Brevet FR3111391A1 — publié le 20211217

L’invention concerne un moteur thermique (1) pour véhicule automobile comportant au moins un cylindre, au moins un ensemble de paliers d’arbre à cames (3a, 3b), ledit moteur thermique (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte au moins un dispositif de désactivation (5a, 5b) apte à désactiver ledit au moins un cylindre au moyen d’un téton, ledit ensemble de paliers (3a, 3b) comportant un moyen de guidage pour guider en translation un rail (4a, 4b) comportant au moins une patte apte à venir en contact avec ledit téton lorsque ledit dispositif de désactivation désactive ledit au moins cylindre. Fig. 1 MOTEUR THERMIQUE COMPORTANT UN DISPOSITIF DE DESACTIVATION DE CYLINDRE L’invention se rapporte à un moteur thermique comportant un dispositif de désactivation configuré pour désactiver au moins un cylindre afin de réduire la consommation en carburant dudit moteur thermique. Le dispositif de désactivation, selon l’invention, comporte notamment au moins un rail agencé dans un ensemble de paliers supportant un arbre à cames. Il est connu de l’état de la technique qu’un moteur thermique équipant un véhicule automobile met en œuvre quatre phases pendant son cycle de fonctionnement afin de produire l’énergie mécanique permettant le déplacement du véhicule automobile, les quatre phases étant les suivantes : l’admission, la compression, la détente et enfin l’échappement. Durant ces quatre phases successives, il est mis en œuvre divers éléments composant le moteur thermique dont les cylindres, les soupapes, le ou les arbre(s) à cames et les bougies d’allumage pour permettre d’activer la combustion du mélange gazeux comburant-carburant. Afin de réduire la consommation de carburant d’un véhicule équipé d’un moteur thermique comportant des cylindres, on connaît de l’art antérieur la mise en œuvre de systèmes permettant de désactiver un ou plusieurs cylindres. On connaît du document CN104081022 un moteur à combustion interne comportant quatre cylindres en ligne, dans lequel deux cylindres peuvent être désactivés sélectivement afin d’améliorer la consommation de carburant ou de favoriser le processus de chauffage du moteur à combustion interne. Pour ce faire, ledit moteur comporte un vilebrequin comprenant quatre manivelles. Les manivelles pour deux cylindres adjacents sont en phase et les manivelles pour les autres cylindres sont déphasées de 180°. Les cylindres sont désactivés en interrompant l’alimentation en carburant des cylindres. Par ailleurs, on connaît de l’art antérieur le document US10526934 qui décrit un système de gestion des pertes par frottement pour un moteur à combustion comprenant un vilebrequin et une pluralité de cylindres, un ensemble de pistons alternatifs connectés au vilebrequin, un injecteur de carburant connecté à un contrôleur d'injection, une soupape d'admission connectée à un contrôleur de soupape d'admission, et une soupape d'échappement connectée à un contrôleur de soupape d'échappement. Le système de gestion comprend une unité de commande comprenant au moins un ensemble d'algorithmes de commande configuré pour recevoir des données de demande de puissance du moteur et pour déterminer un nombre de cylindres de la pluralité de cylindres à désactiver basé sur des données de demande de puissance du moteur reçues et également sur des valeurs de frottement détectées ou stockées pour la pluralité de cylindres. La détermination du nombre de cylindres à désactiver minimise le frottement entre la pluralité de cylindres et leur ensemble de pistons respectifs en sélectionnant une combinaison de cylindres actifs et de cylindres désactivés présentant le frottement total le plus faible tout en répondant à la demande de puissance du moteur. Ce système permet de réduire le frottement entre la pluralité de cylindres et leur ensemble de pistons respectifs en sélectionnant une combinaison de cylindres actifs et de cylindres désactivés avec le frottement total le plus faible tout en optimisant la consommation de carburant et en satisfaisant à la demande de puissance du moteur. Les solutions proposées dans l’état de la technique présentent l’inconvénient d’être complexes à fabriquer et à intégrer dans un moteur à combustion interne. Le but de l’invention est donc de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un moteur thermique comportant un dispositif de désactivation de cylindres présentant une conception plus simple permettant ainsi de simplifier la fabrication et l’assemblage du moteur thermique et d’en augmenter sa fiabilité. Pour ce faire, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un moteur thermique pour véhicule automobile comportant au moins un cylindre et au moins un ensemble de paliers d’arbre à cames, le moteur thermique étant remarquable en ce qu’il comporte au moins un dispositif de désactivation apte à désactiver ledit au moins un cylindre au moyen d’un téton, ledit ensemble de paliers d’arbre à cames comportant un moyen de guidage pour guider en translation un rail comportant au moins une patte apte à venir en contact avec ledit téton lorsque ledit dispositif de désactivation désactive ledit au moins cylindre. Le moteur thermique, selon l’invention, a pour avantage de réduire la consommation de carburant du véhicule automobile sur lequel il est installé. Le dispositif de désactivation est simple à fabriquer, fiable et robuste. Avantageusement, ledit au moins dispositif de désactivation comporte au moins un moteur électrique configuré pour déplacer ledit rail. De cette manière, le dispositif de désactivation est pilotable à distance, par un ordinateur, ou un calculateur, intégré au véhicule automobile. De préférence, ledit moyen de guidage est formé par au moins une rainure agencée dans ledit ensemble de paliers d’arbre à cames. L’avantage d’une telle rainure est d’être simple à obtenir lors de la fabrication de l’un des paliers de l’ensemble de paliers. Elle peut être directement obtenue lors de la fonderie d’un palier ou lors de l’usinage de ce palier. En outre, elle permet d’obtenir un guidage précis. De manière préférée, ladite au moins une patte est agencée perpendiculairement par rapport audit rail. De préférence, l’ensemble de paliers d’arbre à cames comporte au moins une goupille de centrage destinée à se centrer dans un carter supérieur dudit moteur thermique. Ainsi, le guidage du rail est plus précis permettant ainsi d’améliorer sa fiabilité. De préférence, ledit moteur thermique comporte une partie échappement et une partie admission, trois cylindres, un premier dispositif de désactivation pour la partie échappement comportant un premier moteur électrique et un premier rail et un second dispositif de désactivation pour la partie admission comportant un second moteur électrique et un second rail. De préférence, ledit moteur thermique est un moteur essence ou un moteur diesel. L’invention concerne également un véhicule automobile comportant un moteur électrique et un moteur thermique tel que décrit précédemment. On décrira ci-après, à titre d’exemple non limitatif, une forme d’exécution de la présente invention, en référence aux figures annexées sur lesquelles : illustre schématiquement une vue isométrique d’une partie d’un moteur thermique selon un mode de réalisation de l’invention, ledit moteur thermique étant représenté ouvert afin de mieux voir ses pièces internes ; représente schématiquement, en vue de dessous, un ensemble de paliers d’arbre à cames comportant un rail équipant ledit moteur thermique représenté sur la figure 1. représente schématiquement une partie d’un palier d’arbre à cames équipant le moteur thermique représenté sur la figure 1, la partie haute dudit palier d’arbre à cames n’étant pas visible ; En référence à la figure 1, il est représenté schématiquement une vue isométrique d’une partie d’un moteur thermique 1 pour véhicule automobile selon un mode de réalisation de la présente invention. On aperçoit la culasse 2 du moteur thermique 1, ce dernier étant représenté partiellement démonté afin de mieux rendre visible les diverses pièces internes dudit moteur thermique 1. Il est à noter que diverses pièces ne sont pas représentées telles que les soupapes d’admission et d’échappement, les arbres à cames ou les pistons. Le moteur thermique 1 comprend, du côté de son échappement, un premier ensemble de paliers d’arbre à cames 3a comportant trois paliers et, du côté de son admission, un second ensemble de paliers d’arbre à cames 3b comportant également trois paliers. Pour chaque palier, il est représenté uniquement un demi-palier afin de mieux rendre visible l’intérieur du moteur thermique 1. Un premier arbre à cames (non représenté) est disposé dans le premier ensemble de paliers d’arbre à cames 3a et est configuré pour commander les soupapes d’échappement (non représentées). Un deuxième arbre à cames (non représenté) est disposé dans le deuxième ensemble de paliers d’arbre à cames 3b et est configuré pour commander les soupapes d’admission (non représentées). Le moteur thermique 1 comporte trois cylindres, chaque cylindre comportant deux soupapes d’échappement et deux soupapes d’admission. Le premier ensemble de paliers d’arbre à cames 3a comprend un premier rail 4a présentant une forme sensiblement rectiligne. Le premier rail 4a est maintenu par chacun des paliers du premier ensemble de paliers d’arbre à cames 3a et est orienté vers l’extérieur du moteur thermique 1. Par ailleurs, le second ensemble de paliers d’arbre à cames 3b comprend un second rail 4b présentant une forme sensiblement rectiligne. Le second rail 4b est maintenu par chacun des paliers du second ensemble de paliers d’arbre à cames 3b et est orienté vers l’extérieur du moteur thermique 1. Le moteur thermique 1 comprend en outre un premier dispositif de désactivation 5a, disposé du côté de l’échappement, et un second dispositif de désactivation 5b, disposé du côté de l’admission, aptes à désactiver les trois cylindres dudit moteur thermique 1. Le premier dispositif de désactivation 5a comporte un premier linguet 5a 1 , un deuxième linguet 5a 2 , un troisième linguet 5a 3 , un quatrième linguet 5a 4 , un cinquième linguet 5a 5 et un sixième linguet 5a 6 . Ces six linguets sont également visibles sur la figure 2. Le second dispositif de désactivation 5b comporte également six linguets. Un linguet permet de transmettre le mouvement de l’arbre à cames aux soupapes. En référence maintenant à la figure 2, il est exposé, notamment, en vue de dessous, le premier ensemble de paliers d’arbre à cames 3a et le premier dispositif de désactivation 5a comportant le premier linguet 5a 1 , le deuxième linguet 5a 2 , le troisième linguet 5a 3 , le quatrième linguet 5a 4 , le cinquième linguet 5a 5 et le sixième linguet 5a 6 . Chaque cylindre comporte une première soupape d’échappement et une seconde soupape d’échappement, commandées par le premier arbre à cames via un linguet disposé du côté de l’échappement, et une première soupape d’admission et une seconde soupape d’admission, commandées par le second arbre à cames via un linguet disposé du côté de l’admission. Chaque linguet comporte un téton permettant de le désactiver. Ainsi, le premier linguet 5a 1 comporte un premier téton 6a 1 , le deuxième linguet 5a 2 comporte un deuxième téton 6a 2 , le troisième linguet 5a 3 comporte un troisième téton 6a 3 , le quatrième linguet 5a 4 comporte un quatrième téton 6a 4 , le cinquième linguet 5a 5 comporte un cinquième téton 6a 5 et le sixième linguet 5a 6 comporte un sixième téton 6a 6 . Ainsi pour un cylindre donné, on désactive le premier linguet 5a 1 et le deuxième linguet 5a 2 ainsi que les deux linguets opposés du côté de l’admission pour qu’ils ne transmettent plus les mouvements du premier et deuxième arbres à cames permettant ainsi de désactiver le cylindre associé. On procède de la même manière avec le troisième linguet 5a 3 et le quatrième linguet 5a 4 , ainsi que les deux linguets opposés du côté de l’admission, pour désactiver le cylindre associé et également avec le cinquième linguet 5a 5 et le sixième linguet 5a 6 , ainsi que les deux linguets opposés du côté de l’admission, pour désactiver le cylindre associé. Par conséquent, les trois cylindres du moteur thermique 1 sont désactivés. Le premier rail 4a disposé du côté de l’échappement, comprend une première patte 7a 1 , une deuxième patte 7a 2 , une troisième patte 7a 3 , une quatrième patte 7a 4 , une cinquième patte 7a 5 et une sixième patte 7a 1 . De la même manière, le second rail 4b disposé du côté de l’admission, comporte six pattes. Chaque patte est agencée sensiblement perpendiculairement par rapport au premier rail 4a et est destinée à appuyer sur le téton de chaque linguet. Le premier rail 4a est relié à un moteur électrique 8a et le second rail 4b est relié à un moteur électrique 8b. Il est décrit maintenant l’interaction entre le moteur électrique 8a et le premier rail 4a, cette description est également valable pour l’interaction entre le moteur 8b et le second rail 4b. Le premier rail 4a est disposé dans le premier ensemble de paliers d’arbre à cames 3a et est relié au moteur électrique 8a par l’intermédiaire d’une liaison pivot. Lorsque l’on souhaite désactiver les trois cylindres, on active le moteur électrique 8a de manière à faire translater le premier rail 4a par rapport au premier ensemble de paliers d’arbre à cames 3a. Ainsi, les six pattes agencées sur le premier rail 4a translatent pour venir appuyer sur les six tétons. On maintient cette position pendant la période de désactivation des cylindres. Lorsque l’on souhaite réactiver les trois cylindres, on désactive le moteur électrique 8a, le premier rail 4a translate en sens inverse pour ne plus appuyer sur les six tétons via les six pattes. Les trois cylindres sont de nouveau activés. Afin de translater de manière précise et fiable, le premier rail 4a est guidé en translation dans chacun des paliers du premier ensemble de paliers d’arbre à cames 3a au moyen d’une rainure 9. En référence maintenant à la figure 3, il est représenté schématiquement un demi-palier 10 du premier ensemble de paliers d’arbre à cames 3a comportant une rainure 9. Les deux autres paliers du premier ensemble de paliers d’arbre à cames 3a et les trois paliers du second ensemble de paliers d’arbre à cames 3b sont identiques à ce demi-palier 10 représenté sur la figure 3. La rainure 9 est disposée sur la partie du demi-palier 10 orientée vers l’extérieur du moteur thermique 1. Le demi-palier 10 peut être obtenu par fonderie, la rainure 9 étant directement obtenue lors de cette opération. Dans une alternative, la rainure 9 est obtenue par usinage du demi-palier 10 si l’on souhaite un guidage plus précis. Dans une autre alternative, afin d’améliorer le guidage du premier rail 4a et du second rail 4b, les paliers comportent des goupilles de centrage centrées dans des alésages agencés dans un carter supérieur du moteur thermique 1. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le moteur thermique comporte un seul cylindre, un ensemble de paliers d’arbre à cames, un arbre à cames, un moteur électrique et un rail. Dans un autre mode de réalisation, le moteur thermique comporte un seul cylindre, un premier ensemble de paliers d’arbre à cames, un second ensemble de paliers d’arbre à cames, un premier arbre à cames, un second arbre à cames, un premier moteur électrique relié à un premier rail et un second moteur électrique relié à un second rail. On peut étendre la présente invention à un moteur thermique comportant quatre cylindres ou plus, le principe de fonctionnement restant le même que celui décrit précédemment. Le moteur thermique peut être un moteur essence ou un moteur diesel. La présente invention est avantageuse car elle permet de réduire la consommation de carburant d’une manière simple et fiable. L’invention peut être mise en œuvre dans un véhicule automobile comportant un moteur thermique et un moteur électrique, ce type de véhicules étant généralement dénommé « hybride ». Moteur thermique (1) pour véhicule automobile comportant au moins un cylindre et au moins un ensemble de paliers d’arbre à cames (3a, 3b), ledit moteur thermique (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte au moins un dispositif de désactivation (5a, 5b) apte à désactiver ledit au moins un cylindre au moyen d’un téton (6a 1 , 6a 2 , 6a 3 , 6a 4 , 6a 5 , 6a 6 ), ledit ensemble de paliers d’arbre à cames (3a, 3b) comportant un moyen de guidage pour guider en translation un rail (4a, 4b) comportant au moins une patte (7a 1 , 7a 2 , 7a 3 , 7a 4 , 7a 5 , 7a 6 ) apte à venir en contact avec ledit téton (6a 1 , 6a 2 , 6a 3 , 6a 4 , 6a 5 , 6a 6 ) lorsque ledit dispositif de désactivation (5a, 5b) désactive ledit au moins cylindre. Moteur thermique (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit au moins dispositif de désactivation (5a, 5b) comporte au moins un moteur électrique (8a, 8b) configuré pour déplacer ledit rail (4a, 4b). Moteur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que ledit moyen de guidage est formé par au moins une rainure (9) agencée dans ledit ensemble de paliers d’arbre à cames (3a, 3b). Moteur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ladite au moins une patte (7a 1 , 7a 2 , 7a 3 , 7a 4 , 7a 5 , 7a 6 ) est agencée perpendiculairement par rapport audit rail (4a, 4b). Moteur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l’ensemble de paliers d’arbre à cames (3a, 3b) comporte au moins une goupille de centrage destinée à se centrer dans un carter supérieur dudit moteur thermique (1). Moteur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit moteur thermique (1) comporte une partie échappement et une partie admission, trois cylindres, un premier dispositif de désactivation pour la partie échappement comportant un premier moteur électrique (8a) et un premier rail (4a) et un second dispositif de désactivation pour la partie admission comportant un second moteur électrique (8b) et un second rail (4b). Moteur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit moteur thermique (1) est un moteur essence ou un moteur diesel. Véhicule automobile comportant un moteur électrique et un moteur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.