Brevet FR3066817A1 — publié le 20181130

DISPOSITIF DE MESURE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPRENANT UN DETECTEUR DE PASSAGE D'UNE CIBLE ET MOTEUR COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF DE MESURE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif de mesure comprenant un détecteur de passage d'une cible porté par un piston d'un moteur à combustion interne. Ce type de dispositif peut trouver une application dans le domaine des moteurs à rapport volumétrique variable. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION En avant-propos, on rappelle qu'un moteur à combustion interne comprend généralement un piston de combustion présentant une jupe permettant de guider le piston dans le cylindre, une bielle associée du côté de son pied à l'axe de piston et du côté de sa tête au palier d'un vilebrequin. Ces deux paliers sont généralement d'axes parallèles. La bielle a pour fonction de transmettre le mouvement de translation du piston d'un « point mort haut » à un « point mort bas » au mouvement de rotation du vilebrequin. Il est généralement admis que l'adaptation du rapport volumétrique d'un moteur à sa charge permet d'améliorer grandement le rendement énergétique du moteur. Par exemple il est parfois recherché de faire varier le rapport volumétrique entre environ une valeur de 12 en l'absence de charge à une valeur de l'ordre de 8 à pleine charge. On rappelle que le rapport volumétrique d'un moteur à combustion interne, souvent appelé taux de compression, correspond au rapport entre le volume de la chambre de combustion lorsque le piston est à son point mort bas ; et le volume de la chambre de combustion lorsque le piston est à son point mort haut. 3066817 2 On connaît de multiples solutions dans l'état de la technique permettant d'ajuster le rapport volumétrique et/ou la cylindrée d'un moteur à combustion interne. 5 Quelle que soit la solution mise en oeuvre pour permettre cet ajustement, il est souvent nécessaire d'avoir une mesure la plus directe possible du rapport volumétrique, par exemple au niveau d'un calculateur, pour piloter 10 efficacement le moteur. Cette information peut permettre, par exemple, de déterminer l'instant précis, ou le décalage angulaire précis, auquel la bougie de la chambre de combustion du moteur doit être allumée. 15 On connaît ainsi des solutions mettant en oeuvre un capteur de position sans contact, le capteur étant disposé fixement sur le carter cylindre et repérant la proximité d'une cible disposée fixement sur le piston ou sur la bielle. Il peut s'agir d'un capteur à effet Hall, et dans ce cas la cible 20 comprend un élément magnétique ou une masse métallique. Le signal délivré par le capteur peut être analysé, et son maximum indique l'instant auquel la cible est positionnée au plus près du capteur. Un modèle numérique ou des tables préétablies permettent de déterminer le rapport volumétrique 25 en combinant par exemple l'information délivrée par le capteur à la position angulaire du vilebrequin. L'espace défini par le carter cylindre dans lequel différentes pièces mobiles (vilebrequin, pistons, bielles...) 30 sont en mouvement est particulièrement restreint. Les éléments additionnels qui sont placés dans ce volume (cible, capteur...) doivent être précisément disposés et configurés pour ne pas interférer avec le fonctionnement du moteur, tout en assurant leurs fonctions avec une grande fiabilité. On cherche 35 notamment à éviter l'intégration d'éléments additionnels qui viendrait modifier la géométrie des cylindres et/ou de tout usinage qui pourrait venir endommager une chemise dont peuvent être munis ces cylindres. 3066817 3 BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION 5 En vue de la réalisation de l'un de ces buts, l'objet de l'invention propose selon un premier aspect un dispositif de mesure pour un moteur à combustion interne comprenant un détecteur de passage d'une cible, un connecteur et au moins un câble reliant le détecteur de passage au connecteur. 10 Selon l'invention, ce dispositif comprend une première partie supportant le connecteur, une seconde partie supportant le détecteur de passage, la première partie et la seconde partie étant articulées entre elles. 15 Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable : 20 - le dispositif est sélectivement configurable dans une position d'insertion dans laquelle la première partie et la seconde partie sont alignées l'une avec l'autre, et dans une position de fonctionnement dans laquelle la première partie et la seconde partie ne sont pas alignées 25 l'une avec l'autre ; - le dispositif de mesure comprend un élément de blocage de la position de fonctionnement ; 30 - l'élément de blocage est un clip ou une jambe de force ; - l'élément de blocage comprend un élément de rappel pour placer le dispositif de mesure en position de fonctionnement en l'absence de tout effort extérieur. 35 L'invention concerne également, selon un autre aspect, un moteur à combustion interne comprenant : 3066817 4 - Une bielle présentant un pied et un piston associé au pied de bielle, le piston comprenant deux portions de jupe, deux parois latérales de renfort reliant les deux portions de jupe entre elles ; 5 - une cible disposée sur une des parois latérales ou sur le pied de bielle ; - un carter-cylindre définissant au moins un cylindre et présentant au moins un alésage débouchant sous le cylindre ; 10 - un dispositif de mesure conforme au premier aspect de l'invention disposé dans l'alésage du carter-cylindre. Selon cet aspect de l'invention, la cible est disposée en vis-à-vis du détecteur de passage lorsque le piston est à 15 proximité d'une position de point mort bas. Et selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable : 20 - la première partie du dispositif de mesure est entièrement insérée dans le carter-cylindre ; - l'alésage est perpendiculaire à un axe de vilebrequin du 25 moteur ; - le détecteur de passage est un capteur à effet Hall ; - le moteur présentant un rapport volumétrique variable ; 30 les parois du piston sont munies de bossages renforcés pour retenir un axe de piston, et dans lequel la cible peut être disposée sur l'un des bossages renforcés ; 35 - la cible est disposée au voisinage du pied de la bielle ; la cible est un corps magnétique ou métallique. 3066817 5 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée de l'invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquels : - les figures la et lb représentent un piston d'un 10 moteur à combustion interne selon deux modes de mise en oeuvre conformes à l'invention; - la figure 2 représente un moteur à combustion interne comprenant un piston conforme à l'invention ; 15 - les figures 3a et 3b représentent respectivement le dispositif de mesure au cours de son insertion dans le bloc moteur, et dans sa position de fonctionnement ; 20 - la figure 4 représente un dispositif de mesure muni d'un élément de blocage en position de fonctionnement et d'une tirette de commande. - La figure 5 représente un dispositif de mesure 25 comprenant un élément de rappel. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 30 Les figures la et lb représentent un piston 1 combustion d'un moteur à combustion interne selon deux modes de mise en oeuvre conformes à l'invention. Le piston 1 est muni d'une jupe 2a, 2b permettant de guider le piston 1 dans un cylindre 3 défini par un carter-cylindre du moteur. De manière 35 tout à fait conventionnelle, la jupe 2 est reliée à la calotte 4 du piston 1 et porte des gorges 5 pour recevoir des segments. La jupe 2 est composée de deux portions 2a, 2b dont la section transversale est en forme de portion de cercle. Les 3066817 6 deux portions de jupe 2a, 2b sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de deux parois latérales 6a, 6b. Ces deux parois latérales 6a, 6b sont munies de bossages renforcés 7a, 7b pour recevoir un axe du piston, et associer ce piston à un 5 pied de bielle. On prévoit de disposer une cible 8 sur une des deux parois latérales 6 a, 6b afin d'éviter que la cible 8 n'interfère avec le mouvement du piston 1. La cible 8 peut 10 être constituée d'un corps métallique et/ou magnétique, ou d'une manière générale de tous matériaux dont le passage devant un détecteur disposé dans le moteur peut être repéré. De préférence, la cible 8 est disposée sur la partie 15 basse d'une des parois latérales 6a, 6b du piston 1, c'est-à-dire à l'opposé à la calotte 4. Elle peut être placée indifféremment du côté admission ou échappement du piston 1. À titre d'exemple, et comme cela est présenté sur la figure la, la cible 8 peut être portée par un des bossages renforcés 7a, 20 7b, ou, comme cela est représenté sur la figure lb, la cible 8 peut être portée sur une nervure de renforts d'une des parois latérales 6a, 6b. Dans une alternative non représentée, la cible peut 25 être disposée sur la bielle, de préférence au voisinage du pied de bielle. On a représenté sur la figure 2, un moteur à combustion interne comprenant un piston 1 conforme à ce qui vient d'être 30 décrit. Le piston est placé dans un cylindre 3 défini par le carter-cylindre. Le carter-cylindre présente un alésage débouchant sous le cylindre 3. Cet alésage est dimensionné pour recevoir un dispositif de mesure 9 comprenant, à une extrémité destinée à être placée à l'intérieur du bloc-moteur, 35 un détecteur de passage 10. Le détecteur de passage peut être par exemple un capteur à effet Hall, configuré pour repérer le passage de la cible 8. Lorsqu'il est en position de fonctionnement conforme dans l'alésage, le dispositif de 3066817 7 mesure 9 est disposé en vis-à-vis de la cible 8, lorsque le piston est en position de point mort bas, ou à proximité de de cette position. 5 Dans la configuration représentée sur la figure 2, on évite de faire déboucher l'alésage directement dans le cylindre 3, ce qui aurait été nécessaire si le dispositif de mesure 9 n'était pas articulé. Un tel usinage est en effet susceptible d'endommager la surface interne du cylindre 3 et 10 d'affecter les performances du moteur, notamment lorsque le cylindre 3 comprend une chemise intégrée ou insérée à la coulée. De plus, cette configuration permet d'obtenir une 15 mesure très directe, et donc précise, de la position du piston 1 sans interférer avec le fonctionnement du moteur, ce qui aurait été plus difficile à obtenir en faisant porter la cible 8 par une bielle. 20 Avantageusement, pour en faciliter l'usinage, l'alésage formé dans le carter cylindre est perpendiculaire à l'axe principal de vilebrequin 13. Le dispositif de mesure 9, comme on l'a vu, comporte un 25 détecteur de passage 10 de la cible 8. Il comporte également au moins un câble de liaison, reliant le détecteur 10 à un connecteur 11. Le câble et le connecteur permettent de communiquer la mesure de détection de passage à un calculateur. 30 Pour permettre de mettre en vis-à-vis la cible 8, lorsque le piston est en position de point mort bas, et le détecteur de passage 10, le dispositif de mesure 9 est composé en deux parties 9a, 9b articulées entre elles. Les figures 3a 35 et 3b représentent respectivement le dispositif de mesure 9 au cours de son insertion dans le bloc moteur, et dans sa position de fonctionnement. 3066817 8 La première partie 9a supporte à son extrémité libre le connecteur 11. Elle présente une longueur suffisante pour que, lorsque le dispositif de mesure 9 est placé dans l'alésage du carter-cylindre, la deuxième partie 9b soit entièrement placée 5 à l'intérieur de l'espace défini par le bloc-moteur. La deuxième partie 9b supporte à son extrémité libre le détecteur de passage 10. Les deux parties 9a, 9b peuvent être creuses de manière à pouvoir faire circuler le câble entre le détecteur 10 et le connecteur 9. 10 Le dispositif de mesure 9 est sélectivement configurable dans une position d'insertion dans laquelle la première partie 9a et la deuxième partie 9b sont alignées l'une avec l'autre. Cette configuration, représentée sur la 15 figure 3a, permet d'insérer le dispositif de mesure 9 dans l'alésage du carter-cylindre, et de le placer dans sa position de fonctionnement. Le dispositif de mesure 9 est également sélectivement 20 configurable dans une position de fonctionnement, dans laquelle la première partie 9a et la deuxième partie 9b ne sont pas alignées l'une avec l'autre. Ainsi, dans la configuration de fonctionnement, la première partie 9a et la deuxième partie 9b peuvent par exemple présenter entre elles 25 un angle de 90°, comme cela est apparent sur les figures 2 et 3b. Quel que soit cet angle, l'articulation existant entre la première partie 9a et la deuxième partie 9b permet de placer le dispositif de mesure 9 en position de fonctionnement dans lequel le détecteur 10 est placé en vis-à-vis de la cible 8, 30 lorsque le piston 1 est à son point mort bas ou proche de son point mort bas (ou à proximité de cette position). Le dispositif de mesure peut porter une pièce d'étanchéité 12, coopérant avec l'alésage du carter-cylindre 35 pour prévenir tout écoulement d'huile moteur en dehors du bloc-moteur. 3066817 9 Avantageusement, le dispositif de mesure 9 peut comprendre un élément de blocage, permettant de maintenir fermement le dispositif de mesure 9 en position de fonctionnement. Il peut s'agir d'un clip, ou d'une jambe de 5 force. L'élément de blocage peut être mis en place manuellement lors du positionnement du dispositif de mesure 9 dans le carter-cylindre. De manière préférée, et comme cela est représenté sur 10 la figure 4, on peut prévoir de munir le dispositif de mesure d'un élément filaire, ou d'une tirette 13, longeant ou intégré au dispositif de mesure 9, permettant une commande de l'élément de blocage, depuis l'extérieur du moteur. On facilite ainsi, le montage et/ou le démontage du dispositif de 15 mesure 9, puisqu'il n'est alors plus nécessaire d'avoir un accès direct à l'élément de blocage. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, représenté sur la figure 5, l'élément de blocage du dispositif 20 de mesure 9 peut comprendre ou consister en un élément de rappel 14 disposé au niveau de l'articulation, entre la première partie 9a et la deuxième partie 9b. Cet élément de rappel 14 tend à naturellement placer le dispositif de mesure 9 en position de fonctionnement en l'absence de tout effort 25 extérieur. Il peut s'agir par exemple d'un ressort de torsion. Dans ce mode de mise en oeuvre, représenté sur la figure 5, le dispositif de mesure 9 est placé « en force » dans sa position d'insertion jusqu'à ce qu'une partie au moins de la 30 première partie du dispositif de mesure 9 soit insérée dans l'alésage du carter-cylindre afin d'en permettre l'insertion. Lorsque, en poursuivant l'introduction du dispositif de mesure 9 dans le bloc-moteur, la deuxième partie 9b a entièrement pénétré dans le bloc-moteur, l'élément de rappel 14 configure 35 le dispositif de mesure 9 dans sa position de fonctionnement. Quel que soit le mode de mise en oeuvre choisi, le dispositif de mesure 9 peut être extrait « en force » de 3066817 10 l'alésage, par exemple pour des besoins de maintenance ou d'entretien, sans qu'il ne soit nécessaire d'accéder manuellement à l'élément de blocage, par l'intérieur du bloc moteur. Cet extraction conduit à placer naturellement la 5 première partie 9a, et la deuxième partie 9b du dispositif de mesure en configuration d'insertion, en forçant l'articulation. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de 10 mise en oeuvre décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure (9) pour un moteur à combustion interne comprenant un détecteur de passage (10) d'une cible, un connecteur (11) et au moins un câble reliant le détecteur de passage (10) au connecteur (11), le dispositif de mesure (9) étant caractérisé en ce qu'il comprend une première partie (9a) supportant le connecteur (11), une seconde partie (9b) supportant le détecteur de passage (10), la première partie (9a) et la seconde partie (9b) étant articulées entre elles. 2. Dispositif de mesure (9) selon la revendication précédente dans lequel le dispositif est sélectivement configurable dans une position d'insertion dans laquelle la première partie (9a) et la seconde partie (9b) sont alignées l'une avec l'autre, et dans une position de fonctionnement dans laquelle la première partie (9a) et la seconde partie (9b) ne sont pas alignées l'une avec l'autre. 3. Dispositif de mesure (9) selon la revendication précédente comprenant un élément de blocage de la position de fonctionnement. 4. Dispositif de mesure (9) selon la revendication précédente dans lequel l'élément de blocage est un clip ou une jambe de force 5. Dispositif de mesure (9) selon l'une deux revendications précédentes dans lequel l'élément de blocage comprend un élément de rappel (14) pour placer le dispositif de mesure (9) en position de fonctionnement en l'absence de tout effort extérieur. 6. Moteur à combustion interne comprenant : - Une bielle présentant un pied et un piston (1) associé au pied de bielle, le piston comprenant deux portions de jupe (2, 2b), deux parois latérales de renfort (6a, 6b) reliant les deux portions de jupe (2a, 2b) entre elles ; 3066817 12 - une cible (8) disposée sur une des parois latérales (6a, 6b) ou sur le pied de bielle ; - un carter-cylindre définissant au moins un cylindre (3) et présentant au moins un alésage débouchant sous le 5 cylindre ; - un dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 6 disposé dans l'alésage du carter-cylindre; la cible (8) étant disposée en vis-à-vis du détecteur de passage (10), lorsque le piston (1) est à proximité d'une 10 position de point mort bas. 7. Moteur à combustion interne selon la revendication précédente dans lequel la première partie (9a) du dispositif de mesure (9) étant entièrement insérée dans le carter- 15 cylindre. 8. Moteur à combustion interne selon la revendication précédente dans lequel l'alésage est perpendiculaire à un axe de vilebrequin du moteur. 20 9. Moteur à combustion interne selon l'une des deux revendications précédentes dans lequel le détecteur de passage (10) est un capteur à effet Hall. 25 10. Moteur à combustion interne selon l'une des trois revendications précédentes, le moteur présentant un rapport volumétrique variable. 11. Moteur à combustion interne selon l'une des 30 revendications 7 à 10 dans lequel les parois (6a, 6b) sont munies de bossages renforcés (7a, 7b) pour retenir un axe de piston, et dans lequel la cible (8) est disposée sur l'un des bossages renforcés (7a, 7b). 35 12. Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 7 à 10 dans lequel la cible (8) est disposée au voisinage du pied de la bielle. 3066817 13 13. Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 7 à 12 dans lequel la cible (8) est un corps magnétique ou métallique. 5