Brevet FR2988771A1 — publié le 20131004

DISPOSITIF POUR LA DESACTIVATION PARTIELLE DES CYLINDRES D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE [0001] L'invention porte sur un dispositif pour la désactivation partielle des cylindres d'un moteur à combustion interne du type à trois cylindres. [0002] Les moteurs à combustion interne, et notamment les moteurs équipant les véhicules automobiles, ne sont sollicités la plupart du temps qu'à une fraction de leur puissance nominale. [0003] Dans ces phases de fonctionnement qui ne réclament pas de délivrer un couple important, les moteurs subissent des pertes de rendement appelées « pertes de pompage », qui sont à l'origine d'une consommation excessive de carburant. [0004] Ces pertes de pompage correspondent au travail fourni pour aspirer le mélange air/carburant qui est situé dans le collecteur d'admission à une pression relativement faible et pour l'introduire dans la chambre de combustion lors de la phase d'admission. [0005] Pour réduire ces pertes de pompage, il est connu de désactiver et rendre inactif un certain nombre de cylindres. [0006] Ces cylindres désactivés voient alors leurs soupapes d'admission et leurs soupapes d'échappement fermées, les cylindres n'étant plus traversés par aucun flux de mélange gazeux. [0007] Ces cylindres désactivés ne génèrent presque plus de pertes de pompage car ils fonctionnent dès lors comme un ressort pneumatique, leur piston alternant les phases de compression et de décompression du mélange gazeux emprisonné dans ces cylindres. [0008] Quant aux cylindres demeurant activés, ils doivent produire un couple plus important et donc requièrent un débit plus important de l'air d'admission dans le collecteur ce qui augmente la pression dans le répartiteur et donc réduit les pertes par pompage du moteur. [0009] On connait de nombreux dispositifs permettant de désactiver au moins un cylindre d'un moteur à combustion interne. [0010] Le document DE-4322212-Al décrit et représente un dispositif comportant deux cames qui sont montées sur un arbre à cames et qui sont décalées angulairement d'un demi-tour, chaque came étant associée à une soupape du moteur à combustion interne. [0011] La première came agit directement sur la soupape par l'intermédiaire d'un premier culbuteur, et la deuxième came agit sur un second culbuteur qui peut être couplé au premier culbuteur. [0012] Si les deux culbuteurs sont couplés entre eux, la soupape est actionnée deux fois par tour d'arbre à cames, de sorte que le moteur fonctionne selon un mode à quatre cylindres. [0013] Si les culbuteurs sont désaccouplés, la première came agit de telle sorte que la soupape est actionnée seulement une fois par tour d'arbre à cames, de sorte que le moteur fonctionne selon un mode à huit cylindres. [0014] Le mode à huit cylindres correspond à une désactivation partielle des cylindres du moteur. [0015] Ce type de dispositif de désactivation est conçu pour un moteur du type à quatre cylindres ou à huit cylindres, mais il n'est pas adapté pour un moteur à trois cylindres. [0016] En effet, la désactivation d'un cylindre sur un moteur à trois cylindres entraîne une répartition des explosions dans les cylindres irrégulière dans le temps, deux explosions étant suivies d'un temps sans explosion. [0017] Cette répartition irrégulière provoque notamment des vibrations gênantes dans le vilebrequin et du bruit supplémentaire. [0018] Pour éviter cet inconvénient, l'invention propose un dispositif pour la désactivation partielle des cylindres d'un moteur à combustion interne comportant trois pistons qui sont liés sur un vilebrequin, qui sont chacun montés dans un cylindre associé, et qui coopèrent chacun avec au moins une soupape d'admission mue par un premier arbre à cames et une soupape d'échappement mue par un second arbre à cames, le premier arbre à cames et le second arbre à cames étant liés en rotation sur le vilebrequin selon un rapport de réduction d'un quart. Le dispositif comporte un moyen de désactivation partielle qui est conçu pour désactiver les trois cylindres en alternance de façon régulière, (de sorte que chaque cylindre est désactivé régulièrement), et le dispositif est conçu pour occuper un état d'activation des cylindres dans lequel les moyens de désactivation partielle sont désactivés, et un état de désactivation partielle des cylindres dans lequel les moyens de désactivations partielle sont activés. [0019] Ainsi, le dispositif selon l'invention permet de désactiver partiellement les cylindres d'un moteur à trois cylindres sans provoquer de vibrations ou déséquilibres supplémentaires. [0020] Selon une autre caractéristique, chaque arbre à cames comporte : - au moins un premier jeu de cames doubles qui est conçu pour actionner les soupapes associées à chaque cylindre deux fois par tour de l'arbre à cames associé, de sorte que chaque cylindre est activé, - au moins un second jeu de cames simples formant moyen de désactivation partielle, qui est conçu pour actionner les soupapes associées à chaque cylindre une fois par tour de l'arbre à cames associé, de sorte que chaque cylindre est désactivé partiellement pour empêcher une explosion sur deux, et le premier jeu de cames doubles actionne les soupapes associées lorsque le dispositif occupe son état d'activation des cylindres, et le second jeu de cames simples actionne les soupapes associées lorsque le dispositif occupe son état de désactivation partielle. [0021] De plus, chaque premier jeu de cames doubles comporte trois cames doubles qui sont décalées angulairement entre elles d'un tiers de tour autour de l'axe de rotation de l'arbre à cames associé, chaque came double étant constituée d'une première came et d'une deuxième came qui sont opposées radialement en vis à vis, et chaque second jeu de cames simples comporte trois cames simples qui sont décalées angulairement entre elles d'un tiers de tours. [0022] Aussi, chaque came simple est agencée à côté d'une came double associée, chaque came simple étant agencée selon une même orientation angulaire que la première came de la came double associée, autour de l'axe de rotation de l'arbre à cames associé. [0023] Selon un autre aspect, chaque arbre à cames est monté coulissant axialement entre une première position d'activation dans laquelle le dispositif occupe son état d'activation des cylindres et une seconde position de désactivation partielle dans laquelle le dispositif occupe son état de désactivation partielle des cylindres. [0024] De plus, le premier arbre à cames et le second arbre à cames présentent chacun une forme cylindrique creuse qui délimite un alésage axial, et le dispositif comporte une première tige axiale et une seconde tige axiale qui sont liées en rotation sur le premier arbre à cames et sur le second arbre à cames respectivement, chaque tige étant agencée dans l'alésage de l'arbre à cames associé de sorte que chaque arbre à cames est monté coulissant axialement sur ladite tige associée entre sa position d'activation et sa position de désactivation partielle. [0025] Ainsi, un simple coulissement des arbres à cames permet au dispositif de passer d'un état d'activation à un état de désactivation partielle. [0026] De façon complémentaire, le dispositif comporte des moyens d'entraînement en coulissement du premier arbre à cames et du second arbre à cames entre leur position d'activation et leur position de désactivation partielle, qui sont commandés par une unité électronique de commande. [0027] De plus, le dispositif comporte au moins un premier pignon et un second pignon qui sont liés en rotation sur le premier arbre à cames et sur le second arbre à cames respectivement, et un troisième pignon qui est lié en rotation sur le vilebrequin et qui entraîne en rotation ledit premier pignon et ledit second pignon selon un rapport d'un quart. [0028] Enfin, le premier arbre à cames et le second arbre à cames sont identiques. [0029] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective, qui illustre un premier arbre à cames comportant un premier jeu de cames doubles et un second jeu de cames simples selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique, qui illustre le premier arbre à cames de la figure 1 qui est lié en rotation sur le vilebrequin et qui occupe une position d'activation ; - la figure 3 est une vue schématique similaire à la figure 2, qui illustre le premier arbre à cames de la figure 1 dans sa position de désactivation ; - les figures 4a et 4b sont des tableaux à double entrée comportant chacun une ligne par cylindre et une colonne pour l'angle de rotation du vilebrequin, un 1 correspondant à une explosion dans le cylindre, une croix correspondant à une absence d'explosion, la figure 4a illustrant le fonctionnement du dispositif selon l'invention dans son état d'activation des cylindres et la figure 4b illustrant le fonctionnement du dispositif selon l'invention dans son état de désactivation partielle des cylindres. [0030] On a représenté à la figure 2 un dispositif 10 pour la désactivation partielle des cylindres 12 d'un moteur à combustion interne comportant trois pistons 14. [0031] Chaque piston 14 est monté coulissant dans un cylindre 12 associé pour entraîner un vilebrequin 16 en rotation autour d'un axe A de rotation. [0032] De plus, chaque cylindre 12 coopère avec une soupape d'admission 18 entraînée par un premier arbre à cames 20 qui est monté en rotation autour d'un axe B de rotation, pour permettre l'injection d'un mélange carburé dans chaque cylindre 12. [0033] De même, chaque cylindre 12 coopère avec une soupape d'échappement (non représentée) mue par un second arbre à cames (non représenté) qui est monté en rotation autour d'un axe de rotation, pour permettre l'échappement des gaz brûlés à la suite de l'explosion dans chaque cylindre 12. [0034] Le second arbre à cames étant identiques au premier arbre à cames 20, il ne sera que partiellement décrit pour ne pas alourdir inutilement la description. [0035] Selon la figure 2, le dispositif 10 comporte un premier pignon 22 et un second pignon (non représenté) qui sont liés en rotation sur le premier arbre à cames 20 et sur le second arbre à cames respectivement. [0036] Le vilebrequin 16 est lié en rotation sur un troisième pignon 24 qui entraîne en rotation ledit premier pignon 22 et ledit second pignon selon un rapport d'un quart, de sorte que le vilebrequin 16 tourne quatre fois plus vite que le premier arbre à cames 20 et le second arbre à cames. [0037] Le premier arbre à cames 20 comporte un premier jeu 26 de cames doubles 28 qui est conçu pour actionner les soupapes d'admission 18 qui sont associées à chaque cylindre 12. [0038] Le premier jeu 26 de cames doubles 28 est conçu pour actionner les soupapes d'admission 18 associées à chaque cylindre 12 deux fois par tour de l'arbre à cames 16 associé, de sorte que chaque cylindre 12 est activé. [0039] Comme on peut le voir à la figure 1, le premier jeu 26 de cames doubles 28 comporte trois cames doubles 28 qui sont décalées angulairement entre elles d'un tiers de tour, ou 120°, autour de l'axe B de rotation du premier arbre à cames 20. [0040] Chaque came double 28 est constituée d'une première came 30 et d'une deuxième came 32 qui sont opposées radialement en vis à vis, chaque came double 28 étant conçue pour actionner la soupape d'admission 18 associée, deux fois par tour de l'arbre à cames 16, de sorte que chaque cylindre 12 est activé. [0041] L'expression « activé », pour un cylindre 12, signifie ici que la soupape d'admission 18 permet l'injection du mélange carburé dans le cylindre 12, qu'une explosion se produit dans le cylindre 12 et que la soupape d'échappement associée permet l'échappement des gaz brûlés dans ce même cylindre. [0042] A l'inverse, l'expression « désactivé » ou « désactivation », pour un cylindre 12, signifie que la soupape d'admission 18 et la soupape d'échappement sont immobiles et que le cylindre est obturé. [0043] De façon complémentaire, le premier arbre à cames 20 comporte un second jeu 34 de cames simples 36 formant moyen de désactivation partielle, qui est conçu pour actionner partiellement les soupapes d'admission 18 qui sont associées à chaque cylindre 12. [0044] le second jeu 34 de cames simples 36 est conçu pour actionner les soupapes d'admission 18 associées à chaque cylindre 12 une fois par tour de l'arbre à cames 16, de sorte que chaque cylindre 12 est désactivé partiellement pour empêcher une explosion sur 25 deux. [0045] Le second jeu 34 comporte trois cames simples 36 qui sont décalées angulairement entre elles d'un tiers de tours, ou 120 degrés, autour de l'axe B de rotation du premier arbre à cames 20, chaque came simple 36 étant conçue pour actionner la soupape d'admission 18 associée à un cylindre 12, une fois par tour de l'arbre à 30 cames 16. [0046] Chaque came simple 36 est agencée à côté de la première came 30 d'une came double 28 associée du premier jeu 26, chaque came simple 36 étant agencée selon une même orientation angulaire que la première came 30 associée, autour de l'axe B de rotation du premier arbre à cames 20. 35 [0047] De même, le second arbre à cames comporte un premier jeu de cames doubles qui est conçu pour actionner les soupapes d'échappement qui sont associées à chaque cylindre 12, et un second jeu de cames simples formant moyen de désactivation partielle, qui est conçu pour actionner partiellement les soupapes d'échappement qui sont associées à chaque cylindre 12. [0048] conventionnellement, le second arbre à cames est déphasé par rapport au premier arbre à cames 20. [0049] Le dispositif 10 selon l'invention est conçu pour occuper un état d'activation des cylindres 12, représenté à la figure 2, dans lequel le premier jeu 26 de cames doubles 28 du premier arbre à came 20 actionne les soupapes d'admission 18 et le premier jeu de cames doubles du second arbre à came actionne les soupapes d'échappement, le second jeu 34 de cames simples 36 du premier arbre à cames 20 et du second arbre à came étant inactifs. [0050] A l'inverse, le dispositif 10 selon l'invention est apte à occuper un état de désactivation partielle des cylindres 12, représenté à la figure 3, dans lequel le second jeu 34 de cames simples 36 du premier arbre à cames 20 actionne les soupapes d'admission et le second jeu de cames simples du second arbre à cames actionne les soupapes d'échappement, le premier jeu 26 de cames doubles 28 du premier arbre à cames 20 et du second arbre à cames étant inactifs. [0051] A cet effet, le premier arbre à cames 20 est monté coulissant axialement selon son axe B de rotation, entre une première position d'activation représentée à la figure 2, dans laquelle le dispositif 10 occupe son état d'activation des cylindres 12, et une seconde position de désactivation partielle représentée à la figure 3, dans laquelle le dispositif 10 occupe son état de désactivation partielle des cylindres 12. [0052] Le premier arbre à cames 20 présente une forme cylindrique creuse selon l'axe B qui délimite un alésage 38 axial. [0053] De plus, le dispositif 10 comporte une première tige 40 axiale qui est liée en rotation sur le premier arbre à cames 20 et qui est agencée dans l'alésage 38 du premier arbre à cames 20, de sorte que le premier arbre à cames 20 est monté coulissant axialement sur la première tige 40 associée entre sa position d'activation et sa position de désactivation partielle. [0054] Complémentairement, le dispositif 10 comporte des moyens d'entraînement (non représentés) en coulissement du premier arbre à cames 20 entre sa position d'activation et sa position de désactivation partielle, qui sont commandés par une unité électronique de commande. [0055] Les moyens d'entraînement comportent par exemple un vérin qui coopère avec le premier arbre à cames 20. [0056] La figure 4a illustre le fonctionnement du dispositif 10 selon l'invention dans son état d'activation des cylindres 12, dans lequel les cylindres 12 sont activés successivement pour engendrer une explosion. [0057] La figure 4b illustre le fonctionnement du dispositif 10 selon l'invention dans son état de désactivation des cylindres 12, dans lequel les cylindres 12 sont chacun désactivés successivement en alternance et régulièrement pour empêcher une explosion sur deux des cylindres par rapport à l'état d'activation décrit précédemment. [0058] Ainsi, dans son état de désactivation partielle, le dispositif 10 permet de diminuer la consommation de carburant du moteur, sans engendrer de vibrations supplémentaires dues à une répartition irrégulière des explosions dans le temps. REVENDICATIONS1. Dispositif (10) pour la désactivation partielle des cylindres (12) d'un moteur à combustion interne comportant trois pistons (14) qui sont liés sur un vilebrequin (16), qui sont chacun montés dans un cylindre (12) associé, et qui coopèrent chacun avec au moins une soupape d'admission (18) mue par un premier arbre à cames (20) et une soupape d'échappement mue par un second arbre à cames, le premier arbre à cames (20) et le second arbre à cames étant liés en rotation sur le vilebrequin (16) selon un rapport de réduction d'un quart, caractérisé en ce que le dispositif (10) comporte un moyen de désactivation partielle (34) qui est conçu pour désactiver les trois cylindres (12) en alternance de façon régulière, et en ce que le dispositif (10) est conçu pour occuper un état d'activation des cylindres (12) dans lequel les moyens de désactivation partielle sont désactivés, et un état de désactivation partielle des cylindres (12) dans lequel les moyens de désactivations partielle sont activés. 2. Dispositif (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque arbre à cames (20) comporte : - au moins un premier jeu (26) de cames doubles (28) qui est conçu pour actionner les soupapes (18) associées à chaque cylindre (12) deux fois par tour de l'arbre à cames (20) associé, de sorte que chaque cylindre (12) est activé, - au moins un second jeu (34) de cames simples (36) formant moyen de désactivation partielle, qui est conçu pour actionner les soupapes (18) associées à chaque cylindre (12) une fois par tour de l'arbre à cames (20) associé, de sorte que chaque cylindre (12) est désactivé partiellement pour empêcher une explosion sur deux, et en ce que le premier jeu (26) de cames doubles (28) actionne les soupapes (18) associées lorsque le dispositif (10) occupe son état d'activation des cylindres (12), et le second jeu (34) de cames simples (36) actionne les soupapes (18) associées lorsque le dispositif (10) occupe son état de désactivation partielle. 3. Dispositif (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque premier jeu (26) de cames doubles (28) comporte trois cames doubles (28) qui sont décalées angulairement entre elles d'un tiers de tour autour de l'axe (B) de rotation de l'arbre à cames (20) associé, chaque came double (34) étant constituée d'une première came (30) et d'une deuxième came (32) qui sont opposées radialement en vis à vis, et en ce que chaque second jeu (34) de cames simples (36) comporte trois cames simples (36) qui sont décalées angulairement entre elles d'un tiers de tours. 4. Dispositif (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque came simple (36) est agencée à côté d'une came double (28) associée, chaque came simple (36) étant agencée selon une même orientation angulaire que la première came (30) de lacame double (28) associée, autour de l'axe (B) de rotation de l'arbre à cames (20) associé. 5. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque arbre à cames (20) est monté coulissant axialement entre une première position d'activation dans laquelle le dispositif (10) occupe son état d'activation des cylindres (12) et une seconde position de désactivation partielle dans laquelle le dispositif (10) occupe son état de désactivation partielle des cylindres (12). 6. Dispositif (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier arbre à cames (20) et le second arbre à cames présentent chacun une forme cylindrique creuse qui délimite un alésage (38) axial, et en ce que le dispositif (10) comporte une première tige (40) axiale et une seconde tige axiale qui sont liées en rotation sur le premier arbre à cames (20) et sur le second arbre à cames respectivement, chaque tige (40) étant agencée dans l'alésage (38) de l'arbre à cames (20) associé de sorte que chaque arbre à cames (20) est monté coulissant axialement sur ladite tige (40) associée entre sa position d'activation et sa position de désactivation partielle. 7. Dispositif (10) selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif (10) comporte des moyens d'entraînement en coulissement du premier arbre à cames (20) et du second arbre à cames entre leur position d'activation et leur position de désactivation partielle, qui sont commandés par une unité électronique de commande. 8. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (10) comporte au moins un premier pignon (22) et un second pignon qui sont liés en rotation sur le premier arbre à cames (20) et sur le second arbre à cames respectivement, et un troisième pignon (24) qui est lié en rotation sur le vilebrequin (16) et qui entraîne en rotation ledit premier pignon (22) et ledit second pignon selon un rapport d'un quart. 9. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier arbre à cames (20) et le second arbre à cames sont identiques.30