Brevet FR2925574A3 — publié le 20090626

FR 2925574 A3 20090626 FR 0709078 A 20071221 2925574 La présente invention a pour objet un dispositif de commande d'une soupape d'un moteur à combustion interne. Elle a également pour objet un moteur à combustion interne comprenant un cylindre dont une soupape comporte une telle butée mécanique. Les soupapes d'admission ou d'échappement d'un moteur à combustion interne sont actionnées par des cames installées sur des arbres à cames. Ces soupapes s'ouvrent et se ferment à chaque tour de came. La soupape d'admission est ouverte, pendant la phase d'admission, entre le point mort haut et le point mort bas lo du piston du cylindre. Ensuite, les soupapes d'admission et d'échappement sont fermées pendant les phases de compression (montée du piston) et d'explosion (redescente du piston). La soupape d' échappement est alors ouverte à nouveau puis refermée pendant la montée du piston. 15 Dans le cas d'un moteur diesel, le mélange air-carburant qui est envoyé dans le cylindre dépend de l'énergie demandée au moteur (accélération, vitesse élevée ou ralenti, ...). En particulier, dans le cas d'un fonctionnement au ralenti, il faut réduire la quantité de carburant fournie au moteur. Cependant, le volume d'air aspiré 20 reste en général constant, l'ouverture de la soupape d'admission étant constante tant dans son degré d'ouverture que dans sa durée d'ouverture. Ainsi, le moteur est dans un mode de fonctionnement dit en excès d'air . Dans cette situation, des pertes par pompage sont provoquées par compression d'un volume d'air qui n'est pas 25 totalement utilisé. Pour remédier à ce problème, il a été proposé un dispositif comprenant une butée variable mécaniquement de manière à modifier le déplacement (ouverture) maximal de la soupape, afin d'optimiser le volume d'air entrant dans le moteur et ainsi d'éviter 30 les pertes par pompage. Un système d'ouverture de soupape comprenant une telle butée est connue notamment sous la dénomination Valvetronic . 2 2925574 Les figures 1 a et 1 b illustrent schématiquement une soupape équipée d'une telle butée variable respectivement dans le cas d'une butée de faible hauteur et dans le cas d'une butée de grande hauteur. 5 Sur ces figures, on a représenté une partie supérieure d'un carter dans laquelle une tige 2 de soupape 4 est mobile en translation. L'extrémité supérieure de la tige de soupape est en contact avec une butée 6 dont la position est définie par un linguet 8. Une extrémité 10 du linguet 8 est en contact avec la butée 6, la lo position de cette extrémité étant dépendante d'une came 12 d'un arbre à came du moteur en contact avec ce linguet 8, la position extrême du linguet, et donc l'ouverture de la soupape, dépendant en outre d'un excentrique 14 agissant sur une autre extrémité du linguet 8. 15 La présente invention a pour objet un dispositif de commande d'une soupape de construction plus simple. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de commande d'une soupape d'un moteur à combustion interne, ce dispositif comportant un linguet, une came et une butée mobile, le 20 linguet ayant une première extrémité destinée à être en contact avec une extrémité d'une tige de la soupape pour commander le déplacement de ladite soupape et une deuxième extrémité en contact avec la butée mobile, ce dispositif étant caractérisé en ce que la butée mobile comprend un élément fixe destiné à être fixé au 25 moteur et un élément mobile monté en liaison hélicoïdale sur la l'élément fixe et comprenant un élément d'appui en contact avec la deuxième extrémité, la position de l'élément mobile définissant ainsi l'amplitude du déplacement de la soupape. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le 30 dispositif comprend en outre un moyen de commande de la position de l'élément mobile de la butée mobile. 3 2925574 Selon une forme d'exécution de l'invention, le dispositif comprend un moyen d'appui pour appliquer l'élément d'appui sur la deuxième extrémité du linguet. Ce moyen d'appui comprend de préférence un ressort. 5 Selon un mode de réalisation avantageux, la butée mobile comprend une butée d'appui comprenant l'élément d'appui. L'invention a également pour objet un moteur à combustion interne comprenant une soupape et un dispositif de commande selon l'invention. io D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures la et lb, déjà décrites, illustrent un mode de 15 réalisation d'un dispositif de commande à butée mobile d'une soupape selon l'art antérieur, - la figure 2 illustre un mode de réalisation d'un dispositif de commande à butée mobile d'une soupape selon l'invention en position haute, la soupape étant fermée, 20 - la figure 3 illustre le dispositif de la figure 2, la soupape étant ouverte, - la figure 4 illustre le dispositif de la figure 2 en position basse, la soupape étant fermée, - la figure 5 illustre le dispositif de la figure 2 en position basse, 25 la soupape étant ouverte, - la figue 6 représente le graphe d'ouverture d'une soupape à butée variable pour différentes valeurs de butées, et - la figure 7 illustre le dispositif de la figure 2 en position très haute. 30 Sur les figures 2 à 5, et 7, les éléments identiques portent les mêmes références numériques. 4 2925574 On a représenté sur la figure 2 un dispositif de commande à butée mobile d'une soupape selon un mode de réalisation de l'invention. Ce dispositif comprend un linguet 16, une came 18 et une 5 butée mobile 20. Une première extrémité 22 du linguet est destinée à être en contact avec une extrémité de la tige 24 d'une soupape 26 d'un moteur à combustion interne. Une deuxième extrémité 28 du linguet est en contact avec un élément d'appui 30 de la butée mobile 20. Enfin, la came 18 est en contact avec le linguet 16 de io sorte que lorsqu'elle tourne elle provoque le déplacement de la première extrémité 22 du linguet et ainsi l'ouverture et la fermeture de la soupape. La butée mobile 20 comprend essentiellement trois pièces, à savoir un élément fixe 32 destiné à être fixée à la culasse du 15 moteur, un élément mobile 34 en liaison hélicoïdale avec l'élément fixe 32 et une butée d'appui 36. De préférence, ces trois pièces présentent une symétrie de révolution par rapport à un même axe XX'. La butée d'appui 36 comprend l'élément d'appui 30 qui sert d'appui pour la deuxième extrémité du linguet 16. Sa position 20 suivant l'axe XX' est déterminée par la position de l'élément mobile 34 de la butée mobile, l'élément mobile 34 étant lui-même positionné grâce à un moyen de commande, tel qu'un bras 38, pour définir, en fonction du régime moteur (accélération, ralenti, ...) le degré d'ouverture désiré de la soupape. La liaison hélicoïdale 25 présente de préférence un pas rapide pour permettre un déplacement important de l'élément mobile 34 suivant l'axe XX' pour une faible rotation de cet élément mobile. La butée d'appui 36 est guidée en translation selon l'axe XX' par exemple, comme représenté, par l' élément fixe 32 de la butée mobile et un moyen 30 d'appui, tel qu'un ressort 40, est prévu pour appliquer l'élément d'appui 30 contre la deuxième extrémité 28 du linguet. 5 2925574 On note que, dans la position haute de la butée mobile, un jeu e existe entre la butée d'appui 36 et l'élément mobile 34. Ce jeu est utile pour amortir les chocs dus aux mouvements de rotation de la came 18. La rotation de la came, dans le sens anti-horaire sur la 5 figure, va d'abord éliminer le jeu e. Ensuite, la butée d'appui 36 étant en contact avec l'élément mobile 34, la rotation de la came 18 va entraîner la rotation du linguet 16 autour de l'élément d'appui 30, provoquant le déplacement de la première extrémité 22 du linguet et, par suite, l'ouverture de la soupape. On se trouve alors dans la position illustrée sur la figure 3 qui correspond à l'ouverture maximale de la soupape. Cette position correspond à l'ouverture que réalise la soupape avec une butée fixe de l'état de la technique. Une telle ouverture de la soupape est commandée pour de fortes demandes en énergie : accélération, forte charge ou vitesse élevée. Cela permet d'avoir une importante quantité d'air dans le cylindre et donc d'injecter une quantité de carburant importante pour répondre à la demande d'énergie. Les figures 4 et 5 illustrent la situation dite minimale où, l'élément mobile 34 étant en position basse, l'ouverture de la soupape est minimale. Si la soupape est une soupape d'admission, la quantité d'air que peut aspirer le cylindre est minimale. Cette faible quantité d'air permet de maintenir le moteur à un faible régime, par exemple en mode ralenti. La figure 4 correspond à la position fermée de la soupape et la figure 5 à la position ouverte, ces positions étant définies par la position de la came. Sur la figure 4, la butée d'appui 36 est dans la même position que sur la figure 2 mais du fait de la position basse de l'élément mobile 34, le jeu e' entre la butée d'appui 36 et l'élément mobile 34 est plus important que dans le cas de la figure 2. Seul l'élément fixe 34 occupe une position différente, ce qui réduit l'ouverture de la soupape, comme on peut le voir sur la figure 5. 6 2925574 Bien entendu, la butée mobile peut être commandée pour régler l'ouverture de la soupape entre l'ouverture maximale et l'ouverture minimale. On a représenté sur la figure 6 le graphe d'ouverture d'une 5 soupape en fonction de la position de la came pour différentes positions de l'élément mobile de la butée mobile. Les termes PMH et PMB signifient respectivement point mort haut et point mort bas . La courbe Ch représente l'ouverture maximale décrite en Io référence aux figures 2 et 3, la courbe Cb l'ouverture minimale décrite en référence aux figures 4 et 5, et les courbes Cl, C2, C3 et C4 correspondent à des positions intermédiaires de l'élément mobile. Ces différentes ouvertures correspondent à des quantités d'air is (dans le cas d'une soupape d'admission) que l'on souhaite fournir au cylindre. L'invention permet ainsi de contrôler et d'optimiser la quantité d'air entrant dans le cylindre de sorte qu'il est possible de supprimer le volet qui se trouve en amont de la soupape. On diminue alors les pertes par pompage, ce qui induit une économie 20 de consommation du véhicule. Le dispositif de commande selon l'invention est utile également sur une soupape d'échappement. En effet, en plaçant l'élément mobile en position basse, l'ouverture de la soupape est minimal, Ceci engendre, lors du ralenti où une quantité trop 25 importante de carburant est injectée, une compression et une décompression des gaz présents dans le cylindre, qui ne peuvent pas s'échapper en intégralité par la faible ouverture de la soupape. On crée ainsi du frein moteur. On peut également garder dans les cylindres des résidus de 30 gaz brûlé en limitant l'ouverture des soupapes d'échappement. Ceci permet de réduire la proportion d'air extérieur entrant dans les cylindres et donc la production de Nox par le moteur. 7 2925574 La figure 7 illustre le dispositif selon l'invention dans lequel la butée est en position très haute, ceci étant utile notamment pour redémarrer un moteur à chaud. Lorsqu'un moteur est à l'arrêt, les soupapes d'échappement 5 sont fermées. Pour redémarrer le moteur, il faut alors combattre la compression existante dans les cylindres et, pour ce faire, injecter une grande quantité de carburant. Le dispositif selon l'invention, lorsque l'élément mobile est en position très haute permet de maintenir légèrement ouvertes les io soupapes d'échappement. Ceci supprime la compression dans les cylindres. Il est alors possible de redémarrer le moteur sans injecter trop de carburant. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'une soupape (26) d'un moteur à combustion interne, ledit dispositif comportant un linguet (16), une came (18) et une butée mobile (20), ledit linguet ayant une première extrémité (22) destinée à être en contact avec une extrémité de la tige (24) de la soupape (26) pour commander le déplacement de lo ladite soupape sous l'action de la came et une deuxième extrémité (28) en contact avec ladite butée mobile, caractérisé en ce que ladite butée mobile comprend un élément fixe (32) destiné à être fixé audit moteur et un élément mobile (34) monté en liaison hélicoïdale sur ledit élément fixe (32) et comprenant un élément 15 d'appui (30) en contact avec ladite deuxième extrémité, la position dudit élément mobile (34) définissant ainsi l'amplitude du déplacement de ladite soupape. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de commande (38) de la position 20 dudit élément mobile (34) de la butée mobile. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'appui (40) pour appliquer ledit élément d'appui (30) sur la deuxième extrémité dudit linguet. 25 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen d'appui (40) comprend un ressort. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite butée mobile comprend une butée d'appui (36) comprenant ledit élément d'appui (30). 30 6. Moteur à combustion interne comprenant une soupape, caractérisé par un dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes.