting the design of the moving equipment.
  • the present invention proposes to remedy at least partially the disadvantages mentioned above by proposing a volumetric ratio variation device for an internal combustion engine that does not affect the design of the the mobile equipment without being integrated into the breech, and which is reliable.
  • the invention relates to a device for varying the volumetric ratio of an internal combustion engine of a motor vehicle, said device being configured to be connected to the cylinder head of said engine.
  • said device comprises:
  • each variable volume jack being configured to be in fluid communication with a combustion chamber of an associated cylinder of said engine
  • the volumetric ratio of the cylinders of the internal combustion engine can be adapted in a simple manner and thus be more in line with the speed and the engine load, while reducing the risk of rattling.
  • Said device may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination:
  • the means for modifying the volume comprises:
  • volume control member For each variable volume jacket, a volume control member, and at least one actuator of the volume control members;
  • the volume control member is a piston
  • volume control member is configured to be moved within the associated variable volume jacket between:
  • a first position so as to define the first volume of the variable volume jacket
  • volume modification means comprises a single actuator for all the volume control members
  • actuator comprises a hydraulic actuator
  • actuator comprises a pneumatic actuator
  • actuator comprises an electric motor
  • actuator comprises an electromagnetic coil
  • actuator comprises a guide system at least partly by threading
  • the guide system comprises for each volume control member, a toothed wheel configured to drive the associated volume control member, and a common worm configured to drive all the gears; the gears respectively have an internal thread and the volume control members respectively have a corresponding external thread configured to cooperate with the internal thread of the associated gear wheel;
  • actuator comprises a helical ramp type guide system
  • - Actuator comprises a cam and push guide system
  • the actuator comprises a gear system
  • the actuator comprises a gear system through which the electric motor is configured to drive the guidance system;
  • each variable volume jacket is configured to be connected to an associated communication channel of the cylinder head, said channel being configured to open into a combustion chamber of an associated cylinder of said engine;
  • each variable volume jacket has an orifice in which the communication channel is configured to open, and of diameter between 1mm and 5mm, preferably less than or equal to 4mm, more preferably less than or equal to 3mm;
  • each variable volume jacket is configured to be connected to an associated communication channel in which a porous medium is arranged.
  • the invention also relates to an air intake module for an internal combustion engine configured to be fixed to the cylinder head of an internal combustion engine comprising a predefined number of cylinders, said module being configured to feed each cylinder of said engine by intake gas.
  • the air intake module further comprises a device for varying the volumetric ratio of said engine as defined above.
  • Said air intake module may further comprise one or more of the following characteristics, taken separately or in combination:
  • the air intake module comprises an intake manifold comprising a predefined number of supply ducts configured to respectively supply intake gas with a cylinder of said engine;
  • said at least one device for varying the volumetric ratio is at least partly integrated in the intake manifold;
  • the intake manifold comprises a predefined number of housings for respectively receiving a volume control member of the volumetric ratio variation device
  • the intake manifold comprises said at least one actuator of the volume control members of the volumetric ratio variation device
  • the air intake module comprises a heat exchanger arranged upstream of the intake manifold in the direction of flow of the inlet gas, the heat exchanger being configured to cool the inlet gas before distribution in the intake manifold.
  • the invention also relates to an internal combustion engine having a cylinder head and a predefined number of cylinders.
  • a device for varying the volumetric ratio as defined above is attached to the cylinder head of said engine.
  • said device comprises:
  • each jack with variable volume being in fluid communication with a combustion chamber of an associated cylinder of said engine
  • the cylinder head has for each variable volume jacket, an associated communication channel opening on the one hand in said jacket and on the other hand in a combustion chamber of an associated cylinder of said engine.
  • an air intake module as defined above is fixed on the cylinder head of said engine.
  • FIG. 1 shows an air intake module comprising a volumetric ratio variation device according to the invention mounted on a cylinder head of an internal combustion engine
  • FIG. 2 is a perspective view of the air intake module of FIG. 1 on which a cover of the volumetric ratio variation device has been removed;
  • FIG. 3 is a sectional view of an internal combustion engine showing schematically the volumetric ratio variation device connected to the engine cylinder head;
  • FIG. 4 is a perspective view of an admission manifold of the intake module incorporating the volumetric ratio variation device represented partially,
  • FIG. 5 is a sectional view showing the intake manifold integrating the volumetric ratio variation device and connected to the cylinder head of an internal combustion engine
  • FIG. 6a schematically shows a volume control member of a variable volume jacket of the volumetric ratio variation device in a first position
  • FIG. 6b schematically shows a volume control member of a variable volume jacket of the volumetric ratio variation device in a second position
  • FIG. 7 is a perspective view showing the volumetric ratio variation device according to a first exemplary embodiment connected to the engine cylinder head
  • FIG. 8 shows an actuator comprising an electric motor and a common guide system of the volume control members of the volumetric ratio variation device of FIG. 7,
  • FIG. 9 is a perspective view showing the volumetric ratio variation device according to a second exemplary embodiment connected to the engine cylinder head,
  • FIG. 10 shows a common guiding system of the volume control members of the volumetric ratio variation device of FIG. 9;
  • FIG. 11 schematically shows a helical ramp type guiding system of the volume control devices of the volumetric ratio variation device
  • FIG. 12 shows schematically a cam guide system and push volume control members of the volumetric ratio variation device.
  • FIGS. 1 and 2 show an air intake module 1 for an internal combustion engine 3 of a motor vehicle (partially shown in FIGS. 1 and 3) comprising in particular a cylinder head 5 and a predefined number of cylinders 7.
  • a motor vehicle partially shown in FIGS. 1 and 3
  • FIGS. 1 and 3 show an air intake module 1 for an internal combustion engine 3 of a motor vehicle (partially shown in FIGS. 1 and 3) comprising in particular a cylinder head 5 and a predefined number of cylinders 7.
  • the air intake module 1 is intended to be placed and fixed on the cylinder head 5 of the internal combustion engine 3.
  • This air intake module 1 is configured to feed the cylinders 7 of the internal combustion engine 3 with intake gas, that is to say with feed air or supercharging air, possibly mixed with exhaust gas recovered at engine output, according to a method generally known under the acronym EGR for "Exhaust Gas Recirculation" in English.
  • upstream and downstream are defined with respect to the flow direction of the intake gases in the air intake module 1.
  • the air intake module 1 comprises an intake manifold 9 (see FIGS. 1 to 5).
  • the intake manifold 9 comprises a predefined number of supply ducts 11 respectively dedicated to each cylinder 7 of the internal combustion engine 3 and for distributing the flow of intake gas in the various cylinders 7.
  • the intake manifold 9 therefore comprises as many supply ducts 11 as the internal combustion engine 3 associated with cylinders 7.
  • the feed ducts 11 of the intake manifold 9 are intended to extend into the cylinder head 5 (see FIGS. ).
  • the supply ducts 11 of the intake manifold 9 are intended to be in fluid communication with complementary ducts 13 in the cylinder head 5.
  • These complementary ducts 13 open respectively into a combustion chamber 15 of a cylinder 7 (FIG. 3), in which a piston (not shown) is configured to move linearly.
  • the intake manifold 9 thus has an interface portion with the yoke 5, which is therefore a downstream part, designated by the reference / / in Figures 2 and 4.
  • the air intake module 1 also comprises an inlet manifold 17 fed with inlet gas by a system not shown in the figures.
  • heat exchanger 19 In order to increase the density of the intake air of a turbocharged engine, it is known to cool the charge air by means of a heat exchanger 19 of the air intake module 1.
  • This heat exchanger 19 is usually called charge air cooler also known by the acronym "RAS”.
  • RAS charge air cooler
  • the heat exchanger 19 is arranged upstream of the intake manifold 9 in the direction of flow of the inlet gas, and is therefore traversed by the inlet gas before arriving in the intake manifold 9.
  • intake manifold 9 presents therefore also in this example an interface part with the heat exchanger 19, which is therefore an upstream part, designated by the reference h in FIG.
  • the invention relates more particularly to a device for varying the compression ratio or volumetric ratio of the internal combustion engine 3.
  • the device for varying the volumetric ratio 21 is shown schematically in FIGS. 3 and 6a, 6b.
  • This device for varying the volumetric ratio 21 is configured to be connected to the cylinder head 5 of the internal combustion engine 3 (see FIG. 3).
  • the volumetric ratio variation device 21 may at least partly be integrated with the air intake module 1, and more particularly with the intake manifold 9.
  • the volumetric ratio is the ratio between the volume of a combustion chamber 15 of a cylinder 7, when the piston (not shown), intended to move linearly in the combustion chamber 15, is at the bottom dead center and when the piston (not shown) is at the top dead center.
  • the bottom dead center corresponds to the lowest point of the piston stroke (not shown) in the cylinder 7, that is to say when the volume of the combustion chamber 15 is the largest, which corresponds to the end of the admission phase.
  • the top dead center corresponds to the highest point of the piston stroke (not shown) in the cylinder 7, that is to say when the volume of the combustion chamber 15 is the lowest, which corresponds to the beginning of the engine cycle or at the time of maximum compression, before the start of combustion of the gas / fuel mixture.
  • volumetric ratio variation device 21 comprises: a predefined number of variable volume jackets 23, each variable volume jack 23 being configured to be in fluid communication with a combustion chamber 15 of an associated cylinder 7; internal combustion engine 3, and
  • variable volume jackets 23 means for modifying the volume of these variable volume jackets 23.
  • each variable volume jacket 23 is open on a combustion chamber 15 of an associated cylinder 7, partially shown in FIGS. 6a, 6b.
  • the volume intended to be in fluid communication with the chamber of The combustion of the cylinder 7 associated with this combustion chamber 15 is variable.
  • the volume modifying means allows the volume of the variable volume jackets 23 to be varied in fluid communication with the combustion chamber 15 between at least a first volume and a second volume.
  • FIG. 6a schematically shows the variable volume jacket 23 with a first volume intended to be in fluid communication with a corresponding combustion chamber 15, which is a minimum or even zero volume.
  • variable volume jacket 23 has a second volume to be in fluid communication with the corresponding combustion chamber 15, which is a maximum volume.
  • the variation of the volume of each variable volume jacket 23 causes a variation of the volumetric ratio of the associated cylinder 7 between at least a first volumetric ratio and a second volumetric ratio different.
  • this volume is added to the volume of the combustion chamber 15, thus reducing the volumetric ratio of the associated cylinder 7 .
  • the volume of each variable volume jacket 23 does not participate in the combustion of the gas / fuel mixture.
  • variable volume jackets 23 can be dissociated from the cylinder head 5.
  • the variable volume jackets 23 can be integrated in the intake manifold 9, in particular on the part / / intended to interface with the cylinder head 5 (see Figure 2).
  • the variable volume jackets 23 may be attached to the cylinder head 5 at the intake of the air intake module 1 to the internal combustion engine 3.
  • the cylinder head 5 comprises complementary cavities 26 in which the variable volume jackets 23 may be attached to the assembly of the air intake module 1 to the cylinder head 5.
  • variable volume 23 is integrated in the cylinder head 5.
  • each variable volume jacket 23 with a combustion chamber 15 of an associated cylinder 7 of the internal combustion engine 3 can be done via an associated communication channel 27 of the cylinder head 5. opening into the combustion chamber 15, as is best seen in Figure 3.
  • the communication channel 27 is machined in the yoke 5, for example by drilling.
  • This communication channel 27 may have a constant size along its entire length between the combustion chamber 15 and the variable volume jacket 23 that it connects.
  • This communication channel 27 is advantageously small enough to prevent the gas / fuel mixture ignited in the combustion chamber 15 from propagating in this communication channel 27 and the associated variable volume jacket 23. Thus, neither the communication channel 27 nor the variable volume jacket 23 participate in the combustion of the gas / fuel mixture.
  • it may be a communication channel 27 of substantially circular section having a diameter of between 1 mm and 5 mm, preferably less than or equal to 4 mm, more preferably less than or equal to 3mm.
  • Each variable volume jacket 23 has an orifice 29 in which the communication channel 27 is configured to open.
  • This orifice 29 is of complementary shape to the communication channel 27.
  • it may be a substantially circular orifice 29 having a diameter of between 1 mm and 5 mm, preferably less than or equal to 4mm, more preferably less than or equal to 3mm.
  • the orifice 29 is of the same diameter as the setting channel.
  • a porous medium (not shown) can be provided in each communication channel 27 of the yoke 5.
  • the porous medium can be arranged at least a portion of the length of the fluidic communication channel 27.
  • Such a porous medium acts as a filter for any particles. Without limitation, it may be ceramic.
  • the means for modifying the volume of each variable volume jacket 23 it can be integrated on the intake manifold 9, as is best seen in FIG. 5.
  • the volume modification means comprises:
  • volume control member 31 for each variable volume jacket 23, a volume control member 31, and at least one actuator 33 of the volume control members 31.
  • the volume control member 31 is a piston 31.
  • volume control member 31 is configured to be moved within the variable volume jacket 23 associated with:
  • FIG. 6a schematically shows the piston 31 in the first position, in which the combustion chamber 15 of an associated cylinder 7 is, via the communication channel 27 of the cylinder head 5, in communication with the first minimum volume , or zero, of the variable volume jacket 23.
  • the volumetric ratio or compression ratio is maximum.
  • the piston 31 has been moved so as to be in the second position, in which the combustion chamber 15 of the cylinder 7 is, via the communication channel 27 of the cylinder head 5, in communication with the second maximum volume of the variable volume jacket 23.
  • the volumetric ratio or compression ratio is minimum.
  • the actuator 33 is configured to drive the volume control member 31, such as a piston 31, from a control of the engine control system or computer.
  • the volumetric ratio variation device 21 can be controlled to arrive at a minimum value of the volumetric ratio or compression ratio.
  • the actuator 33 moves the piston 31 into the second position (see FIG. 6b) in order to increase the volume of the variable volume jacket 23 which is in fluid communication with the combustion chamber 15.
  • the volumetric ratio variation device 21 can be controlled to arrive at a maximum value of the volumetric ratio or compression ratio.
  • the actuator 33 moves the piston 31 into the first position (see FIG. 6a) in order to reduce the volume of the variable volume jacket 23 which is in fluid communication with the combustion chamber 15.
  • the actuator 33 may comprise at least one actuating element among: a hydraulic actuator, a pneumatic actuator, an electric motor 35 (see FIGS. 1, 2, 5, 7 and 8), an electromagnetic coil, a guiding system 37 at least in part by threading (see FIGS. 2, 5 and 7 to 10), for example comprising a screw or auger 372, a helical ramp type guiding system 39 (see FIG. 11), a guiding system by cam and pusher 41 (see FIG. 12), a gear system 43 (see FIGS. 7 and 8).
  • a hydraulic actuator a pneumatic actuator
  • an electric motor 35 see FIGS. 1, 2, 5, 7 and 8
  • an electromagnetic coil for example comprising a screw or auger 372
  • a helical ramp type guiding system 39 see FIG. 11
  • a guiding system by cam and pusher 41 see FIG. 12
  • a gear system 43 see FIGS. 7 and 8
  • one and the same actuator 33 is configured to move all of the volume control members 31 in movement.
  • the actuator 33 co-ordinates all the volume control members 31, such as pistons. 31, from a single command of the engine control system or computer. This allows to bring greater reliability.
  • volume control members 31 and at least one actuator 33 of these volume control members 31 on the air intake module 1, more precisely on the intake manifold 9, is better visible. in Figure 2.
  • the integration of the volume control members 31 can be done on the intake manifold 9, in particular on the part / / intended to interface with the cylinder head 5. More specifically, the intake manifold 9 comprises a number predefined housing 34, visible in Figure 4, for respectively receiving a body of volume control 31 not shown in FIG. 4. These housings 34 are arranged close to the supply ducts 11.
  • actuator 33 is unique for all the volume control members 31, namely the pistons 31, and comprises an electric motor 35 configured to drive in rotation a common guiding system 37 connected to the set of pistons 31.
  • the common guiding system is a guiding system 37 at least partly by threading, better visible in Figures 7 and 8.
  • a toothed wheel 371 is arranged around each piston 31 and the worm 372 is unique and connects all the toothed wheels 371.
  • the worm 372 is therefore common to all the toothed wheels 371.
  • the wheels toothed teeth 371 each have an internal thread 373 (see FIG. 8) for driving the associated piston 31 which has a corresponding external thread 310 (see FIG. 7).
  • the motor 35 can drive the common guiding system 37 via a gear system 43.
  • the electric motor 35 actuates the gear system 43 which in turn drives the worm 372 and the wheels teeth 371 so as to move the pistons 31 between the first and second positions, defined above, in the variable volume jackets 23 in order to vary the volume of the variable volume jackets 23 communicating with the combustion chambers 15 of the cylinders 7.
  • a hood 47 may be arranged to protect the electric motor
  • FIGS. 9 and 10 A second exemplary embodiment of variation of the volumetric ratio 21 is partially illustrated in FIGS. 9 and 10.
  • This second example differs from the first example previously described in that each variable volume jacket 23 is extended so as to protect the toothed wheel. 371 of the guiding system 37 of the pistons 31 and advantageously also the portion of the piston 31 intended to be arranged on the opposite side to the cylinder head 5.
  • the delimitation between the portion of the means 25 for modifying the volume of each variable volume jacket 23 intended for be arranged on the side of the yoke 5 and the opposite part is schematized by the axis with dashes A in Figures 9 and 10.
  • each variable volume jacket 23 is extended by at least one circular housing 49 to receive the toothed wheel 371 of the guide system 37.
  • at least one bearing 51 is advantageously arranged between each toothed wheel 371 and the housing circular 49, here two bearings 51 are provided.
  • a second jacket 53 is still in the extension of each variable volume jacket 23 and the circular housing 49.
  • the actuator 33 may comprise an electric motor configured to drive the guiding system. 37 for example via a gear system 43. Also, a cover 47 may be arranged to protect the electric motor 35 and the gear system 43.
  • FIG. 11 diagrammatically represents a variant of embodiment of variation of the volumetric ratio 21 with a helical ramp type guidance system 39 and FIG. 12 with a cam and pushing guide system 41.
  • the actuator 33 comprising such guidance systems of helical ramp type 39 or cam and push 41 is configured to drive the volume control member 31, such as a piston 31, from a control of the engine or computer control system, in order to vary the position of the piston 31 in each variable volume jacket 23 and thus to adapt the volumetric ratio of the cylinders 7 of the internal combustion engine 3.
  • the device for varying the volumetric ratio 21, as described above, comprising variable volume jackets 23 to the same number as the cylinders 7 of the internal combustion engine 3, each of these folders 23 being in fluid communication with the chamber of combustion 15 of a cylinder associated respective 7, allows to vary the compression ratio or volumetric ratio according to the needs, in particular according to the speed and the engine load.
  • variable volume jackets 23 makes it possible to guarantee a variation of the compression ratio or volumetric ratio for all the cylinders 7, which ensures a high reliability of the device. of variation of the volumetric ratio 21.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un dispositif de variation du rapport volumétrique (21) d'un moteur à combustion interne (3) de véhicule automobile, ledit dispositif (21) étant configuré pour être relié à la culasse (5) dudit moteur (3). Selon l'invention, ledit dispositif (21) comporte : - un nombre prédéfini de chemises à volume variable (23), chaque chemise à volume variable (23) étant configurée pour être en communication fluidique avec une chambre de combustion (15) d'un cylindre (7) associé dudit moteur (3), et - un moyen de modification (25) du volume desdites chemises (23), entre au moins un premier volume et un deuxième volume. L'invention concerne également un module d'admission d'air (1) comportant un tel dispositif (21).

Description

Dispositif de variation de rapport volumétrique et module d'admission d'air correspondant
La présente invention s'applique au domaine des moteurs à combustion interne de véhicules automobiles. L'invention concerne en particulier un dispositif de variation du rapport volumétrique d'un moteur à combustion interne et un module d'admission d'air pour moteur à combustion interne correspondant.
L'invention vise plus particulièrement les moteurs multicylindres. Les moteurs concernés par l'invention sont notamment à allumage commandé (moteurs à essence). L'invention peut s'appliquer aux moteurs à allumage par compression (moteurs Diesel).
Les moteurs peuvent être suralimentés ou alimentés à la pression atmosphérique. À cet effet, un module d'admission d'air permet d'alimenter les cylindres du moteur en gaz d'admission. Les gaz admis dans la chambre de combustion, dans laquelle un mélange de comburant et de carburant est brûlé pour générer le travail du moteur, sont dénommés gaz d'admission.
De manière habituelle, un moteur fonctionne avec la totalité de ses cylindres suivant un cycle connu comprenant les phases suivantes d'admission, de compression, de combustion/détente et d'échappement. Ce cycle est caractérisé par son rendement.
Classiquement, un moteur fonctionne avec un taux de compression fixe. Ce taux de compression est égal au rapport volumétrique entre le volume de la chambre de combustion de chaque cylindre du moteur dans laquelle se déplace un piston, lorsque ce piston est au point mort bas (après la phase d'admission) et lorsque le piston est au point mort haut (en fin de compression avant le début de la combustion). Le rapport volumétrique ou taux de compression fixe est défini par un compromis entre le rendement du moteur et la limite de cliquetis imposée par les caractéristiques du carburant.
En effet, les moteurs à allumage commandé sont sujets à des phénomènes de cliquetis, et lors d'un phénomène de cliquetis, une combustion beaucoup plus rapide qu'à la normale du mélange gaz/carburant a pour conséquence des pics de pression dans la chambre de combustion, ce qui génère du bruit. Généralement le carburant est choisi avec un indice d'octane suffisant de façon à limiter le phénomène de cliquetis.
En outre, le rendement du moteur augmente avec son taux de compression ou rapport volumétrique. Or, pour les moteurs à allumage commandé, avec un fort taux de compression ou rapport volumétrique, le risque de cliquetis augmente. Le taux de compression ou rapport volumétrique est en conséquence choisi le plus faible possible pour réduire les cliquetis.
Par ailleurs, dans le domaine automobile, un moteur présente une grande plage de fonctionnement en termes de régimes de rotation et de charges moteur. Cependant, le taux de compression ou rapport volumétrique choisi est adapté pour un point de fonctionnement donné dimensionné notamment en fonction du risque de cliquetis, et peut s'avérer inadapté pour d'autres points de fonctionnement. Ainsi, il en résulte que le rendement moteur n'est pas optimal sur l'ensemble de la plage de fonctionnement du moteur, notamment à faible régime, faible charge.
Afin de remédier à la perte de rendement moteur sur certaines plages de fonctionnement, il a été proposé un taux de compression variable, aussi connu sous le sigle VCR en anglais pour « variable compression ratio », afin d'adapter le taux de compression à la valeur souhaitée.
Cependant, les solutions connues permettant une telle variation du taux de compression ou rapport volumétrique pendant le fonctionnement du moteur, sont de réalisation mécanique complexe et onéreuse. En effet, il est connu notamment de modifier la géométrie de l'équipage mobile, par exemple par une variation de hauteur du toit de piston, une modification de la longueur de bielle, un déplacement de l'axe du vilebrequin ou encore une modification de la hauteur de culasse, voire de rompre avec le schéma classique de bielle-manivelle pour intégrer un système en mouvement complexe avec engrenage.
De plus, le contrôle de la valeur du taux de compression ou rapport volumétrique est compliqué et peut dans certains cas ne pas être homogène d'un cylindre à l'autre, réduisant la fiabilité de ces solutions.
Par ailleurs, la conception des culasses actuelles ne permet pas d'intégrer au sein des culasses des dispositifs permettant de faire varier le volume de la chambre de combustion, sans impacter la conception de l'équipage mobile.
La présente invention se propose de remédier au moins partiellement aux inconvénients ci-dessus mentionnés en proposant un dispositif de variation du rapport volumétrique pour un moteur à combustion interne n'impactant pas la conception de l'équipage mobile sans être intégré au sein de la culasse, et qui soit fiable.
À cet effet l'invention a pour objet un dispositif de variation du rapport volumétrique d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, ledit dispositif étant configuré pour être relié à la culasse dudit moteur.
Selon l'invention ledit dispositif comporte :
un nombre prédéfini de chemises à volume variable, chaque chemise à volume variable étant configurée pour être en communication fluidique avec une chambre de combustion d'un cylindre associé dudit moteur, et
- un moyen de modification du volume desdites chemises, entre au moins un premier volume et un deuxième volume, la variation du volume de chaque chemise à volume variable étant configurée pour entraîner une variation du rapport volumétrique du cylindre associé entre au moins un premier rapport volumétrique et un deuxième rapport volumétrique différents.
Ainsi, en modifiant le volume en communication fluidique avec la chambre de combustion de chaque cylindre, le rapport volumétrique des cylindres du moteur à combustion interne peut être adapté de façon simple et ainsi être plus en adéquation avec le régime et la charge moteur, tout en réduisant le risque de phénomène de cliquetis.
Ledit dispositif peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
le moyen de modification du volume comporte :
• pour chaque chemise à volume variable, un organe de contrôle de volume, et · au moins un actionneur des organes de contrôle de volume ;
l'organe de contrôle de volume est un piston ;
l'organe de contrôle de volume est configuré pour être déplacé à l'intérieur de la chemise à volume variable associée entre :
• une première position, de façon à définir le premier volume de la chemise à volume variable, et
• une deuxième position, de façon à définir le deuxième volume de la chemise à volume variable ; le moyen de modification du volume comporte un unique actionneur pour l'ensemble des organes de contrôle de volume ;
actionneur comprend un actionneur hydraulique ;
actionneur comprend un actionneur pneumatique ;
- actionneur comprend un moteur électrique ;
actionneur comprend une bobine électromagnétique ;
actionneur comprend un système de guidage au moins en partie par filetage ;
le système de guidage comporte pour chaque organe de contrôle de volume, une roue dentée configurée pour entraîner l'organe de contrôle de volume associé, et une vis sans fin commune configurée pour entraîner l'ensemble des roues dentées ; les roues dentées présentent respectivement un filetage intérieur et les organes de contrôle de volume présentent respectivement un filetage extérieur correspondant configuré pour coopérer avec le filetage intérieur de la roue dentée associée ;
actionneur comprend un système de guidage de type rampe hélicoïdale ;
- actionneur comprend un système de guidage par came et poussoir ;
l'actionneur comprend un système d'engrenages ;
l'actionneur comprend un système d'engrenages par l'intermédiaire duquel le moteur électrique est configuré pour entraîner le système de guidage ;
chaque chemise à volume variable est configurée pour être reliée à un canal de mise en communication associé de la culasse, ledit canal étant configuré pour déboucher dans une chambre de combustion d'un cylindre associé dudit moteur ;
chaque chemise à volume variable présente un orifice dans lequel le canal de mise en communication est configuré pour déboucher, et de diamètre compris entre 1mm et 5mm, de préférence inférieur ou égal à 4mm, de préférence encore inférieur ou égal à 3mm ;
chaque chemise à volume variable est configurée pour être reliée à un canal de mise en communication associé dans lequel un milieu poreux est agencé.
L'invention concerne également un module d'admission d'air pour moteur à combustion interne configuré pour être fixé à la culasse d'un moteur à combustion interne comprenant un nombre prédéfini de cylindres, ledit module étant configuré pour alimenter chaque cylindre dudit moteur en gaz d'admission. Selon l'invention, le module d'admission d'air comporte en outre un dispositif de variation du rapport volumétrique dudit moteur tel que défini précédemment.
Ledit module d'admission d'air peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
- le module d'admission d'air comporte un collecteur d'admission comportant un nombre prédéfini de conduits d'alimentation configurés pour alimenter respectivement en gaz d'admission un cylindre dudit moteur ;
ledit au moins un dispositif de variation du rapport volumétrique est au moins en partie intégré dans le collecteur d'admission ;
- le collecteur d'admission comporte un nombre prédéfini de logements pour recevoir respectivement un organe de contrôle de volume du dispositif de variation du rapport volumétrique ;
le collecteur d'admission comporte ledit au moins un actionneur des organes de contrôle de volume du dispositif de variation du rapport volumétrique ;
- le module d'admission d'air comprend un échangeur thermique agencé en amont du collecteur d'admission selon le sens d'écoulement des gaz d'admission, l'échangeur thermique étant configuré pour refroidir les gaz d'admission avant répartition dans le collecteur d'admission. L'invention porte également sur un moteur à combustion interne comportant une culasse et un nombre prédéfini de cylindres.
Selon l'invention, un dispositif de variation du rapport volumétrique tel que défini précédemment est rapporté sur la culasse dudit moteur.
Selon un aspect de l'invention, ledit dispositif comporte :
- le même nombre prédéfini de chemises à volume variable que de cylindres, chaque chemise à volume variable étant en communication fluidique avec une chambre de combustion d'un cylindre associé dudit moteur, et
un moyen de modification du volume desdites chemises, entre au moins un premier volume et un deuxième volume, la variation du volume de chaque chemise à volume variable étant configurée pour entraîner une variation du rapport volumétrique du cylindre associé entre au moins un premier rapport volumétrique et un deuxième rapport volumétrique différents. Selon un autre aspect de l'invention, la culasse présente pour chaque chemise à volume variable, un canal de mise en communication associé débouchant d'une part dans ladite chemise et d'autre part dans une chambre de combustion d'un cylindre associé dudit moteur.
Selon encore un autre aspect de l'invention, un module d'admission d'air tel que défini précédemment est fixé sur la culasse dudit moteur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 montre un module d'admission d'air comprenant un dispositif de variation de rapport volumétrique selon l'invention monté sur une culasse d'un moteur à combustion interne,
- la figure 2 est une vue en perspective du module d'admission d'air de la figure 1 sur laquelle on a ôté un couvercle du dispositif de variation de rapport volumétrique,
- la figure 3 est une vue en coupe d'un moteur à combustion interne montrant de façon schématique le dispositif de variation de rapport volumétrique relié à la culasse du moteur,
- la figure 4 est une vue en perspective d'un collecteur d'admission du module d'admission intégrant le dispositif de variation de rapport volumétrique représenté partiellement,
- la figure 5 est une vue en coupe montrant le collecteur d'admission intégrant le dispositif de variation de rapport volumétrique et relié à la culasse d'un moteur à combustion interne,
- la figure 6a montre de façon schématique un organe de contrôle du volume d'une chemise à volume variable du dispositif de variation de rapport volumétrique dans une première position,
- la figure 6b montre de façon schématique un organe de contrôle du volume d'une chemise à volume variable du dispositif de variation de rapport volumétrique dans une deuxième position,
- la figure 7 est une vue en perspective montrant le dispositif de variation de rapport volumétrique selon un premier exemple de réalisation relié à la culasse du moteur, - la figure 8 montre un actionneur comprenant un moteur électrique et un système de guidage commun des organes de contrôle de volume du dispositif de variation de rapport volumétrique de la figure 7,
- la figure 9 est une vue en perspective montrant le dispositif de variation de rapport volumétrique selon un deuxième exemple de réalisation relié à la culasse du moteur,
- la figure 10 montre un système de guidage commun des organes de contrôle de volume du dispositif de variation de rapport volumétrique de la figure 9,
- la figure 11 montre de façon schématique un système de guidage de type rampe hélicoïdale des organes de contrôle de volume du dispositif de variation de rapport volumétrique, et
- la figure 12 montre de façon schématique un système de guidage par came et poussoir des organes de contrôle de volume du dispositif de variation de rapport volumétrique.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
Dans la description, on peut indexer certains éléments, comme par exemple premier élément ou deuxième élément. Dans ce cas, il s'agit d'un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n'implique pas une priorité d'un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n'implique pas non plus un ordre dans le temps.
On a représenté sur les figures let 2 un module d'admission d'air 1 pour un moteur à combustion interne 3 de véhicule automobile (partiellement représenté sur les figures 1 et 3) comportant notamment une culasse 5 et un nombre prédéfini de cylindres 7. On parle généralement de moteur multicylindre.
Le module d'admission d'air 1 est destiné à être placé et fixé sur la culasse 5 du moteur à combustion interne 3.
Ce module d'admission d'air 1 est configuré pour alimenter les cylindres 7 du moteur à combustion interne 3 en gaz d'admission, c'est-à-dire de l'air d'alimentation, ou de suralimentation, éventuellement mélangé avec des gaz d'échappement récupérés en sortie moteur, conformément à un procédé connu généralement sous le sigle EGR pour « Exhaust Gas Recirculation » en anglais.
Par la suite, on définit les termes « amont » et « aval » par rapport au sens d'écoulement des gaz d'admission dans le module d'admission d'air 1.
Le module d'admission d'air 1 comporte un collecteur d'admission 9 (voir figures 1 à 5). Le collecteur d'admission 9 comporte un nombre prédéfini de conduits d'alimentation 11 respectivement dédiés à chaque cylindre 7 du moteur à combustion interne 3 et permettant de répartir le flux de gaz d'admission dans les différents cylindres 7. Le collecteur d'admission 9 comporte donc autant de conduits d'alimentation 11 que le moteur à combustion interne 3 associé a de cylindres 7. Les conduits d'alimentation 11 du collecteur d'admission 9 sont destinés à se prolonger dans la culasse 5 (voir figures 3 et 5). Autrement dit les conduits d'alimentation 11 du collecteur d'admission 9 sont destinés à être en communication fluidique avec des conduits complémentaires 13 dans la culasse 5. Ces conduits complémentaires 13 débouchent respectivement dans une chambre de combustion 15 d'un cylindre 7 (figure 3), dans laquelle un piston (non représenté) est configuré pour se déplacer linéairement. Le collecteur d'admission 9 présente donc une partie d'interface avec la culasse 5, qui est donc une partie avale, désignée par la référence // sur les figures 2 et 4.
Selon les exemples de réalisation illustrés sur les figures 1 et 2, le module d'admission d'air 1 comporte également un collecteur d'entrée 17 alimenté en gaz d'admission par un système non représenté sur les figures.
Afin d'augmenter la densité de l'air d'admission d'un moteur turbocompressé, il est connu de refroidir l'air de suralimentation au moyen d'un échangeur thermique 19 du module d'admission d'air 1. Cet échangeur thermique 19 est généralement appelé refroidisseur d'air de suralimentation aussi connu sous l'acronyme « RAS ». L'échangeur thermique 19 est agencé en amont du collecteur d'admission 9 selon le sens d'écoulement des gaz d'admission, et est donc traversé par les gaz d'admission avant d'arriver dans le collecteur d'admission 9. Le collecteur d'admission 9 présente donc également dans cet exemple une partie formant interface avec l'échangeur thermique 19, qui est donc une partie amont, désignée par la référence h sur la figure 4.
L'invention vise plus particulièrement un dispositif de variation du taux de compression ou rapport volumétrique 21 du moteur à combustion interne 3. Le dispositif de variation du rapport volumétrique 21 est représenté de façon schématique sur les figures 3 et 6a, 6b.
Ce dispositif de variation du rapport volumétrique 21 est configuré pour être relié à la culasse 5 du moteur à combustion interne 3 (voir figure 3). Le dispositif de variation du rapport volumétrique 21 peut au moins en partie être intégré au module d'admission d'air 1, et plus particulièrement au collecteur d'admission 9.
Le rapport volumétrique est le rapport entre le volume d'une chambre de combustion 15 d'un cylindre 7, lorsque le piston (non représenté), destiné à se déplacer linéairement dans la chambre de combustion 15, est au point mort bas et lorsque le piston (non représenté) est au point mort haut. Le point mort bas correspond au point le plus bas de la course du piston (non représenté) dans le cylindre 7, c'est-à-dire lorsque le volume de la chambre de combustion 15 est le plus grand, ce qui correspond à la fin de la phase d'admission. Le point mort haut correspond au point le plus haut de la course du piston (non représenté) dans le cylindre 7, c'est-à-dire lorsque le volume de la chambre de combustion 15 est le plus faible, ce qui correspond au commencement du cycle moteur ou au moment de la compression maximum, avant le début de la combustion du mélange gaz/carburant.
En particulier, le dispositif de variation du rapport volumétrique 21 comporte : - un nombre prédéfini de chemises à volume variable 23, chaque chemise à volume variable 23 étant configurée pour être en communication fluidique avec une chambre de combustion 15 d'un cylindre 7 associé du moteur à combustion interne 3, et
un moyen de modification 25 du volume de ces chemises à volume variable 23.
Autrement dit, chaque chemise à volume variable 23 est ouverte sur une chambre de combustion 15 d'un cylindre 7 associé, partiellement représenté sur les figures 6a, 6b. Le volume destiné à être en communication fluidique avec la chambre de combustion 15 du cylindre 7 associé avec cette chambre de combustion 15 est variable.
Le moyen de modification 25 du volume permet de faire varier le volume des chemises à volume variable 23 en communication fluidique avec la chambre de combustion 15 entre au moins un premier volume et un deuxième volume.
La figure 6a montre de façon schématique la chemise à volume variable 23 avec un premier volume destiné à être en communication fluidique avec une chambre de combustion 15 correspondante, qui est un volume minimum, voire nul.
Sur la figure 6b, la chemise à volume variable 23 présente un deuxième volume destiné à être en communication fluidique avec la chambre de combustion 15 correspondante, qui est un volume maximum.
La variation du volume de chaque chemise à volume variable 23 entraine une variation du rapport volumétrique du cylindre 7 associé entre au moins un premier rapport volumétrique et un deuxième rapport volumétrique différents. En effet, si le volume destiné à être ouvert sur la chambre de combustion 15 associée augmente dans la chemise à volume variable 23, ce volume vient s'ajouter au volume de la chambre de combustion 15, diminuant ainsi le rapport volumétrique du cylindre 7 associé. À l'inverse, si le volume diminue dans la chemise à volume variable 23, le rapport volumétrique du cylindre 7, dont la chambre de combustion 15 est en communication fluidique avec cette chemise à volume variable 23, augmente. Pour autant, le volume de chaque chemise à volume variable 23 ne participe pas à la combustion du mélange gaz/carburant.
Selon une première variante de réalisation, les chemises à volume variable 23 peuvent être dissociées de la culasse 5. En particulier, en référence à la figure 5, les chemises à volume variable 23 peuvent être intégrées au collecteur d'admission 9, notamment sur la partie // destinée à faire l'interface avec la culasse 5 (voir figure 2). En se référant de nouveau à la figure 5, les chemises à volume variable 23 peuvent être fixées sur la culasse 5 à l'assemblage du module d'admission d'air 1 au moteur à combustion interne 3. À cet effet, la culasse 5 comprend des cavités complémentaires 26 dans lesquelles les chemises à volume variable 23 peuvent être fixées à l'assemblage du module d'admission d'air 1 à la culasse 5.
Selon une deuxième variante de réalisation, on peut envisager que les chemises à volume variable 23 soit intégrées à la culasse 5.
En outre, la mise en communication fluidique de chaque chemise à volume variable 23 avec une chambre de combustion 15 d'un cylindre 7 associé du moteur à combustion interne 3, peut se faire via un canal de mise en communication 27 associé de la culasse 5 débouchant dans la chambre de combustion 15, comme cela est mieux visible sur la figure 3.
Le canal de mise en communication 27 est usiné dans la culasse 5, par exemple par perçage.
Ce canal de mise en communication 27 peut présenter une taille constante sur toute sa longueur entre la chambre de combustion 15 et la chemise à volume variable 23 qu'il relie.
Ce canal de mise en communication 27 est avantageusement suffisamment petit pour éviter que le mélange gaz/carburant enflammé dans la chambre de combustion 15 ne se propage dans ce canal de mise en communication 27 et la chemise à volume variable 23 associée. Ainsi, ni le canal de mise en communication 27 ni la chemise à volume variable 23 ne participent à la combustion du mélange gaz/carburant. À titre d'exemple non limitatif, il peut s'agir d'un canal de mise en communication 27 de section sensiblement circulaire présentant un diamètre compris entre 1mm et 5mm, de préférence inférieur ou égal à 4mm, de préférence encore inférieur ou égal à 3mm.
Chaque chemise à volume variable 23 présente un orifice 29 dans lequel le canal de mise en communication 27 est configuré pour déboucher. Cet orifice 29 est de forme complémentaire au canal de mise en communication 27. À titre d'exemple non limitatif, il peut s'agir d'un orifice 29 sensiblement circulaire présentant un diamètre compris entre 1mm et 5mm, de préférence inférieur ou égal à 4mm, de préférence encore inférieur ou égal à 3mm. L'orifice 29 est de même diamètre que le canal de mise en commination.
En outre, afin d'éviter un éventuel encrassement des chemises à volume variable 23, on peut prévoir un milieu poreux (non représenté) dans chaque canal de mise en communication 27 de la culasse 5. Le milieu poreux (non représenté) peut être agencé au moins sur une partie de la longueur du canal de mise en communication 27 fluidique. Un tel milieu poreux (non représenté) fait office de filtre pour d'éventuelles particules. De façon non limitative, il peut s'agir de céramique. En ce qui concerne plus particulièrement le moyen de modification 25 du volume de chaque chemise à volume variable 23, celui-ci peut être intégré sur le collecteur d'admission 9, comme cela est mieux visible sur la figure 5.
Selon les modes de réalisation illustrés, le moyen de modification 25 du volume comporte :
pour chaque chemise à volume variable 23, un organe de contrôle de volume 31, et au moins un actionneur 33 des organes de contrôle de volume 31. De préférence, l'organe de contrôle de volume 31 est un piston 31.
En référence aux figures 6a et 6b, l'organe de contrôle de volume 31 est configuré pour être déplacé à l'intérieur de la chemise à volume variable 23 associée entre :
une première position (figure 6a), de façon à définir le premier volume de la chemise à volume variable 23 destiné à communiquer avec la chambre de combustion 15, et
une deuxième position (figure 6b), de façon à définir le deuxième volume de la chemise à volume variable 23 destiné à communiquer avec la chambre de combustion 15.
La figure 6a montre de façon schématique le piston 31 dans la première position, dans laquelle la chambre de combustion 15 d'un cylindre 7 associé est, via le canal de mise en communication 27 de la culasse 5, en communication avec le premier volume minimum, voire nul, de la chemise à volume variable 23. Dans ce cas, le rapport volumétrique ou taux de compression est maximum.
Sur la figure 6b, le piston 31 a été déplacé de manière à se trouver dans la deuxième position, dans laquelle la chambre de combustion 15 du cylindre 7 est, via le canal de mise en communication 27 de la culasse 5, en communication avec le deuxième volume maximum de la chemise à volume variable 23. Dans ce cas, le rapport volumétrique ou taux de compression est minimum.
En se référant de nouveau à la figure 5, l'actionneur 33 quant à lui, est configuré pour entraîner l'organe de contrôle de volume 31, tel qu'un piston 31, à partir d'une commande du système de commande moteur ou calculateur. En particulier, à pleine charge, c'est-à-dire « pied au plancher », le dispositif de variation du rapport volumétrique 21 peut être commandé pour arriver à une valeur minimum du rapport volumétrique ou taux de compression. Dans ce cas, l'actionneur 33 déplace le piston 31 dans la deuxième position (voir figure 6b) afin d'augmenter le volume de la chemise à volume variable 23 qui est en communication fluidique avec la chambre de combustion 15.
Au contraire, à faible charge, le dispositif de variation du rapport volumétrique 21 peut être commandé pour arriver à une valeur maximum du rapport volumétrique ou taux de compression. Dans ce cas, l'actionneur 33 (figure 5) déplace le piston 31 dans la première position (voir figure 6a) afin de réduire le volume de la chemise à volume variable 23 qui est en communication fluidique avec la chambre de combustion 15.
L'actionneur 33 peut comprendre au moins un élément d'actionnement parmi : un actionneur hydraulique, un actionneur pneumatique, un moteur électrique 35 (voir figures 1, 2, 5, 7 et 8), une bobine électromagnétique, un système de guidage 37 au moins en partie par filetage (voir figures 2, 5 et 7 à 10), par exemple comprenant une vis ou une vis sans fin 372, un système de guidage de type rampe hélicoïdale 39 (voir figure 11), un système de guidage par came et poussoir 41 (voir figure 12), un système d'engrenages 43 (voir figures 7 et 8).
Préférentiellement, un seul et même actionneur 33 est configuré pour entraîner en déplacement l'ensemble des organes de contrôle de volume 31. Notamment, l'actionneur 33 entraine de manière coordonnée l'ensemble des organes de contrôle de volume 31, tels que des pistons 31, à partir d'une seule commande du système de commande moteur ou calculateur. Ceci permet d'apporter une plus grande fiabilité.
L'intégration des organes de contrôle de volume 31 et d'au moins un actionneur 33 de ces organes de contrôle de volume 31 sur le module d'admission d'air 1, plus précisément sur le collecteur d'admission 9, est mieux visible sur la figure 2.
L'intégration des organes de contrôle de volume 31 peut se faire sur le collecteur d'admission 9, notamment sur la partie // destinée à faire l'interface avec la culasse 5. Plus précisément, le collecteur d'admission 9 comporte un nombre prédéfini de logements 34, visibles sur la figure 4, pour recevoir respectivement un organe de contrôle de volume 31 non représenté sur la figure 4. Ces logements 34 sont agencés à proximité des conduits d'alimentation 11.
Un premier exemple de réalisation du dispositif de variation du rapport volumétrique 21 et notamment du moyen de modification 25 du volume de chaque chemise à volume variable 23 est illustré sur les figures 2, 4, 5, 7 et 8. Selon ce premier exemple, actionneur 33 est unique pour l'ensemble des organes de contrôle de volume 31, à savoir les pistons 31, et comporte un moteur électrique 35 configuré pour entraîner en rotation un système de guidage 37 commun relié à l'ensemble des pistons 31.
Dans cet exemple, le système de guidage commun est un système de guidage 37 au moins en partie par filetage, mieux visible sur les figures 7 et 8. Plus précisément il s'agit d'un système de roues dentées 371 et d'une vis sans fin 372. Une roue dentée 371 est agencée autour de chaque piston 31 et la vis sans fin 372 est unique et relie toutes les roues dentées 371. La vis sans fin 372 est donc commune à l'ensemble des roues dentées 371. Les roues dentées 371 présentent chacune un filetage intérieur 373 (voir figure 8) pour l'entraînement du piston 31 associé qui présente un filetage extérieur 310 correspondant (voir figure 7).
Encore selon cet exemple, le moteur 35 peut entraîner le système de guidage 37 commun via un système d'engrenages 43.
Ainsi, lorsque le dispositif de variation du rapport volumétrique 21 est commandé pour faire varier la valeur du rapport volumétrique ou taux de compression, le moteur électrique 35 actionne le système d'engrenages 43 qui entraine à son tour la vis sans fin 372 et les roues dentées 371 de façon à déplacer les pistons 31 entre les première et deuxième positions, définies précédemment, dans les chemises à volume variable 23 afin de faire varier le volume des chemises à volume variable 23 communiquant avec les chambres de combustion 15 des cylindres 7.
On peut prévoir un couvercle 45 (voir figures 1 et 4) disposé du côté opposé aux chemises 23 à volume variable destinées à se prolonger dans la culasse 5, de façon à protéger au moins en partie le système de guidage 37 des pistons 31.
De même, un capot 47 peut être agencé de façon à protéger le moteur électrique
35 et le système d'engrenages 43. Un deuxième exemple de réalisation dispositif de variation du rapport volumétrique 21 est partiellement illustré sur les figures 9 et 10. Ce deuxième exemple diffère du premier exemple précédemment décrit par le fait que chaque chemise à volume variable 23 se prolonge de façon à protéger la roue dentée 371 du système de guidage 37 des pistons 31 et avantageusement également la partie du piston 31 destinée à être agencée du côté opposé à la culasse 5. La délimitation entre la partie du moyen de modification 25 du volume de chaque chemise à volume variable 23 destinée à être agencée du côté de la culasse 5 et la partie opposée est schématisée par l'axe avec des tirets A sur les figures 9 et 10.
Plus précisément, chaque chemise à volume variable 23 est prolongée par au moins un logement circulaire 49 pour recevoir la roue dentée 371 du système de guidage 37. Dans ce cas, au moins un roulement 51 est avantageusement disposé entre chaque roue dentée 371 et le logement circulaire 49, ici deux roulements 51 sont prévus.
De plus dans cet exemple, une deuxième chemise 53 est encore dans le prolongement de chaque chemise à volume variable 23 et du logement circulaire 49.
De façon similaire au premier exemple de réalisation en référence aux figures 2, 4, 5, 7 et 8, et bien que non représenté sur les figures 9 et 10, l'actionneur 33 peut comprendre un moteur électrique configuré pour entraîner le système de guidage 37 par exemple par l'intermédiaire d'un système d'engrenages 43. Également, un capot 47 peut être agencé de façon à protéger le moteur électrique 35 et le système d'engrenages 43.
Le principe de fonctionnement du dispositif de variation du rapport volumétrique 21 précédemment décrit en référence au premier exemple de réalisation s'applique à ce deuxième exemple de réalisation. Enfin, la figure 11 représente de façon schématique une variante de réalisation dispositif de variation du rapport volumétrique 21 avec un système de guidage de type rampe hélicoïdale 39 et la figure 12 avec un système de guidage par came et poussoir 41. De façon similaire aux exemples de réalisation précédemment décrits, l'actionneur 33 comprenant de tels systèmes de guidage de type rampe hélicoïdale 39 ou par came et poussoir 41 est configuré pour entraîner l'organe de contrôle de volume 31, tel qu'un piston 31, à partir d'une commande du système de commande moteur ou calculateur, afin de varier la position du piston 31 dans chaque chemise à volume variable 23 et ainsi adapter le rapport volumétrique des cylindres 7 du moteur à combustion interne 3.
Ainsi, le dispositif de variation du rapport volumétrique 21, tel que décrit précédemment, comprenant des chemises à volume variable 23 au même nombre que les cylindres 7 du moteur à combustion interne 3, chacune de ces chemises 23 étant en communication fluidique avec la chambre de combustion 15 d'un cylindre 7 associé respectif, permet de faire varier le taux de compression ou rapport volumétrique selon les besoins, notamment en fonction du régime et de la charge moteur.
L'intégration d'un tel dispositif 21 peut se faire sur le collecteur d'admission 9 d'un module d'admission d'air 1, de façon simple sans nécessiter de modifier l'équipage mobile ni augmenter l'encombrement de la culasse 5.
En outre, l'action coordonnée sur l'ensemble des pistons 31 mobiles dans les chemises à volume variable 23 permet de garantir une variation du taux de compression ou rapport volumétrique pour l'ensemble des cylindres 7, ce qui assure une grande fiabilité du dispositif de variation du rapport volumétrique 21.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de variation du rapport volumétrique (21) d'un moteur à combustion interne (3) de véhicule automobile, ledit dispositif (21) étant configuré pour être relié à la culasse (5) dudit moteur (3),
caractérisé en ce que ledit dispositif (21) comporte :
un nombre prédéfini de chemises à volume variable (23), chaque chemise à volume variable (23) étant configurée pour être en communication fluidique avec une chambre de combustion (15) d'un cylindre (7) associé dudit moteur (3), et
- un moyen de modification (25) du volume desdites chemises (23), entre au moins un premier volume et un deuxième volume, la variation du volume de chaque chemise à volume variable (23) étant configurée pour entraîner une variation du rapport volumétrique du cylindre (7) associé entre au moins un premier rapport volumétrique et un deuxième rapport volumétrique différents.
2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de modification (25) du volume comporte :
pour chaque chemise à volume variable (23), un organe de contrôle de volume (31), et
au moins un actionneur (33) des organes de contrôle de volume (31).
3. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l'organe de contrôle de volume (31) est configuré pour être déplacé à l'intérieur de la chemise à volume variable (23) associée entre :
une première position, de façon à définir le premier volume de la chemise à volume variable (23), et
- une deuxième position, de façon à définir le deuxième volume de la chemise à volume variable (23).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel le moyen de modification (25) du volume comporte un unique actionneur (33) pour l'ensemble des organes de contrôle de volume (31).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel actionneur (33) comprend un moteur électrique (35).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel l'actionneur (33) comprend un système de guidage (37) au moins en partie par filetage.
7. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le système de guidage (37) comporte :
pour chaque organe de contrôle de volume (31), une roue dentée (371) configurée pour entraîner l'organe de contrôle de volume (31) associé, et
une vis sans fin (372) commune configurée pour entraîner l'ensemble des roues dentées (371).
8. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les roues dentées (371) présentent respectivement un filetage intérieur (373) et les organes de contrôle de volume (31) présentent respectivement un filetage extérieur (310) correspondant configuré pour coopérer avec le filetage intérieur (373) de la roue dentée (371) associée.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque chemise à volume variable (23) est configurée pour être reliée à un canal de mise en communication (27) associé de la culasse (5), ledit canal (27) étant configuré pour déboucher dans une chambre de combustion (15) d'un cylindre (7) associé dudit moteur (3).
10. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel chaque chemise à volume variable (23) présente un orifice (29), dans lequel le canal de mise en communication (27) est configuré pour déboucher, et de diamètre compris entre 1mm et 5mm, de préférence inférieur ou égal à 4mm, de préférence encore inférieur ou égal à 3mm.
11. Module d'admission d'air (1) pour moteur à combustion interne (3) configuré pour être fixé à la culasse (5) d'un moteur à combustion interne (3) comprenant un nombre prédéfini de cylindres (7), ledit module (1) étant configuré pour alimenter chaque cylindre (7) dudit moteur (3) en gaz d'admission, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de variation du rapport volumétrique (21) dudit moteur (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
12. Module d'admission d'air (1) selon la revendication précédente, comportant un collecteur d'admission (9) comportant un nombre prédéfini de conduits d'alimentation (11) configurés pour alimenter respectivement en gaz d'admission un cylindre (7) dudit moteur (3).
13. Module d'admission d'air (1) selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un dispositif de variation du rapport volumétrique (21) est au moins en partie intégré dans le collecteur d'admission (9).
14. Module d'admission d'air (1) selon la revendication précédente, dans lequel le collecteur d'admission (9) comporte un nombre prédéfini de logements (34) pour recevoir respectivement un organe de contrôle de volume (31) du dispositif de variation du rapport volumétrique (21) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4.
15. Module d'admission d'air (1) selon l'une des revendications 13 ou 14, dans lequel le collecteur d'admission (9) comporte ledit au moins un actionneur (33) des organes de contrôle de volume (31) du dispositif de variation du rapport volumétrique (21) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0626370A (ja) * 1992-07-08 1994-02-01 Toyota Motor Corp エンジンの可変圧縮比装置
JPH10103096A (ja) * 1996-09-30 1998-04-21 Suzuki Motor Corp 副室を有する４サイクルエンジン
WO2002044537A1 (fr) * 2000-11-29 2002-06-06 Cowans Kenneth W Moteur a rendement eleve avec taux de compression et charge variables (moteur vcrc)
US20150184597A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-02 Hyundai Motor Company Variable compression ratio engine
CN105221274A (zh) * 2014-06-06 2016-01-06 上海汽车集团股份有限公司 用于发动机的可变压缩比机构、可变压缩比发动机和汽车

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0626370A (ja) * 1992-07-08 1994-02-01 Toyota Motor Corp エンジンの可変圧縮比装置
JPH10103096A (ja) * 1996-09-30 1998-04-21 Suzuki Motor Corp 副室を有する４サイクルエンジン
WO2002044537A1 (fr) * 2000-11-29 2002-06-06 Cowans Kenneth W Moteur a rendement eleve avec taux de compression et charge variables (moteur vcrc)
US20150184597A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-02 Hyundai Motor Company Variable compression ratio engine
CN105221274A (zh) * 2014-06-06 2016-01-06 上海汽车集团股份有限公司 用于发动机的可变压缩比机构、可变压缩比发动机和汽车

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