Brevet FR2508549A3 — publié le 19821231

FR 2508549 A3 19821231 FR 8210870 A 19820622 1 2508549 Cette invention concerne un système de commande de soupape d'un moteur à explosion fonctionnant soit à l'essence soit àune huile lourde de qualité élevée soit encore à l'aide d'un combustible constitué par un mélange d'essence et d'une huile lourde de qualité élevée. Sur les figures 1 et 2 on a représenté des exemples de réalisation de systèmes de commande de soupape de type connu Sur la figure 1, un culbuteur de soupape d'admission 42 est en prise avec un arbre à came 41, de manière à ouvrir et fermer une soupape d'alimentation en combustible 44 et une soupape d'admission 43 Sur la figure 2, une extrémité d'un culbuteur 53 est en prise avec une tige de poussoir 51 actionnée par un arbre à came 52 L'autre extré- mité du culbuteur 53 est relié à un culbuteur secondaire 55 qui fonctionne de façon à ouvrir et fermer une soupape d'alimentation en combustible 57 et une soupape d'admission 56. Etant donné que les soupapes d'alimentation en combustible 44 et 56, des dispositifs représentés sur les figures 1 et 2, sont entrafiées par les profils respectifs des arbres à came 41 et 52, il est impossible de régler les périodes d'ouverture et de fermeture de ces soupapes indépendamment de la séquence Sue d'admission, ce qui fai les performances d'ouverture et de fermeture de la soupape d'admission de combustible sont réduites de façon non désirée. On connait également un autre mode de réalisation dans lequel une came pour une soupape d'alimentation en combustible entraihe une pompe hydraulique pour assurer la circulation d'huile du moteur, cette pompe actionnant égale- ment la soupape d'alimentation en combustible Cette construction connue pré- sente l'inconvénient selon lequel les conduits et autres composants annexes occupent un volume important et sont par ailleurs codteux. L'invention se propose donc d'apporter un dispositif perfectionné, sur- montant les inconvénients de S solutions antérieure S et qui soit par ailleurs de construction simple et légère Par ailleurs, un autre objet de cette inven- tion est d'apporter un dispositif dans lequel les périodes d'ouverture et de fermeture de la soupape d'alimentation en combustible et la période d'alimenta- tion en combustible, peuvent être réglées selon des valeurs appropriées pour un moteur à explosion. A cet effet l'invention apporte un système de commande de soupape d'admission de combustible pour un moteur à explosion dans lequel une voie 2 2508549 d'alimentation en combustible est reliée aux moyens d'admission du moteur, caractérisé en ce que ce système comprend: une soupape d'admission de com- bustible disposée dans la voie d'alimentation en combustible; une came de com- mande de la soupape d'admission de combustible, montée sur un arbre à came positionné dans une bofte à came constituée par le bloc cylindre du mot eur, cette came étant indépendante de la came d'admission et de la came d'échap- pement sur ledit arbre à came, et, des moyens de liaison fonctionnant de façon à relier la came de commande de la soupape d'admission de combustible à cette soupape afin que ladite came puisse actionner la soupape par I'intermé- diaire de ces moyens de liaison. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illus- trent divers exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins: la figure 1 est une vue schématique en coupe du dispositif comme discuté ci-dessus la figure 2 est une vue schématique en coupe du second dispositif connu, également commenté ci-dessus; la figure 3 est une vue partiellement en coupe, d'un moteur à explosion, mettant en oeuvre un dispositif de commande de soupape d'alimentation en combustible selon l'invention; la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 3, et la figure 5 est une vue en coupe partielle d'un autre exemple de réalisa- tion de l'invention. On se réfère en premier lieu à la figure 3 Sur cette figure, on voit en 3 une voie d'admission et une voie 4 d'échappement, qui sont réalisées dans une culasse Z, fixée sur la surface supérieure d'un bloc-cylindre 1 Les voies 3 et 4 débouchent sur la partie supérieure d'une chambre de combustion 7, une soupape d'admision 5 et une soupape d'échappement 6 étant respectivement prévues entre chaque voie et la chambre de combustion La partie d'entrée (partie située du côté gauche en regardant la figure 3) de la voie d'admission 3, est reliéeà un collecteur d'admission 8, qui est raccordé à un moyen d'ad- mission d'air 9, par exemple un filtre à air. Une boite à cames 10 est réalisée sur une partie latérale du bloc cylindre 1. 3 2508549 Une ouverture 11 est ménagée sur la partie externe (côté gauche de la figure 3) de la chambre 10 Un arbre à cames 12 est positionné dans la boite à cames 10, cet arbre étant supporté par les parois latérales de la botte 10 qui sont paral- lèles au plan de la figure 3 L'arbre à cames 12 est relié à l'arbre d'une mani- velle d'un moteur par l'intermédiaire d'un système d'engrenages (non représen- té) L'arbre à cames 12 est muni d'une came d'admission 15 et d'une came d'échappement (non représentée sur le dessin) La came d'admission 15 est au contact de la surface postérieure (inférieure) d'un poussoir cylindrique 16 comportant une partie supérieure ouverte et une partie inférieure fermée. L'extrémité inférieure d'une tige poussoir 17 pour la soupape d'admission 5 est introduite dans le poussoir 16 et elle est au contact du fond de l'alésage de ce poussoir L'extrémité supérieure (non représentée) de la tige poussoir 17 est reliée à la came d'admission 5, par l'intermédiaire d'un culbuteur. L'arbre à camesîI est également muni d'une came 20 pour une soupape d'admission de combustible 26 La came 20 est axialement espacée de la came d'admission 15 et de la came d'échappement, sur l'arbre à cames 12 Un sys- tème de commande de soupape d'alimentation en combustible 18, qui comprend un culbuteur 21, un boftier de commande 22 et d'autres composants qui seront décrits ci-après, est assemblé de manière à constituer une unité qui est fixée sur une partie d'extrémité de la paroi de la chambre 10, autour de l'ouverture 11 De façon plus concrète, le bottier 22 est fixé par des vis (voir la figure 4) à la partie d'extrémité de la paroi de la: chambre 10, autour de l'ouverture 11, afin que le bottier 22 puisse recouvrir cette ouverture Le bottier 22 peut être enlevé de la chambre 10 Une partie médiane du culbuteur 21 est supportée à rotation, par un arbre de support 23 qui est fixé au boitier 22 L'une des extrémités du culbuteur 21 est en prise avec la came 20, par l'intermédiaire d'un galet rotatif 25 et l'autre extrémité de ce culbuteur 21 est reliée à pivote- ment à l'extrémité inférieure d'une tige 26 a de la soupape 26, par l'intermé- diaire d'un joint à bille constitué par un palier sphérique 35 et une bille 36. Ie palier sphérique 35 est vissé sur le culbuteur 21, de manière à pouvoir régler un jeu à partir de la soupape 26, en modifiant la position verti- cale du palier 35 par rapport au culbuteur 21 Une botte à soupapes 27 est fixée sur la paroi supérieure du bottier ZZ et elle est engagée dans une ouver- ture formée dans la paroi supérieure du bottier 22 La soupape 26 s'étend 4 2508549 verticalement dans la botte 27 et elle est supportée à coulissement par le bottier 27 Un ressort de soupape 28 (ressort de compression) est disposé entre un siège de ressort 26 b et la surface terminale inférieure de la boite 27, dans le bottier 22 Le siège du ressort 26 b est fixé sur l'extrémité inférieure de la tige 26 a Le ressort 28 applique élastiquement la soupape 26 sur un siège formé à la partie supérieure du boftier 27 L'extrémité d'une tubulure de liai- son 29 est fixée à l'extrémité supérieure du boltier 27 et l'autre extrémité de la tubulure 29 est reliée à une conduite d'alimentation principale en combustible 31, de manière qu'un passage 30 pour le combustible dans le boltier 27, soit relié à la conduite 31, par l'intermédiaire de la soupape 26 et de la tubulure 29 Une sortie du passage 30 du boftier 27 est reliée, comme représenté sur la figure 4, à une conduite d'alimentation en combustible 32, qui est connectée à une conduite 33, en forme de L et qui est fixée à une paroi inférieure du col- lecteur d'admission 8 La conduite d'alimentation en combustible 33 traverse la paroi inférieure du collecteur 8 et elle pénètre dans ce collecteur L'orifice de sortie de la conduite 33 est dirigé vers la culasse 2. Comme on l'a représenté sur la figure 4, un dispositif de commande de soupape d'alimentation en combustible 18, réalisé sous la forme d'une unité raonobloc est fixé à chacun des cylindres. Le fonctionnement du dispositif 18 est le suivant. Lorsque le galet 26 est au contact du cercle primitif (cercle de base) de la came 20, la soupape 26 est fermée Lorsque le galet 25 commence à venir au contact de la surface du profil actif de la came 20, la tige 26 a est soulevée par la came ZQ, par I'intermédiaire du culbuteur 21, et la soupape 26 commence à s'ouvrir de manière que le combustible provenant de la conduite principale 31, par l'intermédiaire de la tubulure 29, soit délivré dans le collecteur 8, au travers de la soupape 26, du passage 30 et des conduites 32 et 33. Lorsque le moteur à explosion est alimenté à l'aide d'une huile lourde de qualité élevée, la totalité du système de commande de soupape 18 est enle- vée du collecteur 8 et de la paroi latérale de la boite à cames 10 autour de l'ouverture 11, cette ouverture 11 et l'extrémité inférieure de la conduite 33 sont obturées par des couvercles ou des bouchons qui sont respectivement fixés sur les orifices. 2508549 Selon cette invention, comme on l'a spécifié ci-dessus, l'arbre à cames 12 e st muni d 'une came 20 de commande de soupape d ' alimentation en combu S - tible, qui est indépendante de la came d'admission 15 et de la came d'échap- pement (non représentée) La came 20 fonctionne de façon à commander la soupape 26, par l'intermédiaire de moyens de liaison tels que, par exemple, le culbuteur 21 de la soupape 26 Il en résulte que la forme de la came 20 et sa position circonférentielle autour de l'arbre 12, peuvent être déterminées librement et indépendamment, par rapport aux autres cames, si bien que les périodes les plus appropriées des opérations d'ouverture et de fermeture de la soupape d'alimentation en combustible et la période la plus appropriée en ce qui concerne l'alimentation en combustible peuvent être réglées par rapport à la séquence d'admission, ce qui permet, en conséquence, d'augmenter facile- ment la puissance maximale du moteur Bien entendu le dispositif selon l'in- vention n'entrafre sensiblement pas d'augmentation des coûdts de fabrication. Etant donné que le dispositif selon cette invention comporte un moyen de liaison constitué par exemple par le culbuteur 21 et la tige 26 a pour la sou- pape 26, qui sont indépendant du culbuteur de la soupape d'admission 5 et de la tige de poussoir 17 de cette soupape 5, aucun effort ni charge excessif n'est appliqué à la tige poussoir 17 et au culbuteur de la soupape 5 lors de la com- mande de la soupape d'alimentation en combustible 26, ce qui fait qu'on obtient toujours un fonctionnement optimal de la soupape 5 et de la soupape 26. Dans l'exemple représenté sur le dessin, le système de commande 18 est assemblé de manière à obtenir une unité monobloc qui est fixée, de façon amovible, sur la paroi latérale de la boite à cames 10, autour de l'ouverture 11, et la conduite d'alimentation en combustible 33 est fixée sur le collecteur d'admission 8 Dans cette réalisation, le système de commande 18 peut être facilement fixé et par ailleurs le bloc cylindre 1 et la culasse 2 d'un moteur diesel classique peuvent être utilisés pour réaliser un moteur à explosion selon l'invention, sans qu'il soit nécessaire de transformer ces deux pièces. Il en résulte que l'invention permet de réaliser des moteurs à explosion de façon économique et rationnelle. Par ailleurs, dans l'exemple de réalisation représenté sur les dessins, la soupape 26 est conçue de manière à se déplacer dans la même direction que celle de la circulation de combustible, lorsque la soupape 26 est fermée. 6 2508549 Par conséquent, la pression de combustible dans la tubulure 29 repousse la soupape fermée 26 contre son siège, et il en résulte que cette soupape 26 peut être fermée avec toute garantie de sécurité et qu'il ne se produit aucune fuite dans le passage 30, au travers de la soupape fermée 26 Les opérations d'ou- verture et de fermeture de la soupape 26 peuvent être effectuéesavec fiabilité. La figure 5 représente une variante du dispositif selon la présente inven- tion Sur cette figure 5 les composants similaires ou identiques à ceux de 1 'exem- ple de réalisation de la figure 3 ont été désignés par les mêmes références En se référant à cette figure 5, on voit qu'un arbre à came 12 est muni d'une came 20 de commande de soupape d'alimentation en combustible, qui est espacée axia- lement par rapport à une came d'admission 15 et/une came d'échappement (non représentée) Un système de commande de soupape d'alimentation en combus- tible, désigné dans son ensemble par la référence 18, comprenant un poussoir 24, un boftier de commande 22 et d'autres composants, est assemblé sous la forme d'un ensemble unitaire monobloc, qui est fixé sur une partie d'extrémité de la paroi d'une bofte à came 10, autour de l'ouverture 11. Le boftier 22 comporte un couvercle 22 a pour la boite à cames 10, ce couvercle étant fixé par des vis 19, ou similaire, sur la partie d'extrémité de la chambre 10, autour de l'ouverture 11 Le boftier 22 est incliné de manière que l'extrémité 22 b adjacente à l'arbre à came 12, occupe une position infé- rieure par rapport à celle de l'autre extrémité L'extrémité 22 b est située dans la chambre 10 et elle fait saillie vers le centre de l'arbre à cames 12. Le poussoir 24 est ajusté dans l'extrémité 22 b et il peut coulisser dans la di- rection indiquée par la flèche A, à partir de la position représentée sur le des- sin Une extrémité du poussoir 24 supporte à rotation un galet tournant 25 qui est au contact de la came 20, commandant l'admission du combustible Une autre extrémité du poussoir 24 comporte un alésage fraisé dans lequel vient se visser un écrou 24 a pour régler la levée de la soupape La tête de l'écrou Z 4 a est engagée dans une extrémité de la tige 26 a de la soupape 26 La tige 26 a est ajustée dans un bottier cylindrique 27 et elle peut coulisser dans le sens de la flèche A, à partir de la position représentée sur la figure, dans laquelle le galet 25 est au contact du cercle primitif (cercle de base) de la came 20 Le bottier 27 est fixé sur la face d'extrémité du bottier 22, à l'opposé de la came et il comporte un passage interne 30 pour le combustible Un ressort de 7 2508549 soupape 28 (ressort de compression) est interposé entre le boftier cylindrique 27 et un siège de soupape 26 b, qui est fixé à une extrémité de la tige de soupape 26 a Dans la position illustrée par le dessin, la soupape 26 vient s'appliquer sur un siège de soupape 27 a, prévu dans le boftier 27, sous l'action de la force élastique du ressort 28 Une extrémité du bottier 27, à l'opposé de la came 20, est reliée à une tubulure principale d'alimentation en combustible 31, par l'in- termédiaire d'une conduite interne de liaison 29 Un orifice de sortie (non repré- senté) du bottier 27 est relié à une extrémité d'une conduite drad,nission de combustible 32, dont l'autre extrémité est connectée à une conduite dralimenta- tion en forme de L 33, fixée à une paroi inférieure d'un collecteur d'admission 8 La conduite 33 traverse la paroi inférieure du collecteur 8 et elle débouche par son orifice de sortie, vers la culasse 2. Toujours dans cet exemple de réalisation, la soupape 26 est commandée par la came 20 Dans le cas oh le moteur est entraihé en utilisant un combus- tible constitué par une huile lourde de qualité élevée, la totalité du dispositif 18 de commande de la soupape d'alimentation en combustible est enlevée du collecteur 8 et de la paroi latérale de la bofte à cames 10, autour de l'ouver- ture 11; cette ouverture 11 et l'extrémité inférieure de la conduite 38 étant alors obturées par des bouchons ou des organes d'obturation similaires. Dans le dispositif illustré par la figure 5, on obtient les mêmes effets et résultats que ceux apportés par le mode de réalisation décrit cidessus en référence à la figure 3 On obtient en outre les résultats suivants. Etant donné qu'on utilise le système de commande linéaire ou direct, avec un alignement de la tige de soupape M 6 a et du poussoir 24 sur une droite passant par le centre de l'arbre à came 12, on obtient une rigidité élevée pour la sou- pape 26, le poussoir 24 et les autres composants du système de commande, ce qui est particulièrement intéressant pour des moteurs à vitesse de rotation élevée Par exemple, cette rigidité élevée évite les vibrations indésirables de la soupape d'alimentation 26. Dans l'exemple décrit ci-dessus en référence à la figure 5, on a prévu un galet rotatif 25 au contact de la came 20, on peut cependant utiliser une réalisation dans laquelle le galet 25 est supprimé; le poussoir 24 étant alors directement au contact de la came 20. 1 l demeure bien entendu que cette inventionn'est pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Système de commande de soupape d'admission de combustible pour un moteur à explosion dans lequel une voie d'alimentation en combustible est reliée aux moyens d'admission du moteur, caractérisé en ce que ce système comprend: une soupape d'admission de combustible ( 26) disposée dans la voie d'alimenta- tion en combustible ( 29); une came ( 20) de commande de la soupape d'admis- sion du combustible, montée sur un arbre à came ( 12) positionné dans une bofte à came ( 10) constituée par le bloc cylindre ( 1) du moteur, cette came ( 20) étant indépendante de la came d'admission ( 15) et de la came d'échappe- ment sur ledit arbre à came ( 12), et, des moyens de liaison ( 18) fonctionnant de façon à relier la came ( 20) de commande de la soupape d'admission de com- bustible à cette soupape ( 26) afin que ladite came ( 20) puisse actionner la sou- pape ( 26) par l'intermédiaire de ces moyens de liaison ( 18). 2 Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison ( 18) comprennent un culbuteur ( 21) pour la soupape d'alimentation en combustible ( 26). 3 Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison ( 18) comprennent un poussoir ( 24) et en ce que ledit poussoir ( 24) et la soupape ( 26) sont alignés sur la droite passant par le centre de l'arbre à came ( 12). 4 Système de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la soupape d'admission de combustible ( 26), les moyens de liaison ( 18) et un boftier ( 22), renfermant ladite soupape et lesdits moyens sont assemblés sous la forme d'un bloc unitaire qui est fixé de façon amovible à une paroi de la bofte à came ( 10). Système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soupape d'admission de combustible ( 26) est conçue et réalisée de manière à se fermer selon un déplacement ayant la même direction que celle de l'écoulement du combustible dans la voie d'admis- sion ( 29)