Brevet FR2971012A1 — publié le 20120803

La présente invention concerne le domaine du contrôle d'un moteur à combustion interne et en particulier la déconnexion des soupapes d'admission d'un moteur à combustion interne par exemple à allumage commandé. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Un moteur comprend un bloc moteur délimitant des chambres de combustion cylindriques fermées chacune à une extrémité par un piston mobile et à l'autre extrémité à une culasse associée à des moyens d'admission d'air et de carburant et à des moyens d'échappement des gaz brûlés. Le moteur comprend en outre un système de régulation du débit d'air en amont des moyens d'admission. Le rendement des moteurs à combustion interne dépend notamment du taux de remplissage des chambres de combustion par l'air et il est préférable de maintenir le moteur dans les zones de fonctionnement dans lesquelles le taux de remplissage est maximum. En effet, dans le cas d'une faible charge du moteur, le système de régulation ne laisse passer que la quantité d'air nécessaire pour assurer la charge moteur. Cela a pour conséquence de mettre le moteur en pompage et de dégrader le rendement du moteur. Pour étendre la zone de fonctionnement optimal, notamment lorsque le moteur fonctionne à mi-charge, il est connu de désactiver une partie des chambres de combustion de manière à augmenter la charge unitaire des chambres de combustion restant activées. La désactivation des chambres de combustion ou déconnexion de cylindres est obtenue une succession d'étapes dont une consiste à neutraliser l'ouverture des soupapes d'admission et d'échappement desdites chambres. Pour cela, il est connu dans les moteurs à arbres à cames en tête d'utiliser un dispositif de déconnexion de soupape comme décrit par le document DE19830168 et illustré en figure 1. Un tel dispositif se compose d'une soupape 1, représentée partiellement, coulissante dans une culasse (non représentée) et maintenue en position stable fermée par un ressort de rappel 2. La soupape 1 permet d'obturer un trou d'admission (ou d'échappement) permettant la circulation des gaz frais (ou gaz brûlés) entre un cylindre situé sous la soupape 1 et les tubulures (non représentées). La tête 3 de la soupape 1 est en contact avec une première extrémité 4 d'un culbuteur 5. Une seconde extrémité 7 du culbuteur 5, comportant une portée concave hémisphérique, repose sur une tête hémisphérique 6 d'une tige 9. La tige 9, sur laquelle appuie une came 10 de l'arbre à cames, coulisse par rapport à la culasse et transmet un mouvement alternatif de la came 10 au culbuteur 5. Le culbuteur 5 est monté pivotant par rapport à la culasse selon un axe de rotation 12. L'axe de rotation 12 est porté par un arbre de pivotement 14 solidaire d'un excentrique 15 agencé pour pivoter selon un axe d'excentrique 13 par rapport à la culasse. L'excentrique 15 comporte en outre un bras 16 dont une extrémité 17 peut se déplacer entre une position haute et une position basse. En position haute, l'extrémité 17 du bras 16 est retenue par un électroaimant 18 de sorte que l'axe de rotation 12 est dans une première position dans laquelle le culbuteur 5 est connecté à la came 10. Lorsque l'électroaimant 18 est relâché, l'extrémité 17 du bras 16 est rappelée en position basse par un ressort de traction 20, déplaçant ainsi l'axe de rotation 12 en une deuxième position dans laquelle le culbuteur 5 est déconnecté de la came 10. Pour reconnecter le culbuteur 5 avec la came 10, l'électroaimant est activé, ce qui entraîne le déplacement de l'extrémité 17 du bras 16 en position haute. Le dispositif selon le document DE19830168 n'est toutefois pas adapté aux moteurs à combustion actuels qui nécessitent des temps de réaction très courts, de l'ordre de 20ms. En effet, pour déconnecter la soupape, l'excentrique 15 déplace la totalité du culbuteur, ce qui entraîne un temps de réaction important du à l'inertie du culbuteur 5. L'invention permet de résoudre, au moins en partie, les problèmes précédents. OBJET DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'actionnement d'au moins une soupape comportant un support et au moins un culbuteur monté pivotant par rapport au support selon un axe de basculement, le culbuteur ayant une première portion pour reposer sur la soupape et une deuxième portion pour reposer sur une came tournante. Selon l'invention : - la première portion comporte un levier de soupape ; - la deuxième portion comporte un levier de came, mobile par rapport au levier de soupape ; - le culbuteur comporte des moyens de connexion comprenant un actionneur électromagnétique, agencé pour connecter sélectivement le levier de came avec le levier de soupape afin que lorsque le levier de came et le levier de soupape sont en une position connectée, la came transmette un mouvement à la soupape, et, lorsque le levier de came et le levier de soupape sont en une position déconnectée, la came ne transmette pas de mouvement à la soupape. Ainsi, l'actionnement des moyens de connexions déconnecte les leviers qui deviennent mobiles l'un par rapport à l'autre : lorsque le levier de came et le levier de soupape sont en une position connectée, la came transmet un mouvement à la soupape, et, lorsque le levier de came et le levier de soupape sont en une position déconnectée, la came ne transmet pas de mouvement à la soupape. La déconnexion de la soupape est donc rapide, car seuls sont déplacés une portion du culbuteur et les moyens de connexion. Avantageusement, les moyens de connexion comportent une goupille qui est translatée par l'actionneur électromagnétique entre une position verrouillée dans laquelle la goupille connecte le levier de came avec le levier de soupape et une position déverrouillée dans laquelle le levier de came est déconnecté du levier de soupape. La goupille est d'une masse réduite et couplée avec un actionneur électromagnétique permet d'avoir des temps de réaction du dispositif très brefs. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de déconnexion de soupape selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de déconnexion de soupape en position connectée selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique du dispositif illustré en figure 2 dans une position déconnectée ; - la figure 4 est une vue schématique éclatée du dispositif illustré en figure 2 ; - la figure 5 est une vue de détail du dispositif de verrouillage déjà illustré dans les figures 2 à 4 ; - la figure 6 est une vue schématique d'un dispositif de déconnexion de soupape en position connectée selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue schématique d'un dispositif de déconnexion de soupape en position connectée selon un troisième mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 2, 3 et 4 représentant un premier mode de réalisation, l'invention comporte un culbuteur 30 pivotant par rapport à un support (non représenté), tel qu'un arbre rapporté sur une culasse d'un moteur à combustion interne. Le culbuteur 30 est en appui par une première portion 31 sur une soupape (non représentée) et par une deuxième portion 32 sur une came (non représentée). Le culbuteur est agencé pour transmettre un mouvement de la came à la soupape. La première portion 31 comporte un levier de soupape 33 dont une première extrémité 33a est articulée par rapport au support selon un axe de basculement X et par rapport à la deuxième portion 32 du culbuteur 30 selon un axe de débrayage Y. Dans ce premier mode de réalisation, l'axe de basculement X et l'axe de débrayage Y sont confondus en un même axe. Le levier de soupape 33 supporte à une deuxième extrémité 33b une vis de réglage de jeu 34 vissée et bloquée dans le levier de soupape 33 par un contre écrou 35. La vis de réglage de jeu 34 a un axe contenu dans un plan perpendiculaire à l'axe de basculement X et est munie d'un pied d'appui 36 agencé pour permettre au levier de soupape 33 d'appuyer sur la soupape avec un jeu de distribution calibré. La deuxième portion 32 du culbuteur 30 comporte un levier de came 37 articulé autour du levier de soupape 33 à une première extrémité 37a et selon les axes X et Y. A cet effet, le dispositif comporte une bague 38 (visible sur la figure 4) emmanchée à force dans la première extrémité 33a du levier de soupape 33 de manière à avoir des extrémités s'étendant en saillie du levier de soupape 33 pour être reçue dans un alésage du levier de came 37 qui coopère avec une surface extérieure 38a de la bague 38 pour former un pivot de débrayage. De plus, une surface intérieure 38b de la bague est agencée pour recevoir l'arbre formant support de basculement du culbuteur par rapport à la culasse. La première extrémité 37a du levier de came 37 est conformée en chape et présente une rainure 40 qui sépare ladite première extrémité en deux flasques 40a et 40b agencés pour entourer la première extrémité du levier de soupape. Ainsi, le levier de soupape 33 est maintenu entre les deux flasques 40a, 40b et ne présente donc plus qu'un seul degré de liberté par rapport au levier de came37, c'est-à-dire une rotation autour de l'axe de débrayage Y. De plus, la rainure 40 et les deux flasques 40a et 40b sont agencés pour limiter le débattement angulaire du levier de soupape 33. Un rouleau 41 est monté en rotation libre à une deuxième extrémité 37b du levier de came 37. Ledit rouleau 41 est agencé pour être en contact avec la came et transmettre le mouvement de la came au culbuteur 30. Ainsi, le culbuteur 30 est divisé en deux leviers 33 et 37 articulés l'un sur l'autre par leur première extrémité (respectivement 33a et 37a). Le culbuteur 30 n'est pas un organe rigide et peut être débrayé. Le culbuteur 30 comporte en outre des moyens de connexion 45, ici portés par le levier de came 37, afin de connecter sélectivement le levier de came 37 avec le levier de soupape 33. Les moyens de connexion 45 comprennent un actionneur électromagnétique 46 fixé au levier de came 37 et une goupille 47, translatée par l'actionneur 46 entre une position déverrouillée dans laquelle la goupille 47 est rentrée dans l'actionneur 46 et une position verrouillée dans laquelle la goupille 47 est sortie de l'actionneur 46 pour s'engager dans un orifice complémentaire 49 aménagé dans le levier de soupape 33. Avantageusement, l'actionneur 46 et la goupille 47 sont agencés pour être, lorsque le culbuteur 30 est en position connectée, sensiblement parallèles au levier de soupape 33, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe de débrayage Y. En position déverrouillée, le levier de came 37 est libre de pivoter. En position verrouillée, le levier de soupape 33 et le levier de came 37 sont solidaires, le culbuteur 30 se comportant alors comme un organe rigide. La figure 5 illustre plus particulièrement la disposition des moyens de connexion 45 par rapport au levier de came 37 et au levier de soupape 33 en position connectée. Les parties internes du dispositif, telles la goupille 47 et la première extrémité du levier de soupape 33a, sont représentées en trait mixte. L'actionneur 46 est inséré dans un alésage aménagé dans le levier de came 37 afin que la goupille 47, en position déverrouillée, affleure la première extrémité 33a du levier de soupape 33. Ainsi, la goupille 47 est déplacée sur une faible distance pour atteindre sa position verrouillée. Le temps nécessaire pour connecter le levier de came 37 et le levier de soupape 33 est donc réduit. Le fonctionnement du dispositif est simple : en position connectée, c'est-à-dire lorsque la goupille 47 est verrouillée dans le levier de soupape 33, le culbuteur 30 transmet les mouvements de la came à la soupape. Pour déconnecter la soupape, il suffit alors de commander l'actionneur 46 pour déverrouiller la goupille 47. Celle-ci est alors translatée dans l'actionneur 46 et le levier de soupape 33 est déconnecté du levier de came 37. Le levier de came 37 est alors libre de pivoter autour de la bague 38. Le levier de came 37 suit ainsi les mouvements de la came, mais ne les transmet pas à la soupape. La soupape est donc déconnectée. Pour reconnecter la soupape, il suffit de verrouiller la goupille 47 dans l'orifice complémentaire 49 disposé dans le levier de soupape 33 lorsque ledit orifice 49 est aligné avec la goupille 47. Le levier de came 37 est alors connecté au levier de soupape 33 et le culbuteur 30 transmet alors le mouvement de la came à la soupape. L'alignement de la goupille 47 avec son orifice complémentaire 49 se produit lorsque la soupape repose sur son siège et que la came est sur le cercle de base. Pour maintenir le contact entre la came et le rouleau 41 lorsque le culbuteur 30 est en position déconnectée, le culbuteur 30 comporte des moyens de rappel 50 du levier de came 37 vers la position connectée. Les moyens de rappel 50, visibles uniquement sur la figure 4, comprennent un ressort de compression 51 inséré dans le levier de soupape 33 et maintenu par un piston 52. Le ressort 51 est agencé pour exercer un effort sur le levier de came 37 afin de rappeler ce dernier vers la position connectée. Le ressort de rappel 51 et plus généralement les moyens de rappel 50 sont dimensionnés pour être plus souples que le ressort de soupape afin d'éviter que les efforts engendrés par les moyens de rappel 50 ne puissent déplacer la soupape lorsque le culbuteur 30 est en position déconnectée. Grâce aux moyens de rappel 50, le culbuteur 30 tend toujours à retrouver sa position connectée. Les moyens de rappel 50 permettent ainsi de maintenir le contact entre le levier de came 37 et la came et entre le levier de soupape 33 et la soupape quelle que soit la position connectée ou déconnectée du culbuteur 30. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit. Il existe en effet d'autres modes de réalisation de l'invention. Parmi ceux-ci, la figure 6 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans ce deuxième mode de réalisation, le levier de soupape décrit précédemment se présente sous la forme d'un piston 55 coulissant dans un corps cylindrique 56 porté par le levier de came 37. Le piston 55 comporte une vis de réglage de jeu 34 qui vient en appui sur la soupape. Le piston 55 est agencé pour se déplacer suivant un axe de coulissement sensiblement coaxial avec l'axe de déplacement de la soupape. Le piston 55 peut se déplacer entre une position connectée dans laquelle le culbuteur 30 transmet le mouvement de la came à la soupape et une position déconnectée dans laquelle les moyens de connexions 45 déconnectent le piston 55 du levier de came 37 afin que le culbuteur 30 ne transmette plus le mouvement de la came à la soupape mais uniquement au ressort de compression 57. Des moyens de rappel 50, ici un ressort de compression 57, sont disposés dans le cylindre 56 pour ramener le piston 55 vers la position connectée à chaque tour de came. Les moyens de connexions 45 sont portés par le levier de came 37 et comportent un actionneur électromagnétique 46 apte à translater la goupille 47 entre une position verrouillée et une position déverrouillée. La goupille est déplacée suivant un axe perpendiculaire à l'axe de coulissement. Elle coopère avec une rainure annulaire 58 ménagée dans le piston 55 afin de bloquer son déplacement. Selon la position verrouillée ou déverrouillée de la goupille 47, le piston 55 est respectivement dans une position connectée ou déconnectée, autorisant respectivement le blocage du piston 55 par rapport au levier de came 37 (et donc la transmission du mouvement de la came à la soupape) ou son libre déplacement (et donc la transmission de mouvement de la came au ressort de rappel 51). Ainsi, en commandant la goupille 47, il est possible de connecter ou de déconnecter la soupape. La figure 7 illustre un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans ce troisième mode de réalisation, le culbuteur 30 comporte un levier de came 37 et un levier de soupape 33 articulé sur le levier de came 37 suivant un axe de débrayage Y parallèle, mais non confondu avec l'axe de basculement X. Les moyens de connexion 45 sont portés par le levier de soupape 33 et sont disposés sensiblement à la première extrémité 37a du levier de came 37. Les moyens de connexion 45 comportent un actionneur 46 et une goupille 47 dont l'axe de déplacement est parallèle à l'axe de débrayage. A l'instar des premier et deuxième modes de réalisation, lorsque la goupille 47 est déverrouillée, le levier de soupape 33 pivote librement par rapport au levier de came 37, déconnectant ainsi la soupape. Inversement, lorsque la goupille 47 est verrouillée, le levier de came 37 et le levier de soupape 33 sont connectés et le culbuteur 30 transmet le mouvement de la came à la soupape. L'invention n'est pas limitée aux exemples donnés précédemment, mais englobe tout mode de réalisation, entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. Ainsi, les moyens de rappel 50 peuvent comporter un ressort de torsion dont l'axe de torsion est parallèle ou confondu avec l'axe de débrayage Y. Avantageusement, les pièces du dispositif et en particulier les leviers de came et de culbuteur sont fabriqués en acier. Cependant, afin de diminuer l'inertie du culbuteur et donc d'améliorer sa réactivité, des pièces du dispositif peuvent être fabriquées dans un alliage léger, tel l'aluminium. Il est ainsi particulièrement avantageux de réaliser une solution avec la plus faible inertie possible, par exemple le piston 55 illustré dans le deuxième mode de réalisation, en aluminium. REVENDICATIONS1. Dispositif d'actionnement d'au moins une soupape comportant un support et au moins un culbuteur (30) monté pivotant par rapport au support selon un axe de basculement (X), le culbuteur ayant une première portion (31) pour reposer sur la soupape et une deuxième portion (32) pour reposer sur une came tournante, caractérisé en ce que : - la première portion (31) comporte un levier de soupape (33) ; - la deuxième portion (32) comporte un levier de came (37), mobile par rapport au levier de soupape (33) ; - le culbuteur (30) comporte des moyens de connexion (45) comprenant un actionneur électromagnétique (46), agencé pour connecter sélectivement le levier de came (37) avec le levier de soupape (33) afin que lorsque le levier de came (37) et le levier de soupape (33) sont en une position connectée, la came transmette un mouvement à la soupape, et, lorsque le levier de came (37) et le levier de soupape (33) sont en une position déconnectée, la came ne transmette pas de mouvement à la soupape. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le levier de soupape (33) est monté pivotant sur le levier de came (37) suivant un axe de débrayage (Y). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'axe de débrayage (Y) du levier de soupape est parallèle à l'axe de basculement (X) du culbuteur. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'axe de débrayage (Y) du levier de soupape est coaxial avec l'axe de basculement (X) du culbuteur. 5. Dispositif selon la revendication 4, comportant une bague (38), solidaire du levier de soupape (33), agencée pour accueillir à pivotement le levier de came (37) et pour pivoter sur le support. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5,dans lequel les moyens de connexion (45) comportent une goupille (47) qui est translatée par l'actionneur (46) électromagnétique entre une position verrouillée dans laquelle la goupille (47) connecte le levier de came (37) avec le levier de soupape (33) et une position déverrouillée dans laquelle le levier de came (37) est déconnecté du levier de soupape (33). 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la goupille (47) est translatée suivant un axe perpendiculaire à l'axe de débrayage (Y). 8. Dispositif selon la revendication 6 dans lequel la goupille est translatée suivant un axe parallèle à l'axe de débrayage (Y). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, comportant des moyens de rappel (50) du levier de came (37) vers la position connectée. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le matériau d'au moins un des leviers de soupape (33) ou de came (37) est de l'acier. 11. Moteur à combustion interne comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.