Brevet FR2893666A3 — publié le 20070525

FR 2893666 A3 20070525 FR 0511869 A 20051123 Dispositif de commande de soupapes pour moteur à combustion interne La présente invention se rapporte à un moyen de commande de soupapes pour moteur à combustion interne . Plus précisément, la présente invention se rapporte à un dispositif comprenant au moins une soupape commandée par un arbre à cames présentant un axe de rotation et comportant au moins un groupe de cames qui comprend au moins une première et une seconde cames présentant respectivement, sur une partie de leur périphérie, une première et une seconde zones de came adaptées pour agir sur ladite soupape, disposées de manière adjacente et qui sont susceptibles d'être décalées angulairement l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation de l'arbre à cames. Un tel dispositif est connu notamment dans le domaine de l'industrie automobile où on souhaite optimiser les gains de consommation des moteurs. Pour cela, on a examiné des possibilités pour faire varier un étalement, une fréquence d'ouverture et une levée de soupape, l'étalement représentant une durée pendant laquelle la soupape est ouverte, c'est-à-dire pendant laquelle la soupape est décollée de son siège, et la levée de soupape représentant la longueur du chemin effectué par la soupape lors de cette ouverture. Différents systèmes sont connus de l'homme du métier, notamment des systèmes agissant sur un calage d'une loi de levée consistant à avancer ou retarder une ouverture, et donc une fermeture, d'une soupape. Ce système est communément appelé distribution à programme variable (VVT). Par ailleurs des systèmes changeant en plus l'étalement sont également connus. Ces systèmes sont appelés distribution à programme et levée de soupape variable (VVL). Il existe également des systèmes de commande de soupapes sans came, plus perfectionnés, permettant de modifier indépendamment un angle d'ouverture, de fermeture, une loi de levée et un étalement. Néanmoins ces derniers sont onéreux et complexes. US 2005/0092272 Al décrit un procédé et un dispositif d'actionnement de soupapes variable, plus précisément un système de variation de phasage de l'arbre à cames comprenant un système de détection de mauvais fonctionnement du système de commande de distribution variable permettant d'ajuster le moment d'ouverture de soupape d'entrée par rapport au moment d'ouverture de soupape d'échappement. EP 1 417 399 Bl décrit un système à bi-câmes déphasables permettant de faire varier à la fois le calage de l'arbre à came, la levée et l'étalement. Ce système permet d'avoir deux lois différentes sur les deux cames, ces cames étant une came d'ouverture de soupape et une came de fermeture de soupape agissant sur un levier de sommation qui actionne les soupapes. EP 1 318 280 décrit une came comportant un lobe particulier permettant un mécanisme d'actionnement de soupape variable. Le profil de la came inclut une partie circulaire de base continue et adjacente à une partie de came elle-même continue et adjacente à une partie à rayon fixe, le rayon de la partie de came augmentant d'une valeur approximativement égale à celui de la partie de base circulaire jusqu'à une valeur approximativement égale à celui de la partie à rayon fixe. Ces dispositifs demeurent relativement complexes et onéreux. De plus, aucun ne permet d'adapter l'étalement d'une soupape en gardant les autres caractéristiques d'ouverture de soupapes identiques. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif exempt de l'une au moins des limitations précédemment évoquées et permettant de faire varier un étalement d'une soupape sans modifier la levée de soupape ceci favorablement de manière simple et peu onéreuse. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique précédente, est essentiellement caractérisé en ce que les première et seconde zones de came et la soupape correspondante sont adaptées pour que lesdites zones de came agissent ensemble sur cette soupape pour un entraînement en translation de celle-ci uniquement dans un sens de déplacement, et la soupape et les zones de came, lorsqu'elles sont décalées entre elles, occupent une position relative telle que l'une des zones de came prolonge l'action de l'autre zone de came sur la soupape, dans ledit sens de déplacement de celle-ci. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, il est par exemple possible de prévoir que les première et seconde cames soient directement au contact de la soupape. De cette manière, le dispositif est grandement simplifié et beaucoup moins complexe, et donc moins coûteux, qu'un dispositif conventionnel. Par ailleurs, selon un autre mode de réalisation de l'invention, les première et seconde zones de came ont ensemble un profil adapté pour obtenir une loi de levée sensiblement identique sur les zones de came décalées quel que soit le décalage angulaire entre les zones de came. Dans ce mode de réalisation, lorsqu'elles ne sont pas décalées, c'est-à-dire qu'elles sont au point neutre, les cames touchent la soupape, ou son système d'appui, en même temps. De plus, selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, il est possible que l'une au moins desdites cames dudit groupe de cames soit monobloc avec l'arbre à came. De cette manière, la dispositif est encore simplifié. Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne également un procédé de variation d'une durée d'ouverture de soupapes pour un moteur à combustion interne. Ce procédé comprend au moins une étape dans laquelle/lesquelles on décale angulairement, autour d'un axe de rotation, l'une par rapport à l'autre une première et une seconde cames et on ouvre ou on ferme au moins une soupape en l'actionnant en déplacement dans un sens au moyen de zones de cames décalées, caractérisé en ce qu'on fait agir les zones de came conjointement sur la soupape pour qu'elles actionnent ensemble cette soupape uniquement dans un sens, selon un étalement qui varie en fonction de la partie angulaire relative entre les zones de came. Selon un mode de réalisation préféré de cet aspect de l'invention, on adapte la forme, les dimensions et la position angulaire relative des première et seconde zones de came pour que lors de l'ouverture de la soupape, la levée de cette soupape soit identique sur les deux zones de came, seul l'étalement variant en fonction de ladite partie relative des zones de came. Selon un autre mode de réalisation préféré de cet aspect de l'invention, lors de l'étape de décalage d'une première et d'une seconde cames l'une par rapport à l'autre, lesdites première et seconde zones de came sont décalées de manière à diminuer le déphasage entre les cames et l'étalement de soupape. Ainsi, le temps d'ouverture peut être diminué par rapport à une valeur standard prédéterminée. Finalement, l'invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant le dispositif de commande de soupape de la présente invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - les figures lA et 1B sont une vue en perspective d'un groupe de cames comprenant une première et une seconde came en position neutre et décalée, respectivement, selon un mode de réalisation de la présente invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'une portion d'un moteur comprenant un moyen de commande de soupape selon un mode de réalisation de la présente invention. - Les figures lA et 1B nt un groupe de cames 2, 2' selon un mode de réalisation de la présente invention. Ce groupe de cames 2, 2' est de préférence situé sur un arbre à came 1 présentant un axe de rotation la, lequel arbre à cames 1 comprend généralement plusieurs groupes de cames, identiques ou non, éloignés les uns des autres. Le groupe de came 2, 2' comprend une première came 21, 21' présentant une première zone de came 21a, 21a' et une seconde came 22, 22' présentant une seconde zone de came 22a, 22a', lesdites cames 21, 21' et 22, 22' étant respectivement adjacentes l'une par rapport à l'autre, l'une au moins des cames 21, 21' et 22, 22' dudit groupe de cames 2, 2' pouvant être monobloc avec l'arbre à came 1. Les zones de cames 21a, 21a' et 22a, 22a' sont des zones qui, lorsqu'elles sont en contact avec une soupape, un poussoir de soupape ou du même genre, sont adaptées pour actionner l'ouverture et/ou la fermeture de la soupape. Comme montré sur les figures 1A et 1B, ces zones de cames 21a, 21a' et 22a, 22a' sont susceptibles d'être décalées angulairement l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation la de l'arbre à cames 1. La figure lA montre en effet un groupe de came 2 en position neutre présentant une première zone de came 21a et la figure 1B, quant à elle, montre une seconde zone de came 22a non décalées et un groupe de came 2' présentant une première zone de came 21a' et une seconde zone de came 22a' décalées. Les première et seconde zones de came 21a, 21a' et 22a, 22a' et la soupape correspondante sont adaptées pour que les zones de came 21a, 21a' et 22a, 22a' agissent ensemble sur cette soupape pour un entraînement en translation de celle-ci uniquement dans un sens de déplacement. Ainsi, la zone de came décalée 22a' est telle qu'elle prolonge la zone de came 21a' de manière à pouvoir prolonger l'action de la première zone de came 21a' en fonction de l'angle de décalage. Plus l'angle de décalage est élevé, plus longue sera la prolongation de l'action de la première zone de came 21a', pour autant que la seconde came 22' fournit une action dans la prolongation de celle de la première came 21'. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, les première et seconde zones de came 21a, 21a' et 22a, 22a'ont ensemble un profil adapté pour obtenir une loi de levée sensiblement identique sur les zones de came décalées 21a', 22a'.quel que soit le décalage angulaire entre les zones de came 2la', 22a'. Bien que les zones de cames 21a, 21a' et 22a, 22a' puissent avoir une forme quelconque, il est préférable que les cames 21, 21' et 22, 22' soient identiques. Alternativement, il est préférable que les deux zones de cames 21a, 21a' et 22a, 22a' aient au moins la même forme ou le même profil de came. Ainsi, lorsque les deux zones de cames 21a et 22a ne sont pas décalées, c'est-à-dire qu'elles sont en position dite neutre, elles peuvent toucher la soupape ou son poussoir en même temps. La figure 2 représente une vue en coupe transversale d'une portion d'un moteur comprenant un moyen de commande de soupape selon un mode de réalisation de la présente invention. Le moyen de commande de soupape comprend une soupape 4, présentant une tige 3a terminée par un poussoir 3 et soumise au rappel d'un ressort 5 la sollicitant vers les cames concernées. Le déplacement axial de la soupape 4 est commandé par un arbre à cames 1 présentant un axe de rotation la et comportant au moins un groupe de cames 2' qui comprend au moins une première et une seconde cames 21' et 22' présentant respectivement, sur une partie de leur périphérie, une première et une seconde zones de came 21a' et 22a' adaptées pour agir sur ladite soupape 4, disposées de manière adjacente et qui sont susceptibles d'être décalées angulairement l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation la de l'arbre à cames 1. On peut voir sur la figure 2 que les première et seconde zones de came 21a' et 22a' et la soupape 4 correspondante sont adaptées pour que les zones de came 21a' et 22a' agissent ensemble sur cette soupape 4 pour un entraînement en translation de celle-ci uniquement dans un sens de déplacement, ici le sens de déplacement correspond au mouvement d'ouverture de la soupape 4 à l'encontre du ressort 5. De plus, il est représenté que la seconde zone de came 22a', lorsqu'elle est décalée, prolonge l'action de la première zone de came 21a' sur la soupape 4 dans ledit sens de déplacement de celle-ci. Les première et seconde zones de came 21a' et 22a' sont alors directement au contact de la soupape 4, plus précisément au contact de son poussoir 3. Selon ce mode de réalisation, les première et seconde cames 21' et 22' ont la même forme et la même taille, et sont donc identiques. Ainsi, lors du passage de la première à la seconde zones de came 21a' et 22a' sur la soupape 4, la loi de levée sera identique, seule la durée d'ouverture de la soupape 4 augmente. Il est à remarquer, que si les cames 21', 22' doivent pouvoir être décalées angulairement l'une par rapport à l'autre, il peut être préférable, pour des questions de simplicité, que l'une des cames 21', 22'dudit groupe de cames 2' soit monobloc avec ledit arbre à came 1. Dans un tel cas, seule la came, ou les cames, faisant partie du groupe de came 2' et n'étant pas monobloc avec l'arbre à came peuvent être décalées angulairement autour de l'axe de rotation la. Le dispositif représenté dans la Figure 2 permettant une variation de la durée d'ouverture de soupapes fonctionne comme décrit plus bas. Le procédé de variation d'étalement de soupape comprend une première étape dans laquelle on décale angulairement, autour de l'axe de rotation la, au moyen d'une unité de commande, l'une parmi la première et la seconde cames 21' et 22' par rapport à l'autre et une seconde étape d'ouverture de la soupape 4 dans laquelle on actionne la soupape 4 au moyen des zones de cames décalées 21a' et 22a'. Lors de la seconde étape dans laquelle on actionne la soupape 4, les zones de came 21a' et 22a' fonctionnent donc de manière complémentaire et consécutive et permettent de varier l'étalement de soupape en fonction du décalage des dites cames 21' et 22'. C'est-à-dire, on fait agir les zones de came 21a' et 22a' conjointement sur la soupape 4 pour qu'elles actionnent ensemble cette soupape 4 uniquement dans un sens, selon un étalement qui varie en fonction de la partie angulaire relative entre les zones de came 21a' et 22a'. Plus précisément, lors de ce procédé, on adapte la forme, les dimensions et la position angulaire relative des première et seconde zones de came 21a' et 22a' pour que lors de l'ouverture de la soupape 4, la levée de cette soupape 4 soit identique sur les deux zones de came 21a' et 22a', seul l'étalement variant en fonction de ladite partie relative des zones de came 21a' et 22a'. Il est important de noter que le décalage peut se faire dans les deux sens, c'est-à-dire dans le sens d'une augmentation de l'étalement et dans le sens d'une diminution de l'étalement. Ainsi, il est possible de choisir comme position par défaut un groupe de cames présentant une première et une seconde cames déphasées au maximum. Ces cames pouvant être ensuite décalées de manière à diminuer le déphasage entre elles et l'étalement de soupape. Le moyen de décalage des came 21' et 22', non représenté, peut être l'un quelconque conventionnel capable d'effectuer un déphasage d'une came par rapport à une autre, tel qu'un système VVT par exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de soupapes d'un moteur à combustion interne, ledit dispositif comprenant au moins une soupape (4) commandée par un arbre à cames (1) présentant un axe de rotation (la) et comportant au moins un groupe de cames (2, 2') qui comprend au moins une première et une seconde cames (21, 22, 21', 22') présentant respectivement, sur une partie de leur périphérie, une première et une seconde zones de came (21a, 22a, 21a', 22a') adaptées pour agir sur ladite soupape (4), disposées de manière adjacente et qui sont susceptibles d'être décalées angulairement l'une par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation (la) de l'arbre à cames (1), lesdites première et seconde zones de came (21a, 22a, 21a', 22a') et la soupape (4) correspondante sont adaptées pour que lesdites zones de came (21a, 22a, 21a', 22a') agissent ensemble sur cette soupape (4) pour un entraînement en translation de celle- ci uniquement dans un sens de déplacement, et la soupape (4) et les zones de came (21a, 21a',22a, 22a'), lorsqu'elles sont décalées entre elles, occupent une position relative telle que l'une des zones de came (22a, 22a') prolonge l'action de l'autre zone de came (21a, 21a') sur la soupape (4)r-dans ledit sens de déplacement de celle-ci, caractérisé en ce que lesdites premières et seconde zones de came (21, 22, 21', 22') sont directement au contact de la soupape (4). 2. Dispositif de commande de soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites première et seconde zones de came (21a, 22a, 21a', 22a' ) ont ensemble un profil adapté pour obtenir une loi de levée sensiblement identique sur les zones de camedécalées (21a', 22a') quel que soit le décalage angulaire entre les zones de came (2la', 22a'). 3. Dispositif de commande de soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins desdites cames (21, 22, 21', 22') dudit groupe de cames (2, 2') est monobloc avec l'arbre à came (1). 4. Procédé de variation d'une durée d'ouverture de soupapes pour un moteur à combustion interne, le procédé comprenant au moins une étape dans laquelle/lesquelles on décale angulairement, autour d'un axe de rotation (la), l'une par rapport à l'autre une première et une seconde cames (21', 22') et on ouvre ou on ferme au moins une soupape en l'actionnant en déplacement dans un sens au moyen de zones de cames décalées (21a', 22a'), caractérisé en ce qu'on fait agir les zones de came conjointement directement sur la soupape pour qu'elles actionnent ensemble cette soupape uniquement dans un sens, selon un étalement qui varie en fonction de la partie angulaire relative entre les zones de came. 5. Procédé de variation d'une durée d'ouverture de soupapes selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on adapte la forme, les dimensions et la position angulaire relative des première et seconde zones de came pour que lors de l'ouverture de la soupape, la levée de cette soupape soit identique sur les deux zones de came, seul l'étalement variant en fonction de ladite partie relative des zones de came. 6. Procédé de variation d'une durée d'ouverture de soupapes selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lors de l'étape de décalage d'une première et d'une seconde (21, 22, 21', 22') cames l'une par rapport à 5l'autre, lesdites première et seconde zones de came (21, 22, 21', 22') sont décalées de manière à diminuer le déphasage entre les cames (21', 22') et l'étalement de soupape. 7. Moteur à combustion interne comprenant un dispositif de commande de soupape selon l'une des revendications 1 à 3.