Brevet FR2554869A1 — publié le 19850517

La présente invention concerbe un dispositif permettant de supprimer dans un moteur d'automobile;l'arbre a cames,ainsi que 1n quasi-totalité des organes mécaniques servant a animer les soupapes, et remplacer ces divers éléments,par.une commande électro-magnétique des soupapes,dont 1n fonction se traduit pfr un résultat technique et thermo-dynamique différent,de ce qu'il est possible d'obtenir au moyen d'une commande des soupapes entièrement mécanique,en l'état actuel de la technique. De par sa realisation,l'arbre a cames est un organe mécanique d'une seule pièce,dont la position, et la g-ioimétrie des cames est immuable, ce qui a pour éffet,de situer le couple moteur a un régime d'utilisation relativement élevé,car pré-déterminé par construction, et donc invariable, or, en l'état de la technlque,lorsqu'un arbre a cames est conçu pour assurer un bon remplissage dans les hauts régimes,le fonctionnement a bas régime est mauvais,il est générateur de pollution et de consommation -ilevée,dans les basses zones d'emploi. La présente invention,en modifiant en cours de fonctionnement,les temps et les moments d'ouverture et de fermeture des soupapes,a pour éffet de déplacer le couple moteur, et l'adapter d'une façon plus adéquate,a chacune des phases de travail du moteur. Lorsque Ir charge augmente,le moteur ralentit,mais le couple étant dépla- e,un nouvel équilibre s'installe,il en résulte une plus grande souplesse de fonctionnement,notamment a bas régime. Outre la variabilité du couple moteur en cours de fonctionnement,ce qui est la caractéristique principale du dispositif,celui-ci offre de surcroil une précision,et une instantanéité du mouvement des soupapes,jamais atteinte par un arbre à cames,ou psr une quiconque commande mécanique,en l'état actuel de la technique. Une fidèle adaptation du rendement thermo-dynamique a chacune des phàses de travail du moteur,permet de réaliser,a puissance égale développée,une économie d'énergie appréciable, confortée par l'absence d'inertie, et de frottement des organes mécaniques supprimél-s. Ce dispositif est susceptible d'une tres grande diffusion industrielle, et commerciale,du fait qu'il s'adresse en particulier au domine de l(automobile, et qu(il possède 1 p-rticulnrite de pouvoir s'adapter tous les moteurs e explosion esistents,ou nouvellement construits, fonctionnant -3vec des soupapes. La présente invention comprend quatre parties, dont trois son éssentie les, Ire Partie: Elle est constituée pour chacune des soupapes,d'une paire d'electro-nimants (I) 3 culasse,plcés en position horizontale, dont les champs magnétiques sont opposis,les électro-aimants sont enfe mis dans deux carters en aluminuim (5) contenant de l'huile a haut poi d'ébullition,en utilisation intensive,l'huile a pour but de mintenir bobines magnétiques à une température compatible avec les phénomènes d résistivité,( 2me loi d'Ohm ) Le couvercle étanche des carters porte d ailettes de refroidissement,le corps extérieur des carters porte les bornes de connexion aux électro-athants. Les noyaux des bobines magnétiques traversent 1' paroi des carters,au moyen de joints d'étanchéité,la distance que sépare les carters qui es réglable, correspond au déplacement linéaire des soupapes, dans leurs li tes d'ouverture et de fermeture. Les deux carters (5' sont fixés de part et d'autre des rangées de soup près des tiges,dépourvues de leurs ressorts de rappel d'origine,selon variante les soupapes peuvent être munies de ressorts de rappel,dans c cas,une seule r.ngéesdJélectro-aimants est prévue. 2me partie: Elle est constituée par un levier en forme d'équerre (2), ticulé sur un axe placé a l'interseCtiOn des deux bras,l'extrémité hor zontale du levier est reliée a la tige de soupape (4) au moyen d'une r le démontable coulissant dans l'emprise du levier (2) l'extrémité vert le du levier (2) est munie d'une pastille en fer doux, placée dans le champ magnétique des électro-aimants, (I) opposés,l'attraction exercée le bras vertical du levier (2) ouvre et ferme les soupapes,par déplace ment angulaire de l'extrémité verticale du dit levier. 3me partie: Elle est constituée par un commutateur rotatif,entrainé pa l'arbre moteur,assurant la mise sous tension des électro-aimants,confo mément aux périodes d'ouverture et de fermeture des soupapes,correspon aux divers temps du cycle moteur. Elle se compose d'un boîtier en matière isolante (6) a l périphérie duquel sont implantés des détecteurs,ou capteurs de position (7) a 1' térieur,un rotor calé sur lFarbre moteur,assure la commutation des éle tro-aimants,au moyen de divers signaux magnétiqyes, (II-I?I3-I4 ) par l'intermédiaire de thyristors. Le thyristor est un transistor pour for intensités,qui évite tout contact glissant,il se comporte comme un int rupteur immatériel a fonctions multiples,réalisant simultanément,la co pure d'un électro-aimant,et la mise sous tension de son antagoniste. Le rotor est constitué par un assemblage de disques en métal non m gné quet8) sparSs entre euxpar un crn en mati=-re isolante. 3me Partie suite: I1 y a autant de disques que de soupapes, chaque disque comporte a son pourtour,au moins 4 capacités,( I2-I3-I4-I5 ) constituées par des solénoides,des aimants perm.-nents,ou bobinages a éffet Hall,formant un générateur d'impulsions, destiné a déclencher dans les capteurs de position angulaires (7) du boitier (6) les différents signaux d'ouverture et de fermeture des soupapes,par les électro-aimants (I) Pour le cas d'une soupape d'admission,deux signaux correspondent a un couple moteur situé dans les bas régimes,entre 500 et 2.000 T.M.mesurés sur l'arbre moteur,pour une période d'ouverture d'environ 200 O Les deux autres signaux correspondent a un couple moteur situé au dela de 2.000 T.M.pour un temps d'ouverture égal ou supérieur a 2609,le même processus est appliqué aux disques commandant aux soupapes d'échappement de telle sorte que jusqu'a 2.000 TM les temps d'ouverture des soupapes sont maintenus a des valeurs angulaires correspondant a un couple de bas régime,au dela de 2.000 T.M. les temps d'ouverture et de fermeture sont modifiés,pour situer le couple moteur a de hauts régimes,ces derniers signaux sont alors pris en charge par d'autres capteurs,du boitier (6) chaque groupe de capteurs,correspondant a un régime différent du moteur. Le boitier (6) lui-même,comporte une fixation (9) autorisant une faible rotation de sa position,afin de parfaire a précision des réglages,inhérents a chaque type de moteur. 4me Partie : Elle est constituée par un circuit électrique,permettant d'alimenter les électro-aimants (I) commandant aux soupapes(4). Ce circuit peut être doté d'amplificateurs ou de réducteurs de tension du courant fourni,soit par des accudulateurs lorsqu'il s'agit d'une installation mobile,ou par le courant du secteur pour les installations fixes. I1 s'agit d'un f;isce'u de cables destiné a relier entre eux,les divers commutateurs, suivant la nature des signaux,ou des impulsions émises par les disques du rotor,par l'intermédi?ire de thyristors. Cette partie n'tant pas brevetable,il en est fait mention,uniquement pour satisfaire aux besoins de la dGscription. La figure (I) représente le schèma du dispositif de commande des soupapes (4) selon l'invention,lequel comporte des électro-aimants (I) enfermés dans des carters en aluminium (5) fixes dur la culasse du moteur (3) L'attrction exercée par les champs magnétieFes,ou re et ferme les soupap (4) pnr l'intermédiaire du levier (.R) dont l'extrénit verticale est cons titube par une partie en fer doux,l'extrémité horizontale du levier (') est rrliée a 1 tige de soupape (4) au moyen d'une rotule démontable, coulissnnt dns l'emi)ris2 du levier (2) La figure (2) représente le schéma du g::rteur (t'impulsions, selon l'i vention,Il se compose d'un boitier en matière isolante (6) a la périphé duquel sont implantés des capteurs de position (7) recevant des informa tions de plusieurs signaux ( I'-I3-I4-I5 ) disposés au pourtour des disques (8) constituant le rotor,lui-même relié au moteur par l'arbre d'entrainement (I0 ) L figure (3) représente le schéma salon l'invention,de la position des divers signaux ( I'-I3-I4-I5 ) fixées sur chacun des disques (8) du roto permettant d'obtenir en cours d'utilisation,plusieurs périodes d'ouvert ou de fermeture des soupapes, selon le régime du moteur. Le dispositif selon l'invention constitue une voie nouvelle dans la mai se technologique de l'énergie,en suppléant aux imperfections suivantes; - ) les moteurs de faible cylindrée,ne délivrent leur puissance qu'a ha régime,le couple moteur étant placé tres haut,la puissance disponi a bas régime est généralement insuffisante,et le fonctionnement défectueux. - ) la puissance des moteurs d'automobiles est en général tres supérieu aux besoins de l'emploi,qui en est fait,le moteur étant rarement ut sé a pleine puissance,sPuf pendant de courts moments. E modifiant en cours de fonctionnement,les périodes d'ouverture et de fermeture des soupapes,le dispositif selon l'invention, confère a un mêm moteur,deux ou plusieurs phàses de puissance,nettement différenciées da leur mode d'action. Dans la première phàse destinée aux basses zones d'emploi,le moteur di se d'une puissance améloirée,grace a des conditions rationelles de remp sage,et de combustion,avec report du couple moteur,vers les bas régimes spécialement adaptée aux faibles charges. Cette phàse présente la particularité d'éffacer toute mauvaise conduite notamment lors d'une succession d'arrêts et de déprrts a faible allure en circulation urbaine. Les phàses suivantes, permettent au moteur de retrouver toutes les carac ristiques originaires de puissance maxima,pour lesquelles il a été cons truit,et réalisé. Fin de la description. R E V E N D I C A T I O N S I ) Dispositif électro-magnétique de commande de soupapes,a double cation alternative,( ouverture et fermeture ) carectérisé par l'absence d'organes mécaniques rotatifs a frottement,tel un arbre a cames. : + Di positif selon l'invention, et la revendication (I) caractérisé en ce que l' 3 ) Dispositif selon la revendication (2) caractérisé en ce que la périodicité des impulsions du générateur électronique,est variable par rapport u régime moteur. 4 ) Dispositif selon les revendications ( 2 et 3 ) caractérisé en ce que la variabilité des impulsions álectroniques,modifiant les temps et les moments d'ouverture et fermeture des soupapes,a pour but de moduler le volume des gaz admis dans les cylindres. 5 ) Dispositif selon les revendications sus-énoncées,caracterisé en ce que le volume des gaz admis dans les cylindres, est géré par les variations d'ouverture et de fermeture des soupapes,en fonction du régime moteur, et de l-a puissance requise. n ) Dispositif selon les revendications sus-visées,cractéris par la r-duction d volume des z d'admission,dans les Fasses zones d'emploi correspondant a 1 puissance instantanée nécessaire.