Brevet FR2969707A1 — publié le 20120629

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 qui chacune reçoivent un piston mobile et qui est associé à des moyens d'admission d'air et de carburant et à des moyens d'échappement des gaz brûlés. Le rendement des moteurs à combustion interne dépend notamment du taux de remplissage des chambres de combustion par l'air. Afin d'améliorer le rendement des moteurs à combustion, 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 la moitié des chambres de combustion de manière à augmenter la charge unitaire des chambres de combustion restant activées. La désactivation des chambres de combustion est obtenue par la neutralisation de l'ouverture des soupapes d'admission 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 US2002/0014217 et illustré en figure 1. Un tel dispositif se compose d'une soupape 1, représentée partiellement, coulissante dans la culasse et maintenue en position stable fermée par un ressort de rappel. La soupape 1 permet d'obturer un trou d'admission alimentant en air un cylindre situé sous la soupape 1. La tête 3 de la soupape 1 est en contact avec une première extrémité 4 d'un élément d'actionnement, à savoir ici un linguet 2. Une seconde extrémité 5 du linguet 2, comportant une portée concave hémisphérique, repose sur une tête hémisphérique 6 d'une butée 7. Le linguet 2, sur lequel appuie une came 9 de l'arbre à cames, pivote sur un arbre 8 lui-même coulissant par rapport à la culasse 12. La butée 7 est insérée dans un logement cylindrique dans la culasse 12 et comporte un corps 10 dans lequel coulisse une tige 11 sur laquelle est fixée la tête hémisphérique 6. Un ressort de compression est disposé entre le corps 10 et la tige 11 et permet de maintenir le contact entre la tête hémisphérique 6 et le linguet 2. La butée 7 comporte enfin un verrou 13 qui permet d'immobiliser la tige 11 dans le corps 10 et qui comprend deux doigts 16 diamétralement opposés et écartés par un ressort. En fonctionnement habituel, c'est à dire lorsque la soupape 1 est actionnée par la came et que le cylindre correspondant est actif, le verrou 13 est en position d'activation et les deux doigts 16 sont engagés dans des logements 14, immobilisant la tige 11 par rapport au corps 10. La butée 7 se comporte alors comme un appui fixe sur lequel vient pivoter le linguet 2. La seconde extrémité 5 du linguet 2 étant en appui sur la butée 7 fixe, la première extrémité 4 va, sous l'effet de la came 9, actionner la soupape 1. Pour déconnecter la soupape 1 de la came 9, on désactive le verrou 13 en alimentant un circuit hydraulique 15 dont le fluide va appuyer sur les doigts 16 du verrou 13 et les rapprocher. Les doigts 16 quittent alors leur logement 14 et sous les efforts exercés par le linguet 2 sur la butée 7, la tige 11 va coulisser dans le corps 10 et allonger le ressort 18. La butée 7 est dite déverrouillée comme représenté sur la figure 1 qui illustre le verrou 13 dans sa position de désactivation de la soupape. Le linguet 2 se trouve donc en appui d'une part sur la soupape 1 et d'autre part sur la tête 6 de la butée 7. Le ressort 18 de la butée 7 étant plus souple que le ressort de rappel de la soupape 1, c'est la seconde extrémité 5 du linguet 1 qui va osciller, empêchant la transmission du mouvement de la came 9 à la soupape 1. La tête hémisphérique 6 est ainsi animée d'un mouvement alternatif entre une position haute correspondant à la position haute de la came 9 et une position basse correspondant à la position basse de la came 9. La soupape 1 reste fermée et le cylindre correspondant est ainsi désactivé. Pour verrouiller la butée 7, on cesse d'alimenter le circuit hydraulique 15, ce qui permet aux doigts 16 de s'engager automatiquement dans les logements 14 lors de la remontée de la tige 11 dans le corps 10, immobilisant la tige 11. Ce dispositif de déconnexion des soupapes est toutefois difficile à mettre en oeuvre car la mise en oeuvre de circuits hydrauliques est relativement complexe et coûteuse. De plus, ce type de système offre des temps de réponse trop longs pour pouvoir établir des stratégies de gestion moteur optimales. Le dispositif décrit par le document US2002/0014217 comporte en outre des moyens hydrauliques de rattrapage de jeux 53 disposés dans la tête hémisphérique et qui permettent de compenser les jeux de fonctionnement et d'usure du dispositif. OBJET DE L'INVENTION L'invention vise à proposer un dispositif d'actionnement des soupapes d'un moteur à combustion permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose, selon l'invention, un dispositif d'actionnement d'au moins une soupape comportant un support et au moins un élément d'actionnement qui est monté mobile par rapport au support et qui repose par un premier appui sur la soupape et par un deuxième appui sur une butée, caractérisé en ce que la butée comporte : - une tige montée pour coulisser par rapport au support et pourvue d'un sommet en contact avec l'élément d'actionnement ; - un ressort d'appui de la tige sur l'élément d'actionnement et ; - des moyens de verrouillage de la tige en position par rapport au support actionnés par un actionneur électromagnétique. Les actionneurs électromagnétiques ne nécessitent pas de circuits hydrauliques et sont beaucoup plus réactifs, ce qui autorise l'utilisation de stratégies de pilotage plus complexes. Avantageusement, les moyens de verrouillage comportent une goupille montée pour coulisser perpendiculairement à la butée entre une position d'activation dans laquelle la goupille est reçue dans une ouverture ménagée dans la tige pour bloquer le coulissement de la tige et une position de désactivation dans laquelle la goupille libère le coulissement de la tige. Avantageusement, la goupille comporte une extrémité biseautée en contact avec la tige. L'utilisation d'une goupille dont l'extrémité est biseautée permet un blocage sûr et simple de la butée tout en permettant de rattraper les jeux et usures du dispositif. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. 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 en coupe latérale d'un dispositif d'actionnement de soupape selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe transversale d'un dispositif d'actionnement de soupape selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique agrandie d'une partie du dispositif d'actionnement illustré en figure 2 et représentant un dispositif de verrouillage selon l'invention ; - la figure 4 est une vue schématique en coupe transversale d'un premier actionneur utilisé dans un dispositif de verrouillage illustré en figure 3 et du type stable en position connectée ; - la figure 5 est une vue schématique en coupe transversale d'un second actionneur utilisé dans un dispositif de verrouillage illustré en figure 3 et du type stable en position déconnectée ; - la figure 6 est une vue schématique en coupe transversale d'un troisième actionneur utilisé dans un dispositif de verrouillage illustré en figure 3 et du type bistable ; - la figure 7 est une vue schématique en perspective de deux soupapes adjacentes et de leurs dispositifs de verrouillage respectifs ; - la figure 8 est une vue schématique partielle en coupe transversale d'un dispositif d'actionnement de soupape selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 9 est une vue schématique partielle en coupe transversale d'un dispositif d'actionnement de soupape selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 10 est une vue en coupe partielle d'un moyen de verrouillage correspondant au troisième mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'idée à la base de l'invention est de réaliser une butée pouvant être verrouillée et déverrouillée grâce à un actionneur électromécanique. La figure 2 illustre un premier mode de réalisation de cette invention. La butée 7 comporte une tige 11, cylindrique, qui coulisse dans un logement cylindrique 19 ménagé dans la culasse 12 suivant un axe vertical. Un arrêt en rotation 21 permet de ne conserver qu'un mouvement de translation entre la tige 11 et le logement 19. Un ressort de rappel 18 est placé entre le fond du logement 19 et une base 23 de la tige 11 correspondant à son extrémité inferieure. La tige 11 comporte également un sommet 22 sur lequel s'appuie une seconde extrémité 5 d'un élément d'actionnement, ici un linguet 2 ayant une première extrémité 4 en appui sur la tête de soupape 1 qui est ici simplement schématisée. La butée 7 comporte un dispositif de verrouillage comprenant une goupille 26 cylindrique qui coulisse au travers de la culasse 12 et du logement 19 de la butée 7 25 selon un axe perpendiculaire à l'axe vertical. La goupille 26 vient se loger dans une ouverture cylindrique 27 ménagée dans la tige 11 et apte à recevoir ladite goupille 26. Le dispositif de verrouillage 25 comprend également un actionneur 28 électromécanique qui permet de déplacer la goupille 26 entre deux positions stables : - une position de désactivation de la soupape dans laquelle la goupille 26 est rentrée dans l'actionneur 28, permettant ainsi à la tige de coulisser dans son logement, et - une position d'activation de la soupape dans laquelle la goupille 26 est introduite dans l'ouverture 27 de la tige 11, bloquant la translation de la tige 11 par rapport à la culasse 12. L'actionneur 28 exerce par ailleurs un effort permanent sur la goupille tant quelle n'a pas atteint la position connectée. Lorsque la goupille 26 est en position d'activation, la tige 11 est immobilisée et le sommet 22 se comporte comme un point fixe. La seconde extrémité 5 du linguet 2 pivote sur le sommet 22 et la came 9 transmet son mouvement à la soupape 1. Lorsque la goupille 26 est en position de désactivation, la tige 11 coulisse librement dans le logement 19, le ressort de rappel 18 maintenant le contact entre le sommet 22 et l'extrémité 4 du linguet 2 et s'opposant à l'action de l'extrémité 4 du linguet 2. Le ressort de rappel 18 étant plus souple que le ressort de maintien de la soupape 1, la came 9 transmet son mouvement à la tige 11 et non à la soupape 1. La tige 11 suit le mouvement de la seconde extrémité 5 du linguet 2 et le sommet 22 adopte une trajectoire passant par un point haut correspondant au point haut de la came 9 et un point bas correspondant au point bas de la came 9. La soupape 1 n'étant plus actionnée, elle reste fermée et le cylindre correspondant est désactivé. L'utilisation d'un actionneur électromécanique rapporté sur la butée permet de la simplifier. Ainsi, la butée ne comporte plus de circuit hydraulique ni de parties mobiles internes à la tige. L'utilisation d'un actionneur électromécanique permet une meilleure réactivité du dispositif et permet également d'utiliser des stratégies complexes de commande du moteur. De plus, l'actionneur pouvant être rapporté sur la butée, son changement est aisé. La figure 3 illustre un détail du dispositif d'actionnement de soupape selon un mode de réalisation particulier de l'invention. La figure 3 illustre une extrémité 30 prolongeant le corps de la goupille 26 partiellement engagée dans l'ouverture 27 de la tige 11. L'extrémité 30 de la goupille 26 est biseautée de façon à présenter un angle a avec un plan perpendiculaire à l'axe vertical de la butée 7. Un bord supérieur 29 de l'ouverture 27 de la tige 11 repose sur l'extrémité 30 de la goupille. L'angle a est compris entre 5° et 20° afin que, lorsque la tige 11 repose sur la goupille 26, cette dernière soit bloquée en position. Dans ce mode de réalisation particulier, le corps de la goupille comporte une section supérieure à la section de passage de l'ouverture 27 de façon que seule une partie de l'extrémité biseauté 30 de la goupille 26 puisse être introduite dans l'ouverture 27. Le biseau de l'extrémité 30 de la goupille 26 permet de faciliter l'engagement de la goupille 26 dans l'ouverture 27, de maintenir la goupille 26 en position et de rattraper les jeux du dispositif. En effet, les tolérances de fabrication et de montage, l'usure en fonctionnement et la dilatation des pièces en fonctionnement entrainent une dispersion de la position du sommet 22 de la tige 11 pouvant entrainer une désynchronisation du mouvement de la soupape 1 par rapport à la came 9. En partant d'une position dans laquelle la soupape 1 est déconnectée de la came 9, la goupille 26 est en position de désactivation, la tige 11 étant engagée dans son logement 19 et le ressort de rappel 18 étant comprimé, on décide de bloquer à nouveau la butée 7 pour reconnecter la soupape 1. La goupille 26 est premièrement libérée et vient en appui sur la tige 11 car l'actionneur 28 maintient un effort sur la goupille 26 tant qu'elle n'est pas en position d'activation de la soupape. Dans le même temps, la tige 11 suit le mouvement du linguet 2 et de la came 9 et entame sa remontée jusqu'à ce que l'ouverture 27 soit en face de la goupille 26. La goupille 26 va alors s'engager dans l'ouverture 27 jusqu'à ce que l'extrémité biseautée 30 entre en contact avec le bord supérieur 29 de l'ouverture 27, ce qui bloque la progression de la goupille 26. La tige 11 continue son mouvement jusqu'à ce que le sommet 22 de la tige 11 atteigne le point haut de sa trajectoire, défini par le mouvement de la came 9. A cet instant, la goupille 26 est engagée au maximum dans l'ouverture 27 et la tige 11 est immobilisée. La position de verrouillage de la tige 11 correspond au point haut de la came 9, ce qui garantit que, quelle que soit l'usure de la goupille 26, du sommet 22 de la tige 11 ou de la seconde extrémité 5 du linguet 2, le point fixe défini par le sommet 22 de la tige 11 sera toujours dans la même position. La figure 4 illustre un premier type d'actionneur 28 du type stable en position activée. L'actionneur 28 comporte un boitier 32, une goupille 26 coulissante dans le boitier 32 et un ressort de compression 31 qui exerce un effort permanent sur la goupille 26 et la maintient en position d'activation de la soupape. L'actionneur 28 comporte également un électroaimant 33 et un noyau 34 espacé de la goupille 26 par un entrefer 25. Lorsque l'électroaimant 33 n'est pas alimenté, le ressort de compression 31 maintient la goupille en position d'activation de la soupape et lorsque électroaimant 33 est alimenté, il attire la goupille 26 et la déplace d'une distance égale à l'entrefer 25 pour la placer en position de désactivation de la soupape. Sans alimentation, l'actionneur 28 est stable en position d'activation de la soupape. La figure 5 illustre un second type d'actionneur 28 du type stable en position de désactivation de la soupape. Ce second actionneur 28 est similaire au premier actionneur décrit en figure 4 mais ici, le ressort de compression est disposé de façon à maintenir la goupille 26 en position de désactivation de la soupape lorsque l'électroaimant n'est pas alimenté. La figure 6 illustre un troisième type d'actionneur bistable sans courant comportant un boitier 32, une goupille 26 coulissante dans le boitier 32 et un ressort de compression 31 qui exerce un effort permanent sur la goupille 26 et la maintient en position d'activation de la soupape. L'actionneur 28 comporte également un électroaimant 33 et un aimant permanent 35 espacé de la goupille 26 par un entrefer 25. Lorsque l'électroaimant 33 n'est pas alimenté, le ressort de compression 31 maintient la goupille en position d'activation de la soupape et lorsque électroaimant 33 est alimenté, il attire la goupille 26 et la déplace d'une distance égale à l'entrefer 25. La goupille est maintenue en position de désactivation de la soupape désactivée par l'aimant permanent 34 qui exerce sur la goupille 26 un effort supérieur à l'effort du ressort de compression 31. Pour déplacer la goupille en position d'activation de la soupape, on inverse la polarité de l'électroaimant afin d'annuler l'attraction de l'aimant permanent 35. Le ressort de compression 31 déplace alors la goupille 26 en position d'activation de la soupape. L'entrefer 25 est suffisant pour que l'attraction de l'aimant permanent 34 soit inferieure à l'effort du ressort de compression 31. Dans l'exemple illustrant un mode de réalisation particulier de l'invention la tige 11 coulisse dans un logement 19 ménagé dans la culasse 12. La butée 7 peut également comporter un corps dans lequel coulisse la tige 11, le corps pouvant être rapporté sur la culasse ou à tout élément fixe pouvant servir de support. Ainsi, la butée devient un élément autonome pouvant facilement être remplacé. En outre, les actionneurs 28 peuvent également comporter un boitier 32 et deux goupilles 26 actionnables simultanément. Un boitier comportant deux goupilles 26 permet de commander la désactivation de deux soupapes adjacentes à l'aide d'une seule commande et d'un seul actionneur. La figure 7 illustre l'utilisation d'un actionneur 40 comportant deux goupilles 26a et 26b actionnables simultanément dans des directions opposées par une même commande. Deux soupapes adjacentes 1a et 1b sont commandées par des cames 9a et 9b adjacentes par l'intermédiaire de deux linguets 2a et 2b qui reposent également sur des butées 7a et 7b. Un actionneur 40 commandant deux goupilles est disposé entre les deux butées 7a et 7b de façon à ce que les goupilles 26a et 26b puissent coulisser au travers des butées 7a et 7b. Ainsi, un seul actionneur peut commander la désactivation de deux soupapes simultanément. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment, mais inclut également tout mode de réalisation et arrangement entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, la figure 8 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'élément d'actionnement est un culbuteur 2' en appui par une première extrémité 4' sur la soupape et par une deuxième extrémité 5' sur la came 9 par l'intermédiaire d'un rouleau. Le culbuteur 2' est monté pivotant, sensiblement en son milieu, sur une tête 41 de la tige 11 d'une butée 7. Dans ce deuxième mode de réalisation, le culbuteur 2' est donc articulé autour d'un axe 42 porté par une butée 7 identique à la butée 7 décrite dans le premier mode de réalisation, cette butée 7 servant ainsi de point fixe. A l'instar du premier mode de réalisation, la butée 7 peut être verrouillée en une position d'activation dans laquelle la tête 41 de la tige 11 se comporte comme un point fixe, permettant ainsi au culbuteur 2' de transmettre un mouvement de la came 9 à la soupape 1 et une position de désactivation dans laquelle la tige 11 est libre de se déplacer par rapport au support 12, interrompant ainsi la transmission d'un mouvement entre la came 9 et la soupape 1. La figure 9 illustre un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce troisième mode de réalisation, le dispositif comporte une tige 11 coulissante dans un logement cylindrique 19, la tige 11 étant guidée par des guides hydrauliques 45 disposés dans le logement cylindrique 19. Un dispositif de verrouillage 25' permet de bloquer sélectivement le coulissement de la tige 11. Ce dispositif de verrouillage 25' comporte un verrou rotatif 50 comprenant un stator 51 solidaire du support 12 et un rotor 52 lié à la tige 11, permettant de bloquer la translation de la tige 11 par rapport au support 12. Le rotor 52 peut être déplacé selon deux positions : une position d'activation dans laquelle le rotor 52 est en appui sur un arrêt intermédiaire 53 et une position désactivée dans laquelle le rotor 52 est décalé par rapport à l'arrêt intermédiaire 53, la tige 11 étant alors libre de coulisser entre un arrêt supérieur 54 ménagé dans le support 12 et le fond 55 du logement cylindrique 19. La figure 10 illustre en coupe ce dispositif et en particulier un exemple de verrou rotatif dans lequel le stator 51 comporte un premier pole 57 correspondant à la position activée et un deuxième pole correspondant à la position désactivée. Chaque pole 57, 58 comprend deux électroaimants respectivement, désignés 57a, 57b et 58a, 58b, alimentés sélectivement en courant, les électroaimants étant disposés sur le stator 51 pour être diamétralement opposés. Le stator 51 comporte en outre l'appui intermédiaire 53 qui comprend deux plots 53a et 53b répartis chacun face à un électroaimant d'un même pole, et plus précisément face au premier pole 57 correspondant à la position activée. Le rotor comporte une barre 60 munie à chaque extrémité d'un aimant permanent 61 et 62. Ainsi, en alimentant en courant le premier pole 57, la barre 60 se déplace dans l'axe formé par les électroaimants du premier pole 57 et se place en appui sur l'appui intermédiaire 53. La tige 11, liée au rotor 52, est alors bloquée en translation par ledit appui intermédiaire 53. En alimentant le deuxième pole 58, correspondant à la position désactivée, la barre se déplace dans l'axe formé par les électroaimants du deuxième pole 58. Le rotor 52 n'est plus en regard de l'appui intermédiaire 53, ce qui permet à la tige 11 de coulisser librement dans son logement cylindrique 19. Avantageusement, le dispositif selon l'invention peut comporter des moyens de rattrapage de jeu tels des moyens de rattrapage de jeu hydrauliques. REVENDICATIONS1. Dispositif d'actionnement d'au moins une soupape comportant un support (12) et au moins un élément d'actionnement (2) qui est monté mobile par rapport au support (12) et qui repose par un premier appui (4) sur la soupape et par un deuxième appui (5) sur une butée (7), caractérisé en ce que la butée (7) comporte : - une tige (11) montée pour coulisser par rapport au support (12) et pourvue d'un sommet (22) en contact avec l'élément d'actionnement (2) ; - un ressort (18) d'appui de la tige (11) sur l'élément d'actionnement (2) et ; - des moyens de verrouillage (28, 26) de la tige (11) en position par rapport au support (12) actionnés par un actionneur électromagnétique. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de verrouillage (28, 26) comportent une goupille (26) montée pour coulisser perpendiculairement à la butée (7) entre une position d'activation dans laquelle la goupille (26) est reçue dans une ouverture (27) ménagée dans la tige (11) pour bloquer le coulissement de la tige et une position de désactivation dans laquelle la goupille libère le coulissement de la tige. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la goupille (26) comporte une extrémité biseautée (30) en contact avec la tige (11). 4. Dispositif selon la revendication 2, comportant deux éléments d'actionnement (2) associés chacun à une butée (7), l'actionneur (28) étant agencé pour actionner simultanément une goupille (26a, 26b) pour chaque butée (7). 5. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'actionneur (28) est du type stable en position d'activation sans alimentation de l'actionneur (28). 6. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'actionneur (28) est du type stable en position de désactivation sans alimentation de l'actionneur(28). 7. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'actionneur (28) est du type bistable en position d'activation et en position de désactivation. 8. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de verrouillage comportent un verrou rotatif comprenant un rotor lié à la tige, le verrou étant agencé pour tourner entre une position d'activation dans laquelle le rotor collabore avec un appui intermédiaire pour bloquer le coulissement de la tige, et une position de désactivation dans laquelle le rotor libère le coulissement de la tige. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 comprenant des moyens de rattrapage de jeu hydraulique.