EP4069960A1 - Bielle telescopique de commande pour moteur a taux de compression variable - Google Patents

Bielle telescopique de commande pour moteur a taux de compression variable

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Publication number
EP4069960A1
EP4069960A1 EP20841974.7A EP20841974A EP4069960A1 EP 4069960 A1 EP4069960 A1 EP 4069960A1 EP 20841974 A EP20841974 A EP 20841974A EP 4069960 A1 EP4069960 A1 EP 4069960A1
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EP
European Patent Office
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chamber
engine
connecting rod
circuit
rod
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Withdrawn
Application number
EP20841974.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
René Pierre BERTHEAU
Sylvain Bigot
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MCE5 Development SA
Original Assignee
MCE5 Development SA
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4069960A1 publication Critical patent/EP4069960A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/06—Lubricating systems characterised by the provision therein of crankshafts or connecting rods with lubricant passageways, e.g. bores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity
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    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/02—Arrangements of lubricant conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/048—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00—Varying compression ratio
    • F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/06—Lubricating systems characterised by the provision therein of crankshafts or connecting rods with lubricant passageways, e.g. bores
    • F01M2001/066—Connecting rod with passageways
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/02—Arrangements of lubricant conduits
    • F01M2011/025—Arrangements of lubricant conduits for lubricating gudgeon pins

Definitions

  • the present invention relates to the field of variable compression ratio engines comprising a system for controlling said ratio.
  • the invention relates in particular to a telescopic control rod included in said control system.
  • variable compression - turbo for “variable compression - turbo” developed by the Nissan group and described in particular in document EP2787196. It comprises four cylinders and four combustion pistons 10. Each combustion piston 10 is connected to a return member 12 by a main connecting rod 11 (FIG. 1).
  • the return member 12 comprises three axes of rotation 12a, 12b, 12c, parallel to the x axis of rotation of the crankshaft 13, to establish three pivot links, respectively with the main connecting rod 11, with a crank pin of the crankshaft 13 and with the foot 20a of a control rod 20.
  • the head 20b of the control rod 20 is mounted on an eccentric shaft 22 with an axis parallel to the x axis of rotation of the crankshaft 13.
  • the four control rods 20, associated with the four combustion pistons 10, establish a pivot connection with said eccentric shaft 22.
  • the latter comprises a central lever 23 connected to one end of a rod 24, the other end of the rod 24 being connected to another lever 25 integrated into an electrical control means 26, for example a movable arm in rotation actuated by a motor.
  • each return member 12 When the movable arm 25 of the piloting means 26 is actuated, the rod 24 changes position, and causes the rotation of the eccentric shaft 22 around its own axis, simultaneously modifying the position of the four control rods 20.
  • the new position of the control rods 20 induces a change in position of the return members 12.
  • the third pivot link 12c which each return member 12 establishes with each control rod 20, changes position in the plane (y, z) normal to the x-axis of the crankshaft 13 under the effect of the traction or the thrust of the control rod 20; the first pivot connection 12a of each return member 12 is then moved in the plane (y, z) by a lever effect, which causes the stroke of all the combustion pistons 10 in the cylinders to change.
  • Such a control system 2 therefore makes it possible to vary the compression ratio of the engine 100. It nevertheless has the drawback of controlling the pistons of the four cylinders in an inseparable manner, which can impact the energy performance of the engine 100.
  • Document DE102010019756 describes a variable compression ratio engine comprising a movable coupling 1 similar to that described above.
  • the control system 2 is different, it incorporates adjustment devices comparable to variable-length control rods, including the heads are in a pivot connection, each connected independently with the engine block.
  • the variation in the length of an adjustment device modifies the position of the return member connected to the other end of said device, which causes the stroke of the associated combustion piston to change.
  • the compression ratio of each piston can thus be controlled independently by the associated control rod.
  • the present invention aims to achieve all or part of the aforementioned objectives by proposing a telescopic control rod included in a control system for controlling an engine with a variable combustion rate.
  • the invention relates to a telescopic control rod for a variable compression ratio engine comprising: a small end with a longitudinal axis, having, at one end, an eyelet intended to establish a pivot connection with a return member of the engine and having, at another end, a piston, and
  • a big end serving as a cylinder body in which said piston defines a first and a second hydraulic chamber, the respective filling and emptying of which modify the length of the connecting rod, and a third lateral chamber situated between the first and the second chamber;
  • the big end further comprising two coaxial lateral bearings, of transverse axis normal to the longitudinal axis, intended to establish a pivot connection with a fixed part of the engine;
  • a lubrication circuit comprising at least a first duct arranged in the big end, establishing fluid communication between an internal space of each lateral bearing and the third chamber, regardless of the length of the connecting rod, and comprising at least a second duct arranged in the small end, in fluid communication with the third chamber and opening into the eyelet.
  • each side bearing has a shoulder to ensure positioning along the transverse axis of the connecting rod relative to the fixed part of the engine
  • the third chamber has an annular shape, to facilitate free passage of the oil from the lubrication circuit between the two lateral bearings of the connecting rod;
  • the connecting rod comprises a spacer attached to each side bearing and intended to be integral with the fixed part of the engine, each spacer comprising at least one supply duct intended to supply the internal space of the side bearing with oil and to lubricate a surface external of said bearing, when the connecting rod is mounted in the engine;
  • the connecting rod comprises a shouldered ring interposed between a side bearing and its attached spacer, to limit the friction associated with the oscillation movement of the control rod relative to the fixed part of the engine;
  • the connecting rod comprises a control circuit, independent of the lubrication circuit, to establish or close fluid communication between the first chamber and the second chamber;
  • control circuit comprises a first hydraulic spool and a second hydraulic spool, respectively housed in the first and the second lateral bearing of the connecting rod:
  • each hydraulic spool is intended to be in contact via a ball with a pilot piston carried by the fixed part of the engine, each pilot piston being capable of being moved by an oil pressure from a pilot circuit, independent the lubrication circuit and the control circuit, to induce the movement of the associated spool;
  • the connecting rod comprises a rewash circuit comprising at least one bore and a non-return valve, so as to allow circulation of oil from the third chamber to one of the other two chambers;
  • the connecting rod comprises a discharge circuit comprising at least one bore and a non-return valve between the first or the second chamber and the outside of the connecting rod, so as to evacuate oil from the control circuit when the pressure in said circuit exceeds a determined maximum pressure.
  • Figure 1 shows a mobile coupling and a variable compression ratio control system in an engine according to the state of the art
  • Figure 2 shows a side view of a mobile coupling and a control system of an engine with variable compression ratio, said system including a control rod according to the invention
  • Figures 3a and 3b show a control rod for a variable compression ratio engine according to the invention
  • Figures 4a and 4b show a plurality of contiguous control rods, intended for a variable compression ratio engine, and respectively in accordance with a first (4a) and a second (4b) embodiment of the invention; these figures illustrate in particular the lubrication circuit of said control rods;
  • Figures 5a and 5b show all or part of a control rod for a variable compression ratio engine, according to a first embodiment of the invention
  • Figures 6 and 7 show a control rod according to a first embodiment of the invention, illustrating in particular the control circuit and the control circuit of said rod; • Figures 8a, 8b, 9a and 9b show a control rod according to a second embodiment of the invention, illustrating in particular the control circuit and the control circuit of said rod.
  • the mobile coupling 1 comprises a crankshaft 13, at least one combustion piston 10 intended to slide in a combustion cylinder 50 (partially shown in FIG. 2). Said cylinder 50 is integrated in an engine block (not shown).
  • the combustion piston 10 is intended to move between a bottom dead center PMB and a top dead center PMH.
  • the top dead center TDC corresponds to the moment when the piston 10 is at the highest point of its stroke in the cylinder 50, just before it starts again in the other direction.
  • TDC top dead center can be reached at different altitudes: for the maximum compression ratio, TDC top dead center will be at the maximum altitude Amax; for the minimum compression ratio, the top dead center TDC will be at the altitude Amin and for an intermediate compression ratio, it will be between these two altitudes Amax, Amin.
  • the mobile coupling 1 comprises at least one main connecting rod 11 connected at one end to the combustion piston 10. It also comprises at least one return member 12 connected, on the one hand, to the other end of the main connecting rod 11, on the other hand to a crank pin of the crankshaft 13 and finally to a foot 30a of a control rod 30. More particularly, the return member 12 has three axes of rotation to establish a first 12a, a second 12b and a third 12c pivot connections respectively with the main connecting rod 11, with the crankpin of the crankshaft 13 and with the foot 30a of the control rod 30 (described below).
  • the engine 100 also includes a compression ratio control system 3.
  • Said system 3 comprises at least one control rod 30 of variable length, associated with a combustion piston 10. The modification of the length of the control rod 30 makes it possible to modify the altitude of the top dead center TDC of the combustion piston 10. in its cylinder 50, to vary the compression ratio of the engine.
  • the head 30b of the control rod 30 establishing a pivot connection along an axis normal to the plane (x, y) with a fixed part 51 integral with the engine block, the variation in length of said rod 30 will modify the position, in the plane (y, z), of the third pivot connection 12c of the return member 12 and consequently the position of the first pivot connection 12a: this causes the change of stroke of the associated combustion piston 10, either in d 'other words the altitude of the top dead center TDC of said piston 10.
  • the control rod 30 is a telescopic rod having a foot 30a and a head 30b. His foot 30a extends along a longitudinal axis L, and has, at one of its ends, an eyelet in which the return member 12 is housed at its third pivot connection 12c.
  • the foot 30a of the connecting rod 30 comprises, at its other end, a hydraulic piston 34 capable of sliding in a cylinder body arranged in the head 30b of the connecting rod 30 (FIG. 3a).
  • a first chamber 31 and a second chamber 32 are defined in said cylinder body, on either side of the hydraulic piston 34 which incorporates seals.
  • the first chamber 31 is called a “high pressure chamber” because it takes up the combustion forces; in contrast, the second chamber 32 is called a "low pressure chamber”.
  • the respective filling and emptying of the first 31 and of the second 32 chambers modify the length of the connecting rod 30.
  • control rod 30 comprises a return device 341, tending to reduce it to a minimum length, corresponding here to the maximum compression ratio of the engine.
  • a return device 341 tending to reduce it to a minimum length, corresponding here to the maximum compression ratio of the engine.
  • the head 30b of the control rod 30 comprises in its internal part the bore of the jack; this bore is closed by a cover fixed for example by means of four screws.
  • the hydraulic piston 34 is provided so as to have equivalent sections at the level of the two chambers 31, 32.
  • the hydraulic piston 34 also defines a third lateral chamber 33, located between the first chamber 31 and the second chamber 32. It is called “lateral” because it is arranged between the lateral internal walls of the cylinder body and those of the hydraulic piston 34.
  • the head 30b of the control rod 30 comprises two coaxial side bearings 35 of transverse axis T normal to the longitudinal axis L (FIG. 3b). These side bearings 35 are intended to establish a pivot connection with a fixed part 51 integral with the engine block. The lateral position of said bearings 35 makes it possible to compact the control rod 30 with respect to a conventional jack with the connection points at the ends, thus limiting the bulk in the engine block.
  • each lateral bearing 35 has a shoulder 35a to ensure the positioning of the connecting rod 30, along the transverse axis T, relative to the fixed part 51 of the engine.
  • the transverse axis T is intended to be parallel to the x axis of the crankshaft 13, when the control rod 30 is mounted in the engine 100.
  • the control rod 30 further comprises a lubrication circuit 36 ( Figures 4a, 4b).
  • this circuit 36 is supplied with a low pressure lubricating oil, typically between 2 and 6 bars. It comprises at least a first duct 36a arranged in the big end 30b, establishing fluid communication between an internal space of each lateral bearing 35 and the third chamber 33, regardless of the length of the connecting rod 30.
  • the third chamber 33 has an annular shape, to facilitate free passage of the oil from the lubrication circuit between the two side bearings 35 of the connecting rod 30.
  • the lubrication circuit 36 comprises at least a second duct 36b arranged in the small end 30a, in fluid communication with the third chamber 33 and opening into the eyelet.
  • This ingenious architecture of the control rod 30 allows oil to be conveyed from the side bearings 35 to the eyelet, for the lubrication of the pivot connection 12c of the latter with the return member 12.
  • the control rod 30 comprises a spacer 52 attached to each lateral bearing 35, illustrated in FIGS. 5a and 5b.
  • the added spacers 52 are intended to be integral with the fixed part 51 of the engine. It will be recalled that the fixed part 51 is integral with the block supporting the crankshaft 13.
  • the connection between the side bearings 35 and the attached spacers 52 allows the oscillating movement of the control rod 30 necessary for the operation of the control system 3 in the engine 100.
  • each added spacer 52 has a cylindrical internal housing, to accommodate a side bearing 35.
  • the outer casing of the spacer 52 may also be cylindrical. It may nevertheless be advantageous to provide an ovoid outer casing to block any movement of the rotation of the spacer 52 vis-à-vis the fixed part 51 of the motor. Provision can also be made for the internal housing accommodating a lateral bearing 35 to be eccentric with respect to the central axis of the external casing of the attached spacer 52, which will be chosen in this case cylindrical or ovoid: this also provides an anti -rotation.
  • the control rod 30 comprises a shouldered ring 53 interposed between each lateral bearing 35 and its attached spacer 52, to limit the friction associated with the oscillation movement of the control rod 30 relative to the fixed part 51 of the engine, and to partially take up the combustion forces as well as those of inertia of the mobile coupling 1.
  • the shouldered ring 53 may for example be formed from a material such as steel or bronze.
  • Each insert spacer 52 comprises at least one supply duct 52a intended to convey the lubricating oil in the internal space of the side bearing 35 and on an external surface of said bearing 35, when the connecting rod 30 is mounted in the engine 100.
  • the external supply 54 of low pressure lubricating oil coming from the fixed part 51 of the engine, thus communicates with the supply duct 52a of the attached spacer 52, which communicates with an internal space of a side bearing 35, for conveying the lubricating oil to the third chamber 33 (via the first duct 36a of the lubrication circuit 36), and with an external space of a side bearing 35, for lubricate the pivot connection between the connecting rod 30 and the fixed part 51 of the engine.
  • all the attached spacers 52 may include a supply duct 52a directly in fluid communication with the external supply 54 of lubricating oil. (general motor supply circuit 100).
  • a supply duct 52a directly in fluid communication with the external supply 54 of lubricating oil.
  • the added spacer 52 of the first connecting rod 30 at one end of the alignment of the four connecting rod heads 30b, and the added spacer 52 of the fourth connecting rod 30 at the other end comprise a duct supply 52a directly in fluid communication with the external supply 54 of lubricating oil (FIG. 4b).
  • the presence of the added spacers 52 facilitates the mounting of the control rod (s) 30 in the engine 100. In fact, they allow individual insertion of each telescopic rod 30 in the bearings fitted out of the cylinder block. (fixed part 52 of the engine). Without the presence of these spacers 52, it would be necessary to mount all the control rods 30 on the cylinder block at the same time.
  • the control rod 30 advantageously comprises a control circuit 37, independent of the lubrication circuit 36, to establish or close a fluid communication between the first chamber 31 and the second chamber 32, and allow the transfer of fluid (oil in l occurrence) from room to room.
  • control circuit 37 is capable of having an oil pressure different from that of the lubrication circuit 36, in this case a higher pressure.
  • these two circuits can communicate by means of a so-called regavage valve, allowing the circulation of oil from the lubrication circuit 36 to the control circuit 37, when the pressure in the latter goes below. of the oil pressure in the lubrication circuit 36.
  • the oil circulating in the control circuit 37 therefore has the same nature here as the lubricating oil.
  • the supply of oil to the first chamber 31 and the emptying of the second chamber 32 drives the connecting rod 30 towards its minimum length; conversely, the supply of the second chamber 32 with oil and the emptying of the first chamber 31 controls the connecting rod 30 towards its maximum length.
  • the control rod 30 can remain at an intermediate length.
  • control circuit 37 comprises oil passages (37a, 37b), for example in the form of bores made in the big end 30b, making the first 31 and second 32 chambers communicate with each other.
  • the control circuit 37 also comprises fluidic distributors, preferably carried by the connecting rod head 30b, making it possible to open or close said oil passages and to manage the direction of circulation of the oil between the two chambers 31, 32.
  • fluidic distributors preferably carried by the connecting rod head 30b, making it possible to open or close said oil passages and to manage the direction of circulation of the oil between the two chambers 31, 32.
  • the hydraulic control circuit 37 comprises a first hydraulic spool 371 and a second hydraulic spool 372, respectively housed in the first side bearing 35 and the second side bearing 35 of the connecting rod.
  • the two spools are arranged along the transverse axis T, coaxially with the side bearings 35. This orientation prevents the hydraulic spools 371,372 from undergoing inertia and / or combustion forces applying to the connecting rod 30, which could interfere with the actuation of said drawers.
  • a movement along the transverse axis T of the first hydraulic spool 371 makes it possible for example to establish an oil circulation (shown diagrammatically by the black arrows on the FIG. 6) from the first chamber 31 to the second chamber 32, via first passages 37a arranged in the big end 30b.
  • the movement of the first slide 371 places the first passages 37a leading to the two chambers 31, 32 in communication, and a first non-return valve 37c is arranged on said first passages 37a, allowing only a circulation of fluid from the first chamber 31 towards the second chamber 32 (FIG. 7 (a), (b)).
  • a movement of the second hydraulic spool 372 makes it possible to establish a circulation of oil from the second chamber 32 to the first chamber 31, via second passages 37b arranged in the big end 30b.
  • the movement of the second slide 372 places the second passages 37b leading to the two chambers 31, 32 in communication, and a second non-return valve 37d is arranged on said second passages 37b, allowing only a circulation of fluid from the second chamber 32. to the first bedroom 31.
  • the hydraulic control circuit 37 comprises a first hydraulic spool 371 'and a second hydraulic spool 372', each housed in the big end 30b.
  • the two sliders are arranged parallel to the transverse axis T. As mentioned above, this orientation prevents the hydraulic sliders 371,372 from undergoing the inertia and / or combustion forces applied to the connecting rod 30.
  • Each hydraulic spool 371 ', 372' advantageously comprises a non-return valve mechanism, which only allows oil to circulate in one direction (FIG. 8 (b)).
  • the drawers 371 ', 372' block all communication between the rooms 31, 32.
  • a movement along the transverse axis T of the first hydraulic spool 371 'in its housing makes it possible for example to establish a circulation oil from the first chamber 31 to the second chamber 32, via first passages 37a ′ arranged in the big end 30b.
  • the movement of the first drawer 371 ' puts the first passages 37a' leading to the two chambers 31, 32 in communication, by only allowing a circulation of fluid from the first chamber 31 to the second chamber 32.
  • a displacement of the second hydraulic spool 372 ′ makes it possible to establish an oil circulation from the second chamber 32 to the first chamber 31, via second passages 37b arranged in the big end 30b.
  • the connecting rod 30 puts another hydraulic circuit, called a control circuit 55, is implemented.
  • the control circuit 55 is supplied with a pressurized fluid (air, gas, oil or other liquid) coming from the fixed part 51 of the engine.
  • one actuation of the fluidic distributors of the control circuit 37 can be operated mechanically.
  • Such an option can be advantageous in that it avoids sometimes complex management of the seal between fixed and mobile parts.
  • the movement of the hydraulic spools 371,372 is controlled by mechanical actuation.
  • each hydraulic slide 371.372 is intended to be in contact via a ball 553 with a pilot piston 551.552 carried by the fixed part 51 of the engine, and more particularly carried by the attached spacer 52.
  • Each pilot piston 551.552 can be moved by the oil pressure (shown diagrammatically by the white arrows on the FIG. 6) in the control circuit 55, independent of the lubrication circuit 36 and of the control circuit 37, to induce the displacement of the associated hydraulic spool 371,372.
  • the control circuit 55 is here totally external to the control rod 30.
  • the oil of this circuit 55 is conveyed via conduits 55a, 55b from the fixed part 51 of the engine to an internal housing of each attached spacer 52, which housing accommodates the pilot piston 551.552.
  • the mechanical contact between the pilot piston 551.552 and the hydraulic spool 371.372 is provided by a ball 553, which is capable of accommodating the oscillation of the connecting rod 30 with respect to the fixed elements of the engine, including in particular with respect to the pilot piston. 551,552.
  • This configuration therefore provides a simple and robust solution for the external control of the hydraulic control circuit 37 of the connecting rod 30.
  • the control circuit 55 establishes a fluid connection between the fixed part 51 and the lateral bearings 35 of the control rod 30 movable in rotation.
  • the movement of the hydraulic spools 371 ', 372' is controlled by fluidic actuation.
  • Such a connection can be made, for example, as illustrated in FIG. 9 (a) and (b) by using oscillating joints between fixed and movable parts.
  • each hydraulic slide 371 ', 372' is intended to be moved by the oil pressure of the pilot circuit 55.
  • Conduits 55a ' are arranged in the big end 30b from a central point of a first bearing.
  • Ducts 55a are also arranged in the attached spacer 52 and communicate with the fixed part 51 of the engine.
  • the fluid connection between a duct 55a 'of the movable part (connecting rod 30) and a duct 55a of the fixed part 51 is established via two rings 554,555 centered on the conduits 55a ', 55a, the contacting faces of which are ground ( Figure 9 (a), (b)).
  • a first ring 554 is integral with the side bearing 35, a second ring 555 is carried by the attached spacer 52 and can rotate slightly on its axis because it is mounted on an externally domed ring 558, absorbing any defects in geometry between the faces in touch.
  • the movement of the second ring 555 is limited to an axial movement thanks to the presence of a pin 557.
  • the contact between the two faces of the first 554 and second 555 rings is made permanently thanks to the combined action of the springs 556 and due to the oil pressure inside the rings 554.555 greater than the pressure outside the rings 554.555.
  • Each hydraulic spool 371 ', 372' can thus be moved by the oil pressure (shown schematically by the white arrow in figure 8 (b)) in the pilot circuit 55, independent of the lubrication circuit 36 and the control circuit 37.
  • control rod 30 can, moreover, comprise a rewashing circuit 38 comprising at least one bore 38a and a non-return valve 38b, between the third chamber 33 and one of the other two chambers 31, 32 ( Figure 7 (a) and (c), Figure 8 (a)).
  • the non-return valve 38b is configured so as to allow an oil circulation from the third chamber 33 to one of the other two chambers 31, 32 (to the second chamber 32 in the example of FIG. 7 (c)) ), when the pressure in said chamber 31, 32 is lower than the pressure in the third chamber 33.
  • Such a configuration is advantageous in that the third chamber 33, supplied by the lubrication circuit 36, is used to replenish the circuit of control 37, when the pressure in the chamber 31,32 connected to the regavage circuit 38 passes below the lubricating oil pressure.
  • the object of this regwashing circuit 38 is to raise the average pressure in the chambers 31 and 32 above the supply pressure available in the third chamber 33 thanks to the pump effect generated by the alternation of the forces. . It also compensates for any leaks in the system. Rewashing is effective due to the proximity between the third chamber 33 and one of the other two 31,32.
  • the rewashing circuit will be made to communicate with the second chamber 32, that is to say the one which is not subjected to the combustion forces transmitted by the mobile coupling 1 because the forces generated by the combustion are generally greater than those generated by the inertias, which means that the second chamber 32 will see the greatest depression and the lowest instantaneous pressure, thus improving the regavage.
  • the control rod 30 may further comprise a discharge circuit 39 comprising at least one bore 39a and a non-return valve 39b between the first 31 or the second 32 chambers and the outside of the rod 30, so as to evacuate the oil of the control circuit 37, when the pressure in said circuit 37 exceeds a determined maximum pressure.
  • a discharge circuit 39 comprising at least one bore 39a and a non-return valve 39b between the first 31 or the second 32 chambers and the outside of the rod 30, so as to evacuate the oil of the control circuit 37, when the pressure in said circuit 37 exceeds a determined maximum pressure.
  • a non-return valve 39b whose opening pressure is greater than 200 bars or 300 bars.
  • the role of such a discharge circuit 39 is to limit the increase in average pressure in the control circuit 37, and in particular in the first 31 and the second 32 hydraulic chambers.
  • the instantaneous pressures in the chambers 31, 32 which pass through peaks due to inertia and / or combustion forces transmitted, are also limited, which allows existing and high-performance sealing solutions at a lower cost for the connecting rod. order 30.
  • the control system according to the present invention for an engine with variable compression ratio, comprises one or more control rod (s) as described above.
  • the mobile coupling 1 of the engine 100 described in the introduction, integrating the combustion pistons 10, the main connecting rods 11, the return members 12 and the crankshaft 13 can remain unchanged as well as the upper part of the engine.
  • the shape of the telescopic control rods is designed to fit into the current size of the engine, thus avoiding increasing the center distance of the engine 100.

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Abstract

L'invention concerne une bielle télescopique de commande (30) pour un moteur à taux de compression variable comprenant : - un pied de bielle (30a) présentant respectivement un œilleton et un piston (34) à ses extrémités; - une tête de bielle (30b) servant de corps de vérin dans lequel ledit piston (34) définit une première (31) et une deuxième (32) chambres hydrauliques, et une troisième chambre (33) latérale située entre la première (31) et la deuxième (32) chambres; la tête de bielle (30b) comprend deux paliers latéraux (35) coaxiaux destinés à établir une liaison pivot avec une partie fixe du moteur; - un circuit de lubrification (36) comprenant au moins un premier conduit (36a) aménagé dans la tête de bielle (30b), reliant un espace interne de chaque palier latéral (35) et la troisième chambre (33), quelle que soit la longueur de la bielle, et comprenant au moins un deuxième conduit (36b) aménagé dans le pied de bielle (30a), reliant la troisième chambre (33) et l'œilleton.

Description

BIELLE TELESCOPIQUE DE COMMANDE POUR MOTEUR A TAUX DE
COMPRESSION VARIABLE
DOMAINE DE L' INVENTION
La présente invention concerne le domaine des moteurs à taux de compression variable comprenant un système de commande dudit taux. L'invention concerne en particulier une bielle télescopique de commande incluse dans ledit système de commande.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L' INVENTION
Parmi les différentes architectures de moteurs à taux de compression variable, on trouve un moteur appelé VC-T (pour « variable compression - turbo ») développé par le groupe Nissan et décrit notamment dans le document EP2787196. Il comprend quatre cylindres et quatre pistons de combustion 10. Chaque piston de combustion 10 est relié à un organe de renvoi 12 par une bielle principale 11 (figure 1). L'organe de renvoi 12 comporte trois axes de rotation 12a,12b,12c, parallèles à l'axe x de rotation du vilebrequin 13, pour établir trois liaisons pivots, respectivement avec la bielle principale 11, avec un maneton du vilebrequin 13 et avec le pied 20a d'une bielle de commande 20. La tête 20b de la bielle de commande 20 est montée sur un arbre à excentriques 22 d'axe parallèle à l'axe x de rotation du vilebrequin 13. Les quatre bielles de commande 20, associées aux quatre pistons de combustion 10, établissent une liaison pivot avec ledit arbre à excentriques 22. Ce dernier comprend un levier central 23 relié à une extrémité d'une biellette 24, l'autre extrémité de la biellette 24 étant reliée à un autre levier 25 intégré à un moyen de pilotage électrique 26, par exemple un bras mobile en rotation actionné par un moteur. Ces différents composants peuvent être classés dans deux groupes distincts :
• L'attelage mobile 1 intégrant les pistons de combustion 10, les bielles principales 11, les organes de renvoi 12 et le vilebrequin 13,
• Le système de commande 2 intégrant les bielles de commande
20, l'arbre à excentriques 22, les leviers 23,25, la biellette 24 et le moyen de pilotage électrique 26.
Lorsque le bras mobile 25 du moyen de pilotage 26 est actionné, la biellette 24 change de position, et entraine la rotation de l'arbre à excentriques 22 autour de son propre axe, modifiant simultanément la position des quatre bielles de commande 20. La nouvelle position des bielles de commande 20 induit un changement de position des organes de renvoi 12. La troisième liaison pivot 12c, que chaque organe de renvoi 12 établit avec chaque bielle de commande 20, change de position dans le plan (y,z) normal à l'axe x du vilebrequin 13 sous l'effet de la traction ou de la poussée de la bielle de commande 20 ; la première liaison pivot 12a de chaque organe de renvoi 12 est alors déplacée dans le plan (y,z) par effet levier, ce qui provoque le changement de course de tous les pistons de combustion 10 dans les cylindres.
Un tel système de commande 2 permet donc de faire varier le taux de compression du moteur 100. Il présente néanmoins l'inconvénient de commander de manière indissociée les pistons des quatre cylindres, ce qui peut impacter la performance énergétique du moteur 100.
Le document DE102010019756 décrit un moteur à taux de compression variable comprenant un attelage mobile 1 similaire à celui décrit précédemment. Le système de commande 2 est par contre différent, il intègre des dispositifs d'ajustement assimilables à des bielles de commande à longueur variable, dont les têtes sont en liaison pivot, reliées chacune indépendamment avec le bloc moteur. La variation de la longueur d'un dispositif d'ajustement modifie la position de l'organe de renvoi connecté à l'autre extrémité dudit dispositif, ce qui provoque le changement de course du piston de combustion associé. Le taux de compression de chaque piston peut ainsi être piloté indépendamment par la bielle de commande associée.
Cette solution demeure néanmoins complexe et coûteuse à mettre en œuvre car l'encombrement des composants dans le moteur et leur assemblage requiert des aménagements et procédés spécifiques.
Il existe donc un besoin, dans une architecture de moteur telle que précitée, d'un système de commande simple, compact, fiable et facilitant l'assemblage moteur.
OBJET DE L' INVENTION
La présente invention vise à atteindre tout ou partie des objectifs précités en proposant une bielle télescopique de commande incluse dans un système de commande pour piloter un moteur à taux de combustion variable.
BREVE DESCRIPTION DE L' INVENTION
L'invention concerne une bielle télescopique de commande pour un moteur à taux de compression variable comprenant : un pied de bielle d'axe longitudinal, présentant, à une extrémité, un œilleton destiné à établir une liaison pivot avec un organe de renvoi du moteur et présentant, à une autre extrémité, un piston, et
- une tête de bielle servant de corps de vérin dans lequel ledit piston définit une première et une deuxième chambres hydrauliques dont le remplissage et le vidage respectifs modifient la longueur de la bielle, et une troisième chambre latérale située entre la première et la deuxième chambre ; la tête de bielle comprenant en outre deux paliers latéraux coaxiaux, d'axe transverse normal à l'axe longitudinal, destinés à établir une liaison pivot avec une partie fixe du moteur ; - un circuit de lubrification comprenant au moins un premier conduit aménagé dans la tête de bielle, établissant une communication fluidique entre un espace interne de chaque palier latéral et la troisième chambre, quelle que soit la longueur de la bielle, et comprenant au moins un deuxième conduit aménagé dans le pied de bielle, en communication fluidique avec la troisième chambre et débouchant dans l'œilleton.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement réalisables :
• chaque palier latéral présente un épaulement pour assurer le positionnement selon l'axe transverse de la bielle par rapport à la partie fixe du moteur ;
• la troisième chambre présente une forme annulaire, pour faciliter un libre passage de l'huile du circuit de lubrification entre les deux paliers latéraux de la bielle ;
• la bielle comprend une entretoise rapportée sur chaque palier latéral et destinée à être solidaire de la partie fixe du moteur, chaque entretoise comprenant au moins un conduit d'alimentation destiné à alimenter en huile l'espace interne du palier latéral et à lubrifier une surface externe dudit palier, lorsque la bielle est montée dans le moteur ;
• la bielle comprend une bague épaulée intercalée entre un palier latéral et son entretoise rapportée, pour limiter les frottements liés au mouvement d'oscillation de la bielle de commande par rapport à la partie fixe du moteur ; • la bielle comprend un circuit de commande, indépendant du circuit de lubrification, pour établir ou fermer une communication fluidique entre la première chambre et la deuxième chambre ;
• le circuit de commande comprend un premier tiroir hydraulique et un deuxième tiroir hydraulique, respectivement logés dans le premier et le deuxième palier latéral de la bielle :
- un déplacement du premier tiroir hydraulique permettant d'établir une circulation d'huile de la première chambre vers la deuxième chambre, via des passages aménagés dans la tête de bielle,
- un déplacement du deuxième tiroir hydraulique permettant d'établir une circulation d'huile de la deuxième chambre vers la première chambre, via d'autres passages aménagés dans la tête de bielle ;
• chaque tiroir hydraulique est destiné à être en contact via une bille avec un piston de pilotage porté par la partie fixe du moteur, chaque piston de pilotage étant susceptible d'être déplacé par une pression d'huile d'un circuit de pilotage, indépendant du circuit de lubrification et du circuit de commande, pour induire le déplacement du tiroir associé ;
• la bielle comprend un circuit de regavage comportant au moins un perçage et un clapet anti-retour, de manière à autoriser une circulation d'huile depuis la troisième chambre vers l'une des deux autres chambres ;
• la bielle comprend un circuit de décharge comportant au moins un perçage et un clapet anti-retour entre la première ou la deuxième chambre et l'extérieur de la bielle, de manière à évacuer de l'huile du circuit de commande lorsque la pression dans ledit circuit excède une pression maximale déterminée.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée de l'invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquelles :
• La figure 1 présente un attelage mobile et un système de commande du taux de compression variable dans un moteur selon l'état de la technique ;
• La figure 2 présente une vue de côté d'un attelage mobile et d'un système de commande d'un moteur à taux de compression variable, ledit système incluant une bielle de commande conforme à l'invention ;
• Les figures 3a et 3b présentent une bielle de commande pour un moteur à taux de compression variable conforme à l'invention ;
• Les figures 4a et 4b présentent une pluralité de bielles de commande accolées, destinées à un moteur à taux de compression variable, et conformes respectivement à un premier (4a) et à un deuxième (4b) mode de réalisation de l'invention ; ces figures illustrent en particulier le circuit de lubrification desdites bielles de commande ;
• Les figures 5a et 5b présentent tout ou partie d'une bielle de commande pour un moteur à taux de compression variable, selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
• Les figures 6 et 7 présentent une bielle de commande selon un premier mode de réalisation de l'invention, illustrant en particulier le circuit de commande et le circuit de pilotage de ladite bielle ; • Les figures 8a, 8b, 9a et 9b présentent une bielle de commande selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, illustrant en particulier le circuit de commande et le circuit de pilotage de ladite bielle.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L' INVENTION
Dans la partie descriptive, les mêmes références sur les figures pourront être utilisées pour des éléments de même type ou de même fonction. Les figures sont des représentations schématiques dont certains détails, dans un objectif de lisibilité, ne sont pas nécessairement à l'échelle.
L'invention va être décrite dans le contexte d'un moteur 100 à taux de compression variable comprenant un attelage mobile 1 tel que décrit dans la partie introductive et brièvement rappelé ci-après.
Comme illustré sur la figure 2, l'attelage mobile 1 comporte un vilebrequin 13, au moins un piston de combustion 10 destiné à coulisser dans un cylindre de combustion 50 (partiellement représenté sur la figure 2). Ledit cylindre 50 est intégré dans un bloc-moteur (non représenté).
Le piston de combustion 10 est destiné à se déplacer entre un point mort bas PMB et un point mort haut PMH. Comme bien connu, le point mort haut PMH correspond au moment où le piston 10 est au point le plus haut de sa course dans le cylindre 50, juste avant qu'il ne reparte dans l'autre sens. Dans le cas d'un moteur à taux de compression variable, le point mort haut PMH peut être atteint à différentes altitudes : pour le taux de compression maximum, le point mort haut PMH se situera à l'altitude maximale Amax ; pour le taux de compression minimum, le point mort haut PMH se situera à l'altitude Amin et pour un taux de compression intermédiaire, il se situera entre ces deux altitudes Amax, Amin.
L'attelage mobile 1 comprend au moins une bielle principale 11 reliée en une extrémité au piston de combustion 10. Il comprend également au moins un organe de renvoi 12 relié, d'une part, à l'autre extrémité de la bielle principale 11, d'autre part à un maneton du vilebrequin 13 et enfin à un pied 30a d'une bielle de commande 30. Plus particulièrement, l'organe de renvoi 12 présente trois axes de rotation pour établir une première 12a, une deuxième 12b et une troisième 12c liaisons pivot respectivement avec la bielle principale 11, avec le maneton du vilebrequin 13 et avec le pied 30a de la bielle de commande 30 (décrite ci-dessous).
Le moteur 100 comprend également un système de commande 3 du taux de compression. Ledit système 3 comporte au moins une bielle de commande 30 de longueur variable, associée à un piston de combustion 10. La modification de la longueur de la bielle de commande 30 permet de modifier l'altitude du point mort haut PMH du piston de combustion 10 dans son cylindre 50, pour faire varier le taux de compression du moteur. En effet, la tête 30b de la bielle de commande 30 établissant une liaison pivot selon un axe normal au plan (x,y) avec une partie fixe 51 solidaire du bloc moteur, la variation de longueur de ladite bielle 30 va modifier la position, dans le plan (y,z), de la troisième liaison pivot 12c de l'organe de renvoi 12 et par conséquent la position de la première liaison pivot 12a : cela provoque le changement de course du piston de combustion 10 associé, soit en d'autres termes l'altitude du point mort haut PMH dudit piston 10.
La bielle de commande 30 selon l'invention est une bielle télescopique présentant un pied 30a et une tête 30b. Son pied 30a s'étend selon un axe longitudinal L, et présente, à une de ses extrémités, un œilleton dans lequel se loge l'organe de renvoi 12 au niveau de sa troisième liaison pivot 12c. Le pied 30a de la bielle 30 comporte, à son autre extrémité, un piston hydraulique 34 apte à coulisser dans un corps de vérin aménagé dans la tête 30b de la bielle 30 (figure 3a). Une première chambre 31 et une deuxième chambre 32 sont définies dans ledit corps de vérin, de part et d'autre du piston hydraulique 34 qui intègre des étanchéités. La première chambre 31 est nommée « chambre haute pression » car reprenant les efforts de combustion ; par opposition, la deuxième chambre 32 est appelée « chambre basse pression ». Le remplissage et le vidage respectifs de la première 31 et de la deuxième 32 chambres modifient la longueur de la bielle 30.
Avantageusement, la bielle de commande 30 comprend un dispositif de rappel 341, tendant à la ramener à une longueur minimale, correspondant ici au taux de compression maximal du moteur. Cela permet d'apporter un effort supplémentaire (en plus des efforts d'inertie qui s'appliquent lors du fonctionnement du moteur) sur le piston hydraulique 34, et d'accroitre ainsi la rapidité de changement de position vers un taux maximal de compression.
La tête 30b de la bielle de commande 30 comprend dans sa partie interne l'alésage du vérin ; cet alésage est fermé par un couvercle fixé par exemple au moyen de quatre vis. Préférentiellement, le piston hydraulique 34 est prévu de manière à avoir des sections équivalentes au niveau des deux chambres 31,32.
Le piston hydraulique 34 définit également une troisième chambre 33 latérale, située entre la première chambre 31 et la deuxième chambre 32. Elle est nommée « latérale » car disposée entre les parois internes latérales du corps de vérin et celles du piston hydraulique 34. La tête 30b de la bielle de commande 30 comprend deux paliers latéraux 35 coaxiaux d'axe transverse T normal à l'axe longitudinal L (figure 3b). Ces paliers latéraux 35 sont destinés à établir un liaison pivot avec une partie fixe 51 solidaire du bloc moteur. La position latérale desdits paliers 35 permet de compacter la bielle de commande 30 par rapport à un vérin classique avec les points de liaison aux extrémités, limitant ainsi l'encombrement dans le bloc moteur. Avantageusement, chaque palier latéral 35 présente un épaulement 35a pour assurer le positionnement de la bielle 30, selon l'axe transverse T, par rapport à la partie fixe 51 du moteur. Rappelons que l'axe transverse T est destiné à être parallèle à l'axe x du vilebrequin 13, lorsque la bielle de commande 30 est montée dans le moteur 100.
La bielle de commande 30 selon l'invention comprend en outre un circuit de lubrification 36 (figures 4a, 4b). Comme son nom l'indique, ce circuit 36 est alimenté par une huile de lubrification à faible pression, typiquement entre 2 et 6 bars. Il comporte au moins un premier conduit 36a aménagé dans la tête de bielle 30b, établissant une communication fluidique entre un espace interne de chaque palier latéral 35 et la troisième chambre 33, quelle que soit la longueur de la bielle 30. Avantageusement, la troisième chambre 33 présente une forme annulaire, pour faciliter un libre passage de l'huile du circuit de lubrification entre les deux paliers latéraux 35 de la bielle 30.
L'arrivée de l'huile de lubrification depuis la partie fixe 51 du moteur jusqu'à l'espace interne de chaque palier latéral 35 sera décrite plus loin.
Le circuit de lubrification 36 comprend au moins un deuxième conduit 36b aménagé dans le pied de bielle 30a, en communication fluidique avec la troisième chambre 33 et débouchant dans l'œilleton. Cette architecture ingénieuse de la bielle de commande 30 permet l'acheminement d'huile depuis les paliers latéraux 35 jusqu'à l'œilleton, pour la lubrification de la liaison pivot 12c de ce dernier avec l'organe de renvoi 12.
De manière avantageuse, la bielle de commande 30 comprend une entretoise 52 rapportée sur chaque palier latéral 35, illustrée sur les figures 5a et 5b. Les entretoises rapportées 52 sont destinées à être solidaires de la partie fixe 51 du moteur. On rappelle que la partie fixe 51 est solidaire du bloc supportant le vilebrequin 13. La liaison entre les paliers latéraux 35 et les entretoises rapportées 52 autorise le mouvement d'oscillation de la bielle de commande 30 nécessaire au fonctionnement du système de commande 3 dans le moteur 100. Pour cela, chaque entretoise rapportée 52 présente un logement interne cylindrique, pour accueillir un palier latéral 35. L'enveloppe externe de l'entretoise 52 pourra également être cylindrique. Il peut néanmoins être avantageux de prévoir une enveloppe externe ovoïde pour bloquer tout mouvement de la rotation de l'entretoise 52 vis-à-vis de la partie fixe 51 du moteur. On peut aussi prévoir que le logement interne accueillant un palier latéral 35 soit excentré par rapport à l'axe central de l'enveloppe externe de l'entretoise rapportée 52, qui sera choisie dans ce cas cylindrique ou ovoïde : cela procure également une fonction anti-rotation.
Préférentiellement, la bielle de commande 30 comprend une bague épaulée 53 intercalée entre chaque palier latéral 35 et son entretoise rapportée 52, pour limiter les frottements liés au mouvement d'oscillation de la bielle de commande 30 par rapport à la partie fixe 51 du moteur, et pour reprendre partiellement les efforts de combustion ainsi que ceux d'inertie de l'attelage mobile 1. La bague épaulée 53 peut par exemple être formée dans un matériau tel que l'acier ou le bronze. Chaque entretoise rapportée 52 comprend au moins un conduit d'alimentation 52a destiné à acheminer l'huile de lubrification dans l'espace interne du palier latéral 35 et sur une surface externe dudit palier 35, lorsque la bielle 30 est montée dans le moteur 100.
Comme cela est visible sur la figure 4b, l'alimentation externe 54 en huile de lubrification à basse pression, issue de la partie fixe 51 du moteur, communique ainsi avec le conduit d'alimentation 52a de l'entretoise rapportée 52, lequel communique avec un espace interne d'un palier latéral 35, pour acheminer l'huile de lubrification jusqu'à la troisième chambre 33 (via le premier conduit 36a du circuit de lubrification 36), et avec un espace externe d'un palier latéral 35, pour lubrifier la liaison pivot entre la bielle 30 et la partie fixe 51 du moteur.
Dans un moteur 100 comprenant, par exemple, quatre bielles de commande 30 (pour commander quatre pistons de combustion), toutes les entretoises rapportées 52 pourront comporter un conduit d'alimentation 52a directement en communication fluidique avec l'alimentation externe 54 en huile de lubrification (circuit d'alimentation général du moteur 100). Alternativement, et préférentiellement, seules l'entretoise rapportée 52 de la première bielle 30 à une extrémité de l'alignement des quatre têtes de bielle 30b, et l'entretoise rapportée 52 de la quatrième bielle 30 à l'autre extrémité, comportent un conduit d'alimentation 52a directement en communication fluidique avec l'alimentation externe 54 en huile de lubrification (figure 4b). Les autres entretoises rapportées 52 accolées deux à deux du fait de l'alignement des quatre têtes de bielle 30b, voient leur conduit d'alimentation 52a respectif communiquer avec le conduit 52a de l'entretoise 52 voisine : cela permet une circulation de l'huile dans les circuits de lubrification 36 de toutes les bielles 30, via l'espace interne des paliers latéraux 35 et les troisièmes chambres 33. Le circuit de lubrification 36 interne à toute la ligne de rotation des bielles de commande 30 alimente également chaque pied de bielle 30a, comme énoncé précédemment, via le deuxième conduit 36b reliant chaque troisième chambre 33 à un œilleton.
Notons que la présence des entretoises rapportées 52 facilite le montage de la (ou des) bielle (s) de commande 30 dans le moteur 100. En effet, elles permettent une insertion individuelle de chaque bielle télescopique 30 dans les paliers aménagés du bloc-cylindres (partie fixe 52 du moteur). Sans la présence de ces entretoises 52, il y aurait nécessité de monter en même temps toutes les bielles de commande 30 sur le bloc- cylindres.
La bielle de commande 30 comprend avantageusement un circuit de commande 37, indépendant du circuit de lubrification 36, pour établir ou fermer une communication fluidique entre la première chambre 31 et la deuxième chambre 32, et permettre le transvasement de fluide (d'huile en l'occurrence) d'une chambre à l'autre.
Par indépendant du circuit de lubrification 36, on entend que le circuit de commande 37 est susceptible de présenter une pression d'huile différente de celle du circuit de lubrification 36, en l'occurrence une pression plus élevée. Nous verrons néanmoins que ces deux circuits peuvent communiquer par l'intermédiaire d'un clapet dit de regavage, autorisant la circulation d'huile depuis le circuit de lubrification 36 vers le circuit de commande 37, lorsque la pression dans ce dernier passe en-dessous de la pression d'huile dans le circuit de lubrification 36.
L'huile circulant dans le circuit de commande 37, a donc ici la même nature que l'huile de lubrification. Comme cela est facilement compréhensible, l'alimentation en huile de la première chambre 31 et le vidage de la deuxième chambre 32 commande la bielle 30 vers sa longueur minimale ; à l'inverse, l'alimentation de la deuxième chambre 32 en huile et le vidage de la première chambre 31 commande la bielle 30 vers sa longueur maximale. Enfin, avec le blocage de la circulation fluidique entre les chambres 31,32, la bielle de commande 30 peut demeurer à une longueur intermédiaire.
De manière générale, le circuit de commande 37 comprend des passages d'huile (37a,37b), par exemple sous forme de perçages aménagés dans la tête de bielle 30b, faisant communiquer les première 31 et deuxième 32 chambres entre elles. Le circuit de commande 37 comprend également des distributeurs fluidiques, préférentiellement portées par la tête de bielle 30b, permettant d'ouvrir ou d'obturer lesdits passages d'huile et de gérer le sens de circulation de l'huile entre les deux chambres 31,32. Il existe de nombreuses façons de mettre en œuvre un tel circuit de commande 37.
Selon un premier mode de mise en œuvre avantageux illustré sur les figures 5b et 6, le circuit hydraulique de commande 37 comprend un premier tiroir hydraulique 371 et un deuxième tiroir hydraulique 372, respectivement logés dans le premier palier latéral 35 et le deuxième palier latéral 35 de la bielle. Préférentiellement, les deux tiroirs sont disposés selon l'axe transversal T, coaxialement avec les paliers latéraux 35. Cette orientation évite aux tiroirs hydrauliques 371,372 de subir les efforts d'inertie et/ou de combustion s'appliquant à la bielle 30, qui pourraient venir parasiter 1'actionnement desdits tiroirs.
Un déplacement selon l'axe transversal T du premier tiroir hydraulique 371 permet par exemple d'établir une circulation d'huile (schématisée par les flèches noires sur la figure 6) de la première chambre 31 vers la deuxième chambre 32, via des premiers passages 37a aménagés dans la tête de bielle 30b. En pratique, le déplacement du premier tiroir 371 met en communication les premiers passages 37a menant aux deux chambres 31,32, et un premier clapet anti-retour 37c est disposé sur lesdits premiers passages 37a, autorisant uniquement une circulation de fluide de la première chambre 31 vers la deuxième chambre 32 (figure 7 (a), (b)).
Un déplacement du deuxième tiroir hydraulique 372 permet d'établir une circulation d'huile de la deuxième chambre 32 vers la première chambre 31, via des deuxièmes passages 37b aménagés dans la tête de bielle 30b. En pratique, le déplacement du deuxième tiroir 372 met en communication les deuxièmes passages 37b menant aux deux chambres 31,32, et un deuxième clapet anti retour 37d est disposé sur lesdits deuxièmes passages 37b, autorisant uniquement une circulation de fluide de la deuxième chambre 32 vers la première chambre 31.
Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur la figure 8, le circuit hydraulique de commande 37 comprend un premier tiroir hydraulique 371' et un deuxième tiroir hydraulique 372', chacun logé dans la tête de bielle 30b. Préférentiellement, les deux tiroirs sont disposés parallèlement à l'axe transversal T. Comme évoqué précédemment, cette orientation évite aux tiroirs hydrauliques 371,372 de subir les efforts d'inertie et/ou de combustion s'appliquant à la bielle 30.
Chaque tiroir hydraulique 371',372' comprend avantageusement un mécanisme de clapet anti-retour, qui n'autorise une circulation d'huile que dans un sens (figure 8 (b)). Dans leur position de repos, les tiroirs 371',372' bloquent toute communication entre les chambres 31,32. Un déplacement selon l'axe transversal T du premier tiroir hydraulique 371' dans son logement permet par exemple d'établir une circulation d'huile de la première chambre 31 vers la deuxième chambre 32, via des premiers passages 37a' aménagés dans la tête de bielle 30b. En pratique, le déplacement du premier tiroir 371' met en communication les premiers passages 37a' menant aux deux chambres 31,32, en autorisant uniquement une circulation de fluide de la première chambre 31 vers la deuxième chambre 32. De la même façon, un déplacement du deuxième tiroir hydraulique 372' permet d'établir une circulation d'huile de la deuxième chambre 32 vers la première chambre 31, via des deuxièmes passages 37b aménagés dans la tête de bielle 30b.
Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation décrits, pour générer le déplacement des tiroirs hydrauliques 371,372,371',372' et plus généralement, 1'actionnement des distributeurs fluidiques du circuit de commande 37, la bielle 30 selon l'invention met en œuvre un autre circuit hydraulique, dit circuit de pilotage 55. Le circuit de pilotage 55 est alimenté par un fluide sous pression (air, gaz, huile ou autre liquide) venant de la partie fixe 51 du moteur.
Selon une première option, 1 'actionnement des distributeurs fluidiques du circuit de commande 37 peut être opéré par voie mécanique. Une telle option peut être avantageuse en ce qu'elle évite une gestion parfois complexe de l'étanchéité entre parties fixe et mobile. En particulier dans le premier mode de réalisation énoncé précédemment, le déplacement des tiroirs hydrauliques 371,372 est piloté par actionnement mécanique. Pour cela, chaque tiroir hydraulique 371,372 est destiné à être en contact via une bille 553 avec un piston de pilotage 551,552 porté par la partie fixe 51 du moteur, et plus particulièrement porté par l'entretoise rapportée 52.
Chaque piston de pilotage 551,552 peut être déplacé par la pression d'huile (schématisée par les flèches blanches sur la figure 6) dans le circuit de pilotage 55, indépendant du circuit de lubrification 36 et du circuit de commande 37, pour induire le déplacement du tiroir hydraulique 371,372 associé. Le circuit de pilotage 55 est ici totalement extérieur à la bielle de commande 30. L'huile de ce circuit 55 est acheminée via des conduits 55a,55b depuis la partie fixe 51 du moteur jusqu'à un logement interne de chaque entretoise rapportée 52, lequel logement accueille le piston de pilotage 551,552.
Le contact mécanique entre le piston de pilotage 551,552 et le tiroir hydraulique 371,372 est assuré par une bille 553, qui est capable d'accommoder l'oscillation de la bielle 30 par rapport aux éléments fixes du moteur, dont notamment par rapport au piston de pilotage 551,552. Cette configuration apporte donc une solution simple et robuste de pilotage externe du circuit hydraulique de commande 37 de la bielle 30.
Selon une deuxième option, le circuit de pilotage 55 établit une connexion fluidique entre la partie fixe 51 et les paliers latéraux 35 de la bielle de commande 30 mobile en rotation. En particulier dans le deuxième mode de réalisation énoncé précédemment, le déplacement des tiroirs hydrauliques 371',372' est piloté par actionnement fluidique. Une telle connexion peut être réalisée par exemple comme illustré sur la figure 9 (a) et (b) en utilisant des joints oscillants entre parties fixe et mobile. Pour cela, chaque tiroir hydraulique 371',372' est destiné à être déplacé par la pression d'huile du circuit de pilotage 55. Des conduits 55a' sont aménagés dans la tête de bielle 30b d'un point central d'un premier palier latéral 35 jusqu'au premier tiroir 371' et d'un point central d'un deuxième palier latéral 35 jusqu'au deuxième tiroir 372'. Des conduits 55a sont également aménagés dans l'entretoise rapportée 52 et communiquent avec la partie fixe 51 du moteur. La connexion fluidique entre un conduit 55a' de la partie mobile (bielle 30) et un conduit 55a de la partie fixe 51 est établie via deux bagues 554,555 centrées sur les conduits 55a',55a, dont les faces en contact sont rectifiées (figure 9 (a), (b)). Une première bague 554 est solidaire du palier latéral 35, une deuxième bague 555 est portée par l'entretoise rapportée 52 et peut légèrement rotuler sur son axe car elle est montée sur une bague bombée extérieurement 558, absorbant les défauts éventuels de géométrie entre les faces en contact. Le déplacement de la deuxième bague 555 est limité à un déplacement axial grâce à la présence d'un pion 557. Le contact entre les deux faces des première 554 et deuxième 555 bagues se fait en permanence grâce à l'action combinée des ressorts 556 et du fait de la pression d'huile à l'intérieur des bagues 554,555 supérieure à la pression à l'extérieur des bagues 554,555.
Chaque tiroir hydraulique 371',372' peut ainsi être déplacé par la pression d'huile (schématisée par la flèche blanche sur la figure 8 (b)) dans le circuit de pilotage 55, indépendant du circuit de lubrification 36 et du circuit de commande 37.
Comme évoqué plus haut, la bielle de commande 30 peut, par ailleurs, comprendre un circuit de regavage 38 comportant au moins un perçage 38a et un clapet anti-retour 38b, entre la troisième chambre 33 et l'une des deux autres chambres 31,32 (figure 7 (a) et (c), figure 8 (a)). Le clapet anti-retour 38b est configuré de manière à autoriser une circulation d'huile depuis la troisième chambre 33 vers l'une des deux autres chambres 31,32 (vers la deuxième chambre 32 sur l'exemple de la figure 7 (c)), lorsque la pression dans ladite chambre 31,32 est inférieure à la pression dans la troisième chambre 33. Une telle configuration est avantageuse en ce que la troisième chambre 33, alimentée par le circuit de lubrification 36, est utilisée pour réalimenter le circuit de commande 37, lorsque la pression dans la chambre 31,32 raccordée au circuit de regavage 38 passe en- dessous de la pression d'huile de lubrification. L'objet de ce circuit de regavage 38 est de remonter la pression moyenne dans les chambres 31 et 32 au-dessus de la pression d'alimentation disponible dans la troisième chambre 33 grâce à l'effet de pompe généré par l'alternance des efforts. Il permet également de compenser d'éventuelles fuites dans le système. Le regavage est efficace du fait de la proximité entre la troisième chambre 33 et l'une des deux autres 31,32.
Préférentiellement, on fera communiquer le circuit de regavage avec la deuxième chambre 32, c'est-à-dire celle qui ne subit pas les efforts de combustion transmis par l'attelage mobile 1 car généralement les efforts générés par la combustion sont supérieurs à ceux générés par les inerties, ce qui signifie que la deuxième chambre 32 verra la plus grande dépression et la pression instantanée la plus basse, améliorant ainsi le regavage.
La bielle de commande 30 peut en outre comprendre un circuit de décharge 39 comportant au moins un perçage 39a et un clapet anti-retour 39b entre la première 31 ou la deuxième 32 chambres et l'extérieur de la bielle 30, de manière pour évacuer de l'huile du circuit de commande 37, lorsque la pression dans ledit circuit 37 excède une pression maximale déterminée. On pourra par exemple choisir un clapet anti-retour 39b dont la pression d'ouverture est supérieure à 200 bars ou 300 bars. Le rôle d'un tel circuit de décharge 39 est de limiter l'augmentation de pression moyenne dans le circuit de commande 37, et notamment dans la première 31 et la deuxième 32 chambres hydrauliques. Les pressions instantanées dans les chambres 31,32 qui passent par des pics du fait de efforts d'inertie et/ou de combustion transmis, sont également limitées, ce qui autorise des solutions d'étanchéité existantes et performantes à moindre coût pour la bielle de commande 30. Le système de commande conforme à la présente invention, pour un moteur à taux de compression variable, comprend une ou plusieurs bielle(s) de commande 30 telle (s) que précédemment décrite (s). L'attelage mobile 1 du moteur 100 décrit en introduction, intégrant les pistons de combustion 10, les bielles principales 11, les organes de renvoi 12 et le vilebrequin 13 peut rester inchangé ainsi que la partie supérieure du moteur. La forme des bielles télescopiques de commande est conçue pour s'intégrer dans l'encombrement actuel du moteur, évitant ainsi d'augmenter l'entraxe du moteur 100.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en œuvre et exemples décrits, et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1.Bielle télescopique de commande (30) pour un moteur (100) à taux de compression variable comprenant : un pied de bielle (30a) d'axe longitudinal (L), présentant, à une extrémité, un œilleton destiné à établir une liaison pivot avec un organe de renvoi du moteur et présentant, à une autre extrémité, un piston (34), et
- une tête de bielle (30b) servant de corps de vérin dans lequel ledit piston (34) définit une première (31) et une deuxième (32) chambres hydrauliques dont le remplissage et le vidage respectifs modifient la longueur de la bielle (30), et une troisième chambre (33) latérale située entre la première (31) et la deuxième (32) chambre ; la tête de bielle (30b) comprenant en outre deux paliers latéraux (35) coaxiaux, d'axe transverse (T) normal à l'axe longitudinal (L), destinés à établir une liaison pivot avec une partie fixe (51) du moteur ;
- un circuit de lubrification (36) comprenant au moins un premier conduit (36a) aménagé dans la tête de bielle (30b), établissant une communication fluidique entre un espace interne de chaque palier latéral (35) et la troisième chambre (33), quelle que soit la longueur de la bielle (30), et comprenant au moins un deuxième conduit (36b) aménagé dans le pied de bielle (30a), en communication fluidique avec la troisième chambre (33) et débouchant dans l'œilleton.
2.Bielle télescopique de commande (30) selon la revendication précédente, dans laquelle chaque palier latéral (35) présente un épaulement (35a) pour assurer le positionnement selon l'axe transverse (T) de la bielle (30) par rapport à la partie fixe (51) du moteur.
3.Bielle télescopique de commande (30) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la troisième chambre (33) présente une forme annulaire, pour faciliter un libre passage de l'huile du circuit de lubrification (36) entre les deux paliers latéraux (35) de la bielle (30).
4.Bielle télescopique de commande (30) selon l'une des revendications précédentes, comprenant une entretoise rapportée (52) sur chaque palier latéral (35) et destinée à être solidaire de la partie fixe (51) du moteur, chaque entretoise (52) comprenant au moins un conduit d'alimentation (52a) destiné à alimenter en huile l'espace interne du palier latéral (35) et à lubrifier une surface externe dudit palier (35), lorsque la bielle (30) est montée dans le moteur (100).
5.Bielle télescopique de commande (30) selon la revendication précédente, comprenant une bague épaulée (53) intercalée entre un palier latéral (35) et son entretoise rapportée (52), pour limiter les frottements liés au mouvement d'oscillation de la bielle de commande (30) par rapport à la partie fixe (51) du moteur.
6.Bielle télescopique de commande (30) selon l'une des revendications précédentes, comprenant un circuit de commande (37), indépendant du circuit de lubrification (36), pour établir ou fermer une communication fluidique entre la première chambre (31) et la deuxième chambre (32).
7.Bielle télescopique de commande (30) selon la revendication précédente, dans laquelle le circuit de commande (37) comprend un premier tiroir hydraulique (371) et un deuxième tiroir hydraulique (372), respectivement logés dans le premier et le deuxième palier latéral (35) de la bielle (30) : un déplacement du premier tiroir hydraulique (371) permettant d'établir une circulation d'huile de la première chambre (31) vers la deuxième chambre (32), via des passages (37a) aménagés dans la tête de bielle (30b), un déplacement du deuxième tiroir hydraulique (372) permettant d'établir une circulation d'huile de la deuxième chambre (32) vers la première chambre (31), via d'autres passages (37b) aménagés dans la tête de bielle (30b).
8.Bielle télescopique de commande (30) selon la revendication précédente, dans laquelle chaque tiroir hydraulique (371,372) est destiné à être en contact via une bille (553) avec un piston de pilotage (551,552) porté par la partie fixe (51) du moteur, chaque piston de pilotage (551,552) étant susceptible d'être déplacé par une pression d'huile d'un circuit de pilotage (55), indépendant du circuit de lubrification (36) et du circuit de commande (37), pour induire le déplacement du tiroir (371,372) associé.
9.Bielle télescopique de commande (30) selon l'une des revendications précédentes, comprenant un circuit de regavage (38) comportant au moins un perçage (38a) et un clapet anti-retour (38b), de manière à autoriser une circulation d'huile depuis la troisième chambre (33) vers l'une des deux autres chambres (31,32).
10. Bielle télescopique de commande (30) selon l'une des revendications précédentes, comprenant un circuit de décharge (39) comportant au moins un perçage (39a) et un clapet anti-retour (39b) entre la première (31) ou la deuxième (32) chambre et l'extérieur de la bielle (30), de manière à évacuer de l'huile du circuit de commande (37) lorsque la pression dans ledit circuit (37) excède une pression maximale déterminée.
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