Brevet FR2542812A1 — publié le 19840921

La présente invention se rapporte à un dispositif de commande du taux de compression d'une machine ou moteur à pistons à combustion interne comportant un piston auxiliaire qui, associé à chaque cylindre dudit moteur à combustion interne et faisant varier le volume d'une chambre auxiliaire reliée à la chambre de travail de ce cylindre, peut être ajusté au moyen d'un dispositif de réglage en fonction d'un paramètre d'état caractéristique dudit moteur à combustion interne. Il est déjà connu de compenser, par une variation de la grandeur de la chambre de compression et donc de la compression du moteur à combustion interne, les baisses de rendement qui se manifestent lors du fonctionnement sous charge partielle de moteurs à allumage par étincelle du fait de la régulation de la position du papillon d'étranglement, ce qui permet de réduire la consommation de carburant sous charge partielle ainsi que les émissions de polluants. Dans ce cas, on obtient des résultats optimaux lorsque la pression finale de la compression ou la pression de pointe de la combustion, respectivement, est maintenue sensiblement constante,indépendamment de la charge considérée du moteur à combustion interne, à une valeur à laquelle aucune combustion détonante ne se produit encore. Dans des dispositifs connus assurant la commande de la compression, l'ajustement du piston auxiliaire a généralement lieu en fonction de la charge du moteur à combustion interne, c'est-à-dire en fonction de la position d'un organe régulateur de puissance,comme par exemple la pédale d'accélération dudit moteur et, dans ce cas, ledit piston auxiliaire est ajusté pour augmenter le volume de la chambre auxiliaire lorsque la charge imposée au moteur croit (c'est-à-dire lorsque la sollicitation de la pédale d'accélération est accrue en conséquence). Dans un tel dispositif de commande de la compression, les proportions volumétriques doivent toutefois être fixées de manière à maintenir une distance suffisamment grande par rapport à la limite du cognement, en particulier lorsqu'on utilise des types et des qualités différents de carburants et lorsqu'il n'est pas possible de détecter ou de prendre davantage en considération des paramètres internes et externes de fonctionnement du moteur (comme par exemple la température de fonctionnement) qui se répercutent sur la limite du cognement. L'invention a par conséquent pour objet de proposer un dispositif de commande de la compression du type précité, à l'aide duquel il est possible d'obtenir un fonctionnement se traduisant par un meilleur rendement en maintenant toujours la compression du moteur, indépendamment de l'état de charge, sensiblement en deçà de la limite de cognement. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que le paramètre d'état caractéristique est le début d'une combustion détonante se produisant dans au moins l'une des chambres de travail du moteur à combustion interne. Conformément à l'invention, le début de la combustion détonante dans au moins l'un des cylindres du moteur à combustion interne est ainsi utilisé lui-meme pour commander le taux de compression, à l'aide, commodément, d'au moins un capteur de valeurs de mesure qui détecte le début d'une combustion detonante et en fonction de signaux duquel le dispositif de réglage associé au piston auxiliaire peut être actionné.L'ajustement dudit piston auxiliaire a alors lieu en mode pas à pas, ce piston étant ajusté dans le sens d'une réduction du volume de la chambre auxiliaire aussi longtemps qu'il ne se produit aucune combustion détonante, et dans le sens d'un accroissement dudit volume lorsqu'est présent un signal indiquant une combustion détonante.A ce propos, il est judicieux que l'ajustement dans le sens d'une augmentation du volume de la chambre auxiliaire en cas de combustion détonante ait lieu avec des pas de commande plus grands que ceux de l'ajustement dans le sens d'une diminution dudit volume En présence d'une variation éventuellement rapide de la condition de charge du moteur à combustion interne (par exemple lors du passage d'une faible charge partielle à la pleine charge), cela vise à atteindre un accroissement rapide du volume de la chambre auxiliaire et à assurer que les conditions de fonctionnement avec combustion détonante restent limitées aux intervalles de temps les plus brefs.En revanche, lors d'un ajustement inverse du piston auxiliaire dans le sens d'une diminution du volume de la chambre auxiliaire, un rattrapage aussi rapide n'est pas nécessaire car, dans le cas le moins favorable, le moteur à combustion interne fonctionne avec un taux de compression qui est peu propice au rendement sans pour autant être néfaste. L'avantage essentiel du dispositif conforme à l'invention consiste en ce qu'il est désormais possible de faire fonctionner un moteur à combustion interne à allumage par étincelle, indépendamment de son état- de charge, dans la. plus large mesure avec un taux de compression optimal situé peu en deçà de la limite de cognement. Dans ce cas, le taux de compression est automatiquement adapté à des types et qualités de carburant sensiblement différents, ainsi qu'à des paramètres internes et externes de fonctionnement du moteur. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin annexé sur lequel la figure unique est une coupe longitudinale schématique du cylindre d'un moteur à combustion interne dont la compression est commandée conformé ment à l'invention. Sur la figure, la référence 1 désigne globalement un moteur à pistons à combustion interne du type à allumage par étincelle destiné, par exemple, à propulser un véhicule automobile et la référence 2 désiane l'un de ses cylindres principaux dans lequel coulisse un piston principal 3. Ce piston principal 3 délimite, avec une culasse 5 du cylindre, une chambre principale de combustion 4 dans laquelle des canaux d'admission et d'évacuation débouchent de manière classique. Parmi ces orifices, seul est illustré un canal d'admission portant la référence 6 et auquel est associée une soupape d'admission 7. La chambre principale de combustion 4 est en communication avec une chambre auxiliaire de combustion 8 qui est disposée dans la culasse 5 et dont le volume peut entre modifié par un piston auxiliaire 10 coulissant dans un alésage 9 de ladite culasse. Pour ajuster le pis- ton auxiliaire 10, ce dernier est relié à un dispositif de réglage 11 pouvant être commandé par un dispositif de commande 13. Ce dispositif de commande 13 est raccordé à son tour à un capteur 12 de valeurs de mesure qui est monté à un emplacement -approprié du cylindre principal 2 et qui délivre des signaux au dispositif de commande 13 lorsqu'une combustion détonante se produit dans la chambre principale 4. S'il est théoriquement possible de munir chaque cylindre individuel 2 du moteur 1 de sa propre commande distincte de la compression indépendamment des autres cylindres, il est toutefois judicieux de prévoir une commande commune en utilisant, par exemple, un dispositif de réglage 11 commun aux pistons auxiliaires 10 de tous les cylindres et actionné, par un dispositif de commande 13, en fonction des signaux émis par un seul et unique capteur 12 de valeurs de mesure, ou bien par plusieurs capteurs 12 de ce type dont le nombre correspond par exemple à celui desdits Cylindres. Le dispositif de réglage destiné à ajuster le piston auxiliaire 10 peut être de n'importe quelle forme de réalisation. I1 importe seulement qu'il soit en mesure de régler le piston auxiliaire 10, en fonction des signaux de commande du dispositif 13, dans le sens d'un accroissement ou d'une diminution du volume de la chambre auxiliaire 8. Par exemple, il serait possible de prévoir un dispositif de réglage du type décrit dans la demande de brevet DE-A- 3 117 133. Selon ce document, l'ajustement du piston auxiliaire a lieu par voie hydraulique, la position de ce piston étant déterminée à chaque fois par une douille de commande réglable axialement. En vue d'assurer la commande en fonction des signaux du capteur 12 reperant le cognement, cette douille de commande pourrait être commandée par un mécanisme de distribution ou de commutation fonctionnant en mode pas à pas. Ce mécanisme de commutation pourrait alors, par des pas individuels de commande distincts, provoquer l'ajustement de la douille de commande, ou bien plus généralement du piston de commande, dans le sens d'une réduction du volume de la chambre auxiliaire 8 aussi longtemps que le capteur 12 n'émet aucun signal indiquant une combustion détonante.En revanche, lorsque ledit capteur 12 constate une combustion détonante dans l'une des chambres de combustion du moteur 1 ou dans toutes ces chambres , les pistons auxiliaires 10 sont de nouveau ajustés pas à pas en sens inverse, afin d'accroi- tre le volume de la chambre auxiliaire 8, jusqu'à ce que tout cognement disparaisse. Ensuite, l'ajustement a de nouveau lieu dans le sens opposé. Il s'avère ainsi que le ou les pistons auxiliaires 10 sont ajustés en permanence, et cela de telle sorte que le volume de la chambre de travail fluctue autour d'un état situé à la limite de la combustion détonante. On garantit de la sorte des pressions de combustion optimales pour le rendement du processus, le type et la qualité du carburant entrant alors automatiquement en ligne de compte. En outre, le vieillissement ainsi que d'autres paramètres internes et externes de fonctionnement du moteur sont également pris en considération et un état de fonctionnement proche de la combustion détonante est maintenu en permanence. Pour assurer qu'aucun fonctionnement avec combustion détonante ne se poursuive davantage, notamment en cas de variation brusque de la charge dans le sens d'une augmentation, les pas d'ajustement destinés à augmenter le volume de la chambre auxiliaire doivent, en général, être plus grands que ceux visant à une diminution de ce volume. On obtient de cette manière une adaptation très rapide du volume de la chambre de combustion à des charges croissantes, en empêchant des phases de cognement plus longues, mais en revanche une adaptation sensiblement moins rapide à des baisses de charge, moyennant certaines pertes de rendement qui ne sont toutefois pas notables. On obtient aussi de la sorte que, en cas de fonctionnement à la limite de la combustion détonante, les conditions de ce fonctionnement demeurent plutôt en deçà de cette limite. D'autres modifications apportées à cette commande de l'ajustement du piston auxiliaire seraient aussi envisageables. Ainsi, il serait possible de réaliser le dispositif de commande 13 d'une manière telle que les pas d'ajustement destinés à augmenter le volume de la chambre de combustion soient progressivement agrandis les uns après les autres pendant plusieurs cycles de compression en cas d'apparition d'une combustion détonante, afin d'obtenir une adaptation plus rapide encore à des charges croissantes imposées au moteur. Dans cycas, l'ampleur des pas d'ajustement pour ajuster le piston auxiliaire dans le sens d'une augmentation de volume de la chambre de combustion serait fonction de la fréquence d'apparition d'une combustion détonante. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande du taux de compression d'une machine ou moteur à pistons à combustion interne comportant un piston auxiliaire qui, associé à chaque cylindre dudit moteur à combustion interne et faisant varier le volume d'une chambre auxiliaire reliée à la chambre de travail de ce cylindre, peut être ajusté au moyen d'un dispositif de réglage en fonction d'un paramètre d'état caractéristique dudit moteur à combustion interne, dispositif caractérisé par le fait que ledit paramètre d'état caractéristique est le début d'une combustion détonante se produisant dans au moins l'une des chambres de travail (4) du moteur (1) à combustion interne. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est prévu au moins un capteur (12) de valeurs demesurerepérant une condition de combustion détonante dans au moins l'une (4) des chambres de travail du moteur (1) à combustion interne, capteur en fonction de signaux duquel le dispositif de réglage (11) associé au piston auxiliaire (10) peut être actionné. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de commande (13) qui, en fonction des signaux du capteur (12) de valeurs de mesure, sollicite le dispositif de réglage (11) assurant l'ajustement pas à pas du piston auxiliaire (10), d'une manière telle que ce piston auxiliaire (10) soit ajusté dans le sens d'une réduction du volume de la chambre auxiliaire (8) aussi longtemps que n'est présent aucun signal indiquant une combustion détonante, et dans le sens d'un accroissement du volume de ladite chambre auxiliaire (8) en présence d'un signal indiquant une combustion détonante. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les pas de commande destinés à ajuster le piston auxiliaire (10) afin d'augmenter le volume de la chambre auxiliaire (8) sont plus grands que les pas de commande ajustant ledit piston en vue d'une réduction dudit volume.