Brevet FR3014489A1 — publié le 20150612

MOTEUR A COMBUSTION DE VEHICULE AUTOMOBILE A LEVEE VARIABLE DE SOUPAPES [0001] L'invention concerne les moteurs à combustion de véhicule automobile mettant en oeuvre une désactivation de cylindres. [0002] Sur un moteur à combustion interne il est possible de couper un ou plusieurs cylindres tout en maintenant le couple constant afin d'économiser du carburant. Les systèmes de désactivation de cylindres en charge partielle existent depuis plusieurs années sur les moteurs V6 et V8, et plus récemment sur les moteurs à essence à quatre cylindres en ligne. [0003] Les systèmes de désactivation, comme ils sont pensés actuellement, permettent de désactiver certains cylindres d'un moteur. Cette désactivation n'est autorisée et possible que sur des points de fonctionnement faiblement chargés du champ moteur. On connait également le principe consistant à désactiver les cylindres de manière tournante, c'est-à-dire consistant à désactiver un cylindre différent à chaque cycle du moteur, ce qui permet de répartir la charge sur les différents cylindres notamment dans le cas de moteurs ayant un nombre impair de cylindres. On accède ainsi à un mode de désactivation qui fournit 50% de la charge que peut produire le moteur en mode de fonctionnement classique y compris pour les moteurs ayant un nombre impair de cylindres. La désactivation de cylindres permet d'accéder à des gains de consommation par amélioration du rendement du moteur par fonctionnement dans des zones de rendement moteur plus élevé et par réduction des pertes par pompage par une plus grande ouverture du papillon des gaz à iso-couple moteur. [0004] Ces stratégies ont pour limite d'exiger une dégradation d'avance le temps que dure les transitions en air permettant de préparer la désactivation des cylindres. Cette dégradation d'avance, bien que nécessaire afin de maintenir le couple, entraine une diminution du rendement moteur et donc une augmentation temporaire de la consommation en carburant ainsi qu'une augmentation du rejet de dioxyde de carbone le temps que dure la transition vers la désactivation de cylindres. [0005] De plus lorsque le couple devient supérieur au couple maximal réalisable en désactivation cylindre, le moteur revient à un mode de fonctionnement standard, par exemple de deux il revient sur quatre cylindres, c'est-à-dire avec des pertes par pompage potentiellement supérieures. Cette nouvelle transition demande également une dégradation d'avance. [0006] Par ailleurs, on connait les moteurs à combustion interne équipés de systèmes de levée variable de soupapes. Ces moteurs permettent, par une stratégie de contrôle de levée des soupapes en temps et en hauteur, de contrôler la charge en air sur l'ensemble des cylindres. Ces systèmes maintiennent une pression dans le plenum qui est proche de la pression atmosphérique. Cela permet de minimiser les pertes par pompage du moteur et ainsi de réduire la consommation en carburant ainsi que les rejets de dioxyde de carbone sur les points de charge partielle. [0007] Les moteurs équipés de systèmes de levée variable de soupapes présentent un excellent compromis entre maitrise de la charge et donc du couple et pertes par pompage, celles-ci étant presque toujours à leurs valeurs minimales. Mais le coût du système de levée variable et des équipements électriques nécessaires à son contrôle entrainent une augmentation non négligeable du coût du moteur. [0008] La présente invention a pour but de réduire la dégradation d'avance lors de la transition précédent la désactivation de cylindres ainsi que lors d'une sortie du mode à désactivation de cylindres. La présente invention a également pour but de proposer un moteur à désactivation de cylindres lequel soit à la fois plus efficace tout en ayant un coût de réalisation faible. [0009] Ces buts sont atteints selon l'invention grâce à un procédé de commande de moteur à combustion de véhicule automobile comportant une série de cylindres de combustion, et au moins une soupape à levée variable équipant au moins un cylindre de la série de cylindres laquelle soupape à levée variable permet une ouverture partielle de la soupape pendant un cycle dudit au moins un cylindre, procédé dans lequel on commande le moteur selon au moins deux modes de fonctionnement comprenant un mode tous cylindres où l'ensemble des cylindres de combustion est actif et un mode à désactivation de cylindre(s) dans lequel des cylindres actifs constituant une partie seulement des cylindres du moteur sont le siège de combustions, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre un mode de fonctionnement intermédiaire entre le mode tous cylindres et le mode à désactivation de cylindre(s) dans lequel mode intermédiaire on met en oeuvre pendant au moins un cycle du moteur une levée partielle de ladite au moins une soupape à levée variable dudit au moins un cylindre tandis que pendant ce dit au moins un cycle du moteur les cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre(s) présentent un fonctionnement sans ouverture partielle d'aucune soupape de ces cylindres. [0010] Avantageusement, dans le mode intermédiaire le dit au moins un cylindre équipé de ladite au moins une soupape à levée variable est le siège d'une combustion. [0011] Avantageusement, dans le mode intermédiaire les cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre(s) présentent un fonctionnement à phasage d'allumage et remplissage en air optimaux en rendement moteur. [0012] Avantageusement, le mode intermédiaire est mis en oeuvre au passage du mode tous cylindres au mode à désactivation de cylindre(s). [0013] Avantageusement, ladite au moins une soupape à levée variable est pilotée de manière à augmenter le remplissage en air des cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre. [0014] Avantageusement, le mode intermédiaire est mis en oeuvre au passage du mode à désactivation de cylindre(s) au mode tous cylindres. [0015] Avantageusement, ladite au moins une soupape à levée variable est pilotée de manière à réduire le remplissage en air des cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre. [0016] Avantageusement, le moteur présente un collecteur d'admission et une ligne d'échappement de gaz brulés, le mode intermédiaire est mis en oeuvre lors d'un passage du mode à désactivation de cylindre(s) au mode tous cylindres et ledit au moins un cylindre équipé de ladite au moins une soupape à levée variable est utilisé pour transiter de l'air frais depuis le collecteur d'admission à la ligne d'échappement. [0017] Avantageusement, ladite au moins une soupape à levée variable est pilotée dans le mode intermédiaire de manière à réduire le remplissage en air desdits cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre(s). [0018] L'invention concerne également un moteur à combustion de véhicule automobile comportant une série de cylindres de combustion et au moins une soupape à levée variable équipant au moins un cylindre de la série de cylindres laquelle soupape à levée variable permet une ouverture partielle de la soupape pendant un cycle dudit au moins un cylindre, le moteur étant configuré pour mettre en oeuvre au moins deux modes de fonctionnement comprenant un mode tous cylindres où l'ensemble des cylindres de combustion est actif et un mode à désactivation de cylindre(s) dans lequel des cylindres actifs constituant une partie seulement des cylindres du moteur sont le siège de combustions, le moteur étant caractérisé en ce qu'il est configuré pour mettre en oeuvre un mode de fonctionnement intermédiaire entre le mode tous cylindres et le mode à désactivation de cylindre(s) dans lequel mode intermédiaire le moteur met en oeuvre pendant au moins un cycle du moteur une levée partielle de ladite au moins une soupape à levée variable dudit au moins un cylindre tandis que pendant ce dit au moins un cycle du moteur les cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre(s) présentent un fonctionnement sans ouverture partielle d'aucune soupape de ces cylindres. [0019] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence à la figure annexée laquelle est un diagramme représentant les évolutions respectives d'un remplissage en air et d'un angle d'allumage dans un cylindre d'un moteur selon un mode de réalisation de l'invention. [0020] Le présent moteur est un moteur à combustion interne essence à quatre cylindres dont deux cylindres présentent chacun deux soupapes à levée variable à l'admission ainsi que de deux soupapes à levée variable à l'échappement. [0021] Dans le cas d'une demande de couple faible, le présent moteur est le siège d'une transition depuis un mode de fonctionnement normal vers un mode à désactivation de cylindres. Une transition en air s'avère nécessaire. Durant cette transition et afin de maintenir le couple de consigne, les cylindres équipés de système de levées variables de soupapes vont diminuer progressivement leur charge en limitant leur ouverture jusqu'à ne plus s'ouvrir lorsque la transition en air sera effective. [0022] Durant cette transition la charge en air des autres cylindres, équipés d'un système d'admission classique, va naturellement augmenter grâce à l'augmentation de la pression dans le plénum. Ainsi le couple qui n'est plus fourni par les cylindres équipés de système de levées variables de soupapes passe progressivement sur les autres cylindres. Une fois la transition terminée le couple est assuré par les cylindres non équipés de système de levées variables de soupapes et ce jusqu'à la pleine charge des cylindres actifs ou à un retour sur des couples de consigne supérieurs au couple minimal en mode de désactivation cylindre. Cette transition s'effectue ici sans dégradation d'avance et permet de lisser le passage du couple en air des cylindres à levées variables de soupapes vers les cylindres sans levée variable. [0023] En mode à désactivation de cylindres les soupapes à levées variables sont fermées, le moteur est piloté par la variation de pression dans le plénum réalisée par le papillon des gaz. Toutefois les pertes de charge sont limitées et donc le moteur à combustion interne gagne en rendement vis-à-vis d'un système classique. [0024] Lorsque le couple de consigne devient inférieur au couple exigé pour fonctionner en mode à désactivation de cylindres, une transition est assurée pour revenir sur un mode classique où tous les cylindres sont activés en charge partielle. Cette transition exige une dégradation d'avance afin de maintenir le couple de consigne. Cette dégradation d'avance peut être réduite dans le temps en ouvrant les soupapes équipées de levés variables sans injection dans les cylindres concernés afin d'envoyer l'air frais présent dans le collecteur d'admission directement à l'échappement sans produire de couple. Cela permet de faire descendre la pression dans le plénum plus rapidement et donc de limiter la dégradation d'avance dans le temps. [0025] Sur la figure annexée, le tracé 10 représente l'évolution du remplissage en air dans les cylindres sans levée variable. Le tracé 20 représente le rendement d'avance pour ces mêmes cylindres. Les tracés 10a et 20a représentent ces évolutions dans le cas où l'on ne met pas en oeuvre une telle transmission directe d'air frais depuis le plénum vers l'échappement. Telle que représenté sur la figure annexée, cette dégradation d'avance peut être réduite dans le temps de l'ordre de 25 à 50% selon le point de fonctionnement en ouvrant ainsi les soupapes équipées de levée variable sans injection dans les cylindres concernés pour envoyer l'air frais présent dans le collecteur d'admission directement à l'échappement sans produire de couple. [0026] Toutefois cette stratégie est limitée par la quantité d'air envoyée à l'échappement. Cependant les levées variables de soupapes permettent de doser plus finement cette quantité d'air frais à l'échappement par rapport à un système classique afin de limiter l'impact en termes d'émission d'oxydes d'azote et en termes de vieillissement du catalyseur. [0027] Dans le cas d'une transition vers le mode à levées variables, lorsque l'on arrive à la limite du couple pouvant être fourni par le mode à désactivation de cylindres, les cylindres non désactivés sont en pleine charge, et la pression dans le plénum est à sa valeur maximale, le papillon des gaz étant grand ouvert. Par conséquent le couple supplémentaire demandé sera fourni par les autres cylindres c'est-à-dire par les cylindres équipés de soupapes à levées variables. Pour cela le couple est géré par le contrôle de l'ouverture des soupapes équipées de systèmes de levée variable et ce jusqu'aux limites du moteur. Les pertes de charge sont sur leur valeur minimale sur tout ce mode de fonctionnement c'est-à-dire de la mi-charge à la pleine charge. Les pertes par pompage du moteur à combustion sont donc minimisées d'où un gain en consommation. [0028] En mode à levées variables, les cylindres non équipés de système de levée variable de soupape sont à la pleine charge. Le couple est piloté par les cylindres équipés de systèmes de levée variable qui gèrent le couple en ayant un remplissage dosé en air frais. Ce mode reste activé jusqu'à ce que la demande de couple redescende à une valeur pouvant être réalisée en mode à désactivation de cylindres ou un couple inférieur. [0029] Dans le cas du présent moteur, le fait d'équiper deux soupapes d'admission d'un système de levée variable de soupape permet de réduire de façon significative les pertes par pompage dès lors que le couple demandé est suffisant pour passer en mode à désactivation de cylindres ou en mode à levées variables. [0030] Ainsi, le présent moteur est configuré pour fonctionner selon différents modes dans lesquels le couple est piloté selon différentes modalités. Dans le mode classique, le couple est piloté par le papillon. Dans le mode de transition sans dégradation d'avance, on met en oeuvre un lissage du couple depuis le mode classique vers le mode à désactivation de cylindres. La dégradation d'avance est réduite dans le temps par ouverture des soupapes à levées variables. Dans le mode à levées variables, le couple est piloté par le papillon mais sur deux cylindres. Les pertes par pompage sont réduites. Dans les modes de transition entre mode à pilotage de couple par levées variables et mode à désactivation de cylindres, le couple est piloté par les levées variables des soupapes équipées de ce système. Les pertes par pompage sont minimales. Dans le mode à levées variables à pilotage de couple par les soupapes à levées variables, le couple est piloté par les levées variables des soupapes jusqu'à la pleine charge. Les pertes par pompage sont minimales. [0031] Le présent mode de réalisation met avantageusement en oeuvre un système d'ouverture et de phasage d'ouverture variables sur au moins deux soupapes d'admission et avantageusement un système équivalent à l'échappement. Le moteur peut avantageusement être équipé d'un système de déphaseur d'arbre à came rapide à l'admission et/ou à l'échappement avec avantageusement une plage étendue afin d'optimiser le remplissage sur l'ensemble des plages de fonctionnement du moteur. [0032] Le fait que le moteur soit équipé d'un nombre réduit de soupapes à levées variables permet de minimiser le coût vis à vis à d'un moteur équipé de tels systèmes sur l'ensemble des cylindres. Une telle stratégie peut être mise en oeuvre sur un moteur à quatre cylindres tel que décrit ci-dessus, mais également sur un moteur V8, V12 par exemple, ou encore un moteur V6, V10. Elle peut également être mise en oeuvre sur un moteur à trois cylindres avec un système d'équilibre des masses. REVENDICATIONS1. Procédé de commande de moteur à combustion de véhicule automobile comportant une série de cylindres de combustion, et au moins une soupape à levée variable équipant au moins un cylindre de la série de cylindres laquelle soupape à levée variable permet une ouverture partielle (10,10a) de la soupape pendant un cycle dudit au moins un cylindre, procédé dans lequel on commande le moteur selon au moins deux modes de fonctionnement comprenant un mode tous cylindres où l'ensemble des cylindres de combustion est actif et un mode à désactivation de cylindre(s) dans lequel des cylindres actifs constituant une partie seulement des cylindres du moteur sont le siège de combustions, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre un mode de fonctionnement intermédiaire (10,10a,20,20a) entre le mode tous cylindres et le mode à désactivation de cylindre(s) dans lequel mode intermédiaire (10,10a,20,20a) on met en oeuvre pendant au moins un cycle du moteur une levée partielle (10,10a) de ladite au moins une soupape à levée variable dudit au moins un cylindre tandis que pendant ce dit au moins un cycle du moteur les cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre(s) présentent un fonctionnement sans ouverture partielle d'aucune soupape de ces cylindres. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le mode intermédiaire le dit au moins un cylindre équipé de ladite au moins une soupape à levée variable (10 ,10a) est le siège d'une combustion. 3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que dans le mode intermédiaire les cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre(s) présentent un fonctionnement à phasage d'allumage (20,20a) et remplissage en air (10,10a) optimaux en rendement moteur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mode intermédiaire (10,10a,20,20a) est mis en oeuvre au passage du mode tous cylindres au mode à désactivation de cylindre(s). 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite au moins une soupape à levée variable est pilotée de manière à augmenter le remplissage en air (10,10a) des cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mode intermédiaire (10,10a,20,20a) est mis en oeuvre au passage du mode à désactivation de cylindre(s) au mode tous cylindres. 7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite au moins une soupape à levée variable est pilotée de manière à réduire le remplissage en air (10,10a) des cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre. 8. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur présente un collecteur d'admission et une ligne d'échappement de gaz brulés, le mode intermédiaire (10,10a,20,20a) est mis en oeuvre lors d'un passage du mode à désactivation de cylindre(s) au mode tous cylindres et ledit au moins un cylindre équipé de ladite au moins une soupape à levée variable est utilisé pour transiter de l'air frais depuis le collecteur d'admission à la ligne d'échappement. 9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite au moins une soupape à levée variable est pilotée dans le mode intermédiaire (10,10a,20,20a) de manière à réduire le remplissage en air (10,10a) desdits cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre(s). 10. Moteur à combustion de véhicule automobile comportant une série de cylindres de combustion et au moins une soupape à levée variable équipant au moins un cylindre de la série de cylindres laquelle soupape à levée variable permet une ouverture partielle (10,10a) de la soupape pendant un cycle dudit au moins un cylindre, le moteur étant configuré pour mettre en oeuvre au moins deux modes de fonctionnement comprenant un mode tous cylindres où l'ensemble des cylindres de combustion est actif et un mode à désactivation de cylindre(s) dans lequel des cylindres actifs constituant une partie seulement des cylindres du moteur sont le siège de combustions, le moteur étant caractérisé en ce qu'il est configuré pour mettre en oeuvre un mode de fonctionnement intermédiaire (10,10a,20,20a) entre le mode tous cylindres et le mode à désactivation de cylindre(s) dans lequel mode intermédiaire (10,10a,20,20a) le moteur met en oeuvre pendant au moins un cycle du moteur une levée partielle (10,10a) de ladite au moins une soupape à levée variable dudit au moins un cylindre tandis que pendant ce dit au moins un cycle du moteur les cylindres constituant les cylindres actifs dans le mode à désactivation de cylindre(s) présentent un fonctionnement sans ouverture partielle d'aucune soupape de ces cylindres.