Brevet FR2866059A1 — publié le 20050812

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de réglage angulaire d'un vilebrequin d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de réglage de phase avec un entraînement pour régler la relation angulaire entre le vilebrequin et l'arbre à cames. L'invention concerne également un procédé de réglage angulaire du vilebrequin d'un moteur à combustion interne équipé d'un dis-positif de réglage de phases muni d'un moyen d'entraînement pour régler la relation angulaire entre le vilebrequin et l'arbre à cames. Etat de la technique Pour diminuer la consommation de carburant de véhicules automobiles il s'est avéré comme intéressant de couper le moteur à combustion interne pendant les temps d'arrêt prolongés, par exemple aux feux rouges. Cette coupure peut être faite manuellement par le conducteur mais également mécaniquement et électroniquement par le mode de fonctionnement dit Stop n'go . Mais la multiplication des opérations de cou-pure et de démarrage du moteur à combustion interne en mode marche/arrêt sollicite fortement le démarreur du moteur à combustion interne. Pour éviter de telles contraintes, on cherche à démarrer directement les moteurs à essence à injection directe. Toutefois, le démarrage direct d'un moteur à quatre cylindres n'est pas possible à partir de n'importe quelle position du vilebrequin. Si par exemple tous les cylindres se trouvent au point mort haut ou au point mort bas, on ne peut démarrer directement. Pour mettre le vilebrequin et ainsi les cylindres dans une po- sition de démarrage avantageuse, il faut de manière caractéristique un moteur d'actionnement, par exemple un démarreur ou un démarreur- générateur. Pour démarrer le moteur on conduit le cylindre dans une position avantageuse et on injecte du carburant lorsque le moteur est arrêté et une fois le mélange formé on l'allume de façon à entraîner les cylindres par la combustion qui se produit. La montée en vitesse du moteur se fait alors automatiquement sans l'assistance du démarreur. Le document DE 100 24 438 Al prévoit, lors du démarrage d'un moteur à combustion interne, de mettre le vilebrequin dans une po- sition de démarrage par exemple à l'aide d'un démarreur-générateur. Un tel démarreur-générateur est relié de préférence par une transmission d'inversion au vilebrequin du moteur à combustion interne. Lors du démarrage à chaud en mode marche/arrêt, au début de la phase d'arrêt on met le vilebrequin dans sa position de démarrage à l'aide du démarreurgénérateur pendant la fin du mouvement. Dans le cas du démarrage à froid le vilebrequin est tourné dans la position de démarrage associée au démarrage à froid uniquement par le démarreur-générateur. En outre, pour permettre un fonctionnement économique du moteur à combustion interne, le réglage des durées de commande des soupapes par réglage de la phase de l'arbre à cames s'est avéré comme solution. De tels réglages variables de l'arbre à carnes ou des dispositifs de déphasage constituent déjà l'équipement classique d'un grand nombre de véhicules automobiles. Pour influencer les temps de commande des sou-papes d'admission et/ou d'échappement on décale la phase entre l'arbre à cames et le vilebrequin, c'est-à-dire que l'on fait tourner l'un par rapport à l'autre l'arbre à cames et le vilebrequin. Les angles de rotation habituels de l'arbre à cames sont compris entre 10 et 25 d'angle de vilebrequin NW; mais en principe on peut également régler des valeurs plus impor- tantes. La rotation est assurée de manière caractéristique par un moyen hydraulique ou par un entraînement électrique. Le document DE 10 102 20 86 Al décrit par exemple un réglage d'arbre à cames par un moteur électrique. La transmission de réglage est une transmission à trois axes comprenant un axe moteur, un axe entraîné et un axe de réglage. L'axe moteur est par exemple relié solidairement au vilebrequin par une roue d'entraînement et une courroie crantée. L'arbre entraîné est relié à l'arbre à cames et l'arbre réglage est relié solidairement au moteur de réglage. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne à cet effet un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par un dispositif de blocage au niveau de l'arbre à cames pour bloquer l'arbre à cames. L'invention concerne également un procédé caractérisé en ce qu'on actionne le moyen d'entraînement du dispositif de réglage de 30 phase lorsque l'arbre à cames est bloqué. Le dispositif et le procédé selon l'invention offrent l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique de ne pas utiliser le déphasage unique- ment pour commander les temps de fonctionnement des soupapes dans le cas d'un moteur à combustion interne à réglage variable de l'arbre à ca- mes mais d'utiliser ce déphasage également pour régler l'angle ou la posi- tion angulaire du vilebrequin. Le réglage du vilebrequin par le réglage de la phase est avantageusement possible grâce à un dispositif de blocage prévu au niveau de l'arbre à cames pour régler l'arbre à cames. Comme le dispositif de blocage permet de fixer l'arbre à cames de façon à bloquer la rotation de l'arbre à cames, lorsqu'on règle la phase, la position angulaire de l'arbre à cames ne change pas mais uniquement celle du vilebrequin. Il est avantageux que, contrairement aux systèmes hydrau- liques, le dispositif de réglage de phase comporte un entraînement électrique pour que la phase entre le vilebrequin et l'arbre à cames puisse également se régler en l'absence de pression hydraulique et à l'arrêt du moteur à combustion interne. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, le dispositif de réglage de phase est équipé d'un moyen d'entraînement hydraulique. Cette solution a l'avantage particulier de pouvoir utiliser pour le réglage du vilebrequin un grand nombre de systèmes de réglage de phase utilisant un entraînement hydraulique. En particulier, cela permet, lorsqu'on arrête le moteur à combustion interne, d'utiliser la pression hydraulique qui subsiste pour régler la phase entre l'arbre à cames et le vilebrequin. Il est particulièrement avantageux, pour un dispositif de réglage de phase à entraînement hydraulique, de prévoir une pompe hydraulique à moteur électrique pour générer une pression hydraulique, par exemple indépendamment de systèmes hydrauliques et mécaniques en- traînés de préférence par le moteur à combustion interne. Cela permet un réglage de phase avec un moyen d'entraînement hydraulique même dans des conditions de fonctionnement du moteur à combustion interne n'offrant pas encore de fluide de fonctionnement à pression hydraulique, par exemple après un arrêt prolongé du moteur à combustion interne. Ainsi, le réglage de la relation angulaire entre le vilebrequin et l'arbre à cames peut se faire non seulement pendant une période de temps limité après l'arrêt du moteur à combustion interne mais également après un temps d'arrêt prolongé du moteur à combustion interne,. Il est particulièrement avantageux de mettre le vilebrequin par un réglage de phase, c'est-à-dire de la relation angulaire entre le vilebrequin et l'arbre à cames, dans une position permettant le démarrage direct du moteur à combustion interne. Un tel procédé a l'avantage, en particulier dans le cas de moteurs à essence à injection directe, de per- mettre un démarrage direct sans nécessiter d'équipement supplémentaire comme par exemple un démarreur ou un démarreur-générateur. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, on démarre le moteur à combustion interne en vérifiant d'abord si l'on veut ou souhaite démarrer le moteur. Puis on vérifie si le vilebrequin ou un cylindre se trouve dans une position favorable à un démarrage direct. Lorsqu'on est dans une position favorable, on peut effectuer le démarrage direct sans autre réglage. Dans le cas d'une position non favorable au démarrage direct du vilebrequin, on bloque l'arbre à carnes et on règle la phase entre le vilebrequin et l'arbre à cames jusqu'à ce que le vilebrequin ou un cylindre se trouve dans une position avantageuse pour un démarrage direct puis on lance le démarrage direct. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, après l'arrêt du moteur à combustion interne on vérifie si le vilebrequin est dans une position défavorable pour le démarrage direct. Dans le cas d'une position de vilebrequin défavorable, on bloque l'arbre à cames et on règle la relation angulaire entre le vilebrequin et l'arbre à cames jusqu'à ce que le vilebrequin se trouve dans une position avantageuse pour le démarrage direct. Puis on libère de nouveau le blocage de l'arbre à cames et on réta- blit la relation angulaire entre le vilebrequin et l'arbre à cames, soit selon la relation angulaire d'origine, soit selon la relation angulaire avantageuse pour le démarrage direct. Cette solution a l'avantage particulier qu'au démarrage du moteur à combustion interne on se trouve dans des conditions de démarrage avantageuses et qu'elles permettent le démarrage direct soit immédiatement soit après une légère correction de la position du vilebrequin. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, dès l'arrêt du moteur on met le vilebrequin dans une position avantageuse. Cette solution a l'avantage particulier que dès l'arrêt du moteur à combustion interne le vilebrequin se trouve dans une position avantageuse pour un démarrage direct et que lorsqu'on souhaite démarrer, le moteur à combustion interne peut être lancé immédiatement par démarrage direct. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 30 détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif de réglage de phases selon l'invention, - la figure 2 montre un ordinogramme du procédé de l'invention, la figure 3 montre un ordinogramme d'un procédé selon l'invention sans démarrage direct immédiat. Description de modes de réalisation La figure 1 montre à titre d'exemple un montage selon l'invention avec un dispositif de réglage de phase électrique; le dispositif de réglage de phase choisi sert uniquement à la description de principe du procédé de l'invention sans toutefois être limité à ce type d'exemple choisi. L'élément central du dispositif de réglage de phases tel que représenté est constitué par une transmission à trois axes 40 dont l'axe entraîné est l'arbre à cames 50 et dont l'axe réglable 20 est relié à l'entraînement d'un moteur de réglage 10. Une roue d'entraînement 30 et une courroie dentée 60 relie la transmission à trois axes 40 à une roue dentée 70 d'un vilebrequin 80. En outre, pour le dispositif de réglage de phase selon l'invention il est prévu un dispositif de blocage 90 au niveau de l'arbre à came 50. Pendant le fonctionnement normal du moteur à combustion interne, la transmission à trois axes 40 permet de modifier la phase entre le vilebrequin 80 et l'arbre à cames 50 en réglant la relation angulaire entre la roue d'entraînement 30 de la transmission à trois axes 40 et l'arbre à cames 50 à l'aide du moteur de réglage 10. Pendant le fonctionnement selon l'invention pour régler le vilebrequin 80 on bloque la rotation de l'arbre à cames 50 par le dispositif de blocage 90. En bloquant l'arbre à cames 50 pour le dispositif de blocage 90 on entraîne en commandant le moteur de réglage 10, la roue d'entraînement 30 dans la position angulaire par rapport à l'arbre à cames 50 sans que l'arbre à cames 50 ne tourne. Comme la roue d'entraînement 30 est reliée par la courroie crantée 60 à la roue dentée 70 du vilebrequin 80 par une liaison solidaire, cette rotation de la roue d'entraînement 30 produit également un mouvement de rotation du vilebrequin 80. Comme l'arbre à cames 50 et le vilebrequin 80 sont de façon caractéristique dans un rapport de démultiplication de 1:2, le vilebrequin 80 parcourt dans le même temps une plage angulaire double de celle de l'arbre à cames 50 si bien que le réglage de l'arbre à cames 50, d'un angle par exemple de 20 , produit le réglage du vilebrequin 80 de 40 d'angle. Le dispositif de blocage peut étire réalisé de préférence comme frein, notamment comme frein à commande électrique, ce qui permet de libérer rapidement le frein au démarrage du moteur. Comme autre dispositif de blocage on peut envisager des mécanismes tels qu'un frein à ruban ou un limiteur de couple. Enfin, le dispositif de blocage envi- sageable doit créer une force de friction appliquée à l'arbre à cames 50 qui est supérieure à celle appliquée au vilebrequin 80 pour que lorsqu'on actionne le réglage de l'arbre à cames, le vilebrequin 80 tourne mais que l'arbre à cames 50 reste fixe. On outre, on peut envisager également un dispositif de blocage à commande hydraulique dans la mesure où pendant le procédé de l'invention on dispose d'une pression hydraulique suffisamment élevée pour le fonctionnement du dispositif de blocage. Le choix du réglage de la phase de l'arbre à cames n'est pas limité à l'exemple de réalisation. On peut également envisager d'autres dispositifs de réglage de phase selon l'invention. En particulier, opn peut également envisager des dispositifs de réglage de phases hydrauliques dans la mesure où lorsque le moteur à combustion interne est coupé, on dispose d'une pression hydraulique suffisamment élevée pour régler l'arbre à cames. Pour cela, on peut prévoir par exemple une pompe à pression à entraînement hydraulique, complémentaire, dans le circuit hydrau- Tique; on peut également prévoir que juste après la coupure du moteur à combustion interne on déplace le vilebrequin aussi longtemps que l'on dispose encore d'une pression suffisante dans le circuit hydraulique. La figure 2 montre une opération de démarrage direct d'un moteur à combustion interne selon le procédé de l'invention. Dans l'étape 100 on vérifie s'il y a une demande de démarrage du moteur. En l'absence d'une telle demande on arrête le programme par l'étape 200. En cas de demande de démarrage de moteur on vérifie dans l'étape 110 si le vilebrequin 80 est dans une position angulaire défavorable pour un démarrage direct. En cas de position angulaire favorable du vilebrequin 80 on passe directement à l'étape 400 et on effectue un démarrage direct sans autre réglage du vilebrequin. Si le vilebrequin 80 est dans une position angulaire défavorable, on fixe dans l'étape 120, l'arbre à cames 50 à l'aide d'un dispositif de blocage 90 et dans l'étape 130 on met le vilebrequin 80 dans une position avantageuse pour le démarrage direct par l'actionnement du réglage de phases de l'arbre à cames. Puis dans l'étape 180 on libère le dispositif de fixation de blocage 90. Dans l'étape 150 suivante on rétablit la relation angulaire entre le vilebrequin 80 et l'arbre à. cames 50 à la relation angulaire d'origine, c'est-à-dire la relation angulaire qui existait lors du contrôle dans l'étape 100 ou dans une relation angulaire permettant le démarrage direct. Ensuite, on lance le démarrage direct dans l'étape 400. La figure 3 montre le déroulement d'un procédé selon l'invention sans démarrage direct immédiat d'un moteur à combustion interne. Dans l'étape 510, après l'arrêt du moteur à combustion interne (soit directement après l'arrêt, soit à un instant ultérieur) on vérifie si le vilebrequin est dans une position défavorable pour le démarrage direct. Dans le cas d'une position du vilebrequin avantageuse, on arrête le procédé. Si toutefois le vilebrequin est dans une position défavorable pour un démarrage direct, alors on règle l'arbre à cames 50 dans l'étape 520 et dans l'étape 530 on règle la relation angulaire entre le vilebrequin 80 et l'arbre à carnes 50 jusqu'à ce que le vilebrequin 80 se trouve dans une position avantage pour le démarrage direct. Puis on libère de nouveau le blocage de l'arbre à cames 50. Dans l'étape suivante 550 on rétablit la relation angulaire entre le vilebrequin 80 et l'arbre à cames 50 à la relation angulaire d'origine, c'est-à-dire la relation angulaire qui existait lors du contrôle dans l'étape 510 ou encore dans une relation angulaire per-mettant le démarrage direct. Les étapes de procédé décrites peuvent être enregistrées par exemple dans un appareil de commande, notamment dans un appareil de commande de moteur, dans une mémoire morte (ROM) ou une mémoire flash comme procédé de démarrage direct d'un moteur à combustion in-terne. Le procédé peut également être mémorisé sous la forme d'un pro-gramme exécutable par un microprocesseur pour la mise en oeuvre du procédé. Un autre exemple de réalisation concerne un moteur à combustion interne avec un dispositif de réglage de phases et un moyen d'entraînement pour régler la relation angulaire entre le vilebrequin 80 et l'arbre à cames 50; selon l'invention, au niveau de l'arbre à cames 50, on a un dispositif de blocage ou de fixation 90 pour bloquer l'arbre à cames 50. Il est en outre possible de mettre le vilebrequin dans une position avantageuse pour le démarrage direct juste après l'arrêt du moteur à combustion interne. Une telle procédure est intéressante en parti- culier pour des moyens de réglage de phases à commande hydraulique. La pression hydraulique peut certes diminuer en continu après l'arrêt du moteur à combustion interne mais on dispose pendant un certain temps d'une pression suffisamment élevée pour régler la relation angulaire entre l'arbre à cames 50 et le vilebrequin 80. De plus, on peut envisager d'utiliser la pression hydraulique disponible également pour actionner le dispositif de blocage. Une telle procédure permet de supprimer avantageusement les composants électriques servant au réglage de la phase. Pour des réglages de phases à commande électrique, il peut en outre être avantageux de mettre le vilebrequin dans une position avantageuse pour le démarrage direct dès la coupure du moteur à combustion interne. C'est ainsi que le vilebrequin peut être par exemple freiné soit par un dispositif de blocage propre soit par le dispositif de blocage 90 de l'arbre à cames 50 en phase de fin de mouvement lors de l'arrêt du moteur à combustion interne, pour que le vilebrequin 80 se trouve au moins au voisinage d'une position avantageuse pour le démarrage direct. Ainsi, lors de l'arrêt du vilebrequin 80, il ne sera pas nécessaire d'exécuter un mouvement de rotation pour assurer un positionnement avantageux ou ce mouvement de rotation ne sera que faible. Une telle procédure peut également être prévue dans les mêmes conditions pour un réglage de phase hydraulique. Il est à remarquer que pour le réglage du vilebrequin selon l'invention il importe peu que l'on règle la phase de l'arbre à cames d'admission ou de l'arbre à cames d'échappement et on peut également envisager d'assurer le réglage des deux arbres de la même manière. En principe, le réglage de la phase est optimisé par la procédure de l'invention pour que quelle que soit la position du vilebrequin on puisse toujours atteindre une position du vilebrequin avantageuse pour le démarrage direct. Une telle position du vilebrequin se situe de manière caractéristique pour le cylindre concerné, entre le point mort haut pour l'allumage et le point mort bas suivant. On peut également envisager d'utiliser le procédé de l'invention non seulement pour le démarrage direct du moteur à combustion interne mais également pour toutes les applications nécessitant une modification de la position angulaire du vilebrequin. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de réglage angulaire d'un vilebrequin (80) d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de réglage de phase avec un entraînement pour régler la relation angulaire entre le vilebrequin (80) et l'arbre à cames (50), caractérisé par un dispositif de blocage (90) au niveau de l'arbre à cames (50) pour bloquer l'arbre à cames (50). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de phase comporte un moteur électrique. 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de phase comporte un moyen d'entraînement hydraulique. 4 ) Dispositif selon au moins l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de phase comporte une pompe hydraulique à moteur électrique. 5 ) Procédé de réglage angulaire du vilebrequin (80) d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de réglage de phases muni d'un moyen d'entraînement pour régler la relation angulaire entre le vilebrequin (80) et l'arbre à cames (50), caractérisé en ce qu' on actionne le moyen d'entraînement du dispositif de réglage de phase 30 lorsque l'arbre à cames (50) est bloqué. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on met le vilebrequin (80) dans une position permettant le démarrage di-35 rect du moteur à combustion interne par réglage de la relation angulaire entre le vilebrequin (80) et l'arbre à cames (50). 7 ) Procédé selon au moins l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé par les étapes suivantes: vérification de la demande de démarrage de moteur (100), vérification de la position angulaire de vilebrequin avantageuse pour un démarrage direct (110), en cas de demande de démarrage de moteur et de position angulaire de vilebrequin défavorable on bloque l'arbre à cames (120), - on règle la relation angulaire entre le vilebrequin et l'arbre à cames jusqu'à ce que le vilebrequin se trouve dans une position avantageuse pour le démarrage direct (130), - on libère le blocage de l'arbre à cames (140), - on rétablit la relation angulaire entre l'arbre à cames et le vilebrequin à la relation angulaire d'origine ou sur une relation angulaire permettant le démarrage direct (150), on lance le démarrage direct (400). 8 ) Procédé selon au moins l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu' on effectue le réglage angulaire du vilebrequin (80) après l'arrêt du moteur à combustion interne. 9 ) Procédé selon au moins l'une des revendications 5, 6 ou 8, caractérisé en ce qu' après arrêt du moteur à combustion interne on vérifie si la position angulaire du vilebrequin est défavorable pour un démarrage direct (510), en cas de position angulaire du vilebrequin défavorable on bloque l'arbre à cames (520), on règle la relation angulaire entre le vilebrequin et l'arbre à cames jusqu'à ce que le vilebrequin se trouve dans une position avantageuse pour le démarrage direct 530), - on libère le blocage de l'arbre à cames (540), - on rétablit la relation angulaire entre le vilebrequin et l'arbre à cames à la relation angulaire d'origine ou sur une relation angulaire permettant le démarrage direct (550). 10 ) Moteur à combustion interne comportant un dispositif de réglage de la relation angulaire entre le vilebrequin (80) et l'arbre à cames (50), caractérisé par un dispositif de blocage (90) prévu au niveau de l'arbre à cames (50) pour bloquer l'arbre à cames (50).