Brevet FR2917467A3 — publié le 20081219

FR 2917467 A3 20081219 FR 0704323 A 20070618 1 DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale l'amélioration du démarrage à froid des moteurs à combustion interne de véhicules automobiles, en particulier des moteurs Diesel à injection directe et à faible taux de compression. Elle concerne plus particulièrement un démarreur d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Elle concerne également un moteur à combustion interne comprenant un tel démarreur. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les moteurs Diesel comportent des dispositifs destinés à faciliter leur démarrage à basses températures. L'augmentation de la puissance spécifique des moteurs Diesel à injection directe a en effet conduit à diminuer leurs rapports volumétriques de compression afin de limiter la pression maximale dans le cylindre, ce qui a pour conséquence de réduire la capacité des moteurs Diesel à démarrer lorsque la température ambiante diminue. Dans certains moteurs Diesel actuels, pour mieux initier la combustion à basses températures, il est prévu de réchauffer l'air à l'admission de la chambre de combustion. Pour cela, on peut soit chauffer l'air qui est dans chaque cylindre à l'aide d'une bougie de préchauffage positionnée sur la tête de chaque cylindre au niveau de l'admission, soit prévoir de disposer un réchauffeur d'air dans le conduit d'admission. Cependant, ces solutions ont atteint leurs limites, puisqu'il n'est pas possible d'augmenter indéfiniment la température des bougies et que l'interaction entre le jet d'air à l'admission du moteur et la bougie de préchauffage a été finement optimisée. En outre, la mise en place d'un réchauffeur d'air reste une solution coûteuse et intrusive. Une autre solution connue pour améliorer le démarrage à froid des moteurs Diesel consiste à augmenter la puissance transmise par le démarreur au moteur. En effet, le démarreur est un dispositif qui permet d'amener le moteur à combustion interne dans un régime où il devient autonome. Il comporte généralement un moteur électrique alimenté en courant par une batterie, et relié à un dispositif de transmission de couple comprenant un système de démultiplication. Celui-ci est raccordé en sortie à un pignon denté adapté à coopérer avec une couronne dentée d'un volant moteur. Ce dispositif de transmission transmet le couple du moteur électrique à l'arbre de sortie du bloc- 2 moteur. Le système de démultiplication des démarreurs connus présente un rapport d'entraînement fixe et la vitesse de rotation du pignon en sortie du démarreur est donc directement proportionnelle à celle obtenue en sortie du moteur électrique. Un moteur électrique de puissance maximale d'environ 2,2 kiloWatts, par exemple, possède un régime optimal de 1280 tours par minute, ce qui correspond typiquement, en fonction du rapport d'entraînement fixe du système de démultiplication et du rapport d'entraînement fixe existant entre le pignon denté de sortie du démarreur et la couronne dentée du volant moteur, à un régime du moteur à combustion interne d'environ 100 tours par minute. Toutefois, pour devenir autonome, le moteur à combustion interne doit généralement atteindre un régime d'au moins 600 tours par minute. Le régime du moteur électrique du démarreur doit donc augmenter considérablement par rapport à son régime optimal au cours du démarrage, ce qui a pour conséquence de réduire dramatiquement la puissance qu'il fournit. Pour augmenter la puissance transmise par le démarreur au bloc-moteur, on peut augmenter soit la puissance de la batterie, soit la puissance du moteur électrique lui-même. Cependant, l'augmentation de la puissance de ces éléments du démarreur est coûteuse et induit nécessairement une augmentation de l'encombrement au niveau de la batterie ou du moteur électrique. OBJET DE L'INVENTION Par rapport à l'Etat de la technique précité, la présente invention propose un nouveau démarreur de moteurs Diesel à injection directe, qui permet d'augmenter la puissance transmise par le démarreur au bloc-moteur de façon peu coûteuse et peu encombrante. A cet effet, l'invention propose un démarreur d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comportant un moteur électrique et un dispositif de transmission de couple, comprenant un système de démultiplication raccordé en sortie à un pignon denté adapté à coopérer avec la couronne dentée d'un volant moteur d'un bloc-moteur, dans lequel ledit système de démultiplication présente un rapport d'entraînement variable. Ainsi, avantageusement, dans le démarreur selon l'invention, le rapport d'entraînement du système de démultiplication est ajusté pour que le régime du moteur électrique reste constant tout en imposant une augmentation du régime du bloc-moteur. 3 Ceci permet de maintenir le moteur électrique dans son régime optimal pendant toute la durée du démarrage, de sorte que le démarreur fournit une puissance maximale pendant cette durée. Selon une première caractéristique avantageuse de l'invention, le rapport d'entraînement est variable de façon continue. Le régime du moteur peut dans ce cas rester parfaitement fixe et optimal puisque l'ajustement du rapport d'entraînement est continu. Préférentiellement alors, ledit système de démultiplication comprend deux poulies à diamètre variable reliées par une courroie de transmission. Ce système de démultiplication offre une large plage de rapports d'entraînement continûment accessibles. II est de plus peu encombrant. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit rapport d'entraînement comporte un nombre déterminé de rapports d'entraînement discrets. Préférentiellement alors, le système de démultiplication comporte un système d'engrenage de type système de boîte de vitesses. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu que la modification du rapport d'entraînement est pilotée électroniquement. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu que la modification du rapport d'entraînement est pilotée mécaniquement. L'invention concerne également un moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant un démarreur à rapport d'entraînement variable. DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une représentation schématique générale d'un démarreur selon l'invention associé au volant moteur d'un véhicule automobile. - la figure 2 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation du système de démultiplication du démarreur de la figure 1. - la figure 3A est une représentation schématique d'un second mode de réalisation du système de démultiplication du démarreur de la figure 1, à un instant du démarrage où le régime d'entraînement du bloc-moteur est inférieur au régime du démarreur. - la figure 3B est une représentation schématique d'un second mode de réalisation du système de démultiplication du démarreur de la figure 1, à un instant du démarrage où le régime d'entraînement du bloc-moteur est supérieur au régime du démarreur. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un démarreur 1 relié au bloc-moteur 2 d'un véhicule automobile, comprenant un moteur électrique 11 dont un arbre de sortie 13 est relié à un dispositif de transmission de couple 10. Ce dispositif de transmission de couple 10 comprend un système de démultiplication 12 raccordé en sortie à un arbre 14 solidaire d'un pignon denté 15, qui coopère avec la couronne dentée 3 du volant moteur pendant le démarrage, facilitant ainsi la mise en route du bloc-moteur 2. Lorsque le bloc-moteur 2 devient autonome, le pignon denté 15 du démarreur 1 est découplé de la couronne dentée 3 du volant moteur et l'embrayage 4 permet de passer les vitesses grâce à la boîte de vitesses 5. Avantageusement, le système de démultiplication 12 du dispositif de transmission de couple 10 présente un rapport d'entraînement variable. Selon un premier mode de réalisation, représenté sur la figure 2, le système de démultiplication 12 présente un rapport d'entraînement variable de façon continue. Plus particulièrement, le système de démultiplication 12 comprend deux poulies coniques 16 et 18 qui peuvent être réalisées en aluminium ou en acier. L'une des poulies 16, appelée poulie d'entraînement, est fixée de manière centrée sur l'arbre de sortie 13 du moteur électrique 11. L'autre poulie 18, appelée poulie entraînée, est fixée de manière centrée sur l'arbre 14 en sortie du système de démultiplication 12. Le diamètre typique de chacune des deux poulies 16, 18 est inférieur à 25 trois centimètres. Les deux poulies 16, 18 sont séparées de quelques centimètres, de préférence moins de dix centimètres. Les deux poulies 16 et 18 comportent chacune deux éléments de poulie, respectivement 16A et 16B, 18A et 18B, agencés en vis-à-vis. Chacun des éléments de poulie 16A, 16B; 18A, 18B comporte une base 30 cylindrique 20A, 20B; 24A, 24B formant la partie externe de chaque poulie 16, 18, et un élément tronconique 21A, 21B; 23A, 23B formant la partie interne de chaque poulie 16, 18. Une courroie 17 est enroulée autour des deux poulies 16, 18 et est en contact par frottement avec la partie interne 21A, 21 B; 23A, 23B de chaque poulie, 35 de façon à ce que la courroie soit solidaire en rotation de chaque poulie, mais qu'elle puisse glisser latéralement le long de la surface de la partie interne 21A, 21 B; 23A , 23B des deux poulies 16, 18. Cette courroie 17, appelée courroie de transmission, transmet le couple de la poulie d'entraînement 16 à la poulie entraînée 18. Cette courroie de transmission 17 est ici métallique, mais elle peut également être en caoutchouc, ou en caoutchouc renforcé par des fibres. 5 Pour chaque poulie 16, 18, l'un des deux éléments de poulie, 16A, 18B, est solidaire en rotation et en translation de son arbre de support 13, 14, alors que l'autre élément de poulie 16B, 18A est solidaire de son arbre de support 13, 14 en rotation, mais peut se déplacer en translation selon l'axe Al, A2 de l'arbre 13, 14, par rapport au premier élément de poulie 16A, 18B qui lui est associé. Lorsque l'écartement des deux éléments 16A, 16B de la poulie d'entraînement 16 varie, la courroie de transmission 17 glisse latéralement le long de la surface de la partie interne 21A, 21B tronconique de la poulie d'entraînement 16. Ainsi, la zone de la partie interne 21A, 21B de la poulie entourée par la 15 courroie de transmission 17 présente une section circulaire dont le diamètre D1, appelé diamètre effectif de la poulie d'entraînement, varie. Or la courroie de transmission 17 présente une longueur fixe, choisie de telle sorte que celle-ci reste tendue entre les deux poulies 16, 18 quel que soit l'écartement des éléments 16A, 16B de la poulie d'entraînement 16. 20 Ainsi, lorsque le diamètre effectif D1 de la poulie d'entraînement 16 varie, la courroie de transmission 17, qui reste tendue autour des deux poulies 16, 18, provoque la variation dans le sens inverse du diamètre effectif D2 de la poulie entraînée 18. Par exemple, lorsque l'écartement des deux éléments 16A, 16B de la 25 poulie d'entraînement 16 diminue jusqu'à ce qu'ils soient en contact, la courroie de transmission 17 glisse latéralement sur la surface de la partie interne 21A, 21B de cette poulie 16, et sa position correspond à un diamètre effectif D1 de plus en plus grand, jusqu'à un diamètre maximum. La longueur de la courroie de transmission 17 correspondant à la portion de cette courroie de transmission 17 enroulée 30 autour de la poulie d'entraînement 16 augmentant, la longueur de la courroie de transmission 17 correspondant à la portion de cette courroie de transmission 17 enroulée autour de la poulie entraînée 18 diminue: la courroie de transmission 17 glisse latéralement sur la surface de la partie interne 23A, 23B de la poulie entraînée 18 et provoque l'écartement des deux éléments 18A, 18B de cette 35 poulie, jusqu'à un écartement maximum. Le diamètre effectif D2 de la poulie entraînée 18 est alors minimum. L'écartement des deux éléments de la poulie d'entraînement 16A, 16B 6 peut être piloté électroniquement grâce à un actionneur électrique commandé par un calculateur en fonction du régime du bloc-moteur 2. Un pilotage mécanique peut également être réalisé par un système centrifuge placé sur l'arbre 14 du bloc-moteur 2, et relié aux deux éléments de la poulie d'entraînement 16A, 16B pour modifier leur écartement en fonction du régime du bloc-moteur 2. Au cours du démarrage, le régime du moteur électrique 11 étant maintenu à son niveau optimal, la vitesse de rotation de l'arbre 13 et donc de la poulie d'entraînement 16 reste constante. L'élément de poulie 16B est progressivement rapproché de l'autre élément de poulie 16A, et le diamètre effectif Dl de la poulie d'entraînement 16 augmente. En conséquence, le diamètre effectif D2 de la poulie entraînée 18 diminue, et la vitesse de rotation de l'arbre 14 et du pignon denté 15 augmente. La vitesse de rotation de la couronne dentée 3 du volant moteur et donc le régime du bloc-moteur 2 augmentent alors progressivement et peuvent atteindre le seuil d'autonomie de 600 tours par minute, alors que le régime du moteur électrique 11 du démarreur reste optimal. Selon le deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 3A et 3B, le système de démultiplication 12 présente un rapport d'entraînement comportant un nombre déterminé de rapports d'entraînement discrets. C'est ici un système à engrenages de type système de boîte de vitesses. Un tel système peut évidemment être utilisé pour un nombre quelconque de rapports d'entraînement, ce nombre étant compris de préférence entre deux et six. Le système de démultiplication 12, représenté sur les figures 3A et 3B, présente deux rapports d'entraînement. Il comporte quatre engrenages métalliques, de taille inférieure à trois centimètres. Les deux engrenages menants 36, 37 sont solidaires de l'arbre de sortie 13 du moteur électrique 11 du démarreur 1. Les deux engrenages menés 38, 39 sont solidaires de l'arbre 14 de sortie du démarreur 1. Ces engrenages menants et menés 36 à 39 sont typiquement espacés deux à deux de quelques centimètres , de préférence moins de dix centimètres. Un sélecteur de vitesse 30 est constitué d'un coulisseau 30 en butée sur l'arbre de sortie 13 du moteur électrique 11 du démarreur 1. Les engrenages menants et menés 36 à 39 sont agencés de telle sorte que, selon la position du sélecteur de rapport 30, l'un des deux engrenages menants 36, 37 coopère avec l'un des deux engrenages menés 38, 39: lorsque le 7 sélecteur de rapport 30 est en position A (figure 3A), l'engrenage menant 36 et l'engrenage mené 38 sont engrenés, les autres engrenages 37, 39 étant libres, tandis que lorsque le sélecteur de rapport 30 est en position B (figure 3B), l'engrenage menant 37 et l'engrenage mené 39 sont engrenés, les autres engrenages 36 et 38 étant libres. Le rapport de taille de l'engrenage menant 36 (respectivement 37) et de l'engrenage mené 38 (respectivement 39) engrenés définit le rapport d'entraînement correspondant à la position A (respectivement B) du sélecteur de rapport 30. Sur la figure 3A, où le sélecteur de rapport 30 est à la position A, le couple d'engrenages engrenés 36, 38 est tel que l'engrenage menant 36 est de plus faible diamètre que l'engrenage mené 38. Le rapport d'entraînement correspondant est faible, et le régime d'entraînement du bloc-moteur reste inférieur au régime du moteur électrique du démarreur. La position A du sélecteur de vitesse 30 est celle du début du démarrage du moteur à combustion interne. Sur la figure 3B, correspondant à la position B du sélecteur de rapport, le couple d'engrenages engrenés est tel que l'engrenage menant 37 est de plus grand diamètre que l'engrenage mené 39. Le rapport d'entraînement correspondant est grand, et le régime d'entraînement du bloc-moteur est supérieur au régime du moteur électrique du démarreur. La position A du sélecteur de vitesse 30 est celle de la fin du démarrage du moteur à combustion interne. Le système de démultiplication 12 à deux rapports d'entraînement permet donc d'augmenter le régime du bloc-moteur tout en conservant un régime constant pour le moteur électrique. II est possible d'envisager un système de démultiplication 12 présentant un nombre fini de rapports d'entraînement permettant d'augmenter le régime du bloc-moteur par paliers successifs. Le nombre de rapport d'entraînement du système de démultiplication 12 et la valeur de ces rapports d'entraînement peuvent être choisis afin d'optimiser la puissance transmise par le démarreur au bloc-moteur pendant le démarrage. Selon le nombre et la valeur des rapports d'entraînement choisis, il n'est cependant pas toujours possible de maintenir le moteur électrique dans son régime optimal. Le pilotage du sélecteur de rapport 30 est électronique et peut utiliser un 35 électro-aimant ou un système de verrins hydrauliques commandés par un calculateur en fonction du régime du bloc-moteur 2. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation 8 décrits et représentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. II est possible par exemple de réaliser un système de démultiplication à rapport d'entraînement variable de façon continue utilisant un engrenage de type train épicycloïdal. REVENDICATIONS 1. Démarreur (1) d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comportant un moteur électrique (11) et un dispositif de transmission de couple, comprenant un système de démultiplication (12) raccordé en sortie à un pignon denté (15) adapté à coopérer avec la couronne dentée (3) d'un volant moteur d'un bloc-moteur (2), caractérisé en ce que ledit système de démultiplication (12) présente un rapport d'entraînement variable. 2. Démarreur selon la revendication 1, dans lequel ledit rapport d'entraînement est variable de façon continue. 3. Démarreur selon la revendication 2, dans lequel ledit système de démultiplication (12) comprend deux poulies (16,18) à diamètre variable reliées par une courroie de transmission (17). 4. Démarreur selon la revendication 2, dans lequel ledit système de démultiplication (12) comprend un dispositif à engrenage. 5. Démarreur selon la revendication 1, dans lequel ledit rapport d'entraînement comporte un nombre déterminé de rapports d'entraînement discrets. 6. Démarreur selon la revendication 5, dans lequel le système de démultiplication (12) comporte un système d'engrenage de type système de boîte de vitesses. 7. Démarreur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel sont prévus des moyens électroniques de pilotage de la variation du rapport d'entraînement. 8. Démarreur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel sont prévus des moyens mécaniques de pilotage de la variation du rapport d'entraînement. 9. Moteur à combustion interne de véhicule automobile comprenant un démarreur selon l'une des revendications précédentes.