Ensemble de soupapes pour moteur à combustion interne

Abstract

 L'invention concerne un ensemble de soupapes pour moteur à combustion interne comportant deux soupapes (1a, 1b) associées à un même cylindre, les deux soupapes ayant la même fonction, chaque soupape étant actionnée par un arbre (10) à cames commun, la came (11a) associée à la soupapes (1a) étant conformée sensiblement à l'identique de la came (11b) associée à l'autre soupape (1b), l'arbre (10) à cames (11a, 11b) agissant sur chaque soupape (1a, 1b) au moyen d'un linguet (2a, 2b) associé, chaque linguet étant disposé entre la queue de soupape (1a, 1b) et un point (P1, P2) de pivotement, un entraxe (X, Y) donnant la distance séparant la soupape (1a, 1b) du point (P1, P2) de pivotement associé.
L'invention se caractérise en ce que l'entraxe X, entre la soupape (1a) et le point P1 de pivotement associé, est différent de l'entraxe Y, entre la soupape (1b) et le point P2 de pivotement associé, afin de ne pas obtenir la fermeture en simultanée des deux soupapes (1a, 1b).

Description

[0001] L'invention se rapporte à un ensemble de soupapes pour moteur à combustion interne.

[0002] Les moteurs à combustion interne comprennent traditionnellement au moins une soupape d'admission et une soupape d'échappement par chambre de combustion. Afin d'optimiser le rendement de ces moteurs, le nombre de soupapes par cylindre peut être multiplié. Ainsi, il est commun de fabriquer des moteurs constitués de plusieurs soupapes dédiées à l'admission en air de la chambre de combustion et/ou plusieurs soupapes dédiées à l'échappement des gaz produits par la combustion, l'ensemble des soupapes pouvant être commandées par au moins un arbre à cames.

[0003] Les moteurs à combustion interne peuvent être assujettis à des défauts de combustion à l'intérieur même d'une chambre de combustion, lesquelles génèrent un phénomène de détonation, qualifié également de phénomène de cliquetis. Ce phénomène résulte principalement d'une combustion explosive qui provoque une élévation brutale de la pression à l'intérieur d'une chambre de combustion, pouvant conduire à la destruction des pistons. Afin de détecter ce phénomène, un capteur de cliquetis est inséré dans chaque banc de cylindres, le capteur étant relié à l'unité de contrôle moteur qui -pilote l'allumage afin de modifier, si nécessaire, les paramètres de l'allumage, une avance d'allumage par exemple, pour retrouver un fonctionnement stable.

[0004] Néanmoins, la demanderesse a constaté que l'utilisation d'un unique capteur de cliquetis ne permettait pas d'exploiter pleinement les capacités du moteur, en particulier lorsque le déplacement des soupapes s'effectue à grande vitesse. S'il est aujourd'hui possible de maîtriser la commande des soupapes pour leur ouverture à vitesse élevée, il en est autrement en ce qui concerne la maîtrise de la commande de leur fermeture. En effet, la fermeture des soupapes à vitesse élevée génère souvent de fortes vibrations émanentes de la culasse du moteur. A haute fréquence, ces vibrations perturbent le fonctionnement du capteur de cliquetis et engendrent un mauvais paramétrage du calculateur moteur.

[0005] La demanderesse a alors constaté une cause du mauvais paramètrage du calculateur moteur, laquelle est en partie dûe à une mesure du capteur de cliquetis faite en simultanée d'une retombée d'au moins une soupape appartenant à une chambre de combustion adjacente qui perturbe la mesure du capteur. Cette constatation est d'autant plus accentuée que le nombre de soupapes par cylindre accroît.

[0006] Pour pallier ce problème de mauvaise mesure, donc de mauvais paramètrage du calculateur moteur, il existe plusieurs moyens connus.

[0007] Une première solution consiste en une réduction de la vitesse de fermeture des soupapes sur leur siège de culasse. L'inconvénient de cette solution est qu'elle provoque une réduction de l'efficacité des lois de soupapes. Cette réduction se traduit notamment par une réduction des performances du moteur, allant ainsi à l'encontre de l'augmentation du rendement moteur.

[0008] Une seconde solution consiste en une utilisation de plusieurs capteurs de cliquetis par banc de cylindres, en utilisant par exemple un capteur de cliquetis par cylindre, l'instant de détection étant phasé avec l'instant de combustion. La proximité entre le capteur de cliquetis et la chambre de combustion rend la mesure moins sensible aux impacts provenant des cylindres adjacents. La solution est efficace mais nécessite des moyens supplémentaires, tels un calculateur, des capteurs de cliquetis, des moyens de fixation et de connexion, synonyme d'une augmentation du coût de la fonction détection de cliquetis.

[0009] Une autre solution consiste en une différenciation des lois de came d'un même cylindre par un usinage particulier de l'arbre à cames, chaque came ayant une forme déterminée, ce qui nécessite un usinage spécifique. Un tel usinage permet de résoudre le problème précédemment mentionné, mais est coûteux à mettre en oeuvre. En effet, cette solution implique au moins un doublement du temps d'usinage de l'arbre à cames, donc une augmentation du coût de la fabrication d'un tel arbre à cames.

[0010] Ainsi, plusieurs solutions aux problèmes de perturbation de la mesure d'un capteur de cliquetis sont connus, mais aucune ne garantit un rendement optimal du moteur et un moindre coût de mise en oeuvre.

[0011] Un but de la présente invention est de proposer un ensemble de soupapes pour moteur à combustion interne, comportant deux soupapes associées à un même cylindre, les deux soupapes ayant la même fonction, chaque soupape étant actionnée par un arbre à cames commun, la came associée à la soupapes étant conformée sensiblement à l'identique de la came associée à l'autre soupape, l'arbre à cames agissant sur chaque soupape au moyen d'un linguet associé, chaque linguet étant disposé entre la queue de soupape et un point de pivotement, un entraxe X donnant la distance séparant la première soupape du point de pivotement associé, un entraxe Y donnant la distance séparant la seconde soupape du point de pivotement associé, palliant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus.

[0012] A cette fin, l'ensemble de soupapes selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que l' entraxe X entre la première soupape et le point de pivotement associé, est différent de l'entraxe Y entre la seconde soupape et le point de pivotement associé, afin de ne pas obtenir la fermeture en simultanée des deux soupapes.

[0013] Par ailleurs, l'ensemble de soupapes selon l'invention est caractérisé en ce que la différence entre l'entraxe X et l'entraxe Y est approximatement de l'ordre de 0,5 millimètre, de sorte à modifier les lois de cames relatives aux commandes des soupapes d'environ un degré, atténuant de la sorte les vibrations générées par l'impact de la soupape sur le siège de culasse,

[0014] Selon l'invention, l'ensemble de soupape comporte avantageusement une butée hydraulique, une extrémité de la butée hydraulique étant le point de pivotement du linguet, la butée hydraulique étant destinée à coopérer avec un logement de la culasse.

[0015] L'invention concerne aussi un moteur muni d'un tel ensemble de soupapes, caractérisé en ce qu'il ne comporte qu'un unique capteur de cliquetis par banc de cylindres pour effectuer une mesure de qualité du phénomène de cliquetis.

[0016] D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après faite en référence aux figures dans lesquelles :

• la figure 1 est une représentation en perspective d'un jeu de soupapes faisant partie d'un ensemble de soupapes pour moteur à combustion interne, selon l'invention,
• la figure 2 est une vue en coupe suivant l'axe A-A de la figure 1,
• la figure 3 est une vue en coupe suivant l'axe B-B de la figure 1.

[0017] L'invention va être décrite ci-après dans un mode de réalisation préféré, non limitatif, en référence aux figures 1 à 3.

[0018] L'invention concerne un ensemble des soupapes 5 pour moteur à combustion interne, le déplacement linéaire des soupapes étant commandé par un moyen d'actionnement mécanique, du type arbre à cames.

[0019] Afin de faciliter la compréhension de l'invention, la description ci-après faite décrit un moteur à combustion interne comportant, par exemple, au moins deux soupapes la, 1b d'admission par chambre de combustion (Cf. fig.1).

[0020] Une partie des différents éléments constituant le moteur comprend l'arbre 10 à cames précédemment cité, des linguets 2a, 2b, les soupapes 1a, 1b et des butées hydrauliques 6a, 6b.

[0021] Le moyen d'actionnement est traditionnellement constitué d'un arbre 10 (Cf. Fig. 2 et 3) rotatif entraîné par un moyen de transmission (non représenté), de type courroie par exemple, lié au vilebrequin (non représenté) du moteur. Le mouvement de rotation, suivant un axe C-C, de l'arbre 10 permet de transmettre un mouvement de déplacement linéaire des soupapes 1a, 1b via les cames 11a, 11b disposées sur l'arbre 10 à cames, et des linguets 2a, 2b en appui respectivement sur les queues de soupapes et les butées hydrauliques 6a, 6b.

[0022] L'agencement connu de ces différents éléments est décrit ci-après. Les cames 11a, 11b de forme déterminée sont en appui sur des rouleaux 5a, 5b disposés sur les linguets 2a, 2b. De préférence, les rouleaux 5a, 5b sont disposés respectivement entre les parois latérales des linguets 2a, 2b, de sorte à créer un dispositif de maintien des linguets de type étrier.

[0023] De manière connue, les linguets 2a, 2b sont conformés de sorte à pivoter respectivement suivant les axes D1-D1 et D2-D2, l'axe D1-D1 de rotation étant parallèle à l'axe D2-D2 de rotation.

[0024] Le linguet 2a (Cf. fig. 1 et 2) comporte deux extrémités 3a et 4a. L'extrémité 3a est conformée de sorte à coopérer avec la queue de soupape 1a. L'extrémité 4a comprend une surface de forme sphérique destinée à coopérer avec la butée hydraulique 6a.

[0025] Les butées hydrauliques 6a et 6b sont respectivement disposées dans des logements 7a et 7b ménagés dans la culasse 20. Les logements 7a et 7b sont obtenus par usinage de la culasse. Les logements 7a et 7b sont de forme sensiblement cylindrique, avec une profondeur déterminée pour le positionnement optimal des butées 6a et 6b. Les butées 6a et 6b sont respectivement disposées dans les logements 7a et 7b suivant les axes D-D et E-E.

[0026] L'arbre 10 à cames 11a, 11b (Cf. fig. 2, 3) est entraîné en rotation suivant l'axe C-C de sorte que les cames 11a, 11b sont en appui contre des rouleaux 5a, 5b rendus solidaires en translation des linguets 2a et 2b respectifs. Les axes D1-D1 et D2-D2 de rotation des rouleaux 5a et 5b sont de préférence parallèles à l'axe C-C de rotation de l'arbre à cames. La mise en mouvement des linguets 2a, 2b engendre le déplacement des soupapes 1a, 1b suivant deux axes parallèles, respectivement les axes A-A et B-B. De préférence, l'axe C-C est perpendiculaire aux axes A-A et B-B.

[0027] Les axes A-A et B-B définissent un premier plan.

[0028] Selon l'invention, l'ensemble de soupapes la, 1b est agencé sur la culasse du moteur de sorte qu'il existe une différence de longeur entre un premier entraxe nommé X et un second entraxe nommé Y, générant avantageusement des lois de soupapes différentes. Le premier entraxe X concerne l'axe de la première soupape la et l'axe de la première butée 6a associée. Le second entraxe Y concerne l'axe de la seconde soupape 1b et l'axe de la seconde butée 6b associée.

[0029] Ainsi, les axes D-D et E-E définissent un second plan qui n'est pas parallèle au premier plan défini par les axes A-A et B-B.

[0030] Par comparaison des figures 2 et 3, on constate que les soupapes 1a et 1b ont une position relative à la culasse légèrement différente, les cames 11a et 11b de l'arbre 10 étant cependant de forme identique. Ainsi, pour une position angulaire donnée de l'arbre 10, par exemple une position alpha, les positions linéaires des deux soupapes 1a et 1b suivant leur axe respectif de déplacement sont différentes, ceci étant due à une différence entre le premier entraxe X concernant la première soupape la et la butée 6a hydraulique associée, et l'entraxe Y concernant la seconde soupape 1b et la butée 6b hydraulique associée.

[0031] Selon l'invention, une différenciation d'entraxe permet de décaler l'instant d'ouverture et l'instant de fermeture, d'une soupape par rapport à une autre commandée par une came identique. Pour une position alpha donnée, il y a un positionnement de la soupape 1a en appui contre le siège 8a de culasse tandis que la soupape 1b est distante de la culasse 20 d'une longueur béta non nulle.

[0032] 0 Ainsi, les figures 2 et 3 montrent qu'une différence entre les entraxes X et Y de quelques dixièmes de millimètre, par exemple une différence de 0,5 millimètre, génère un retard de fermeture des soupapes et donc une 5 modification des lois de cames d'environ un degrè, sans modification des cames.

[0033] Bien évidemment, l'invention ne modifie en rien l'amplitude de déplacement des soupapes, seule l'instant des déplacements étant modifié, les soupapes finissant toujours par se fermer contre leur siège respectif disposé sur la culasse 20 du moteur.

[0034] La modification des lois de cames est, selon l'invention, seulement réalisée par une 5 variation des côtes d'usinage des logements 7a et 7b destinés à coopérer avec les butées 6a et 6b hydrauliques.

[0035] Ainsi, l'invention permet avantageusement de commander mécaniquement le déplacement des soupapes en utilisant des moyens connus, la particularité étant d'agencer lesdits moyens de déplacement de sorte que les soupapes retombent sur leur siège respectif avec un léger retard dans le temps, réduisant ainsi les vibrations transmises par les soupapes la, 1b à la culasse du moteur et au capteur de cliquetis.

[0036] L'invention permet aussi de concillier avantageusement le fonctionnement d'un moteur à combustion interne avec un rendement optimisé par un déplacement à vitesse élevée des soupapes, et la maîtrise du cliquetis par un unique capteur dédié à chaque banc de cylindres, le moteur étant composé d'au moins deux soupapes de même fonction, par exemple des soupapes d'admission en air de la chambre de combustion.

[0037] En particulier, l'invention permet une mesure de qualité du phénomène de détonation traditionnellement présent dans les moteurs à combustion interne, la mesure n'étant plus sensiblement influencée par la retombée d'un jeu d'au moins de deux soupapes situées dans une chambre de combustion adjacente à celle pour laquelle est effectué la mesure.

[0038] Le dispositif selon l'invention permet ainsi de s'affranchir à moindre coût des cas de mauvais paramètrages du calculateur moteur relevés par la demandesse dans le cas de la mesure du phénomène de cliquetis.

Revendications

1. Ensemble de soupapes pour moteur à combustion interne comportant deux soupapes (1a, 1b) associées à un même cylindre, les deux soupapes ayant la même fonction, chaque soupape étant actionnée par un arbre (10) à cames commun, la came (11a) associée à la soupapes (1a) étant conformée sensiblement à l'identique de la came (11b) associée à l'autre soupape (1b), l'arbre (10) à cames (11a, 11b) agissant sur chaque soupape (1a, 1b) au moyen d'un linguet (2a, 2b) associé, chaque linguet étant disposé entre la queue de soupape (1a, 1b) et un point (P1, P2) de pivotement, un entraxe (X, Y) donnant la distance séparant la soupape (1a, 1b) du point (P1, P2) de pivotement associé, caractérisé en ce que l'entraxe X, entre la soupape (1a) et le point P1 de pivotement associé, est différent de l'entraxe Y, entre la soupape (1b) et le point P2 de pivotement associé, afin de ne pas obtenir la fermeture en simultanée des deux soupapes (1a, 1b).

2. Ensemble de soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence entre l'entraxe X et l'entraxe Y est approximatement de l'ordre de 0,5 millimètre, de sorte à modifier les lois de cames relatives aux commandes des soupapes (1a, 1b) d'environ un degré, atténuant de la sorte les vibrations générées par l'impact de la soupape (1a, 1b) sur le siège (8a, 8b) de culasse (20).

3. Ensemble de soupapes selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une butée (6a, 6b) hydraulique, une extrémité de la butée hydraulique étant le point (P1, P2) de pivotement du linguet (2a, 2b), la butée (6a, 6b) hydraulique étant destinée à coopérer avec un logement (7a, 7b) de la culasse (20), de sorte qu'une différence de quelques dixième de millimètre entre l'entraxe X et l'entraxe Y permet une modification d'environ un degré de la loi de cames associée à la soupape (1a, 1b), sans modification des cames (11a, 11b) de l'arbre (10).

4. Moteur muni d'un tel ensemble de soupapes, caractérisé en ce qu'il ne comporte qu'un unique capteur de cliquetis par banc de cylindres pour effectuer une mesure de qualité du phénomène de cliquetis.

Dessins