FR2774723A1 - Moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Moteur à combustion interne notamment moteur à combustion interne à quatre temps ayant au moins un cylindre avec au moins un canal d'aspiration relié au cylindre, ce canal ayant une section d'admission commandée et au moins un canal d'échappement partant du cylindre avec une section de sortie commandée, et le canal d'aspiration comporte au moins une soupape d'admission commandant la section d'admission, et le canal d'échappement comporte au moins une soupape d'échappement commandant la section d'échappement, au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement étant commandées par l'un des arbres à cames entraînés à partir du vilebrequin du moteur à combustion interne en fonction du cycle de travail du moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'au moins cet arbre à cames coopère avec une machine électrique (12) commandée pour que le rapport de la vitesse de rotation de l'arbre à cames et du vilebrequin (12) puisse être modifié.

Description

I

La présente invention concerne un moteur à com-

bustion interne notamment moteur à combustion interne à qua-

tre temps ayant au moins un cylindre avec au moins un canal d'aspiration relié au cylindre, ce canal ayant une section d'admission commandée et au moins un canal d'échappement par- tant du cylindre avec une section de sortie commandée, et le canal d'aspiration comporte au moins une soupape d'admission commandant la section d'admission, et le canal d'échappement comporte au moins une soupape d'échappement commandant la section d'échappement, au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement étant commandées par l'un des arbres à cames entraînés à partir du vilebrequin du moteur à combustion interne en fonction du cycle de travail du moteur

à combustion interne.

Etat de la technique: Les moteurs à combustion interne à quatre temps, connus, ont des soupapes pour commander l'échange des gaz, à

savoir des soupapes d'admission et d'échappement, des res-

sorts de soupape pour fermer celles-ci et un entraînement par cames et des éléments de transmission. Un ou plusieurs arbres à cames usuellement entraînés par des chaînes ou courroies à

partir du vilebrequin, présentent dans de tels moteurs à com-

bustion interne à quatre temps, connus, des courbes de soulè-

vement d'admission et d'échappement constantes pour commander l'échange des gaz. L'instant d'ouverture et de fermeture des

soupapes, leur durée d'ouverture et leur course sont périodi-

quement constants pour chaque temps du cylindre respectif.

Ces paramètres de commande des soupapes sont prédéterminés par des contours et des hauteurs fixés par construction des cames; ces moyens constituent un compromis entre le débit optimum des gaz pour une demande de puissance maximale et des

pertes aussi réduites que possible, c'est-à-dire un bon ren-

dement du moteur en charge partielle ainsi qu'une émission de produits polluants aussi réduite que possible. Ce compromis peut toutefois être un inconvénient si l'on veut en même temps une bonne puissance maximale et un bon rendement dans la plage de charge partielle. Pour une puissance élevée du moteur aux régimes élevés, il faut à la fois une durée d'ouverture longue des soupapes et une course importante des soupapes pour qu'à chaque temps d'aspiration, une quantité aussi grande que possible de gaz frais puisse pénétrer dans la chambre de combustion. 5 L'inconvénient d'une telle conception de la com- mande des soupapes est celui des pertes de charge aux faibles régimes du moteur et dans la plage de charge partielle, car pour un tel fonctionnement du moteur ces durées d'ouverture et courses de soupape, en particulier de la soupape10 d'admission sont trop importantes pour la quantité d'air d'admission nécessaire. Pour néanmoins régler un remplissage correct de la chambre de combustion, on réduit la section de la tubulure d'aspiration avec le volet d'étranglement mais

cela crée des pertes de charge à l'échange des gaz. Les che-

vauchements des mouvements des soupapes, c'est-à-dire l'ouverture de la soupape d'échappement avant que la soupape d'admission ne soit complètement fermée sont plus longs, ce qui génère des pertes par rinçage et pour certains points de

fonctionnement, le reste de gaz dans le cylindre est trop im-

portant.

On connaît différents systèmes permettant de mo-

difier les courbes de soulèvement des soupapes ou un dépha-

sage de la courbe de soulèvement d'admission par rapport à la courbe de soulèvement d'échappement. Cela a pour but d'influencer le couple du moteur de manière positive, à la fois pour la courbe de charge maximale et pour la teneur en gaz résiduel. Comme paramètres de variation pour influencer les courbes de soulèvement de soupapes, on a en principe la course de soupapes, l'instant d'ouverture de la soupape et la durée de l'ouverture de la soupape. Il est connu notamment pour réduire les pertes par étranglement, d'influencer

l'instant de fermeture de la soupape d'admission.

Il est par exemple connu d'avoir une course va-

riable pour la soupape d'admission combinée à un déphasage continu de la durée d'ouverture d'admission. On peut prévoir pour cela un arbre excentré supplémentaire que l'on règle par

exemple à l'aide d'un moteur électrique.

On connaît en outre un système pour modifier la course de la soupape couplée de manière fixe à la durée d'ouverture. Ce système utilise un second arbre à cames d'admission tournant à la même vitesse de rotation que le premier arbre à cames existant. Une transmission particulière

permet, grâce à un moteur électrique, de tourner les deux ar-

bres à cames l'un par rapport à l'autre.

On connaît également un système pour modifier la course de la soupape et les temps de commande de la soupape réalisés par un contour de came, variable dans la direction axiale de l'arbre à cames. Chaque came qui commande chaque soupape d'admission ou d'échappement présente dans ce cas un contour de came variable dans la direction axiale de l'arbre

à cames. Ce réglage axial de l'arbre à cames pendant le fonc-

tionnement du moteur à combustion interne permet de modifier la durée des courses de soupapes et la durée de commande des soupapes. L'inconvénient de telles solutions constructives

relativement complexes réside dans les modifications coûteu-

ses de la culasse à cause des pièces supplémentaires.

On connaît également des systèmes qui ont pour but de réduire les pertes de charge à l'aide d'une soupape supplémentaire prévue directement en amont de la soupape d'admission. Ainsi, il a par exemple été proposé un tiroir rotatif intégré dans la tubulure d'aspiration. L'air traverse ainsi un cylindre creux et arrive dans le canal d'admission à travers des fentes. Le cylindre est entraîné par une courroie à partir de l'arbre à cames d'admission et par des éléments de serrage, réglables; en plus on peut modifier l'association des phases. En résultat, on obtient également une réduction des pertes de charge. L'avantage est de ne pas avoir à modifier la construction de la culasse et le petit

volume du canal d'admission présente sensiblement une dépres-

sion assurant une bonne préparation du mélange avec la quan-

tité de carburant injectée. Mais l'inconvénient réside dans les possibilités de modification limitées assurées par ce système.

On connaît en outre une commande par moteur élec-

trique des soupapes d'admission et d'échappement d'un moteur

à combustion interne. Dans ce cas, les soupapes ne sont pas commandées par un ou plusieurs arbres à cames entraînés eux-

mêmes par le vilebrequin, mais chaque soupape possède son propre moteur électrique. Chaque moteur électrique a un arbre5 à cames propre, monté sur l'arbre de ce moteur pour commander de manière connue, les soupapes. Mais la course de la soupape n'est pas variable dans cette réalisation plus simple. Toute- fois, on peut modifier la durée de commande des soupapes le cas échéant dans des plages étendues en commandant le moteur10 électrique pour tenir compte à la fois du régime du moteur et

des différents paramètres de fonctionnement du moteur à com-

bustion interne. L'inconvénient de ce système réside toute-

fois dans les moyens constructifs supplémentaires importants à cause des moteurs électriques à intégrer dans la culasse et qui du fait des efforts importants à fournir ne peuvent être dimensionnés trop faiblement. De plus, il faut un système de capteur relativement compliqué, insensible aux perturbations, car une commande défectueuse d'une soupape peut provoquer le contact entre le plateau de la soupape et le fond du piston

et entraîner ainsi des dommages importants au moteur.

La présente invention a pour but de développer un moteur à combustion interne réduisant les pertes de charge par des durées de commande de soupapes adaptées de manière appropriée, et qui puissent d'intégrer aussi simplement que

possible dans des constructions existantes.

Avantages de l'invention: A cet effet, la présente invention concerne un

moteur à combustion interne du type défini ci-dessus caracté-

risé en ce que au moins cet arbre à cames coopère avec une

machine électrique commandée pour que le rapport de la vi-

tesse de rotation de l'arbre à cames et du vilebrequin puisse

être modifié.

Le moteur à combustion interne selon l'invention offre l'avantage de permettre de manière simple d'influencer et de commander à la fois l'instant d'ouverture et l'instant de fermeture des soupapes et ainsi également la durée d'ouverture des soupapes de même que la vitesse d'ouverture et de fermeture, séparément pour chaque soupape d'admission et d'échappement du moteur à combustion interne. Par une liaison de coopération d'au moins un arbre à cames entraîné par un moyen de traction par exemple une courroie crantée à partir du vilebrequin, pour la commande des soupapes avec une5 machine électrique susceptible de fonctionner à la fois en mode de générateur et en mode de moteur électrique, on peut

modifier la rotation relative de l'arbre à cames par rapport au vilebrequin pour influencer ainsi de manière efficace les paramètres d'ouverture des soupapes; dans les moteurs à com-10 bustion interne à quatre temps l'arbre à cames tourne norma-

lement à la moitié de la vitesse de rotation du vilebrequin.

Cela permet de réaliser un nombre quelconque de courbes d'ouverture de soupapes pour les soupapes d'admission et d'échappement. Il est en outre avantageux que dans le cas d'un moteur à combustion interne équipé de plusieurs arbres à cames, ceux-ci coopèrent avec leur propre moteur électrique

ce qui garantit une action indépendante du mouvement de rota-

tion des différents arbres à cames. De même, il est toutefois possible d'entraîner par exemple deux arbres à cames par un

même moyen de traction et de n'avoir qu'une machine électri-

que qui permet d'influencer de la même manière les deux ar-

bres à cames par le même moyen de traction.

Il est en outre avantageux que la commande de la

machine électrique se fasse à l'aide de la commande électro-

nique du moteur en fonction du champ de caractéristiques;

une telle commande existe déjà, par exemple le système Motro-

nic. Pour cela, il est avantageux de prévoir un capteur de vitesse de rotation directement sur la machine électrique ou

sur l'arbre à cames coopérant avec cette machine et qui per-

met un traitement de signal en temps réel dans l'électronique de commande du moteur. La commande de la machine électrique

peut se faire avantageusement également en technique numéri-

que par exemple avec une caractéristique PID (mode propor-

tionnel/intégral/différentiel), car de cette manière le

microcontrôleur de l'appareil de commande du moteur à combus-

tion interne peut assurer toute la fonction de commande. Ain-

si, la commande d'ouverture de soupape ne nécessite pas de

composants supplémentaires dans l'appareil de commande du mo-

teur à combustion interne pour la régulation.

Il est en outre avantageux qu'en plus de la com- mande dynamique selon l'invention, pour les durées d'ouverture des soupapes, il soit prévu une commande de la

course de soupapes par une commande de course de soupapes ap-

propriée. Pour cela, on élargit considérablement les possibi-

lités d'influence du déroulement de la combustion du moteur à combustion interne. La commande de la course de la soupape peut englober la fermeture totale des soupapes d'admission, ce qui permet de supprimer complètement le volet

d'étranglement nécessaire jusqu'alors pour commander la quan-

tité d'air aspirée puisque cette fonction est alors assurée

par les soupapes d'admission.

Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention:

- au moins un arbre à cames coopère avec une machine élec-

trique qui peut freiner ou accélérer périodiquement l'arbre à cames rotatif en fonction d'un cycle de travail et de différents paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne,

- l'entraînement d'au moins un arbre à cames par le vilebre-

quin du moteur à combustion interne se fait par un moyen de traction avec au moins un dispositif tendeur dans le brin de traction et dans le brin travaillant à vide du moyen de traction,

- le moyen de traction pour l'entraînement d'au moins un ar-

bre à cames dans le brin de traction et dans le brin tra-

vaillant à vide comporte chaque fois au moins un galet tendeur chargé par ressort, monté libre en rotation, les forces des ressorts étant telles que pour chaque vitesse

de rotation du vilebrequin et lorsque la machine électri-

que fonctionne à vide, le moyen de traction est complète-

ment tendu à la fois dans le brin de traction et dans le brin à vide, chaque fois au moins une soupape d'échappement et au moins

une soupape d'admission d'au moins un cylindre, il est as-

socié un arbre à cames d'admission et d'échappement pro-

pre, - l'arbre à cames d'admission et l'arbre à cames de sortie

sont reliés chaque fois à une machine électrique influen-

çant leur rapport de vitesse de rotation avec le vilebre- quin, - au moins une machine électrique est reliée solidairement en rotation par son arbre avec l'arbre à cames associé,

- au moins une machine électrique coopère par une transmis-

sion avec l'arbre à cames associé,

- la commande d'au moins une machine électrique se fait se-

lon différents paramètres de fonctionnement du moteur à

combustion interne par une commande électronique du mo-

teur, - la commande d'au moins une machine électrique se fait par un régulateur PID numérique,

- la commande d'au moins une machine électrique pour in-

fluencer les durées d'ouverture des soupapes est combinée à une commande de course de soupapes (Hv) des soupapes

d'admission et/ou d'échappement du moteur à combustion in-

terne, - la course (Hv) des soupapes d'admission peut être réduite périodiquement et/ou de manière permanente en fonction du cycle de travail du moteur à combustion interne jusqu'à zéro, - les soupapes d'admission assurent la fonction d'un volet d'étranglement pour doser la quantité d'air aspirée par le

moteur à combustion interne.

Dessins: La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels:

- la figure 1 est une vue de côté schématique d'un entraîne-

ment d'un arbre à cames par le vilebrequin d'un moteur à combustion interne, - la figure 2 est une vue de face de l'entraînement de

l'arbre à cames par un moyen de traction à partir du vile-

brequin, - la figure 3a est un diagramme représentant la course de soupapes en fonction du temps d'ouverture d'une soupape d'admission ou d'échappement, - la figure 3b est un diagramme avec une courbe décalée, la durée d'ouverture de la soupape étant avancée, - la figure 3c montre une courbe décalée avec une durée d'ouverture de soupape retardée, - la figure 3d montre un faisceau de courbe donnant toutes les possibilités de réglage de la durée d'ouverture d'une

soupape.

Description des exemples de réalisation:

La figure 1 est une vue de côté schématique de l'entraînement d'un arbre à cames 8 par l'intermédiaire d'un

vilebrequin 2 d'un moteur à combustion interne non représen-

té. Le vilebrequin 2 comporte sur son côté avant une roue d'entraînement 4 pour entraîner par l'intermédiaire d'un moyen de traction 6, une roue d'entraînement 10 solidaire en rotation de l'arbre à cames 8. Cet arbre à cames 8 en tête, c'est-à-dire prévu dans la culasse au niveau des soupapes est monté dans le mode de réalisation représenté, dans plusieurs paliers 30 de préférence des paliers lisses dans la culasse

du moteur à combustion interne. L'arbre à cames 8 porte plu-

sieurs cames 31, 32, 33, 34 qui commandent directement ou par l'intermédiaire de dispositifs d'articulation et/ou à levier, inclinés, connus en soi et non représentés en détail, les

soupapes d'admission et d'échappement 35, 36, 37, 38 du mo-

teur à combustion interne selon un cycle de travail du mo-

teur. Dans cet exemple, on a représenté seulement quatre soupapes. Toutefois, les moteurs à combustion interne ont pour chaque cylindre au moins une soupape d'admission et une soupape d'échappement. Les cames 31, 32, 33, 34 présentent un

contour non circulaire, de préférence semi-elliptique et el-

les sont déterminées de manière constructive figée vis-à-vis

de la course des soupapes et des durées de commande de soupa-

pes. Pour assurer une coopération en phase du vilebrequin 2 avec l'arbre à cames 8, le moyen de traction 6 peut être une chaîne à maillons ou à goujons, une courroie trapézoïdale ou

une courroie crantée.

La figure 1 montre en outre l'un des deux galets tendeurs 14 opposés l'un à l'autre, et qui s'appuient contre le bloc 22 du moteur par un ressort non représenté ici. Ce galet tendeur 14 à ressort assure la tension permanente du moyen de traction 6. On reconnaît en outre une machine élec-

trique 12 dont le boîtier 13 est relié au bloc 22 du moteur.

La machine 12 est reliée solidairement en rotation à

l'extrémité avant de l'arbre à cames 8. Cette machine élec-

trique 12 peut soit tourner en roue libre, c'est-à-dire sans

influencer le mouvement de rotation de l'arbre à cames 8.

Elle peut également fonctionner à la fois en mode de moteur électrique qu'en mode de générateur électrique et permet grâce à une commande appropriée, d'accélérer ou de freiner l'arbre à cames 8 à chaque rotation, suivant que l'on veut allonger, raccourcir ou décaler les instants d'ouverture des soupapes d'admission ou d'échappement. Le mode de réalisation

représenté, ne montre qu'un arbre à cames 8 du moteur à com-

bustion interne. Il est toutefois également possible pour des moteurs à combustion interne à plusieurs cylindres, à quatre temps, et à plusieurs arbres à cames pour chaque rangée de cylindres, d'équiper chaque arbre à cames d'au moins une

telle machine électrique 12. Ainsi, il est par exemple possi-

ble dans le cas d'un moteur à combustion interne en ligne, de type à cylindres en V ou le type à cylindres opposés à plat, de commander les soupapes d'admission et d'échappement de

chaque rangée de cylindres par un seul arbre à cames, en in-

fluençant de manière appropriée la rotation de l'arbre à ca-

mes chaque fois par une machine électrique 12 pour réaliser

des variations très étendues de la durée d'ouverture des sou-

papes, qu'il s'agisse des soupapes d'admission ou des soupa-

pes d'échappement.

La figure 2 est une vue de face schématique de

l'entraînement frontal de l'arbre à cames 8 par le vilebre-

quin 12, montrant la disposition du moyen de traction 6. Les

mêmes pièces qu'à la figure 1 portent ainsi les mêmes réfé-

rences et leur description ne sera pas reprise. Cette figure

montre la roue d'entraînement 4 solidaire en rotation de l'extrémité frontale du vilebrequin du moteur non représenté

ici; cette roue est reliée à la roue d'entraînement 10 éga-

lement reliée solidairement en rotation à la face frontale de l'arbre à cames non représenté, par des moyens de traction 6

tels qu'une chaîne ou une courroie, pour transmettre le mou-

vement de rotation. Le diamètre actif de la roue d'entraînement 10 est double du diamètre actif de la roue

d'entraînement 4, car pour un moteur à quatre temps, les sou-

papes ne sont actionnées qu'à chaque second passage du vile-

brequin et cet arbre à cames doit tourner à la vitesse de

rotation moitié de celle du vilebrequin.

La figure montre en outre deux galets tendeurs 14, 16 libres en rotation; ces galets appuyés élastiquement

par deux ressorts hélicoïdaux 18, 20 contre le bloc 22 du mo-

teur maintiennent le moyen de traction 6 en tension pour que la roue 10 de l'arbre à cames puisse être tournée légèrement

par rapport à la roue 4 du vilebrequin. A la place des res-

sorts hélicoïdaux pour appuyer les galets tendeurs 14, 16, on peut également envisager d'autres moyens comme par exemple

des ressorts-lames, des éléments en caoutchouc ou des instal-

lations analogues. Le sens de rotation de l'arbre à cames et du vilebrequin est indiqué par la flèche 24. Pour respecter exactement les temps de commande corrects des soupapes d'admission et d'échappement du moteur à combustion interne, il est important de dimensionner suffisamment les forces des deux ressorts 18, 20. Comme aux vitesses de rotation élevées, le frottement et ainsi la perte de puissance de l'ensemble de l'entraînement des soupapes augmentent, une conception trop molle des deux ressorts 18, 20 provoquerait un enfoncement croissant du ressort 18 qui pousse le galet tendeur 14 contre

le brin de traction 7 du moyen de traction 6 et un enfonce-

ment relâché du ressort 20 qui pousse le galet tendeur 16 contre le brin à vide 9 du moyen de traction 6 entraînerait

un décalage des instants de commande des soupapes.

Pour tendre correctement le moyen de traction 16,

il faut que les ressorts 18, 20 présentent une caractéristi-

que de ressort pour que lorsque la machine électrique 12 tourne à vide, le brin de traction 7 de même que le brin à

vide 9 du moyen de traction 6 soient tendus, c'est-à-dire en-

foncés d'une manière également forte. Lorsque la machine

électrique 12 fonctionne comme moteur électrique, on peut ac-

célérer brièvement l'arbre à cames 8 au cours d'une rotation

et ainsi tourner dans le sens de rotation indiqué par la flè-

che 24. Le brin de traction 7 est tendu contre le galet de tension 14 et la force du ressort 18 est tendue. Le brin vide

9 est en même temps plus fortement enfoncé par le galet ten-

deur 16 et la force développée par le ressort 20. Lorsque la machine électrique 12 fonctionne comme générateur et qu'une charge électrique variable est appliquée, l'arbre à cames 8 peut être décéléré de manière définie et ainsi tourné dans le sens contraire de son sens de rotation, ce qui provoque une plus forte tension du brin vide 9 et enfonce encore plus le brin de traction 7. Ces opérations d'accélération et de décé-15 lération se répètent plusieurs fois pendant une rotation de

l'arbre à cames, car dans le cas d'un moteur à combustion in-

terne à quatre cylindres et avec seulement deux soupapes par cylindre et un arbre à cames en tête, il faut commander huit

soupapes d'admission et d'échappement comme cela a été indi-

qué ci-dessus. Dans le cas de plusieurs soupapes par cylin-

dre, il faut des cycles de commande augmentés d'autant pour

chaque rotation de l'arbre à cames.

La machine électrique 12 peut être par exemple un

moteur à courant continu à commutation mécanique ou électro-

nique. Comme il faut non seulement pouvoir accélérer l'arbre à cames 8 mais également décélérer son mouvement de rotation,

il faut pour les moteurs à combustion interne, connus, à ré-

gime élevé, une dynamique puissante pour commander la machine électrique qui est commandée de préférence par un actionneur travaillant sur quatre quadrants, c'est-à-dire l'étage de

puissance d'un pont H avec une électronique de commande cor-

respondante. Les caractéristiques des courbes d'ouverture de

soupapes peuvent être prises par exemple dans un champ de ca-

ractéristiques de valeur de consigne enregistré dans une com-

mande centrale de moteur qui peut se lire selon différents paramètres de fonctionnement comme par exemple la vitesse de rotation du vilebrequin, la charge, la température du moteur

à combustion interne. Pour chaque moteur à combustion in-

terne, on peut définir et optimiser de tels champs indivi-

duels de valeurs caractéristiques. Une valeur actuelle de la vitesse de rotation de l'arbre à cames 8 peut se détecter par un système d'incrémentation angulaire approprié par exemple5 en liaison avec un système de capteur inductif ou à effet Hall, permanent en temps réel.

A côté d'une liaison directe de l'arbre à cames 8 avec l'arbre de la machine électrique 12, on peut également

relier celui-ci par un renvoi et/ou une transmission intermé-10 diaire à l'arbre à cames 8. Dans les conditions d'encombrement limitées dans la culasse du moteur à combus-

tion interne, on dispose ainsi d'une liberté de construction pour positionner la machine électrique. Dans le cas de deux arbres à cames par ligne de cylindres de préférence pour com-15 mander les soupapes d'admission et d'échappement avec chaque

fois un arbre à cames approprié, on peut les entraîner à par-

tir du vilebrequin du moteur à combustion interne par un moyen de traction commun. Il est possible sélectivement de prévoir la variation des temps de commande de soupapes avec

deux machines électriques commandées en phase ou avec seule-

ment une machine électrique, car la liaison assurée par le

moyen de traction fait toujours tourner en phase les deux ar-

bres à cames. Dans un moyen d'entraînement de chaque arbre à

cames avec un moyen de traction correspondant, propre, on as-

socie ainsi à chaque arbre à cames sa machine électrique, ce qui dans ce cas permet de modifier les temps de commande de toutes les soupapes d'admission et de toutes les soupapes d'échappement, d'une manière indépendante. Pour simplifier encore plus l'ensemble de l'installation de commande, il peut toutefois être intéressant de n'influencer que les durées de commande des soupapes d'admission et de laisser inchanger les durées de commande d'échappement, car l'action sur les durées de commande d'admission donne un effet relativement meilleur dans le sens d'un meilleur rendement en charge partielle avec

en même temps un bon comportement en charge maximale.

Les figures 3a-3d décrites ci-après montrent des courbes de soulèvement de soupapes associées à une soupape

d'admission et une soupape d'échappement; ces courbes cor-

respondent à des formes qualitatives et décrivent ainsi les différentes stratégies de commande possibles d'une commande variable de soupapes. Sur l'axe horizontal des figures, on a

chaque fois représenté le temps (t); l'axe vertical 57 re-

présente une course de soupapes Hv inchangée pour sa valeur

maximale. Une ligne verticale 56 passant par les figures 3a-

3d passe par l'instant t4 de la course maximale de soupapes Hv d'une courbe normale 40 et souligne les décalages des

courbes modifiées 42, 44, 46, 48 par rapport à la courbe nor-

male 40. L'axe vertical 57 des figures 3a-3d représente tou-

jours la valeur limite de l'instant d'ouverture de soupapes

to le plus avancé possible. La ligne verticale en traits in-

terrompus 58 passant par les figures 3a-3d caractérise

l'instant de fermeture de soupapes t7 le plus retardé. La figure 3a montre la course de soupapes Hv en fonction de la durée

d'ouverture d'une soupape de préférence d'une soupape d'admission. La courbe normale 40 de la machine électrique 12 tournant à vide, c'est-àdire sans action de

régulation, correspond à la conception habituelle des ins-

tants de commande des soupapes. La soupape s'ouvre à l'instant t1; elle atteint sa course maximale Hv à l'instant t4 et elle se ferme à l'instant t6. Dans la même figure, on a

représenté une courbe raccourcie 42 qui s'applique de préfé-

rence pour une plage de charge partielle du moteur à combus-

tion interne. La courbe 42 correspond à une roue d'arbre à cames 10 légèrement retardée au mouvement d'ouverture de la soupape par la machine électrique 12. A partir de l'instant t4, c'est-à-dire l'instant correspondant à la course maximale de la soupape Hv, l'arbre à cames est accéléré pour que la soupape ferme plus rapidement, ce qui donne globalement une

durée d'ouverture de soupapes plus courte.

La figure 3b montre une courbe 44 décalée vers la gauche; pour cette courbe, la soupape s'ouvre en avance à l'instant (to) par rapport à la soupape travaillant selon la courbe normale 40; sa course maximale est atteinte plutôt et la soupape se ferme de nouveau plutôt à l'instant (t5). Cette

courbe 44 s'obtient lorsque la machine électrique 12 est ac-

célérée pendant toute la durée d'ouverture de la soupape, c'est-à-dire de l'instant to jusqu'à l'instant t5, lorsque la roue 10 de l'arbre à cames est accélérée par rapport à la

roue 4 du vilebrequin.

La figure 3c montre une courbe 46 décalée vers la droite pour laquelle la soupape s'ouvre globalement en retard à l'instant (t3) par rapport à la courbe normale 40; la courbe atteint sa course maximale plus tard et elle se ferme

plus tard à l'instant t7. Cette courbe 46 s'obtient en décé-

lérant la machine électrique 12 pendant toute la durée d'ouverture de la soupape, c'est-à-dire entre l'instant t3

jusqu'à l'instant t7, la roue 10 de l'arbre à cames étant dé-

célérée par rapport à la roue 4 du vilebrequin.

* La figure 3d montre plusieurs faisceaux de courbe , 52, 54 qui explicitent les possibilités de réglage des temps d'ouverture des soupapes. La figure montre en outre une courbe 48 correspondant à un étalement maximum qui représente la valeur limite de la durée d'ouverture de soupapes pour un

moteur à combustion interne fonctionnant en charge maximale.

Pour cette courbe 48, la soupape s'ouvre dès l'instant to; à l'instant t4, elle atteint sa course maximale et elle se ferme de nouveau à l'instant t7. Le faisceau de courbe 50 montre différentes stratégies d'ouverture de soupapes pour un instant d'ouverture commun to avec des valeurs maximales de la course de soupapes Hv décalée vers la gauche par rapport à la courbe normale 40 et différents instants de fermeture. Le

faisceau de courbe 52 montre par contre différentes strate-

gies d'ouverture de soupapes avec un point de fermeture com-

mun t7, une course de soupapes Hv de valeur maximale décalée

vers la droite par rapport à la courbe normale 40 et diffé-

rents instants d'ouverture. Le faisceau de courbe 54 montre également des courbes étalées ou comprimées avec un sommet commun à l'instant t4 mais des instants d'ouverture et de

fermeture de soupapes qui sont différents.

Claims (10)

R E V E N D I C A T IONS

1 ) Moteur à combustion interne notamment moteur à combustion interne à quatre temps ayant au moins un cylindre avec au moins un canal d'aspiration relié au cylindre, ce canal ayant une section d'admission commandée et au moins un canal d'échappement partant du cylindre avec une section de sortie commandée, et le canal d'aspiration comporte au moins une soupape d'admission commandant la section d'admission, et le canal d'échappement comporte au moins une soupape d'échappement commandant la section d'échappement, au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement étant commandées par l'un des arbres à cames

entraînés à partir du vilebrequin du moteur à combustion in-

terne en fonction du cycle de travail du moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'

au moins cet arbre à cames (8) coopère avec une machine élec-

trique (12) commandée pour que le rapport de la vitesse de rotation de l'arbre à cames (8) et du vilebrequin (12) puisse

être modifié.

2 ) Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'

au moins un arbre à cames (8) coopère avec une machine élec-

trique (12) qui peut freiner ou accélérer périodiquement l'arbre à cames rotatif (8) en fonction d'un cycle de travail et de différents paramètres de fonctionnement du moteur à

combustion interne.

3 ) Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que

l'entraînement d'au moins un arbre à cames (8) par le vile-

brequin (2) du moteur à combustion interne se fait par un moyen de traction (6) avec au moins un dispositif tendeur dans le brin de traction (7) et dans le brin travaillant à

vide (9) du moyen de traction (6).

4 ) Moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de traction (6) pour l'entraînement d'au moins un arbre à cames (8) dans le brin de traction (7) et dans le brin travaillant à vide (9) comporte chaque fois au moins un galet tendeur (14, 16) chargé par ressort, monté libre en ro- tation, les forces des ressorts étant telles que pour chaque vitesse de rotation du vilebrequin (2) et lorsque la machine électrique (12) fonctionne à vide, le moyen de traction (6) est complètement tendu à la fois dans le brin de traction (7)

et dans le brin à vide (9).

) Moteur à combustion interne selon quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que chaque fois au moins une soupape d'échappement et au moins

une soupape d'admission d'au moins un cylindre, il est asso-

cié un arbre à cames d'admission et d'échappement propre.

6 ) Moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en en ce que l'arbre à cames d'admission et l'arbre à cames de sortie sont reliés chaque fois à une machine électrique (12) influençant

leur rapport de vitesse de rotation avec le vilebrequin (2).

7 ) Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des

revendications précédentes,

caractérisé en ce qu' au moins une machine électrique (12) est reliée solidairement

en rotation par son arbre avec l'arbre à cames (8) associé.

8 ) Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des

revendications précédentes,

caractérisé en ce qu'

au moins une machine électrique (12) coopère par une trans-

mission avec l'arbre à cames associé (8).

9 ) Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des

revendications précédentes,

caractérisé en ce que la commande d'au moins une machine électrique (12) se fait selon différents paramètres de fonctionnement du moteur à

combustion interne par une commande électronique du moteur.

) Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des

revendications précédentes,

caractérisé en ce que la commande d'au moins une machine électrique (12) se fait

par un régulateur PID numérique.

11 ) Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des

revendications précédentes,

caractérisé en ce que

la commande d'au moins une machine électrique (12) pour in-

fluencer les durées d'ouverture des soupapes est combinée à une commande de course de soupapes (Hv) des soupapes

d'admission et/ou d'échappement du moteur à combustion in-

terne. 12 ) Moteur à combustion interne selon la revendication 11, caractérisé en ce que

la course (Hv) des soupapes d'admission peut être réduite pé-

riodiquement et/ou de manière permanente en fonction du cycle

de travail du moteur à combustion interne jusqu'à zéro.

13 ) Moteur à combustion interne selon la revendication 12, caractérisé en ce que les soupapes d'admission assurent la fonction d'un volet d'étranglement pour doser la quantité d'air aspirée par le

moteur à combustion interne.