Brevet FR2461807A1 — publié le 19810206

1.- L'invention est relative à un dispositif pour la régulation du remplissage des cylindres dans des moteurs à combustion interne commandés par soupapes, dans lesquels la chambre de combustion peut être fermée par rapport au canal d'aspiration par une soupape d'admission tandis que dans le canal d'aspiration il est prévu un autre élément de fermeture. La régulation du remplissage des cylindres de moteurs à combustinn interne alimentés par aspiration ou suralimentés s'effectue de façon classique par un étranglement variable et donc une pression variable dans la tubulure d'aspi- ration. Ce type de régulation du remplissage se traduit notam- ment en charge partielle et en marche àA vide par des pertes d'aspiration élevées, qui doivent ôtre compensées par une puissance plus élevée dans la partie haute-pression du proces- sus de travail. Ces pertes pourraient 8tre évitées en aspirant la quantité du gaz frais nécessaire à la pression d'environne- ment ou bien à la pression de suralimentation et en fermant ensuite le canal d'aspiration. Le travail d'expansion produit dans le mélange ou le gaz frais ainsi enfermé après la ferme- ture du canal d'aspiration serait ainsi récupéré lors de la compression qui va suivre si bien qu'aucune perte résultant des variations d'alimentation ne se produira du fait de l'aspi- ration du mélange ou des gaz frais. Si l'on cherche à réaliser ce type de régulation par les organes de commande classiques (soupapes, tiroirs) avec un temps de commande variable il intervient alors des pertes du fait que l'organe de fermeture lorsqu'il est ouvert ou bien du fait quesa fermeture lente provoque, un étran- glement. En outre les dispositifs mécaniques proposés jusqu'à maintenant pour permettre l'ouverture variable des soupapes sont onéreux (DE-OS 24 56 752). Ces inconvénients ne sont pas non plus évités lorsque on monte en amont de l'organe d'admission c8té aspiration un tiroir rotatif en forme de cylindre entra né en rotation continue (DE-OS 26 21 362), en cherchant à obtenir par rotation relative que le tiroir riotàtif ferme-le canal d'aspi- ration avant la fermeture de la soupape d'admission. Ltincon- vénient dans le cas de cette disposition est que les espaces entre le tiroir et la soupape ainsi qu'entre la soupape et la chambre de combustion doivent être relativement importants 2.- et que la forme du canal d'aspiration ne peut pas être réalisée de façon aérodynamique. Il est en outre connu à partir des documents DE-OS 26 36 519 et DE-OS 26 12 430 d'influencer avec un tiroir dans le siège de soupapes les temps d'ouverture et d'admission. Cette solution est toutefois d'une construction coûteuse et n'est pas fiable du fait des contraintes mécaniqueset thermiques élevées auxquelles sont soumis le tiroir et la soupape. Une autre solution prévoit (DE-OS 26 21 364) de modifier les temps de commande et d'admission par l'utilisa- tion de deux soupapes montées l'une derrière l'autre. Ltincon- vénient de cette disposition réside en ce que les pertes par étranglement ne peuvent pas être évitées. - L'invention prévoit en conséquence de monter en amont de l'organe d'admission (soupape) un autre élément de fermeture dans le canal dtaspiration, cet élément ne provoquant dans le fluide qui s'écoule que des pertes d'étrangle- ment minimales aussi bien lorsqu'il est ouvert que l'orsqu'il se ferme, et étanchant de façon parfaite lorsqu'il est fermé le canal d'aspiration par rapport à la chambre de combustion bien que la soupape d'admission soit encore ouverte. A cet effet l'invention concerne un dispositif pour la régulation du remplissage des cylindres dans des moteurs à combustion interne commandés par soupapes, dans lesquels la chambre de combustion peut être fermée par rapport au canal d'aspiration par une soupape d'admission tandis que dans le canal d'aspiration il est prévu un autre élément de fermeture, dispositif caractérisé en ce que en tant qu'autre élément de fermeture il est prévu un tiroir plat muni de fentes, qui est susceptible de se déplacer en oscillant et qui coopère avec des fentes antagonistes. Les fentes de commande ainsi réalisées permettent une fermeture brusque du canal d'aspiration pour des déplacements très réduits du tiroir et donc en pratique sans perte d'étranglement lors de la fermeture. Malgré sa course réduite le tiroir lorsqu'il est ouvert libère une section de passage importante si bien que les pertes d'écoulement peuvent être maintenues à un niveau bas môme pour un débit d'air élevé. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, les fentes antagonistes sont constituées par des ailettes 3.disposées dans le boîtier, grâce à quoi ces fentes antagonistes intégrées dans le bottier peuvent reçevoir toute conformation voulue si bien que l'aspiration à faible perte obtenue grâce au tiroir plat peut être encore améliorée.- Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, les ailettes ont un profil en forme d'ailes dans la direction d'aspiration et le tiroir plat est guidé transversale- ment aux ailettes dans celles-ci. Bien entendu les voiles du. tiroir, dans la zone du guidage de celui-ci, ont la même épais- seur que les segments d'ailettes dans le boîtier. La largeur des voiles et donc des segments d'ailettes est supérieure à la largeur des fentes, si bien que le tiroir plat en coopération avec les segments d'ailettes peut fermer de façon parfaite le canal d'aspiration. En tant que tiroir plat conforme à l'inven- tion une tôle relativement mince peut être utilisée. Pour dépla- cer cette tôle en toute sécurité sans qu'elle se déforme il est judicieux de brider le tiroir plat à son extrémité côté entratnement dans un cadre. L'avantage de cette disposition réside en ce que l'entraînement peut venir en prise sur un élément résistant et suffisamment stable, si bien que le tiroir plat peut être réalisé de façon optimale en vue de sa fonction particulière. Pour permettre d'obtenir par une construc- tion simple leixouvement oscillant nécessaire du tiroir plat, il est prévu comme entraînement une came, l'extrémité du cadre vers cette came revêtant avantageusement la forme d'un poussoir. Pour obtenir une usure aussi réduite que possible de ce poussoir et de la came, cette came, selon une autre caractéristique de l'invention, présente à peu près la mOme largeur que le cadre. Afin que le tiroir plat ainsi que son cadre puissent être déplacés sans se bloquer dans son guidage et pour obtenir un entra nement simple, il est en outre proposé de prévoir dans le cadre deux fenêtres dans chacune desquelles est disposé un ressort de pression destiné à maintenir le cadre en contact de transmission d'effort avec la came. Il est alors avantageux que chacun de ces ressorts de pression puisse prendre appui sur le bottier et sur le cadre par l'intermédiaire de butées de ressorts disposées contre le bottier et contre le cadre. 246 1807 4.- Pour pouvoir également appliquer ces dis- positions aix moteurs à combustion interne déjà en service, il est en outre proposé que la came, le tiroir plat et le cadre soient disposés dans un bottier susceptible d'être monté entre le canal d'aspiration et la tête de cylindre. Il est ainsi possible d'adapter le dispositif conforme à l'invention sans modification de construction à tout moteur à combustion interne. Il est alors avantageux pour des raisons techniques de réali- sation, de scinder le bottier dans le plan du tiroir plat et de disposer entre les deux moitiés du bottier une entretoise dans l'épaisseur du tiroir. De ce fait, il est en outre possible lorsque le tiroir plat prend un jeu trop important dans la direction d'aspiration par suite de l'usure, de compenser ce jeu par la mise en oeuvre d'une entretoise fine. Il est ainsi possible de faire fonctionner le tiroir plat sans jeu latéral même pendant de très longues périodes de fonctionnement. Pour l'entralnement de la came une courroie crantée ou une chaine avec des galets tendeurs peut être utilisée, deux galets de réglage étant disposés de façon telle que les longueurs du bras d'entratnement et du bras de retour-puissent être modifiées. L'entraînement par l'intermédiaire de courroie crantée et de chaine est économique et silencieux. Grâce aux galets de réglage un positionnement préalable convenable de l'arbre de came par rotation dans le sens d'entraînement ou bien dans le sens inverse peut être obtenu si bien que l'instant d'ouverture et de fermeture du tiroir plat peut être influencé. La chaîne ou la courroie crantée est alors dans le cas le plus simple entrainée par l'arbre à came du moteur à combustion interne tandis que cet arbre lui-même est également entratné par courroie crantée ou par chaine. Il est également possible d'entratner la courroie crantée ou la chaine à partir du vilebrequin. Pour pouvoir également mettre en service les moteurs à combustion interne 4quipés avec le dispositif conforme à l'invention sur des voitures automobiles, il est nécessaire de réguler l'instant d'ouverture et de fermeture du tiroir en fonction de la vitesse de rotation du moteur et de la charge. Ceci est obtenu grâce à une autre caractéristique de l'invention en ce que les galets de réglage sont susceptibles d'être basculés par l'intermédiaire d'une installation appropriée 246 1807 5.- de régulation de puissance du moteur à combustion interne. Il est en outre proposé qu'un galet de réglage soit prévu respecti- vement pour le bras d'entraînement et pour le bras de retour, chacun de ces deux galets étant respectivement monté sur un levier basculant. Les deux leviers basculant sont montés avec un point de rotation commun en étant écartés l'un de l'autre par un ressort et appliqués contre la chaîne ou bien la courroie crantée, tandis que les deux leviers basculant sont susceptibles d'6tre actionnés par l'intermédiaire d'une installation unique de régulation de puissance. Cette installation de régulation - de puissance doit être en prise avec un seul des leviers basculantslorsque le ressort placé entre les deux leviers prend appui uniquement sur eux. L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à un exemple Préféré de réalisation représenté sur les dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une coupe d'un moteur à combustion interne dont un seul cylindre est représenté avec sa tubulure d'aspiration équipée d'un tiroir plat conforme à l'invention pour la régulation du remplissage et avec son arbre à came d'entraînement, - la figure 2 est une coupe du bottier du tiroir plat avec ce tiroir plat et l'ensemble de son entratnement selon la ligne A-A de la figure 1, - la figure 3 montre l'entrainement de la came du tiroir plat à partir de l'arbre à came des soupapes. Les vues en coupe des figures 1 et 2 montrent une partie d'une tête de cylindre 1 et de la chemise de cylindre 2, une partie du piston 3 avec ses segments 4, la soupape d'admission 5 avec son guidage 6, le siège de soupapes 7 et le ressort de soupapes 8. La soupape d'admission 5 commandée de façon classique étanche pendant la partie à haute-pression du processus de combustion la chambre de combustion 9 par rapport au canal d'admission 10 darnlequel la buse d'injection il injecte le carburant. Entre le canal d'admission 10 dans la tête de cylindre 1 et la tubulure d'aspiration 11 est disposé un insert 12 contenant le disposition de tiroir plat 13 ainsi que son dispositif d'entratnement 14. 4o Le dispositif de tiroir plat 13 consiste 6.- en un tiroir plat 15 muni de fentes transversales et qui est disposé en étant susceptible de se déplacer longitudinalement entre les deux parties de bottier 16, 17. Les deux parties de bottier 16, 17 sont reliées ensemble de façon étanche aux. gaz par l'intermédiaire d'une entretoise 18 dans l'épaisseur du tiroir plat 15. Transversalement à la direction de déplace- ment du tiroir plat 15 des segments d'ailettes 19, 20 sont disposés dans les parties de bottier 16, 17 et ceci de façon telle que d'une part l'air aspiré peut traverser sans encombre les fentes 15.1 dans le tiroir plat 15 entre les segments d'ailettes 19, 20 et que d'autre part les voiles 15. 2 du tiroir plat 15 peuvent passer entre les segments d'ailettes 19, si bien que la tubulure d'aspiration 11 est alors séparée du canal d'admission 10. Pour laisser passer l'air aspiré pratiquement sans effet d'étranglement à travers le dispositif de tiroir plat 13, les segments d'ailettes 19, 20 sont profilés enfforme d'ailes dans la direction d'écoulement. Le dispositif d'entratnement 14 du tiroir plat 15 est consti;tué d'une came 21 fixée sur un arbre à came 30 qui est monté de façon à pouvoir être entrainé en rotation. Sur la came 21 glisse le poussoir 22 qui constitue en même temps une partie d'un cadre 23 (voir notamment la figure 2) sur lequel est fixé de façon approprié le tiroir plat 15. Le cadre 23 est soulevé par la came 21 contre l'action de deux ressorts 24, 25 disposés dans des fenêtres du cadre 23 et qui prennent appui par l'interimédiaire de butées de ressorts 26, 27 sur le cadre par l'intermédiaire de butées de ressorts 28, 29 sur lés deux parties 16, 17 du bottier. La came 21 dans l'exemple représenté est réalisée de façon telle qu'une séparation rapide du canal d'admission 10 et de la tubulure d'aspiration 11 peut être réalisée grâce au tiroir plat 15, tandis que par contre l'ouver- ture du tiroir plat 15 s'effectue lentement. Si l'on utilise des moteurs à combustion interne avec plusieurs cylindres en ligne tous les dispositifs de tiroirs plats avez leursunités d'entratnement 14 peuvent alors être rassemblés dans une unité de construction, l'arbre à OCme 30 pouvant être alors allongé pour actionner les tiroirs plats de toute la rangée des cylindres. 246 1807 7.- Comme le tiroir plat 15 doit toujours être actionné en synchronisme avec la soupape d'admission 5, il est judicieux de prendre l'entraînement de l'arbre à came 30 sur l'arbre à came d'actionnement de la soupape d'admission. La figure 3 montre une disposition préférée de l'arbre à came 30 et de l'arbre à came 31 actionnant la soupape d'admission 5. Une courroie crantée sans fin 32 sert d'entratnement. Il est bien entendu également possible de prévoir à la place de la courroie crantée 32 une chaine sans fin. La courroie crantée 32 est tendue par deux galets de réglage 33, 34. Chaque galet de réglage 33, 34 est respectivement monté sur un levier basculant 35, 36, ces deux leviers basculants35, 36 étant susceptibles de basculer autour d'un axe commun 37. Autour de cet axe commun 37 est enroulé un ressort hélicoïdal 38 et ceeci de façon telle qu'il applique les deux leviers basculanVs35, 36 avec leurs galets de réglage 33, 34 contre la courroie crantée 32. Dans cet exemple le bras d'entratnement est désigné par 40 et le bras de retour par 39. La longueur du bras d'entraînement 40 peut être modifiée par positionnement du galet de réglage 33 avec le levier basculant 35. De ce fait l'arbre à came 30 peut pivoter en avant et en arrière par rapport à l'arbre à came 31 si bien que l'instant d'ouverture et de fermeture du tiroir plat 15 par rapport à la soupape d'admission 5 peut être influencé. Le positionnement du levier basculant 369effectue par l'intermédiaire du levier 41 articulé sur le levier basculant 35, et qui abouti à une installation de régulation de puissance non représentée du moteur à combustion interne. Le positionnement simultané du levier basculant 35 avec le levier basculant 36 a pour consé- quence que non seulement la longueur du bras d'entra nement 40 mais également la longueur du bras de retour peut être modifiée de façon telle que la longueur totale reste constante. Le ressort hélicoïdal 38 garanti alors qu'une tension suffisante de la courroie est toujours maintenue si bien qu'un galet tendeur distinct prévu uniquement pour la tension de la courroie devient superflu. L'association de l'arbre à came 30 à l'arbre à came 31 et la disposition des galets de réglage 33, 35 sont telles que l'angle entre les deux leviers basculants 35, 36 et donc la tension du ressort ne sont que très légèrement modifiés. 8.- La présente invention n'a été décrite dans les figures 1 à 3 que dans le cas d'un moteur à combustion interne à compression de mélanges. Il est toutefois évident que l'invention peut âtre appliquée de la mêe façon à un moteur à combustion interne à compression d'air et/ou à suralimentation. Dans le cas d'un moteur à combustion interne à compression d'air la soupape d'injection 11 dans le canal d'admission 10 est supprimée car elle est disposée dans la chambre de combustion principale ou secondaire mais dans tous les cas derrière la soupape d'admission. Il n'est également pas indispensable de prendre l'entra nement de l'arbre 30 sur l'arbre à came 31 de la soupape d'admission. Il est également concevable que d'autres entratnements impropriés puissent être prévus par exemple à partir du vilebrequin. 246 1807 9._ REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la régulation du remplis- sage des cylindres dans des moteurs à combustion interne com- mandés par soupapes, dans lesquels la chambre de combustion peut être fermée par rapport au canal d'aspiration par une soupape d'admission tandis que dans le canal d'aspiration il est prévu un autre élément de fermeture, dispositif caractérisé en ce que en tant qu'autre élément de fermeture il est prévu un tiroir plat (15) muni de fentes, qui est susceptible de se déplacer en oscillant et qui coopère avec des fentes antagonistes. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur des voiles entre les fentes du tiroir plat (15) est plus grande que la largeur des fentes antagonistes. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fentes antago- nistes sont constituées par des ailettes (19, 20) disposées dans le bottier. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les ailettes (19, 20) sont profilées de façon aérodynamique dans la direction de l'aspiration, par exemple en forme de profil d'aile, tandis que le tiroir plat (15) est guidé transversalement aux ailettes (19, ) dans celles-ci. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tiroir plat (15) est fixé dans un cadre (23) à son extrémité c8té entratnement. 6,- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tiroir plat (15) est susceptible d'être entraîné par l'intermédiaire du cadre (23) par une came (21), le cadre (23) constituant en même temps un poussoir. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la came (21) présen- te à peu près la même largeur que le cadre (23). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le cadre (23) comporte deux fenêtres dans chacune desquelles est disposé un ressort de pression (24, 25) de façon telle que le poussoir (23) soit constamment en contact de transmission d'effort avec la came (21). 246.1807 10.- 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chacun des ressorts (24, 25) prend appui d'une part contre le cadre (23) et d'autre part contre le bottier (16, 17) par l'intermédiaire de.butées de ressorts (26, 27 et 28, 29) disposées contre ce cadre et ce bottier. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la came (21), le tiroir plat (15) et le cadre (23) sont disposés dans un bottier (16, 17) susceptible d'4tre monté entre le canal d'aspiration (11) et la tête de cylindre (1). 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bottier (16, 17) est scindé dans le plan du tiroir (15) et qu'entre les deux moitiés de bottier (16, 17) une entretoise (18) est disposée dans l'épaisseur du tiroir (15). 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la came (21) est susceptible d'être entrainée par une chatne ou une courroie crantée (32) passant sur deux galets de réglage (33, 34), ces galets de réglage (33, 34) étant disposés de façon telle que les longueurs du bras d'entratnement et du bras de retour (39, ) peuvent être modifiées. 13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les galets de réglage (33, 34) sont susceptibles d'être basculés par une installation de régulation de la puissance du moteur à combustion interne. 14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il est respectivement prévu un galet de réglage (33, 34) pour le bras d'entraînement et le bras de retour (39, 40), chacun de ces deux galets étant respectivement monté sur l'un et l'autre de deux leviers basculants(35, 36) tournant autour d'un point commun (37) et étant appliqués contre la chatne ou la courroie crantée (32) par un ressort (38) qui les écartent l'un de l'autre, les deux leviers basculants (35, 36) étant actionnés par l'inter- médiaire de l'installation de régulation de puissance. 15.- Dispositif selon la revendication. 14, caractérisé en ce que les deux leviers basculants(35, 36) appuient, sous l'action d'un ressort commun (38), avec leurs 246 1807 11.- galets de réglage (33, 34) contre le bras d'entraînement et le bras de retour (39, 40), tandis que l'installation de régula- tion de puissance n'est en prise que sur un seul levier bascu- lant (35).