FR3044043A1 - COMPRESSION RATE CONTROL SYSTEM FOR A COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système (1) de contrôle du taux de compression pour un moteur à combustion interne, ce système comportant : - un cylindre (3), - un piston mobile (4) formant avec le cylindre une chambre de combustion (5), - une bielle (6) agencée pour déplacer le piston, un organe d'accroche (10) interposé entre la bielle et un vilebrequin de sorte que la bielle peut coulisser par rapport à cet organe d'accroche, cet organe d'accroche comportant un fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue agencé de sorte à réguler la course de la bielle par rapport à l'organe d'accroche.The invention relates to a system (1) for controlling the compression ratio for an internal combustion engine, this system comprising: - a cylinder (3), - a movable piston (4) forming with the cylinder a combustion chamber (5 ), - a connecting rod (6) arranged to move the piston, a fastening member (10) interposed between the connecting rod and a crankshaft so that the connecting rod can slide relative to this fastening member, this fastening member comprising an electrorheological or magnetorheological fluid arranged so as to regulate the stroke of the connecting rod relative to the gripping member.
Description
Système de contrôle du taux de compression pour un moteur à combustionCompression rate control system for a combustion engine
La présente invention concerne un système de contrôle du taux de compression pour un moteur à combustion.The present invention relates to a compression ratio control system for a combustion engine.
On connaît par les demandes de brevet DE19858245, US2002148417 et W007031686 de tels systèmes.Patent applications DE19858245, US2002148417 and WO007031686 disclose such systems.
On rappelle que le taux de compression d'un moteur à pistons est le rapport entre le volume de la chambre de combustion lorsque le piston est au point mort haut et le volume de ce cylindre lorsque le piston est au point mort bas.Recall that the compression ratio of a piston engine is the ratio between the volume of the combustion chamber when the piston is at the top dead center and the volume of the cylinder when the piston is at the bottom dead center.
Pour les moteurs à allumage commandé, plus le taux de compression est élevé, plus l'efficacité thermique est élevée.For spark ignition engines, the higher the compression ratio, the higher the thermal efficiency.
Pour les moteurs à allumage par compression, une réduction du taux de compression diminue les frictions sans impact significatif sur l'efficacité thermique.For compression-ignition engines, a reduction in the compression ratio decreases friction without a significant impact on thermal efficiency.
Dans les deux cas, le taux de compression influe sur la température de combustion et, par conséquent, les émissions de polluants.In both cases, the compression ratio affects the combustion temperature and, consequently, pollutant emissions.
Le taux de compression de moteurs conventionnels est fixe et ne peut être adapté aux conditions de fonctionnement. L’invention a notamment pour objet de remédier à ce problème. L’invention a ainsi pour objet un système de contrôle du taux de compression pour un moteur à combustion interne, ce système comportant : un cylindre, un piston mobile formant avec le cylindre une chambre de combustion, une bielle agencée pour déplacer le piston, un organe d’accroche interposé entre la bielle et un vilebrequin de sorte que la bielle peut coulisser par rapport à cet organe d’accroche, cet organe d’accroche comportant un fluide électrorhéologigue ou magnétorhéologigue (EMR) agencé de sorte à réguler la course de la bielle par rapport à l’organe d’accroche.The compression ratio of conventional motors is fixed and can not be adapted to the operating conditions. The object of the invention is in particular to remedy this problem. The invention thus relates to a compression ratio control system for an internal combustion engine, this system comprising: a cylinder, a movable piston forming with the cylinder a combustion chamber, a connecting rod arranged to move the piston, a gripping member interposed between the connecting rod and a crankshaft so that the connecting rod can slide relative to the attachment member, the attachment member comprising an electrorheological fluid or magnetorheological fluid (EMR) arranged to regulate the stroke of the connecting rod relative to the attachment member.
Grâce à l'invention, il est possible de contrôler et d'optimiser le taux de compression du moteur en fonction des conditions de fonctionnement et de minimiser la consommation de carburant et les émissions de polluants. L'invention est également avantageuse pour gérer les acyclismes du moteur qui sont l'un des problèmes majeurs de moteurs turbocompressés de dimensions réduites qui fonctionnent à un niveau de couple plus élevé que les moteurs à aspiration naturelle . L'invention permet de gérer les acyclismes à la source , puis diminuer de façon significative les exigences et les coûts d'amortissement à la sortie du moteur.Thanks to the invention, it is possible to control and optimize the compression ratio of the engine according to the operating conditions and to minimize fuel consumption and pollutant emissions. The invention is also advantageous for managing engine acyclisms which are one of the major problems of turbocharged engines of reduced dimensions which operate at a higher torque level than naturally aspirated engines. The invention makes it possible to manage the acyclisms at the source, then significantly reduce the requirements and the costs of damping at the output of the engine.
En particulier, l’invention permet d’adapter la longueur de la bielle au cours du fonctionnement du moteur, dans un procédé de contrôle continu. La viscosité du fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue est contrôlée par l'intensité respectivement du champ électrique ou magnétique environnant. Plus le champ électrique ou magnétique est élevé, plus la viscosité du fluide augmente.In particular, the invention makes it possible to adapt the length of the connecting rod during the operation of the engine, in a continuous control method. The viscosity of the electrorheological or magnetorheological fluid is controlled by the respective intensity of the surrounding electric or magnetic field. The higher the electric or magnetic field, the higher the viscosity of the fluid.
Le fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue étant au niveau de l’organe d’accroche, ceci permet d’éviter les problèmes thermiques des zones de haute température, notamment au cas où le fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue serait à proximité immédiate de la chambre de combustion.Since the electrorheological or magnetorheological fluid is at the level of the attachment member, this makes it possible to avoid the thermal problems of the high temperature zones, particularly in the case where the electrorheological or magnetorheological fluid is in the immediate vicinity of the combustion chamber.
De préférence, l’organe d’accroche comporte une cavité recevant du fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue.Preferably, the attachment member comprises a cavity receiving electrorheological fluid or magnetorheological.
Notamment la bielle est solidaire d’une tête mobile dans la cavité de fluide.In particular the rod is secured to a movable head in the fluid cavity.
La bielle est solidaire, notamment à l’une de ses extrémités, de la tête formée par une grille de passage du fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue, cette grille étant mobile dans ladite cavité de sorte que du fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue puisse passer d’un côté vers l’autre de la grille, (d’un espace en dessous de la grille vers un espace au-dessus de la grille).The connecting rod is integral, in particular at one of its ends, with the head formed by an electrorheological or magnetorheological fluid flow gate, this gate being movable in said cavity so that electrorheological or magnetorheological fluid can pass on one side. towards the other of the grid, (from a space below the grid to a space above the grid).
Ainsi lorsque la bielle est poussée ou tirée, la tête pousse vers le bas ou vers le haut du fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue de sorte que ce fluide circule de part et d’autre de la tête. Il en résulte une plus courte ou plus longue longueur apparente de la bielle. Cette longueur apparente de bielle peut être figée en régulant le champ électrique ou magnétique.Thus when the rod is pushed or pulled, the head pushes downward or upward of the electrorheological or magnetorheological fluid so that the fluid flows on either side of the head. This results in a shorter or longer apparent length of the connecting rod. This apparent length of connecting rod can be fixed by regulating the electric or magnetic field.
Par exemple la grille comporte une pluralité d’orifices, notamment régulièrement espacés entre eux.For example, the grid has a plurality of orifices, in particular regularly spaced between them.
La grille présente une forme sensiblement rectangulaire, si on le souhaite.The grid has a substantially rectangular shape, if desired.
Notamment la grille comporte une zone de fixation sur laquelle est fixée une extrémité de la bielle, par exemple par soudure.In particular the grid comprises a fixing zone on which is fixed one end of the connecting rod, for example by welding.
En variante, la tête solidaire de la bielle est pleine, à savoir non-ajourée, et un canal extérieur à la cavité permet au fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue de passer d’un espace en dessous de la tête vers un espace au-dessus de la tête.Alternatively, the integral head of the connecting rod is solid, namely non-perforated, and a channel outside the cavity allows the electrorheological fluid or magnetorheological to move from a space below the head to a space above the head.
De préférence l’organe d’accroche comporte en outre un générateur d’un champ électrique ou magnétique agencé pour générer respectivement un champ électromagnétique dans la cavité de manière à augmenter la viscosité respectivement du fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue pour permettre de contrôler la position de la grille dans la cavité.Preferably, the attachment member further comprises a generator of an electric or magnetic field arranged to respectively generate an electromagnetic field in the cavity so as to increase the viscosity respectively of the electrorheological or magnetorheological fluid to enable the position of the grid in the cavity.
Par exemple le générateur de champ est un circuit qui entoure au moins partiellement la cavité du fluide.For example, the field generator is a circuit that at least partially surrounds the fluid cavity.
Notamment la bielle est solidaire, à l’extrémité opposée à la tête, du piston mobile dans la chambre de combustion. L’organe d’accroche est réalisé en acier, par exemple.In particular the rod is secured, at the end opposite the head, of the movable piston in the combustion chamber. The attachment member is made of steel, for example.
Le fluide électrorhéologique est notamment une suspension de particules électriquement conductrices dispersées dans un fluide électriquement isolant. La taille des particules peut varier de quelques nanomètres à plusieurs micromètres, avec une fraction volumique (rapport entre le volume des particules et le volume total) notamment de l’ordre de 20 % à 30 %.The electrorheological fluid is in particular a suspension of electrically conductive particles dispersed in an electrically insulating fluid. The particle size may vary from a few nanometers to several micrometers, with a volume fraction (ratio between the volume of the particles and the total volume) in particular of the order of 20% to 30%.
Le fluide magnétorhéologigue est notamment une suspension de particules ferromagnétiques de taille micrométrique (typiquement 1 à 10 pm) dans un liquide porteur non magnétique (huiles minérales, huiles synthétiques ou eau). L’action d’un champ magnétique va induire l’aimantation des particules en fer pur qui vont former comme autant d’aimants microscopiques, un réseau d’agrégats ou chaînes orientés dans le sens des lignes de champ. D’un point de vue macroscopique, cette aimantation est perçue comme un changement presque instantané (quelques ms) de la viscosité du fluide. L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue schématique et partielle, d’un système selon un exemple de réalisation de l’invention, - les figures 2 à 4 illustrent des détails de la figure 1 selon différentes vues, et - la figure 5 représente, schématiquement et partiellement, un système selon un autre exemple de réalisation de l’invention.The magnetorheological fluid is in particular a suspension of ferromagnetic particles of micrometric size (typically 1 to 10 μm) in a non-magnetic carrier liquid (mineral oils, synthetic oils or water). The action of a magnetic field will induce the magnetization of the pure iron particles which will form like microscopic magnets, an array of aggregates or chains oriented in the direction of the field lines. From a macroscopic point of view, this magnetization is perceived as an almost instantaneous change (a few ms) of the viscosity of the fluid. The invention will be better understood and other details, features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description given by way of nonlimiting example with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 is a view schematic and partial, of a system according to an exemplary embodiment of the invention, - Figures 2 to 4 illustrate details of Figure 1 in different views, and - Figure 5 shows, schematically and partially, a system according to a another embodiment of the invention.
On a représenté sur la figure 1 un système 1 de contrôle du taux de compression pour un moteur à combustion interne 2, ce système comportant : une pluralité de cylindres 3 dont un seul est visible sur la figure 1, un piston mobile 4 formant avec le cylindre une chambre de combustion 5, une bielle 6 agencée pour déplacer le piston 4, un organe d’accroche 10 interposé entre la bielle 6 et un vilebrequin 11, ayant un axe O, de sorte que la bielle 6 peut coulisser par rapport à cet organe d’accroche 10, cet organe d’accroche 10 comportant un fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue 12 (connu également sous la dénomination EM R) agencé de sorte à contrôler la course de la bielle 6 par rapport à l’organe d’accorche 10.FIG. 1 shows a system 1 for controlling the compression ratio for an internal combustion engine 2, this system comprising: a plurality of cylinders 3, only one of which can be seen in FIG. 1, a movable piston 4 forming with the cylinder a combustion chamber 5, a connecting rod 6 arranged to move the piston 4, a fastening member 10 interposed between the connecting rod 6 and a crankshaft 11, having an axis O, so that the rod 6 can slide relative to this attachment member 10, this attachment member 10 comprising an electrorheological or magnetorheological fluid 12 (also known under the name EM R) arranged so as to control the stroke of the connecting rod 6 with respect to the coupling member 10.
Comme on peut le voir sur la figure 2, l’organe d’accroche 10 comporte une cavité 15 recevant du fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue 12.As can be seen in FIG. 2, the attachment member 10 comprises a cavity 15 receiving electrorheological or magnetorheological fluid 12.
La bielle 6 est solidaire d’une tête 16 mobile dans la cavité 15 de fluide.The rod 6 is secured to a movable head 16 in the fluid cavity 15.
Comme illustré sur les figures 2 et 4, la bielle 6 est solidaire, à l’une de ses extrémités 18, de la tête 16 formée par une grille 17 de passage du fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue, cette grille 17 étant mobile dans ladite cavité 15 de sorte que du fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue puisse passer d’un côté vers l’autre de la grille, à savoir d’un espace 20 en dessous de la grille vers un espace 21 au-dessus de la grille.As illustrated in FIGS. 2 and 4, the connecting rod 6 is integral, at one of its ends 18, with the head 16 formed by a gate 17 for the passage of the electrorheological or magnetorheological fluid, this gate 17 being mobile in said cavity 15. so that electrorheological or magnetorheological fluid can pass from one side to the other of the gate, namely from a space 20 below the gate to a space 21 above the gate.
Ainsi lorsque la bielle est poussée ou tirée, la tête 16 pousse vers le bas ou vers le haut du fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue de sorte que ce fluide circule de part et d’autre de la tête 16. Il en résulte une plus courte ou plus longue longueur apparente AB de la bielle. Cette longueur AB apparente de bielle peut être figée en maintenant constant le champ électromagnétique (voir figures 2 et 3)Thus when the rod is pushed or pulled, the head 16 pushes downward or upward of the electrorheological or magnetorheological fluid so that the fluid flows on either side of the head 16. This results in a shorter or longer long apparent length AB of the connecting rod. This apparent length AB rod can be fixed by keeping constant the electromagnetic field (see Figures 2 and 3)
La grille 17 comporte une pluralité d’orifices 22, régulièrement espacés entre eux, comme mieux visible sur la figure 4.The grid 17 comprises a plurality of orifices 22, regularly spaced apart from each other, as can be seen more clearly in FIG. 4.
La grille 17 présente une forme sensiblement rectangulaire et comporte une zone de fixation 24 sur laquelle est fixée l’extrémité 18 de la bielle 6, par exemple par soudure.The grid 17 has a substantially rectangular shape and comprises a fastening zone 24 on which is fixed the end 18 of the connecting rod 6, for example by welding.
En variante, comme illustré sur la figure 5, la tête 16 solidaire de la bielle est pleine, à savoir non-ajourée, et un canal extérieur 25 à la cavité 15 permet au fluide électrorhéologique ou magnétorhéologigue de passer d’un espace en dessous de la tête vers un espace au-dessus de la tête 16.In a variant, as illustrated in FIG. 5, the head 16 integral with the connecting rod is solid, namely non-perforated, and a channel 25 outside the cavity 15 allows the electrorheological or magnetorheological fluid to pass from a space below head towards a space above the head 16.
Comme illustré sur la figure 2, l’organe d’accroche 10 comporte en outre un générateur 27 d’un champ électrique ou magnétique agencé pour générer un champ électrique ou magnétique dans la cavité 15 de manière à augmenter la viscosité du fluide électromagnétorhéologigue pour permettre de contrôler la position de la grille dans la cavité.As illustrated in FIG. 2, the attachment member 10 furthermore comprises a generator 27 of an electric or magnetic field arranged to generate an electric or magnetic field in the cavity 15 so as to increase the viscosity of the electromagnetic-acoustic fluid to enable to control the position of the grid in the cavity.
Dans l’exemple décrit, le générateur de champ 27 est un circuit qui entoure la cavité 15 du fluide.In the example described, the field generator 27 is a circuit that surrounds the cavity 15 of the fluid.
La bielle 6 est solidaire, à l’extrémité 28 opposée à la tête 16, du piston mobile 4 dans la chambre de combustion 5. L’organe d’accroche est réalisé en acier.The connecting rod 6 is integral, at the end 28 opposite the head 16, of the movable piston 4 in the combustion chamber 5. The attachment member is made of steel.
Claims (8)
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- 2015-11-25 FR FR1561347A patent/FR3044043A1/en not_active Ceased
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