Brevet FR2908464A1 — publié le 20080516

Domaine de l'invention La présente invention concerne un moteur à combustion interne ayant au moins deux chambres de combustion, au moins un capteur pour saisir un paramètre caractéristique de l'évolution de la combustion, notamment un paramètre en corrélation avec la pression interne d'une chambre de combustion. Etat de la technique Pour déterminer la pression interne à une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne on peut utiliser les capteurs de pression mesurant directement la pression régnant dans la chambre de combustion. Mais comme une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne est exposée à des températures très élevées, ce type de mesure de pression ne peut pratiquement s'utiliser que sur des bancs d'essai. 15 Ainsi, il est connu selon l'état de la technique d'utiliser des capteurs ne mesurant pas directement la pression dans une chambre de combustion mais de façon indirecte. A titre d'exemple, le document EP 0 621 470 A2 décrit un capteur de pression de cylindre qui se visse dans un taraudage servant à recevoir la bougie d'allumage instal- 20 lée dans la chambre de combustion. Le document DE 198 03 470 Al décrit des capteurs capacitifs de dilatation qui saisissent la dilation surfacique d'une pièce exposée directement ou indirectement à la pression régnant dans une chambre de combustion d'un cylindre. Le document DE 101 08 051 Al décrit l'installation de 25 capteur de pression entre la tête d'une vis de culasse et le côté supérieur de la culasse d'un moteur à combustion interne pour déterminer la pression interne à la chambre de combustion à partir de l'allongement de la vis de culasse. Mais les dispositifs connus ont l'inconvénient que la sai- 30 sie précise d'un paramètre lié à la pression interne dans la chambre de combustion est relativement compliquée et peut nécessiter un nombre relativement important de capteurs. But de l'invention Partant de cette situation, la présente invention a pour 35 but de développer un moteur à combustion interne du type défini ci- 2908464 2 dessus, permettant de déterminer l'évolution de la combustion à l'aide d'un paramètre caractéristique, notamment d'un paramètre en corrélation avec la pression interne à la chambre de combustion, d'une manière précise et avec des moyens aussi réduits que possible. 5 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un moteur à combustion interne du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le capteur est installé dans une plage du moteur à combustion interne entre deux chambres de combustion voisines. Ainsi, selon l'invention, on a constaté qu'avec un capteur installé entre deux chambres de combustion voisines on pouvait réduire le nombre de capteurs utilisés car un capteur peut ainsi être associé à différentes chambres de combustion. L'installation du capteur dans une position intermédiaire entre les chambres de combustion permet de sai- sir de façon proche un paramètre en corrélation par exemple avec la pression interne des chambres de combustion. Cela permet le cas échéant, d'améliorer la précision de la saisie du paramètre par rapport à la précision des dispositifs connus. Selon un développement de l'invention, les chambres de combustion ont chacune un axe central et le capteur est installé dans une position équidistante des axes de chambres de combustion voisines. Cette disposition a l'avantage que l'intensité des signaux associée à une chambre de combustion d'un paramètre caractérisant l'évolution de la combustion sont de même niveau. Il est également possible d'installer des capteurs pour avoir une équidistance et alors les intensités des signaux de la chambre de combustion la plus proche du capteur seront relevées et celles de l'autre chambre de combustion seront diminuées. Les axes centraux des chambres de combustion peuvent être de façon habituelle installés parallèlement et les axes sous-tendent un plan. Le capteur peut être installé dans ce plan ou de façon décalée par rapport à celui-ci. Cette disposition dans le plan fait que la distance par rapport aux chambres de combustion est particulièrement courte si bien que l'intensité des signaux est particulièrement élevée. En décalant le capteur dans le plan on peut installer le capteur au niveau du moteur à combustion interne exposé à des contraintes thermiques réduites. Par 2908464 3 exemple, le capteur peut être installé dans la région correspondant au côté admission du moteur à combustion interne. Ainsi, il n'est pas nécessaire que le capteur soit stable à température élevée comme cela se-rait nécessaire s'il était installé du côté de l'échappement du moteur à 5 combustion interne. Le nombre respectif de chambres de combustion et de capteurs du moteur à combustion interne peut être tel que le nombre des capteurs utilisés pour un banc de cylindres du moteur à combustion interne est moitié moindre du nombre de cylindres de ce banc. Ain-si, par exemple dans le cas d'un moteur série à quatre cylindres il suffit d'utiliser deux capteurs ; dans le cas d'un moteur V8 il suffira de deux capteurs par banc de cylindres, c'est-à-dire en tout quatre capteurs. Pour améliorer davantage la précision de la saisie du paramètre en corrélation avec la pression interne à la chambre de corn- 15 bustion, un banc de cylindres du moteur à combustion interne peut avoir (n) capteurs et le banc de cylindres (n + 1) chambres de combustion. Dans ce contexte, les chambres de combustion situées à l'extérieur d'un banc de cylindres d'un moteur à combustion interne ne sont associées qu'à un seul capteur alors que les chambres de combustion si- 20 tuées du côté interne pour un banc de cylindres du moteur à combustion interne ont deux capteurs. Par exemple, dans le cas d'un moteur V5, le banc de cylindres à trois cylindres sera équipé de deux capteurs et l'autre banc à deux cylindres, n'aura qu'un capteur. Selon un développement de l'invention, le moteur à cornbustion interne d'un bloc en plusieurs parties et les parties du bloc sont reliés par au moins un élément de liaison et le capteur est installé au voisinage de l'élément de liaison ou sur celui-ci. Un tel élément de liai-son est par exemple constitué par une vis de culasse. D'une manière particulièrement avantageuse dans ce mode de réalisation, le capteur et 30 l'élément de liaison sont alignés suivant une droite elle-même parallèle aux axes centraux des chambres de combustion. Cela permet d'intégrer la dilatation relativement forte d'une vis de culasse pour saisir le para-mètre. Il est en outre possible que l'élément de liaison soit en 35 prise dans un taraudage de la partie de boîtier et que le capteur soit 2908464 4 prévu sur ou dans le taraudage. Cela permet de positionner d'une manière particulièrement simple le capteur dans le moteur à combustion interne. Selon un mode de réalisation particulièrement avanta- 5 geux de l'invention, la région dans laquelle est installé le capteur est délimitée par l'élément de liaison et/ ou par le vilebrequin du moteur à combustion interne. Cette zone, c'est-à-dire celle comprise entre deux chambres de combustion voisines, délimitée en même temps par l'élément de liaison et/ou le vilebrequin, est soumise à des efforts relativement intenses qu'un capteur peut très bien saisir. Ainsi, il est proposé que le paramètre caractérisant l'évolution de la combustion concerne la déformation de la matière constituant la plage entre les chambres de combustion. Le paramètre peut ainsi correspondre à la dilation et/ou à la contraction de la matière. 15 Pour saisir un tel paramètre, le capteur peut être réalisé sous la forme d'une jauge de contrainte ou d'un capteur piézocéramique. Le signal fourni par le capteur du moteur à combustion in-terne peut s'utiliser directement pour détermine l'influence sur le fonctionnement du moteur, par exemple des injections, des points 20 d'allumage ou des éléments analogues. D'une façon particulièrement avantageuse, le moteur à combustion interne comporte une unité d'exploitation qui associe une valeur du paramètre caractérisant l'évolution de la combustion, notamment du paramètre en corrélation avec la pression interne de la chambre de combustion, pour lui associer 25 une pression interne correspondante de chambre de combustion. Cette solution est avantageuse car la pression interne à une chambre de combustion est une grandeur de référence, significative pour un grand nombre de paramètres de fonctionnement d'un moteur à combustion interne. 30 Le moteur à combustion interne peut être un moteur stationnaire ou un moteur de véhicule. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les 35 dessins annexés dans lesquels : 2908464 5 - la figure 1 est une vue de côté d'un moteur à combustion interne, - la figure 2 est une vue de dessus schématique du moteur de la figure 1 - la figure 3 montre un diagramme explicitant les allongements de la 5 matière dans différentes plages du moteur à combustion interne se- lon la figure 1 et des pressions internes de différentes chambres de combustion du moteur à combustion interne selon la figure 1. Description de modes de réalisation La figure 1 est une vue de côté en coupe d'un moteur à 10 combustion interne portant globalement la référence 2. Le moteur 2 a une culasse supérieure 4 couvrant le carter de vilebrequin 6. Le carter de vilebrequin 6 loge un vilebrequin 8. Les manetons du vilebrequin 8 reçoivent en tout quatre bielles 10 du moteur 2. Les extrémités des bielles tournées vers la culasse 4 portent chacune un piston 12. Chaque piston 12 délimite une chambre de combustion. On a ainsi une première chambre de combustion 14 et une seconde chambre de combustion 16, une troisième chambre de combustion 18 et une quatrième chambre de combustion 20. Les chambres de combustion 14-20 sont cylindriques et ont cha- 20 cune un axe central 22, 24, 26, 28. Ces axes sont parallèles. La culasse 4 et le carter de vilebrequin 6 sont reliés en tout par dix éléments de liaison 30-48 (voir également figure 2). Ces éléments de liaison peuvent être réalisés de façon habituelle par des vis longues de culasse. Ces éléments de liaison 30-48 sont parallèles aux 25 axes 22-28 des chambres de combustion. Cela est représenté à titre d'exemple pour l'élément de liaison 32 schématisé par la droite 50. Dans l'alignement de l'élément de liaison 32, il y a un capteur 52. De façon correspondante, entre les chambres de combustion 16 et 18, dans l'alignement de l'élément de liaison 34, on a un capteur 54 et entre les 30 chambres de combustion 18 et 20, dans l'alignement avec l'élément de liaison 36, on a un capteur 56 La position des éléments de liaison 30-48 apparaît tout particulièrement bien à la figure 2. Cette figure montre que les axes 22-28 des chambres de combustion sont contenus dans un plan 58 et les 35 éléments de liaison 32-36 (ainsi les capteurs 52-56, voir figure 1) sont 2908464 6 décalés par rapport à ce plan 58. Le capteur 52 représenté à la figure 1 est associé à une zone portant la référence 64 à la figure 2 ; cette zone peut être décrite par un plan en position symétrique par rapport aux axes 22 et 24 des chambres de combustion. Cette zone 64 est délimitée 5 d'une part, par l'élément de liaison 32 et d'autre part, par le vilebrequin 8 selon la figure 1. La même remarque s'applique à l'installation des capteurs 54 et 56. La figure 5 montre que l'élément de liaison 32 et ainsi le capteur 52 sont installés pour que leur distance 66 par rapport à l'axe 10 22 de la chambre de combustion soit égale à la distance 68 par rapport à l'axe 24 de la chambre de combustion. Cette disposition symétrique a l'avantage d'obtenir des signaux de même intensité des capteurs 52 associés aux chambres de combustion 14 et 16. Mais il est également possible de décaler le capteur 52, c'est-à-dire de l'installer dans une po- 15 sition non symétrique par rapport aux chambres à combustion 14 et 16 pour augmenter l'intensité du signal de l'une des chambres de combustion 14. La même remarque s'applique aux capteurs 54 et 56. Les capteurs 52-56 sont installés du côté admission du moteur à combustion interne 2. Ce côté porte la référence 60 à la figure 20 2. Cette disposition a l'avantage que les capteurs peuvent avoir une résistance relativement faible à la température. Les capteurs peuvent également être installés sur le côté échappement, à l'opposé, du moteur à combustion interne 2 et qui porte la référence 62 mais dans ce cas ils doivent résister à des températures plus élevées. 25 A la figure 2, le moteur à combustion interne est représenté dans une position dans laquelle la chambre de combustion 14 commence son cycle de travail. Une force schématisée par la flèche 70 agissant d'un côté sur la culasse 4 et de l'autre sur le piston 12 permet d'entraîner le vilebrequin 8 par l'intermédiaire de la bielle 10. Les efforts 30 ainsi engendrés font tourner les éléments de liaison 30-48 comme cela est indiqué schématiquement par les flèches 72 à la figure 1. La figure 3 montre l'évolution des pressions internes dans les chambres de combustion 14-20. Suivant l'axe X du diagramme on a représenté l'angle de rotation du vilebrequin 8 et cela pour deux 35 rotations complètes du vilebrequin 8 de façon à représenter un cycle de 2908464 7 travail complet du moteur à combustion interne 2. L'axe Y du dia-gramme est tracé en unité m/m, correspondant à des allongements saisis par les capteurs 52, 54, 56. L'axe Y du diagramme porte la mention de l'unité bar associée aux pressions internes des chambres à 5 combustion 14-20. Le diagramme montre quatre courbes de pression p14...p20. Le long de l'axe X, en partant d'une position angulaire de - 360 vers la position à + 360 , il apparaît que les pressions maximales se produisent successivement dans les chambres de combustion 18, 20, 10 16, 14. Cela correspond à l'ordre d'allumage des chambres de combustion 14-20. Pour l'exemple de réalisation sélectionné, les pressions maximales sont d'environ 125 bars. L'allongement portant la référence 72 à la figure 1 peut se saisir à l'aide des capteurs 52, 54, 56. Des dilatations simples qui se 15 produisent pour une double rotation du vilebrequin 8 sont représentées sous les références E52, E54, E56. Suivant l'axe X de la position à - 360 vers la position à + 360 fait varier la pression maximale correspondante de la chambre de combustion 18 avec un maximum de dilatation pour les courbes E52 et E54. La pression maximale dans la chambre de 20 combustion 20 correspond à un maximum de l'évolution de la courbe E52. Au maximum de pression de la chambre de pression 16 sont associés les maxima des courbes E56 et E54. Enfin, la pression maximale dans la chambre de combustion 14 correspond à un maximum de la courbe E56• 25 Les courbes p 14-p20 représentées à la figure 3 ont été mesurées dans le cas de la machine à combustion interne stationnaire, à l'aide de capteurs de pression supplémentaires. En pratique, il est possible d'exploiter les tracés des courbes E52 jusqu'à E56 avec une unité d'exploitation pour conclure ensuite à l'évolution des pressions internes 30 aux chambres de combustion 14-20 sans avoir à les mesurer directe-ment. REVENDICATIONS 1 ) Moteur à combustion interne (2) ayant au moins deux chambres de combustion (14-20), au moins un capteur (52-56) pour saisir un para-mètre caractéristique de l'évolution de la combustion, notamment un paramètre (e) en corrélation avec la pression interne (p) d'une chambre de combustion, caractérisé en ce que le capteur (52-56) est installé dans une plage (64) du moteur à combustion interne (2) entre deux chambres de combustion voisines (14, 16 ; l0 16, 18 ; 18, 20). 2 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres de combustion (14-20) ont chacune un axe central (22-28) 15 et le capteur (52-56) est installé en position équidistante par rapport aux axes de chambres de combustion voisines (14, 16 ; 16, 18 ; 18, 20). 3 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que 20 les axes (22-28) sous-tendent un plan (58) et le capteur (52-56) est dé-calé par rapport à ce plan (58). 4 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 le capteur (52-56) est installé dans la zone côté admission (60) du moteur à combustion interne (2). 5 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, caractérisé par 30 un banc de cylindres du moteur à combustion interne (2) ayant un nombre n de capteurs (52-56) et ce banc de cylindres du moteur à combustion interne (2) a 2n chambres de combustion (14-20). 6 ) Moteur à combustion interne (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 2908464 9 caractérisé en ce qu' un banc de cylindres du moteur à combustion interne (2) a n capteurs (52-56) et ce banc de cylindres du moteur à combustion interne (2) a n+l chambres de combustion (14-20). 5 7 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (2) a un bloc en plusieurs parties, ces parties (4, 6) du bloc étant reliées par au moins un élément de liaison 10 (30-48) et le capteur (52-56) est installé sur ou dans l'élément de liaison (30-48). 8 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 7, caractérisé en ce que 15 le capteur (52-56) et l'élément de liaison (30-48) sont alignés sur une droite (50) parallèle aux axes centraux (22-28) des chambres de combustion (14-20). 9 ) Moteur à combustion interne (2) selon les revendications 7 ou 8, 20 caractérisé en ce que l'élément de liaison (30-48) est en prise dans un taraudage réalisé dans une partie de bloc (6) et les capteurs (52-56) équipent ce taraudage. 10 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, 25 caractérisé en ce que la plage (64) dans laquelle est installé le capteur (52-56) est délimitée par l'élément de liaison (30-48) et/ou un vilebrequin (8) du moteur à combustion interne (2). 30 11 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre caractérisant l'évolution de la combustion, notamment le paramètre (e) en corrélation avec la pression interne (p) dans la chambre de combustion concerne la déformation de la matière formant la zone 35 entre les chambres de combustion (14-20). 5 25 2908464 12 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le paramètre (e) correspond à la dilatation et/ou à la contraction de la matière. 13 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (52-56) est une jauge de contrainte. 10 14 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (52-56) est un capteur piézo-céramique. 15 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (2) comporte une unité d'exploitation qui associe une valeur du paramètre caractérisant l'évolution de la combustion, notamment du paramètre (e) en corrélation avec la pression interne (p) de la chambre de combustion à une pression interne de 20 chambre de combustion (p) correspondante. 16 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (2) est un moteur stationnaire. 17 ) Moteur à combustion interne (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (2) est un moteur de véhicule automobile. 30