Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Après un bref historique, sont présentés les paramètres de la distribution variable pour moteurs à combustion interne. Les notions de commandes Variable Valve Actuation (VVA) et Variable Valve Timing (VVT) sont définies et les principales potentialités évoquées. Dans sa forme la plus simple, la modification du diagramme de distribution est réalisée par des décaleurs ou déphaseurs. Des systèmes plus sophistiqués permettent d'agir sur la levée et/ou la durée. La stratégie de fermeture précoce Early Inlet Valve Closing (EIVC) ou tardive Late Inlet Valve Closing" (LIVC) de la soupape d'admission est abordée. Les réalisations constructives et l'explication de leur fonctionnement sont étudiées dans cet article.
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After a brief historical review, the parameters of the variable valve train system are presented. The concepts of VVA (Variable Valve Actuation) and VVT (Variable Valve Timing) are defined and their main capabilities are briefly outlined. The simplest method of modifying the valve timing is to use variable cam phasing devices. More sophisticated systems can act on lifting and/or duration. The strategy of Early Inlet Valve Closure (EIVC) or Late Inlet Valve Closure (LIVC) to achieve the Miller/Atkinson cycle is discussed. A large chapter is devoted to constructive achievements and to explaining their function. Cam phasing devices are first presented: chain, helical, and vane types followed by the technologies used to vary lifting and/or duration: switchable systems or systems with a continuously variable lift and finally systems without camshaft: "Camless" Electromechanical Valve Actuation (EVA) or Hydraulic Valve Actuation (HVA).
Auteur(s)
-
Pierre PODEVIN : Ingénieur de recherche au Conservatoire national des arts et métiers
-
Adrian CLENCI : Maître de conférence à l'université de Pitesti (Roumanie) - Chercheur associé au Conservatoire national des arts et métiers
INTRODUCTION
Dans le contexte automobile actuel, le moteur à combustion interne doit être :
-
de moins en moins polluant : respect de normes de plus en plus rigoureuses ;
-
de moins en moins gourmand afin de limiter les émissions de CO2 : respect de futures réglementations européennes et/ou engagement des constructeurs automobiles incités par une législation fiscale ;
-
de plus en plus performant : la cylindrée du moteur est réduite, tout en conservant les performances d'un moteur de taille supérieure (downsizing). La puissance spécifique des moteurs, rapport de la puissance en bout d'arbre du moteur sur la cylindrée, de dernière génération atteint 70 kW/L, alors que cette valeur était autrefois uniquement rencontrée pour les moteurs destinés à la compétition automobile. La distribution variable permet d'apporter au moteur à combustion interne un degré de souplesse supplémentaire qui autorise une augmentation de ses performances sur sa plage d'utilisation. De ce fait, cette technique concerne surtout les moteurs des véhicules de transport routier.
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MOTS-CLÉS
distribution variable levée variable décaleur camless VVT VVA EIVC LIVC EVA HVA
KEYWORDS
variable valve timing | variable valve actuation | cam phasing devices | camless | VVT | VVA | EIVC | LIVC | EVA | HVA
DOI (Digital Object Identifier)
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Réalisations constructives2. Modification du diagramme de distribution
2.1 Variation du calage
Les décaleurs ou déphaseurs représentent le premier pas dans le domaine de la distribution variable. Cela est dû à la fois à la « simplicité » technologique et aux multiples bénéfices en termes de pollution, économie de carburant, performances et stabilité de la combustion aux faibles régimes.
Le décaleur d'arbre à cames a pour fonction de faire varier le calage de(s) l'arbre(s) à cames par rapport au vilebrequin. La loi de levée de soupape et l'étalement restent constants. Autrement dit, placé sur l'arbre à cames d'admission et/ou d'échappement, son principe est de faire varier le moment d'ouverture des soupapes, sans modifier la durée totale d'ouverture. Bien entendu, le moment de la fermeture est modifié dans le même sens.
À titre d'exemple, considérons une première configuration (figure 6, courbes en trait continu) définie par le calage suivant :
AOE = 55o, RFE = 20o, AOA = 20o, RFA = 70o : la durée d'ouverture est de 255o pour l'échappement, de 270o pour l'admission et le croisement de 40o.
Si les cames d'admission et d'échappement sont disposées sur des arbres à cames différents, le diagramme peut être modifié, sans substituer ces arbres par d'autres, en les calant à des angles différents. Ainsi, il est possible d'obtenir, par exemple, une deuxième configuration (figure 6 courbes en tireté) :
AOE = 15o, RFE = 60o, AOA = 60o, RFA = 30o : les ouvertures étant constantes et le croisement passant de 40 à 120o.
Ces lois de calage privilégient, dans le cas de la première configuration, un fonctionnement à forts régimes et charges, dans la deuxième configuration un fonctionnement à moyens régimes et charges.
Dans cette dernière configuration, un faible RFA limite l'intensité des écoulements inverses (du cylindre vers l'admission) et améliore le remplissage donc le couple. Par contre, à hauts régimes un faible RFA ne permet pas de bénéficier de l'inertie de la colonne de gaz frais admis (remplissage post-PMB) d'où un déficit de couple, la première configuration est alors privilégiée.
La première configuration...
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Modification du diagramme de distribution
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BÎZÎIAC (A.), CLENCI (A.), PODEVIN (P.) - Intérêts et enjeux de la distribution variable. - 8e Cycle de conférences Cnam/SIA « Utilisation rationnelle de l'énergie dans les moteurs à combustion interne et environnement », Paris (2007).
-
(2) - DURET (P.) - Discours d'ouverture – SIA conference on variable valve actuation. - IFP Rueil, 30 nov. 2006.
-
(3) - GRIMALDI (F.), ESNÉE (F.), FLOCH (A.) - Comparison of different variable valve actuation systems impact on combustion and pumping losses. - SIA Conference on Variable Valve Actuation, IFP Rueil, 30 nov. 2006.
-
(4) - WANG (Y.) - Introduction to engine valvetrains. - SAE International, ISBN 13:978-0-7680-1079-4 (2007).
-
(5) - WIEDEMANN (H.), DELARBRE (P.), ENGELMANN (B.), KREHL (M.), SIGL (L.) - Recent developements in P/M variable-valve-timing systems for automobiles. - PM2-Tec Conference, Orlando (2002).
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