Brevet FR2896540A1 — publié le 20070727

Dispositif de désactivation de cylindres d'un moteur à combustion interne. La présente invention a pour objet un dispositif de désactivation de cylindres d'un moteur à combustion interne. Les moteurs à combustion interne et notamment les moteurs équipant les véhicules automobiles ou routiers ne sont sollicités la plupart du temps qu'à une fraction de leur puissance nominale. Dans ces phases de fonctionnement qui ne réclament pas de délivrer un couple important, les moteurs subissent des pertes de pompage qui affectent leur rendement et qui sont à l'origine d'une consommation excessive de carburant. Ces pertes de pompage correspondent au travail qui doit être fournit pour aspirer le mélange air/carburant qui se trouve dans le collecteur d'admission à une pression relativement faible et l'introduire dans la chambre de combustion lors de la phase d'admission. Pour réduire ces pertes de pompage, il est connu de rendre inactif un certain nombre de cylindres. Ces cylindres désactivés voient alors leurs soupapes d'admission et d'échappement fermées et ils ne sont plus traversés par aucun flux de mélange gazeux. Ces cylindres désactivés ne génèrent presque plus de pertes de pompage car ils fonctionnent dès lors comme des ressorts pneumatiques, leur piston alternant les phases de compression et de décompression du mélange gazeux emprisonné dans ces cylindres. Quant aux cylindres demeurant actifs, ils doivent produire un couple plus important et donc requièrent un débit plus important de l'air d'admission dans le collecteur ce qui augmente la pression dans le répartiteur et donc réduit les pertes par pompage du moteur. La désactivation des cylindres est classiquement opérée par un mécanisme approprié agissant sur la distribution des cylindres suivant les conditions de fonctionnement du moteur. Dans le cas d'une distribution par arbres à cames et linguets, il est ainsi connu d'associer aux butées hydrauliques à rattrapage de jeu sur lesquels reposent des linguets, un tel mécanisme destiné à débrayer les butées lorsqu'on veut désactiver les cylindres. Le débrayage des butées s'effectue classiquement de manière hydraulique par élévation, dans une rampe alimentant le mécanisme de débrayage, de la pression au dessus d'une pression seuil calibrée. Le brevet FR2837871 illustre un exemple d'un tel mécanisme. Toutefois, après plusieurs heures de non-fonctionnement du moteur, la rampe alimentant un tel mécanisme est vide en raison des fuites générées au niveau du mécanisme de débrayage. C'est pourquoi, lors de la première action de désactivation des cylindres, il faut tout d'abord remplir la rampe d'alimentation du mécanisme de débrayage avant de pouvoir y élever la pression au dessus de la pression seuil calibrée. De ce fait, la première action de désactivation des cylindres présente un inconvénient matérialisé par un temps de réponse très long. Le document FR0452786 propose de supprimer cet inconvénient en maintenant une pression minimum dans la rampe d'alimentation du mécanisme de débrayage au moyen d'une alimentation auxiliaire calibrée toutefois de manière à ne pas dépasser la pression seuil qui active le mécanisme de débrayage. Cette solution, bien que très pertinente présente toutefois une contrainte importante : le calibrage de l'alimentation auxiliaire. Ce dernier doit en effet permettre de compenser les fuites qui affectent la rampe d'alimentation du mécanisme de débrayage tout en maintenant la pression dans la rampe en dessous d'un certain seuil. Or, généralement l'alimentation auxiliaire est elle même alimentée en fluide suivant des pressions très fluctuantes, puisqu'elle dérive d'une alimentation principale pour actionneurs hydrauliques. De ce fait, l'amplitude de pression à laquelle est soumise l'alimentation auxiliaire est trop élevée et rend difficile le calibrage de l'alimentation auxiliaire conformément aux prescriptions décrites ci-dessus. C'est pourquoi, la présente invention se propose de résoudre la problématique du calibrage de l'alimentation auxiliaire de la rampe d'alimentation du mécanisme de débrayage. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif de désactivation d'au moins un cylindre d'un moteur à combustion interne de type multi-cylindres, comprenant des moyens de mise hors service des soupapes d'admission ou d'échappement dudit cylindre actionnables par un fluide sous pression, un circuit d'alimentation en fluide sous pression, une électrovanne pilotée et un circuit secondaire reliant ladite électrovanne auxdits moyens de mise hors service, des moyens auxiliaires d'alimentation destinés à alimenter en fluide le circuit secondaire en dehors des périodes d'actionnement desdits moyens de mise hors service, caractérisé en ce que des moyens auxiliaires d'alimentation comportent un clapet destiné à maintenir la pression dans les moyens auxiliaires d'alimentation en dessous d'une pression seuil. Selon certaines caractéristiques, le circuit secondaire comporte des passages de fuite dudit fluide, notamment au niveau des moyens de mise hors service et/ou au niveau d'un ajutage prévu dans le circuit secondaire, et lesdits moyens auxiliaires d'alimentation sont conformés pour que leur débit d'alimentation compense le débit des passages de fuite. Selon d'autres caractéristiques, les soupapes d'admission ou d'échappement dudit cylindre sont actionnées au moyen de butées hydrauliques à rattrapage de jeu alimentées par une rampe d'alimentation et lesdits moyens auxiliaires d'alimentation assurent la communication entre la rampe d'alimentation et le circuit secondaire. Selon d'autres caractéristiques, les moyens auxiliaires d'alimentation consistent en un conduit formant une communication depuis la rampe d'alimentation et vers le circuit secondaire, ledit conduit comportant au moins un premier Venturi apte à générer une perte de charge ainsi qu'une dérivation en amont dudit Venturi dotée du clapet. Selon d'autres caractéristiques, le conduit comporte un second Venturi apte à générer une perte de charge en amont de la dérivation dotée du clapet. Selon d'autres caractéristiques, le conduit communique avec le circuit d'alimentation en fluide sous pression au moyen de la dérivation dotée du clapet. Selon d'autres caractéristiques, les butées hydrauliques à rattrapage de jeu intègrent les moyens de mise hors service des soupapes. Selon d'autres caractéristiques, le dispositif de désactivation d'au moins un cylindre d'un moteur à combustion interne comporte un filtre en amont des moyens auxiliaires d'alimentation, destiné à limiter l'encrassement desdits moyens auxiliaires d'alimentation. La figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif connu de l'art antérieur de désactivation de deux des quatre cylindres d'un moteur à combustion interne. La figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif de désactivation de deux des quatre cylindres d'un moteur à combustion interne, conforme à la présente invention. En se reportant aux figures 1 et 2, on a représenté la partie échappement d'une distribution à arbres à cames et à linguets d'un moteur à combustion interne comportant quatre cylindres en ligne 16, 17, 18, 19. De manière classique, et non représenté sur les figures 1 et 2, le mouvement de translation d'une soupape qui alterne son ouverture et sa fermeture, s'opère grâce à un levier, appelé linguet. L'une des extrémités du linguet est en effet en contact avec la tige de la soupape et admet un mouvement d'oscillation en fonction de la rotation de la came portée par l'arbre à cames. L'autre extrémité du linguet sert de point de pivotement et repose sur une butée. Afin que les extrémités des linguets, non représentés sur les figures, restent en appui sur leur butée, il est avantageux d'ajuster le contact en utilisant des butées hydrauliques à rattrapage de jeu. Le rattrapage de jeu est alors alimenté par un fluide, en l'occurrence de l'huile, qui est acheminé par la rampe 4. Suivant les figures 1 et 2 et conformément à l'invention, les butées hydrauliques à rattrapage de jeu 8, 9, 10, 11, comportent respectivement des moyens de mise hors service (20, 21, 22, 23), dits aussi moyens de débrayages, également alimentés par un fluide, en l'occurrence de l'huile, qui est acheminé par la rampe 5. Ainsi, seuls les cylindres 17, 18 sont désactivables. La rampe 4 qui alimente les butées hydrauliques à rattrapage de jeu 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 est maintenue remplie au moyen d'une rampe d'alimentation 15, elle-même alimentée par la rampe d'alimentation principale en huile de la culasse du moteur non représentée sur les figures. La rampe 5, qui alimente les mécanismes de débrayage 20, 21, 22, 23, est alimentée par intermittence au moyen d'une communication 14 avec la rampe 4. Avantageusement, la communication 14 est une électrovanne. Plus précisément, lorsqu'il est nécessaire de mettre hors service les soupapes, l'électrovanne 14 s'ouvre de manière à laisser passer l'huile de la rampe 4 vers la rampe 5, où la pression est initialement inférieure. Quand la pression dans la rampe 5 dépasse une pression seuil calibrée Pseuil, les mécanismes de débrayage 20, 21, 22, 23 sont activés de manière à débrayer les butées hydrauliques à rattrapage de jeu (8, 9, 10, 11). De cette façon, les soupapes sont rendues inactives. Dans la pratique la pression Pseuil est de l'ordre de 0,7 bar. Lorsqu'il est nécessaire de remettre en service les soupapes, l'électrovanne 14 se ferme de manière à ce que la pression dans la rampe 5 descende en de ça du seuil calibrée Pseuil pour que les mécanismes de débrayage 20, 21, 22, 23 ne soient plus activés. Notons que la chute de pression est induite par les fuites existant au niveau des mécanismes de débrayage 20, 21, 22, 23 et au niveau d'un ajutage 24 qui sert à dégazer le circuit de fluide dans la rampe 5. De manière à contrôler le volume des fuites existant au niveau des mécanismes de débrayage 20, 21, 22, 23 et de l'ajutage 24, l'invention consiste à maintenir une communication continue entre les rampes 4 et 5, tout en contrôlant le débit de l'huile depuis la rampe 4 vers la rampe 5. En effet, les fuites au niveau des mécanismes de débrayage 20, 21, 22, 23 et de l'ajutage 24 permettent de faire redescendre la pression dans le conduit 5 et donc de réactiver tous les cylindres. Mais il ne faut pas vider complètement la rampe 5 car ceci augmenterait la durée de la prochaine désactivation. Selon notre invention et tel que décrit à la figure 2, les moyens auxiliaires d'alimentation consistent en un conduit 35 faisant communiquer la rampe 4 et le circuit secondaire 5, et muni d'un premier Venturi 32 apte à générer une perte de charge de manière à ce que la pression du fluide dans la rampe 5 soit toujours inférieure à la pression dans le conduit 35 lorsque l'électrovanne 14 est fermée. De plus, le conduit 35 communique avec une dérivation 33 dotée d'un clapet 34 en amont dudit Venturi 32. Ladite dérivation 33 dotée du clapet 34 a pour fonction de maintenir la pression dans le conduit 35 en dessous de la valeur Pseuil. Ainsi, la pression dans la rampe 5 ne peut franchir la valeur Pseuil du seul fait de l'alimentation via le Venturi 32. De ce fait, les mécanismes de débrayage 20, 21, 22, 23 ne peuvent pas être activés de manière intempestive. Avantageusement, la dérivation 33 dotée du clapet 34 fait communiquer le conduit 35 avec le circuit d'alimentation 15 en fluide sous pression de manière à récupérer le fluide sous pression et par conséquent à minimiser les pertes par pompage. Dans la variante préférée de l'invention représentée à la figure 2, un second Venturi 31 est disposé en plus dans le conduit 35 en amont de la dérivation 33 de manière à générer une perte de charge dans le conduit 35. Le Venturi 31 permet ainsi d'avoir des pressions suffisamment élevées dans la rampe 4, c'est à dire supérieures à Pseuil, pour alimenter les mécanismes à rattrapage de jeu 6 à 13. Dans la pratique ces pressions sont de l'ordre de 1 bar. Ainsi, quand l'électrovanne 14 est fermée, la rampe 5 est alimentée via le conduit 35 et le venturi 32 assisté du clapet 34 assure une pression dans la rampe 5 inférieure à Pseuil. L'ajutage 24 de la rampe 4 est facultatif dans la mesure ou le dégazage est effectué via le clapet 34. Quand l'électrovanne 14 est ouverte, la pression dans la rampe 5 augmente de manière à dépasser la valeur Pseuil pour désactiver les cylindres. De plus, la pression dans la rampe 5 étant supérieure à celle dans le conduit 35, le venturi 32 permet alors le dégazage de la rampe 5 vers le conduit 35. L'ajutage 24 de la rampe 5 est ainsi facultatif. En résumé, le conduit 33 agit comme un volume tampon permettant de disposer d'une pression suffisante pour les mécanismes à rattrapage de jeu 6 à 13 alimentés par la rampe 4, tout en maîtrisant le niveau Pseuil à respecter dans le conduit 5. Avantageusement, il est intéressant de disposer un filtre 25 en amont des moyens auxiliaires d'alimentation 30, afin de limiter l'encrassement 10 desdits moyens auxiliaires d'alimentation. De ce fait, l'invention permet, moyennant peu de contraintes concernant le calibrage des Venturi, de maintenir une pression minimum dans la rampe d'alimentation du mécanisme de débrayage et par voie de conséquence, de réduire le temps de réponse lors de la première 15 désactivation des cylindres. REVENDICATIONS 1 Dispositif de désactivation d'au moins un cylindre (17, 18) d'un moteur à combustion interne de type multi-cylindres, comprenant des moyens de mise hors service (20, 21, 22, 23) des soupapes d'admission ou d'échappement dudit cylindre actionnables par un fluide sous pression, un circuit d'alimentation en fluide sous pression (15), une électrovanne pilotée (14) et un circuit secondaire (5) reliant ladite électrovanne (14) auxdits moyens de mise hors service (20, 21, 22, 23), des moyens auxiliaires d'alimentation (30) destinés à alimenter en fluide le circuit secondaire (5) en dehors des périodes d'actionnement desdits moyens de mise hors service (20, 21, 22, 23), caractérisé en ce que les moyens auxiliaires d'alimentation (30) comportent un clapet (34) destiné à maintenir la pression dans les moyens auxiliaires d'alimentation (30) en dessous d'une pression seuil (Pseuil). 2. Dispositif de désactivation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit secondaire (5) comporte des passages de fuite dudit fluide, notamment au niveau des moyens de mise hors service (20, 21, 22, 23) et/ou au niveau d'un ajutage (24) prévu dans le circuit secondaire (5), et en ce que lesdits moyens auxiliaires d'alimentation (30) sont conformés pour que leur débit d'alimentation compense en partie le débit des passages de fuite. 3. Dispositif selon l'une quelconques des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les soupapes d'admission ou d'échappement dudit cylindre (17, 18) sont actionnées au moyen de butées hydrauliques à rattrapage de jeu (8, 9, 10, 11) alimentées par une rampe (4) et en ce que lesdits moyens auxiliaires d'alimentation (30) assurent la communication entre la rampe d'alimentation (4) et le circuit secondaire (5). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (30) consistent en un conduit (35) formant une communication depuis la rampe (4) vers le circuit secondaire (5), ledit conduit (35) comportant au moins un premier Venturi (32) apte à générer une perte de charge ainsi qu'une dérivation (33) dotée du clapet (34) en amont dudit Venturi (32). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le conduit (35) comporte un second Venturi (31) apte à générer une perte de charge en amont de la dérivation (33) dotée du clapet (34). 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le conduit (35) communique avec le circuit d'alimentation en fluide sous pression (15) au moyen de la dérivation (33) dotée du clapet (34). 7. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les butées hydrauliques à rattrapage de jeu (8, 9, 10, 11) intègrent les moyens de mise hors service (20, 21, 22, 23) des soupapes. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre (25) en amont des moyens auxiliaires d'alimentation (30), destiné à limiter l'encrassement desdits moyens auxiliaires d'alimentation. 20 25