Brevet FR2345598A1 — publié le 19771021

La présente invention concerne une méthode et un dispositif améliorant le démarrage d'un moteur diesel suralimenté par un compresseur entraîné mécaniquement. Il est connu d'utiliser un compresseur pour alimenter en air un moteur diesel. Le but à atteindre est d'accroître la puissance utile de ce moteur sans modification notabIe de son encombrement ou de son poids, ou, à puissance constante, d'améliorer le rendement à faible charge du moteur diesel. Lorsque le compresseur est entraîné par le moteur diesel lui-même, son régime est lié à celui du moteur. Il en résulte une bonne adaptation de la suralimentation en dépit des variations de la vitesse de ce moteur et, on peut observer, une absence d'inertie lors des accélérations du moteur, une bonne adaptation de la courbe de couple et une production de fumées peu importante en régime transitoire. Ces avantages sont particulièrement intéressants lorsqu'il s'agit d'un moteur diesel équipant un véhicule automobile. Toutefois les compresseurs généralement utilisés ont des caractéristiques telles qu'à très faible vitesse et en particulier au démarrage,ils réalisent une compression nettement inférieure à celle correspondante aux régimes d'utilisation du moteur. L'invention propose d'améliorer le démarrage d'un moteur diesel suralimenté, qui entraine mécaniquement un compresseur assurant lTalimentation en air du moteur, en modifiant les conditions d'entrainement du compresseur pendant les périodes de démarrage. Les avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention illustrée par les figures annexéesdans lesquelles - la figure 1 représente schématiquement le dispositif selon I'invention, - la figure 2 montre le dispositif pendant la phase de démarrage du moteur diesel et - la figure 3 représente schématiquement une variante de réalisation de l'invention. Comme on l'a indiqué plus haut, le procédé selon l'invention consiste à modifier les conditions d'entrainement du compresseur pendant les périodes de démarrage. Plus précisément, pendant les périodes de démarrage le compresseur et le moteur diesel sont désaccouplés. Le compresseur est entrainé en rotation par exemple par un organe moteur auxiliaire ,à une vitesse déterminée supérieure à celle qu'il aurait s'il était entrainé par le moteur diesel. Autrement dit, on entraine le compresseur à une vitesse de rotation telle que son rapport à la vitesse de rotation du moteur ait, pendant la phase de démarrage une valeur supérieure à celle que possède ce rapport pendant les phases de fonctionnement du moteur diesel. Dans ces conditions la valeur de la vitesse à laquelle est entraîné le compresseur permet une augmentation de la pression et de la température de l'air délivré par le compresseur, ce qui favorise le démarrage du moteur. Lorsque le démarrage du moteur diesel est assuré, on entraine le compresseur à une vitesse dépendante de celle du moteur diesel. En outre, le taux de compression du moteur diesel, qui jusqu'à présent était déterminé pour satisfaire aux conditions de démarrage à froid, peut être notablement diminué, ce qui, dans la plupart des cas, favorise un bon rendement dans les conditions de fonctionnement du moteur. Un mode particulier mais non limitatif de réalisation du dispositif selon l'invention, est illustré par les figures annexées. Sur ces fizures les mêmes références ont été utilisées pour désigner les mêmes éléments. La référence 1 désigne un compresseur destiné à suralimenter un moteur diesel non représenté. L'arbre 2 du compresseur peut être entrainé en rotation par une poulie 3 portée par un palier 4 solidaire du compresseur 1 et comportant par exemple un roulement à billes 5 capable de supporter les efforts axiaux appliqués à la poulie 3. La poulie 3 est entrainée en rotation par le moteur diesel au moyen d'une courroie 6. Un organe qui'va être décrit en détail ci dessous, permet a) de lier en rotation la poulie 3 et l'arbre 2 du compresseur 1 pendant les périodes de fonctionnement du moteur, le compresseur étant entrainé à une vitesse dépendant de celle du moteur, et b) pendant les périodes de démarrage du moteur diesel, de solidariser exclusivement en rotation l'arbre 2 du compresseur et un organe moteur auxiliaire capable d'entrainer le compresseur 1 à une vitesse indépendante de celle du moteur et notablement supérieure à celle qu'aurait ce compresseur si pendant ces périodes il était entrainé par le moteur diesel. De préférence, cet organe moteur auxiliaire est constitué par un accessoire du moteur diesel, tel que par exemple mais non exclusivement, le démarreur, désingé par la référence 7. Dans ce cas, l'arbre 2 du compresseur et l'arbre 8 du démarreur sont placés coaxialement, leurs extrémités qui se font face ayant des formes complémentaires telles que 9 et 10 capables d'assurer la liaison en rotation des deux arbres 2 et 8 lorsqu'ils sont -dans une position de rapprochement. Comme il est bien connu, l'arbre 8 du démarreur peut se déplacer axialement pour que les dents 11 de l'arbre 8 engrènent avec les dents 12 d'un disque ou volant 13 solidaire en rotation du vilbrequin du moteur diesel. L'organe capable de solidariser en rotation la poulie 3 et l'arbre 2 comporte un manchon 14 entourant l'extrémité de l'arbre 2. Ce manchon peut être déplacé axialement par rapport à l'arbre 2 mais il lui est lié en rotation par tout moyen connu tel que clavette, canelures etc... Le manchon 14 porce une couronne dentée 15 (figure 2) pouvant engrener avec une couronne dentée 16 solidaire de la poulie 3. D'un coté da la couronne dentée 15, le manchon 14 a une surface extérieure cylindrique qui se loge dans un alésage axial 17 de la poulie. La longueur de cette portion cylindrique est telle que dans la position d'engrène- ment des couronnes dentées 15 et 16 la portion cylindrique du manchon soit plus longue que la portion de l'arbre 2 qu'elle recouvre. De l'autre côté de la cou- ronne dentée 15, le manchon 14 est pourvu d'une bague de synchronisation 18 ayant une surface extérieur; conique 19 qui peut coopérer avec la surface 20 d'un alésage conique usiné dans la poulie 3. Des billes 21 et des ressorts 22 placés dans des logements radiaux 23 pratiqués dans le manchon 14 assurent le verrouillage-déverrouillage du manchon 14 et de la bague de synchronisation 18.Un élément élastique, tel que le ressort 24, exerce sur le manchon une poussée tendant à produire l'engrènement des couronnes dentées 15 et 16. Le fonctionnement est indiqué ci dessous. Le moteur diesel est arrêté. Le manchon 14 est dans la position représentée figure 1. Sous l'action du ressort 24 les couronnes dentées sont maintenues dans leur position d'engrènement tandis que les dents 11 de l'arbre 8 du démarreur 7 sont totalement dégagées des dents 12 du volant moteur 13. Lorsque le démarreur 7 est actionné, son arbre 8 se déplace axialement vers la gauche de la figure 1 et les dents 11 engrènent avec les dents 12 du volant 13. Simultanément, l'extrémité de l'arbre 8 entre en contact avec l'extrémité du manchon 14. Puis comme le mouvement se poursuit, le manchon 14 est déplacé contre l'action du ressort 24 vers la gauche de la figure 1 provoquant la désolidarisation des couronnes dentées 15 et 16 et donc de la poulie 3 et de l'arbre 2. A la fin du déplacement axial de l'arbre 8, les extrémités des arbres 2 et 8 sont en contact (fig 2) et la complémentarité de leurs formes assurent la liaison en rotation des arbres 2 et 8. Dès lors, la rotation de l'arbre 8 provoque simultanément a) la rotation du volant 13 qui entraine le moteur, la poulie 3 tournant librement autour de son palier 4 et du manchon 14 et, b) la rotation de l'arbre 2 à une vitesse supérieure à celle qu'il aurait s'il était entrainé par la poulie 3. I1 est à noter que pendant cette phase de démarrage la vitesse élevée à laquelle est entraîné le compresseur, se traduit par une augmentation de la température de l'air délivré au moteur sous une pression élevée. Il en résulte une plus grande facilité de démarrage du moteur diesel. Lorsque la phase de démarrage est terminée, l'arbre 8 du démarreur se déplace vers la droite de la figure 2 jusque dans sa position initiale représentée sur la figure 1. Au fur et à mesure du déplacement de l'arbre 8, on peut observer une désolidarisation des dents ll et 12 ainsi qu'une désolidarisation des arbres 2 et 8 : le compresseur n'est plus entrainé en rotation par le démarreur. Simultanément et sons l'action du ressort 24 le manchon 14 se déplace vers la droite de la figure 2 jusqu'à ce que la surface 19 de la bague de synchronisme 18 vienne en contact avec l'alésage conique 20 de la poulie 3. De ce fait, et grâce au glissement de la bague 19 par rapport à la poulie 3, l'arbre 2 est entrainé à une vitesse de rotation voisine de celle de la poulie, ce qui permet l'engagement des dents des couronnes dentées 15 et 16. Le manchon 14 reprend ainsi sa position initiale (fig 1) dans laquelle la poulie 3 et l'arbre 2 sont liés en rotation. Le compresseur 1 est alors entrainé par le moteur diesel. Des modifications pourront être apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, l'organe moteur auxiliaire pourra être un organe indépendant autre que le démarreur, mais actionné pendant les périodes de démarrage. I1 pourra être également constitué de tout autre accessoire tournant du moteur diesel, tel que la dynamo ou l'alternateur, pourvu que la liaison en rotation entre cet organe moteur auxiliaire et le compresseur, soit établie pendant les périodes de démarrage dans les conditions indiques plus haut. il est également possible de remplacer la poulie 3 par un pignon denté 25 (fig 3) qui est en permanence solidaire en rotation de l'arbre 2 du compresseur, ce pignon étant entraîné par le moteur diesel M au moyen d'un second pignon denté 26 solidaire de l'arbre de sortie 27 d'un ensemble d'engrenages 28 dont l'arbre d'entrée 29 est lié au vilbrequin du moteur diesel M, cet ensemble d'engrenages 28 pouvant être actionné pour modifier de façon adéquate le rapport entre les vitesses de rotation des arbres d'entrée 29 et de sortie 27. R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIONS 1. Méthode pour améliorer le démarrage d'un moteur diesel dont l'alimentation en air est assurée par un compresseur d'air entrainé mécani- quement,caractérisée en ce que pendant les périodes de démarrage du moteur on entraine le compresseur à une vitesse de rotation dont le rapport à celle du moteur a,pendant les périodes de démarrage du moteur, des valeurs supérieures aux valeurs que prend ce rapport pendant les périodes de fonctionnement normal du moteur diesel. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que pendant les périodes de démarrage on entraine le compresseur à une vitesse de rotation indépendante de celle du moteur pendant les mêmes périodes. 3. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que pendant les périodes de démarrage on entraine le compresseur à une vitesse de rotation fonction de celle du moteur pendant les mimes périodes. 4. Dispositif améliorant le démarrage d'un moteur diesel suralimenté par un compresseur entrainé mécaniquement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour entrainer le compresseur à une vitesse dont le rapport à celle du moteur ait, pendant les périodes de démarrage du moteur, des valeurs supérieures aux valeurs que prend ce rapport pendant les périodes de fonctionnement normal du moteur diesel. 5. Dispositif améliorant le démarrage d'un moteur diesel suralimenté par un compresseur entrainé, caractérisé en ce qu'il comporte un organe moteur auxiliaire et des moyens de couplage capables de rendre le compresseur solidaire en rotation dudit organe moteur auxiliaire pendant les périodes de démarrage et de le rendre solidaire en rotation du moteur diesel pendant les périodes de fonctionnement de ce dernier. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit organe moteur auxiliaire est adapté à entrainer le compresseur à une vitesse produisant une élévation notable de la pression de la température et de l'air délivré par le compresseur. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que ledit organe moteur auxiliaire est adapté à entrainer le compresseur à une vitesse indépendante de celle du moteur diesel pendant les phases de démarrage du moteur. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit organe moteur auxiliaire est adapté à entrainer le compresseur à une vitesse dépendante de celle du moteur. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe moteur auxiliaire est constitué par le démarreur du moteur diesel dont arbre placé coaxialement à celui du compresseur, les moyens de couplage comportant des organes de formes complémentaires aux extrémités des arbres du compresseur et du démarreur et assurant la liaison en rotation de ces arbres dans une position de rapprochement qui correspond à la mise en fonctionnement du démarreur, les moyens de couplage comportant également un manchon coulissant sur l'arbre du compresseur avec lequel il est lié en rotation, ce manchon ayant une première position la liaison en rotation du compresseur et du moteur diesel lors du fonctionnement de ce dernier. 10, Dispositif selon la revendication 9 comportant une poulie centrée sur l'arbre du compresseur et entraînée en rotation par le moteur diesel, caractérisé en ce qu'il comporte un élément assurant la liaison en rotation de la poulie et dudit manchon lorsque ce dernier est dans ladite première position et des moyens élastiques qui tendent à maintenir ledit manchon dans cette première position et en ce que, dans sa position de rapprochemcnt avec l'arbre du compresseur, l'arbre du démarreur est adapté à placer ledit manchon dans une seconde position où la liaison en rotation de la poùlie et dudit manchon n'est plus assurée. 11. Dispositif selon la revendication 4 adapté à un compresseur entrainé en rotation par le moteur diesel, caractérisé en ce qu'il comporte un organe commandé ayant un arbre de sortie lié en rotation avec le compresseur, le rapport entre les vitesses des arbres d'entrée et de sortie de cet organe pouvant avoir deux valeurs dont la plus élevée correspond à la période de démarrage du moteur.