FR2815076A1

FR2815076A1 - Dispositif de commutation pour commuter des soupapes d'admission/echappement pour des moteurs a combustion interne

Info

Publication number: FR2815076A1
Application number: FR0112647A
Authority: FR
Inventors: Bernd Niethammer; Ulrich Augustin
Original assignee: Hydraulik Ring GmbH
Current assignee: Hilite Germany GmbH
Priority date: 2000-10-07
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2002-04-12
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: US6681732B2; FR2815076B1; DE10049698A1; US20020104495A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif de commutation pour commuter des soupapes d'admission/ échappement de moteurs à combustion interne. Celles-ci sont déplacées par voie hydraulique. Un fluide hydraulique est amené via un piston de commutation aux soupapes déplacées dans la position requise par le fluide hydraulique sous pression. Pour les déplacer de façon optimale, elles comprennent au moins un élément d'actionnement (17, 36) qui comprend sur son côté détourné du fluide hydraulique au moins un moyen d'amortissement (18, 27). Il s'oppose à la force exercée par le fluide hydraulique sur l'élément d'actionnement (17, 36). Grâce au dispositif de commutation, on peut régler l'amortissement de manière à correspondre à une courbe du tracé de la came d'un arbre à cames. Grâce au dispositif de commutation, on peut commuter des soupapes d'admission/ échappement de moteurs à combustion interne dépourvus d'arbre â cames, de préférence des moteurs diesel.

Description

L'invention concerne un dispositif de commutation pour commuter des

soupapes d'admission/échappement de moteurs à combustion interne, comportant une soupape de commutation avec un piston de commutation, au moyen de laquelle l'amenée de fluide hydraulique depuis une conduite sous pression vers la soupape d'admission/

échappement peut être commandée.

Pour la commutation des soupapes d'admission/échappement pour des 1O moteurs à combustion interne, on utilise des arbres à cames. Il est également connu de déplacer les soupapes d'admission/échappement par voie hydraulique. Le fluide hydraulique amené via une conduite sous pression est amené au piston de commutation par l'intermédiaire des soupapes d'admission/échappement qui sont déplacées dans la

position requise par le fluide hydraulique sous pression.

L'objectif sous-jacent à l'invention est de réaliser le dispositif de commutation de ce type de manière à déplacer les soupapes

d'admission/échappement de façon optimale.

Conformément à l'invention, cet objectif est atteint dans le dispositif de commutation de ce type du fait que la soupape d'admission/échappement comprend au moins un élément d'actionnement qui comporte sur son côté détourné du fluide hydraulique au moins un moyen d'amortissement qui s'oppose à la

force exercée par le fluide hydraulique sur l'élément d'actionnement.

Dans le dispositif de commutation conforme à l'invention, on peut régler l'amortissement hydraulique de manière à correspondre à une courbe du tracé de la came d'un arbre à cames. Grâce à ceci, on peut obtenir des transitions harmoniques, comme elles sont connues pour les arbres à cames, de manière simple et avec des avantages considérables par comparaison avec les moteurs à commande habituelle, même dans des moteurs à combustion interne dépourvus

d'arbres à cames.

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D'autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description qui

suit et des dessins.

L'invention sera expliquée plus en détail en se rapportant à quelques modes de réalisation illustrés dans les dessins. Les figures montrent: figure 1, une coupe axiale à travers une partie du dispositif de commutation conforme à l'invention; figure 2, une coupe axiale à travers une partie d'un moteur à combustion interne comportant une soupape d'admission et une soupape d'échappement; figure 3, une coupe axiale à travers le dispositif de commutation de la figure 1; figure 4, un autre mode de réalisation du dispositif de commutation conforme à l'invention; figures 5 et 6, deux illustrations agrandies en coupe axiale d'une soupape de commutation du dispositif de commutation conforme à l'invention de la figure 3 dans deux positions différentes du piston de commutation; figure 7, une coupe axiale à travers un autre mode de réalisation d'un dispositif de commutation conforme à l'invention; figure 8, une illustration schématique en coupe axiale d'une soupape de commutation dont le raccord de travail est relié au raccord de réservoir; figure 9, la soupape de commutation de la figure 8 dans une position dans laquelle le raccord sous pression est relié au raccord de travail; figure 10, un amortissement du piston de commutation du dispositif de commutation conforme à l'invention; et figure 11, une coupe axiale à travers un autre mode de réalisation d'un

dispositif de commutation conforme à l'invention.

Le dispositif de commutation sert à commuter les soupapes d'admission et d'échappement de moteurs à combustion interne

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dépourvus d'arbre à cames, de préférence de moteurs diesel. Le dispositif de commutation comprend une soupape de commutation 1 qui est pourvue d'un piston de commutation 2. Dans la figure 1, le piston de commutation 2 est illustré dans la moitié supérieure dans l'une des positions finales et dans la moitié inférieure dans l'autre position finale. Le piston de commutation 2 est mobile en translation axiale dans une douille 3 qui est enfoncée à la presse dans un logement 4 d'un carter de soupape 5. Les deux extrémités du carter de soupape 5 sont refermées par des butées 6 et 7 contre lesquelles le piston de commutation 2 prend appui dans ses deux positions finales. Le piston de commutation 2 forme un induit qui est déplacé dans la direction désirée par application d'un courant à deux bobines 8 et 9. Les deux bobines 8, 9 qui sont branchées à une unité de calcul (non illustrée) sont prévues au niveau des butées 6 ou 7. Les deux bobines 8, 9

peuvent être soudées dans le carter de soupape 5.

On peut également omettre la douille 3 de la soupape de commutation

1, de manière à obtenir une réalisation structurelle simple.

La douille 3 comprend deux raccords de réservoir T ainsi que deux raccords de travail A via lesquels est amené un fluide hydraulique provenant d'une conduite sous pression 10. Celle-ci est un perçage dans un carter 1 1 qui est réalisé avantageusement en une seule pièce avec le carter de soupape 5. L'axe du perçage sous pression 10 est

perpendiculaire à l'axe de piston.

Le piston de commutation 2 est pourvu de trois rainures annulaires périphériques 12 à 14 situées à distance axiale les unes des autres, via lesquelles le fluide hydraulique peut s'écouler, en fonction de la position du piston de commutation, depuis la conduite sous pression 10 jusqu'au raccord de réservoir T ou jusqu'au raccord de travail A. Sur le côté de la soupape de commutation 1 détourné de la conduite sous pression 10 est située une chambre de pression annulaire 15 dans laquelle débouchent des perçages 16 qui relient les raccords de travail

A à la chambre de pression 15.

Au moyen du fluide hydraulique sous pression s'écoulant à travers la chambre de pression annulaire 15, un poussoir à cuvette 17 est poussé à l'encontre d'une force antagoniste, de préférence à l'encontre de la force d'au moins un ressort de compression hélicoïdal 18. Le poussoir à cuvette 17 comprend un talon central 19 qui s'étend axialement et au moyen duquel il s'engage dans un renfoncement 20 du carter 11 sous l'effet du ressort de compression hélicoïdal 18. Comme le montre la figure 2, le poussoir à cuvette 17 est pourvu d'une tige de soupape 21 qui porte à l'extrémité libre une tête de soupape 22 au moyen de laquelle on peut refermer une ouverture d'admission 23 débouchant dans une chambre de combustion 24. Le piston (non illustré) du moteur à combustion interne est logé dans la chambre de combustion 24. Il comprend plusieurs chambres de combustion 24 de ce type avec des soupapes d'admission et d'échappement correspondantes. La figure 2 illustre à titre d'exemple deux soupapes qui ouvrent ou referment deux ouvertures d'admission/échappement 23 en fonction de la vitesse de rotation du vilebrequin (non illustré) du moteur. Dans la position de fermeture, la tête de soupape 22 prend appui avec étanchement contre le siège de soupape 25 sous l'effet du ressort de compression hélicoïdal 18. Pour ouvrir la soupape correspondante, le fluide hydraulique est amené via la conduite sous pression 10 de façon commandée par l'unité de calcul. La bobine 9 est alimentée en courant également de façon commandée par le calculateur, ce pourquoi le piston de commutation 2 est déplacé dans la position illustrée dans la moitié supérieure de la figure 1, dans laquelle le piston de commutation 2 prend appui contre la butée 7. Le fluide hydraulique parvient ainsi depuis la conduite sous pression 10 via les raccords de travail A et via les perçages 16 jusque dans la chambre de pression annulaire 15. La pression hydraulique est supérieure à la force antagoniste exercée par le ressort de compression hélicoïdal 18, de sorte que le poussoir à cuvette 17 est déplacé à l'encontre de la force du ressort, suite à quoi l'ouverture 23 dans la chambre de combustion 24 est ouverte. Le carburant peut alors être injecté de la manière connue dans la chambre de combustion 24. Cette opération d'injection s'effectue également de manière connue par commande du calculateur. Dès que l'opération d'injection est terminée, l'autre bobine 8 est alimentée en courant par commande du calculateur, de sorte que le piston de commutation 2 est déplacé dans la position illustrée dans la moitié inférieure de la figure 1, dans laquelle la conduite sous pression 10 est reliée à la conduite de réservoir T. Grâce à ceci, le poussoir à cuvette 17 n'est plus sollicité par le fluide hydraulique, mais il est repoussé dans sa position initiale illustrée dans la figure 1 par le ressort 18, dans laquelle la tête de soupape 22 referme

l'ouverture 23.

Dans le mode de réalisation décrit, le comportement de pilotage des soupapes d'admission/échappement est ainsi commandé que le fluide hydraulique actionne le poussoir à cuvette 17 par le piston de commutation 2 de la soupape, poussoir qui actionne à son tour la soupape d'admission/échappement et qui permet ainsi l'échange de gaz dans les chambres de combustion 24. Les soupapes de commutation 1 peuvent être commandées de façon variable, de manière à obtenir une

exploitation de puissance élevée, c'est-à-dire un rendement plus élevé.

De plus, on peut nettement améliorer l'émission de gaz d'échappement, en particulier réduire l'émission des NOx. Ceci résulte de ce qu'on peut adapter de façon optimale la relation du mélange de carburant et d'air à

la vitesse de rotation respective et au couple de charge.

En raison du déplacement hydraulique du poussoir à cuvette 17 faisant office de piston hydraulique, un amortissement hydraulique du poussoir à cuvette est possible qui peut correspondre à une courbe du tracé d'une came. Grâce à ceci, on peut réaliser sur le plan technique des transitions harmoniques, comme elles sont connues pour les arbres à cames, même pour un pilotage hydraulique sans arbre à cames des soupapes d'admission/échappement. Grâce au fort amortissement, les bruits du moteur sont considérablement réduits. On obtient l'amortissement du poussoir à cuvette 17 (figure 10) du fait que la paroi 25 de la chambre de logement 26 recevant le poussoir à cuvette présente au moins une ouverture 27 via laquelle on peut amener un

fluide amortisseur, de préférence une huile de lubrification.

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Dans la moitié de gauche de la figure 10, le poussoir à cuvette 17 est illustré dans l'une de ses positions finales, dans laquelle il a été déplacé par le fluide hydraulique provenant de la chambre de pression annulaire 15 (figure 1) pour ouvrir la soupape d'admission/ échappement. Dans ce cas, le fluide amortisseur qui est présent dans le poussoir à cuvette 17 est refoulé à travers l'ouverture 27, suite à quoi le mouvement du poussoir à cuvette 17 est amorti. Dans la moitié de droite de la figure 10, le poussoir à cuvette 17 est illustré dans son autre position finale déplacée par le ressort 18, dans laquelle il prend io appui par son talon 19 au fond du renfoncement 20 (figure 1). Le poussoir à cuvette 17 est repoussé aussi loin dans cette position finale que l'ouverture 27 est à découvert, de sorte que le fluide amortisseur peut parvenir au-dessous du poussoir à cuvette 17. Cette ouverture peut être refermée par le poussoir 17 lors de son déplacement en

translation.

Le poussoir à cuvette 17 peut également être chargé par un ressort antagoniste hydraulique. Dans ce cas, le poussoir à cuvette 17 est agencé entre deux chambres hydrauliques. Grâce à ceci, le système peut être ramené par une autre soupape ou par un accumulateur

hydraulique à ressort.

La soupape de commutation 1 est logée dans une partie de carter 28 (figure 3) du dispositif de commutation. La partie de carter 28 est fixée sur un bloc moteur 29 dans lequel sont logées les différentes soupapes

d'admission/échappement avec les poussoirs à cuvette 17 associés.

L'axe du poussoir de commutation 17 est en alignement avec l'axe de la tige de soupape 21. L'axe de la chambre annulaire 15 via laquelle on amène le fluide hydraulique se situe également dans l'axe du poussoir à cuvette 17. La soupape de commutation 1 est située au-dessus de la

chambre de pression 15.

La figure 4 montre un mode de réalisation dans lequel la soupape de commutation 1 est agencée dans la zone à côté de la soupape d'admission/échappement. La soupape de commutation 1 est réalisée de la même manière que dans le mode de réalisation selon les figures 1

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à 3. Le fluide hydraulique amené via la conduite sous pression 10 parvient, en fonction de la position du piston de commutation 2, vers les raccords de réservoir T ou vers le raccord de travail A. Le fluide hydraulique sous pression parvenant de la conduite sous pression 10 dans la chambre de pression 15 parvient via des conduites (non illustrées) au raccord de travail A. Depuis ici, le fluide hydraulique parvient via un perçage 30 dans le bloc moteur 29 jusque dans une chambre de cylindre 31 dans laquelle un piston 32 est mobile en translation. Le piston 32 est déplacé vers le haut dans la figure 4 par le fluide hydraulique. À l'extrémité d'une tige de piston, dépassant vers le haut au-dessus de la chambre de cylindre 31, on a agencé via une articulation à rotule l'un des bras d'un levier coudé 33 à deux bras, qui est basculé ici dans le sens des aiguilles d'une montre. Le levier coudé 33 prend appui contre un élément de réglage 39 en forme de came. La tige de soupape 21 est déplacée vers le bas à l'encontre de la force du ressort de compression hélicoïdal 18 au moyen du levier coudé 33, suite à quoi la tête de soupape 22 se soulève de son siège et libère l'ouverture d'admission 23. La tige de soupape 21 est montée mobile en translation dans une douille de coulissement 34 qui est logée dans un perçage 35 du bloc moteur 29. À l'extrémité supérieure de la tige de soupape 21 se trouve une coupelle de ressort 36 contre laquelle s'appuie le ressort de compression hélicoïdal 18 par une extrémité. Son autre extrémité prend appui au fond 37 d'un renfoncement 38 d'une paroi transversale 40 du bloc moteur 29. La paroi transversale 40 délimite une chambre de logement 41 dans laquelle est logé le levier coudé 32 et dans laquelle se trouvent la tige de soupape 21 avec la

coupelle de ressort 36 ainsi que la tige de piston portant le piston 32.

Le piston 32 et la chambre de cylindre 31 sont logés dans un cylindre 42 qui est agencé dans un logement 43 dans la paroi transversale 40 du

bloc moteur 29.

Au moyen de l'élément de réglage 39 en forme de came, on peut

finement ajuster la position de la soupape d'admission/échappement.

Avantageusement, il est possible de piloter de façon ciblée cet élément de réglage 39 en forme de came pendant le fonctionnement, afin d'obtenir de cette manière une modification de la course de la soupape

d'admission/échappement 21, 22.

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Au moyen de l'élément de réglage 39, on peut effectuer des commandes ou des régulations superposées du moteur. Ainsi, on peut obtenir de manière avantageuse une ouverture ou fermeture retardée ou

s accélérée des soupapes d'admission et d'échappement.

Dans la position du piston de commutation 2 selon la figure 5, le fluide sous pression est amené via la conduite sous pression 10 dans la rainure annulaire 13 qui est refermée par rapport à la chambre de pression 15. La rainure annulaire 12 est déchargée vers le réservoir T, de sorte que le fluide hydraulique peut s'écouler en retour en direction des flèches illustrées hors de la chambre de pression 15 via les perçages 16 jusque dans le réservoir. Dans cette position, le piston de commutation 2 prend appui contre la butée 6. Le piston de commutation 2 gardera dans cette position finale un magnétisme résiduel, de sorte qu'une alimentation en courant de la bobine 8 n'est

pas nécessaire dans cette position de commutation.

La figure 6 montre le piston de commutation 2 dans l'autre position de commutation dans laquelle il prend appui contre la butée 7. Dans cette position, le piston de commutation 2 est également maintenu par le magnétisme résiduel, de sorte que la bobine 9 n'a pas besoin d'être alimentée en courant pour maintenir le piston de commutation 2 dans cette position de commutation. Le fluide hydraulique sous pression est convoyé depuis la conduite sous pression 10 via les rainures annulaires 12, 13 et via les perçages 16 jusque dans la chambre de pression 15. Le fluide hydraulique déplace ainsi le poussoir à cuvette 17 (figure 1) de

la manière décrite.

Dans le mode de réalisation selon la figure 7, le poussoir à cuvette 17 se situe dans la zone au-dessous et à côté de la tige de piston 21 avec la coupelle de ressort 22. Le poussoir à cuvette 17 est relié à un axe 44 qui traverse avec jeu une ouverture traversante 45 et qui comprend à son extrémité libre l'un des bras du levier coudé 33 agencé sous forme d'une articulation à rotule. L'autre bras du levier coudé 33 s'appuie, selon le mode de réalisation de la figure 4, à l'extrémité supérieure de la tige de soupape 21 qui est pourvue à l'extrémité supérieure de la coupelle de ressort 36 contre laquelle s'appuie le ressort de compression hélicoïdal 18. La coupelle de ressort 22 est tirée dans sa position de fermeture par le ressort de compression hélicoïdal 18. Le dispositif de commutation de la figure 7 fonctionne par ailleurs de la

même manière que celui de l'exemple de réalisation selon la figure 4.

Les figures 8 et 9 montrent une soupape de commutation 1 comportant un piston de commutation 2 qui délimite sur un côté une chambre de pression 46 dans laquelle débouche un perçage 47 qui est refermé par un élément de soupape 48, par exemple une bille de soupape. La chambre de pression 46 est délimitée par une paroi de carter 49 dans laquelle est prévu le perçage 47. L'élément de soupape 48 est retenu dans sa position de fermeture illustrée dans la figure 8 par une plaque formant induit 50. La plaque formant induit 50 est soumise à la force d'au moins un ressort de compression 51 qui est logé dans une chambre de logement 52 du carter de soupape 5. La chambre de logement 52 est délimitée sur un côté par la paroi de carter 49. Avantageusement, la chambre de logement 52 est délimitée par un couvercle 53 amovible en forme de capot qui est fixé par son bord sur la paroi de carter 49. Dans le couvercle 53 est logée une bobine 54 qui attire la plaque formant induit 50 lors d'une alimentation en courant à l'encontre de la force du ressort de compression 51. Le couvercle 53 est pourvu d'au moins un perçage 71 qui débouche dans la chambre de logement 52 et via lequel une évacuation sans pression de l'huile de commande située dans la

chambre de logement 52 est possible.

Le piston de commutation 2 est pourvu d'un perçage 55 qui, lorsque la soupape 47, 48 est fermée, relie la conduite de pression 10 à la chambre de pression 46. La section du perçage 55 est inférieure à la

section du perçage 47 qui est refermé par l'élément de soupape 48.

Dans sa surface enveloppe, le piston de commutation 2 est pourvu d'une chambre annulaire 56 qui est reliée à la chambre de pression 15 dans chaque position du piston de commutation 2. À son extrémité détournée de la chambre de pression 46, la chambre annulaire 56 est délimitée par un collier 57 par lequel le piston de commutation 2 s'appuie contre la paroi intérieure 58 du logement 4 du carter de soupape 5. La chambre annulaire 46 est délimitée à l'autre extrémité axiale par un collier 59 dont le diamètre extérieur est plus petit que le logement 4. La surface enveloppe cylindrique 60 du collier 59 se transforme par une surface conique 61 en une surface enveloppe cylindrique 62 au moyen de laquelle le piston de commutation 2 s'appuie contre la paroi intérieure 63 d'une zone à diamètre élargi du

logement 4.

Sur la face frontale tournée vers le perçage 47, le piston de commutation 2 est pourvu d'une surélévation centrale 64 dans laquelle est prévu un emplacement d'étranglement 65 formé par un renfoncement radial, qui relie le perçage 47 à la chambre de pression

46 lorsque la soupape est ouverte (figure 9).

Lorsque la soupape est fermée, la chambre annulaire 56 du piston de commutation 2 est déchargée vers le réservoir, de sorte que le fluide hydraulique peut s'écouler en retour depuis la chambre de pression 15 via la chambre annulaire 56 jusque dans le réservoir. La chambre de logement 52 située entre la plaque formant induit 50 et la paroi de

carter 49 est également déchargée vers le réservoir.

Lorsque le moteur à combustion interne doit être rempli de gaz, la bobine 54 est alimentée en courant. La plaque formant induit 50 est

ainsi attirée à l'encontre de la force du ressort de compression.

L'élément de soupape 48 est déplacé sous l'effort du fluide hydraulique situé dans la chambre de pression 46 jusque dans la position d'ouverture (figure 9), de sorte que le fluide hydraulique peut s'écouler hors de la chambre de pression 46 via le perçage 47 jusque dans la chambre de logement 52 qui est refermée par rapport au réservoir dans la position selon la figure 9. Le piston de commutation 2 est déplacé vers la droite en raison des relations de surfaces sollicitées par le fluide hydraulique, jusqu'à venir en appui contre la paroi de carter 49. Ceci a pour conséquence que tout d'abord la chambre annulaire 56 est 1 1 refermée par rapport au réservoir. Ensuite, la liaison entre la conduite de pression 10 et la chambre de pression 15 est libérée par la surface conique 61 du piston de commutation 2, de sorte que le fluide hydraulique sous pression peut s'écouler vers la chambre de pression 15 de la manière décrite en se rapportant aux exemples de réalisation précédents, afin de déplacer le poussoir à cuvette 17 de la manière

décrite et d'ouvrir ainsi la soupape d'admission/échappement 21, 22.

Le perçage 47 dans la paroi de carter 49 présente une section d'écoulement supérieure à celle du perçage 55 dans le piston de commutation 2. Grâce à ceci, on assure que le fluide hydraulique situé dans la chambre de pression 46 en avant du piston de commutation 2 pourra s'écouler via le perçage 47 à une vitesse plus élevée que celle du fluide hydraulique suivant via la conduite de pression 10 et via le perçage 55 jusque dans la chambre de pression 46. Grâce à ceci, la pression dans la chambre de pression 46 située en avant du piston de commutation 2 tend vers zéro, de sorte que le piston de commutation 2 peut être déplacé en raison des différences des surfaces dans la

position de libération selon la figure 9.

Le piston de commutation 2 s'appuie par sa surface enveloppe cylindrique 62 contre la paroi intérieure 63 de la partie à diamètre

élargi du logement 4.

Dans la position de butée du piston de commutation 2 illustrée dans la figure 9, le renfoncement 65 représente une liaison entre le perçage 47 dans la paroi de carter 49 et le perçage 55 dans le piston de commutation 2. La conduite de pression 10 est branchée à l'extrémité radialement intérieure à un canal annulaire 66 qui est prévu dans la paroi intérieure 63 du logement 4. Ce canal annulaire 66 présente une longueur axiale telle que dans la position de butée du piston de commutation 2 selon la figure 9 le perçage 55 est en communication

avec le canal annulaire 66.

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Lorsque la bobine 54 n'est plus alimentée en courant, la plaque formant induit 50 est déplacée par le ressort de compression 51 en direction de la paroi de carter 49. Dans ce cas, l'élément de soupape 48 est déplacé dans sa position de fermeture dans laquelle il referme le perçage 47 dans la paroi de carter 49 par rapport à la chambre de logement 52. La surface annulaire 67, entourant la surélévation 64, du piston de commutation 2 présente une surface supérieure à celle d'une surface annulaire 68 radialement rabattue du collier 59 du piston de commutation 2. Ainsi, la pression du fluide hydraulique s'écoulant depuis la conduite de pression 10 vers la chambre de pression 15, pression qui agit sur la surface annulaire 68, est inférieure à la pression exercée par le fluide sous pression sur la surface annulaire 67. Le piston de commutation 2 est ainsi repoussé de façon fiable dans la position de départ selon la figure 8. Dans ce cas, la conduite de pression 10 est tout d'abord refermée par la surface conique 61 du piston de commutation 2. La chambre annulaire 56 est déchargée vers le réservoir seulement ensuite. On atteint cette succession temporelle par un chevauchement de la surface conique 61 avec le bord

correspondant de la conduite de pression 10.

L'emplacement d'étranglement 65 dans la surélévation 64 du piston de commutation 2 assure que le piston de commutation peut être repoussé

de façon fiable depuis sa position d'appui contre la paroi de carter 49.

La section de débit de l'emplacement d'étranglement 65 est supérieure à la section de débit du canal annulaire 66. Grâce à ceci, on assure que lors de la fermeture de l'élément de soupape 48 une pression d'une hauteur correspondante peut s'établir dans la chambre de pression 46 en avant du piston de commutation 2, pour le repousser de la manière décrite. La soupape à siège 1 selon les figures 8 et 9 permet une commutation très rapide. Ainsi, le piston de commutation 2 nécessite pour la course pleine un temps de commutation de moins de 200 ts. La soupape pilote 47, 48 convient également pour des soupapes de piston comprenant des aimants de commutation selon les modes de réalisation précédents. De plus, il est possible d'actionner la soupape pilote 47, 48

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également avec des soupapes à fonctionnement actif piézo-électriques ou magnéto-restrictives. A titre d'élément de rappel pour l'élément de soupape 48, on peut également mettre en place un tube-ressort ou un

ressort d'une autre forme.

La plaque formant induit 50 est réalisée sous la forme d'un induit plat au moyen duquel on peut obtenir des forces très élevées et des vitesses importantes. La figure 11 montre un exemple de réalisation qui est sensiblement identique au mode de réalisation selon la figure 1. Le piston de commutation 2 est chargé aux deux extrémités par un ressort de compression respectif 69, 70, de sorte que le piston de commutation 2 occupe une position médiane lorsque les bobines correspondantes 8, 9 ne sont pas alimentées en courant. Grâce à cette position médiane définie du piston de commutation 2, on obtient que la soupape d'admission/échappement 21, 22 ne soit pas entièrement ouverte, mais occupe une position médiane, de sorte qu'une quantité d'autant plus faible de mélange d'air et de gaz est convoyée dans la chambre de combustion 24. Pour parvenir dans cette position médiane, on alimente en courant tout d'abord l'une des bobines 8 ou 9 de la manière décrite, de sorte que le piston de commutation 2 est déplacé dans la direction correspondante. Dès que l'on atteint la plus petite section d'ouverture désirée, l'alimentation en courant de cette bobine est terminée, de sorte que le piston de commutation 2 est maintenu dans la position médiane par les deux ressorts de compression 69, 70. Ainsi, la soupape d'admission/échappement 21, 22 demeure également dans sa position médiane. De cette manière, la soupape d'admission/échappement 21, 22 peut être déplacée dans trois positions, à savoir une position de fermeture, une position à moitié ouverte et une position entièrement ouverte. À la place des bobines 8, 9 alimentées en courant, on peut également utiliser, à titre d'éléments d'actionnement pour le piston de commutation 2, par exemple des actionneurs piézo-électriques ou deséléments piézo- électriques. On peut également prévoir des éléments de

commutation magnéto-restrictifs.

Dans les différents exemples de réalisation, la douille 3 dans laquelle le piston de commutation 2 est monté mobile en translation n'est pas

forcément nécessaire.

Pour amplifier le mouvement de commutation du piston de commutation 2, on peut prévoir par exemple dans l'exemple de réalisation selon la figure 1 un aimant permanent en supplément à l'électroaimant avec la bobine 8. Dans ce cas, le piston de commutation 2 est maintenu dans sa position de fin de course respective par la force magnétique de cet aimant permanent lorsque la bobine 8 n'est pas alimentée en courant. Cette bobine est ainsi réalisée que lors d'une alimentation en courant son champ magnétique produit annule le champ magnétique de l'aimant permanent. Pour déplacer rapidement le piston de commutation 2, les deux bobines 8, 9 sont alimentées en courant. Étant donné que suite à une alimentation en courant de la bobine 8, le champ magnétique de l'aimant permanent est annulé, le piston de commutation 2 est rapidement attiré par l'alimentation en courant de la bobine 8, car une force antagoniste qui existerait par

ailleurs du fait de l'aimant permanent n'existe pas sur le côté opposé.

Dans le mode de réalisation selon la figure 11, par un choix des deux ressorts de compression 69, 70, on peut d'une part régler la position du piston de commutation 2 lorsque les bobines 8, 9 ne sont pas alimentées en courant, et on peut d'autre part influencer l'accélération du piston de commutation 2 et ainsi son comportement de commutation. Grâce à cette réalisation, on peut obtenir une réalisation optimisée de la soupape de commutation ou de l'ensemble du dispositif

d'actionnement pour la soupape d'admission/échappement 21, 22.

On peut exploiter le comportement de commutation décrit en se rapportant aux exemples de réalisation pour des buts différents, par

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exemple pour un injecteur d'un moteur à combustion interne d'un

véhicule automobile.

Grâce à la réalisation décrite, on peut obtenir des valeurs d'accélération très élevées au moyen du piston de commutation 2. Ainsi, le piston de commutation 2 se laisse déplacer par exemple à une vitesse d'environ 400 ts depuis une position de commutation jusqu'à l'autre. Lorsque le piston de commutation 2 est sollicité en supplément par les ressorts de

compression 69, 70, la vitesse de commutation est encore augmentée.

Pour les dispositifs de commutation décrits, on utilise une unité

électronique de commande qui détermine les cycles de commutation.

Elle permet en association avec les dispositifs de commutation des possibilités tout à fait nouvelles pour la commande du moteur, comme par exemple la coupure des cylindres ou l'optimisation du ralenti du moteur et de la consommation de carburant. On peut également commander le frein moteur par une fermeture ou une ouverture seulement partielle des soupapes. L'opération de combustion peut être optimisée par la commande de l'admission de mélange, et ainsi l'émission de substances nocives peut être améliorée. Grâce à la régulation active décrite des dispositifs de commutation, on améliore

considérablement la marche régulière du moteur.

On peut compenser des irrégularités éventuelles des soupapes par une unité électronique et par un logiciel. Le démarrage et/ou le comportement à l'arrêt du piston de commutation 2 peuvent être optimisés par une linéarisation du mouvement des pistons. Dans les dispositifs de commutation comportant des bobines 8, 9, on peut exploiter l'inductance antagoniste de la bobine non actionnée pour déterminer le mouvement réel des pistons (capteur pour retour d'information) et ainsi pour commander et réguler le piston de commutation 2. De même, on peut exploiter l'utilisation d'un autre bobinage ou d'un capteur de course supplémentaire pour commander et réguler le piston de commutation 2. Grâce à une régulation du piston de commutation 2, on peut réaliser des courses partielles qui mènent à

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une reproductibilité exacte pour une commande précise des soupapes

d'admission/échappement 21, 22.

Les perçages de décharge ou les raccords au réservoir T sont prévus de manière à éviter un échappement du fluide hydraulique hors de la chambre de piston de commutation. On obtient ceci par exemple en prévoyant une conduite montante. De cette manière, on assure que le niveau du fluide hydraulique (niveau statique du fluide hydraulique) est plus haut que le piston de commutation 2, de sorte qu'aucun air ne peut pénétrer dans la soupape de commutation 1. De cette manière, on peut nettement améliorer la précision d'une commutation à l'autre. Si de l'air pénétrait dans la soupape de commutation, il serait comprimé et

le comportement de commutation en serait nettement détérioré.

Il est également possible de mettre sous pression le fluide en retour afin de maintenir constantes les relations dans la soupape de commutation 1. Pour maintenir la pression dans le fluide hydraulique en retour, on peut utiliser des plaques précontraintes simples ou des soupapes à siège comportant des ressorts. Ainsi on évite également que

de l'air parvienne dans la soupape de commutation 1.

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Claims

Revendications

1. Dispositif de commutation pour commuter des soupapes d'admission/échappement de moteurs à combustion interne, comportant une soupape de commutation avec un piston de commutation au moyen de laquelle l'amenée de fluide hydraulique depuis une conduite sous pression vers la soupape d'admission/échappement peut être commandée, caractérisé en ce que la soupape d'admission/échappement (21, 22) comprend au moins un élément d'actionnement (17, 36) qui comporte sur son côté détourné du fluide hydraulique au moins un moyen d'amortissement (18, 27) qui s'oppose à la force exercée par le fluide hydraulique sur l'élément

d'actionnement (17, 36).

2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement comprend au moins un ressort de

compression (18).

3. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce

que l'amortissement est généré par une force hydraulique antagoniste.

4. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement

comprend au moins une conduite d'amenée (27) pour un fluide amortisseur qui peut être refermée par l'élément d'actionnement (17)

lors du déplacement en translation.

5. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement

(17) est un poussoir à cuvette.

6. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le piston de commutation

(2) est mobile par voie électromagnétique.

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7. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le piston de commutation

(2) peut être actionné au moyen d'une soupape pilote (47, 48).

8. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement

(17, 36) est un actionneur piézo-électrique.

9. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement

(17, 36) est constitué en matériau magnéto-réstrictif.

10. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la soupape pilote (47, 48)

est une soupape piézo-électrique ou magnéto-réstrictive, à

fonctionnement actif.

11. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un carter de soupape (5)

comprend une bobine respective (8, 9) au niveau des extrémités du

piston de commutation (2).

12. Dispositif de commutation selon la revendication 11, caractérisé en ce que le piston de commutation (2) est retenu dans sa position finale

par un magnétisme résiduel.

13. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le piston de commutation

(2) et l'élément d'actionnement (17) se trouvent à distance à l'opposé

l'un de l'autre.

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14. Dispositif de commutation, en particulier selon l'une quelconque

des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le piston de

commutation (2) et la soupape d'admission/échappement (21, 22) sont

agencés à distance l'un à côté de l'autre.

15. Dispositif de commutation selon la revendication 14, caractérisé en ce que le piston de commutation (2) commande l'amenée du fluide hydraulique à un piston (23) au moyen duquel peut être actionné un

élément de transmission (33).

16. Dispositif de commutation selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'élément de transmission (33) est un levier coudé qui coopère par un bras avec le piston (32) et par l'autre bras avec la soupape

d'admission/échappement (21, 22).

17. Dispositif de commutation selon l'une ou l'autre des revendications

et 16, caractérisé en ce que l'élément de transmission (33) est appuyé sur un élément de réglage (39), de préférence sur un arbre à cames.

18. Dispositif de commutation, en particulier selon l'une quelconque

des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que l'élément

d'actionnement (17) est agencé dans la zone à côté de la soupape d'admission/échappement (21, 22) et est relié à celle-ci par un élément

de transmission (33).

19. Dispositif de commutation selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement (17) comprend un axe (44) dont

l'extrémité libre est attaquée par l'élément de transmission (33).

20. Dispositif de commutation selon l'une ou l'autre des revendications

18 et 19, caractérisé en ce que l'élément de transmission (33) est un levier coudé dont un bras coopère avec l'axe (44) de l'élément

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d'actionnement (17) et dont l'autre bras coopère avec la soupape

d'admission/échappement (21, 22).

21.Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 18 à 20, caractérisé en ce que l'élément de transmission

(33) est appuyé contre une butée, de préférence un élément de réglage

(39), en particulier sur un arbre à cames.

22. Dispositif de commutation selon la revendication 21, caractérisé en îo ce que des commandes, des régulations et analogues du moteur à combustion interne peuvent être effectuées en superposition au moyen

de l'arbre à cames.

23. Dispositif de commutation, en particulier selon l'une quelconque

des revendications 1 à 22, caractérisé en ce que le piston de

commutation (2) délimite par une extrémité une chambre sous pression (46) qui peut être reliée à une autre chambre de pression (52) via au

moins une ouverture (47) refermable par un élément de soupape (48).

24. Dispositif de commutation selon la revendication 23, caractérisé en ce que l'élément de soupape (48) est maintenu dans sa position de

fermeture par un élément d'induit (50).

25. Dispositif de commutation selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'élément d'induit (50) est mobile en translation à l'encontre de

la force d'au moins un ressort de compression (51).

26. Dispositif de commutation selon l'une ou l'autre des revendications

24 et 25, caractérisé en ce que la conduite sous pression (10) peut être reliée à ladite chambre sous pression (46) par au moins une conduite

d'amenée (55) dans le piston de commutation (2).

27. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 23 à 26, caractérisé en ce que le piston de commutation

(2) comprend sur sa face frontale délimitant ladite chambre sous pression (46) au moins un emplacement d'étranglement (65) via lequel ladite chambre sous pression (46) est reliée à la conduite d'amenée (55) du piston de commutation (2) lorsque celui-ci prend appui contre une paroi de carter (40) délimitant la chambre sous pression (46).

28. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 23 à 27, caractérisé en ce qu'un canal annulaire (66) est

prévu au niveau de la transition de la conduite d'amenée (55) du piston

de commutation (2) vers la conduite sous pression (10).

29. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 23 à 28, caractérisé en ce qu'une surface annulaire (67)

délimitant la chambre de pression (46) est supérieure à une surface annulaire (68) du piston de commutation (2) située à l'opposé et sollicitée par le fluide hydraulique provenant de la conduite sous

pression (10).

30. Dispositif de commutation, en particulier selon l'une quelconque

des revendications 1 à 29, caractérisé en ce que le piston de

commutation (2) est chargé sur les deux faces frontales par des ressorts de compression (69, 70) qui maintiennent le piston de commutation (2)

dans une position médiane.

31. Dispositif de commutation, en particulier selon l'une quelconque

des revendications 1 à 30, caractérisé en ce que le piston de

commutation (2) est maintenu dans l'une au moins de ses positions

finales par au moins un aimant.

32. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 31, caractérisé en ce que la soupape de commutation

(1) comprend au moins trois voies de commutation (positions).

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33. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 32, caractérisé en ce que la soupape de commutation

(1) est réglable avec une douille de soupape (3).

34. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 11l à 33, caractérisé en ce que les bobines (8, 9) peuvent

être soudées avec un support dans le carter de soupape (5).

35. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des

revendications 1 à 34, caractérisé en ce que des perçages de décharge

(T) sont ainsi ménagés dans la soupape de commutation (1) que le piston de commutation (2) se situe dans le fluide hydraulique et

qu'aucun air ne pénètre dans la soupape de commutation (1).

36. Dispositif de commutation selon la revendication 35, caractérisé en ce que le fluide hydraulique en retour dans la soupape de commutation

(1) est sous précontrainte.