Brevet FR2512501A1 — publié le 19830311

Distributeur pour délivrer de l'air de commande à des soupapes d'air de démarrage d'un moteur à combustion interne La présente invention concerne un distributeur pour délivrer de l'air comprimé de commande aux soupapes d'air de démarrage d'un moteur à combustion interne à mouvement alternatif et pour ouvrir lesdites soupapes suivant une séquence prédéterminée. Ce distributeur comporte : un carter ; un arbre tourillonné dans le carter de manière à pouvoir tourner ; et un disque distributeur fixé sur l'arbre et situé dans une chambre formée dans le carter et possédant une face extrême dans laquelle plusieurs ouvertures sont ménagées suivant un cercle concentrique avec l'axe de rotation de l'arbre, chaque ouverture étant destinée à être reliée à une soupape d'air de démarrage, ledit disque distributeur possédant une face de contact tournée vers ladite face extrême de la chambre et comportant une rainure d'alimentation en forme d'arc de cercle et une rainure de décompression en forme d'arc de cercle, les deux rainures étant alignées radialement avec les ouvertures dans la face extrême de la chambre et chacune d'elles communiquant, par l'intermédiaire de canaux dans le disque, avec une ouverture associée, respectivement ménagée dans la surface extérieure opposée et dans la face de contact du disque, la dernière ouverture mentionnée communiquant en permanence avec l'environnement ; ainsi qu'une ouverture d'entrée pour admettre de l'air comprimé de commande dans la chambre à l'extérieur de la surface extérieure du disque distributeur. Un distributeur d'air de commande de ce type est connu d'après la demande de brevet SUISSE nO 348.575. Le nombre d'ouvertures dans la face extrême de la chambre est égal au nombre de cylindres du moteur, et les ouvertures sont décalées angulairement suivant l'ordre d'allumage des cylindres. Lorsqu'on souhaite faire démarrer le moteur, de l'air de commande est fourni par l'ouverture d'entrée de la chambre a partir de laquelle il arrive dans le distributeur par la rainure d'alimentation et, par l'ouverture ou les ouvertures ménagées dans la face extrême de la chambre qui concide(nt) avec la rainure, aux soupapes d'air de démarrage reliées auxdites ouvertures, à la suite de quoi ces soupapes s'ouvrent et permettent à l'air de démarrage de passer dans les cylindres en question tandis que, pour l'instant, les autres soupapes d'air de démarrage restent fermées.Le moteur commence maintenant à tourner, ce qui fait tourner le disque distributeur en synchronisme, en effectuant un tour pendant chaque cycle de travail complet, ce qui correspond, par exemple, à deux tours du vilebrequin dans un moteur à quatre temps. Chaque soupape d'air de démarrage est ouverte et fermée en correspondance dans le temps lorsque la rainure d'alimentation et respectivement de décompression dans le disque distributeur prend une position en coincidence avec l'ouverture associée ménagée dans la paroi extrême de la chambre. Un inconvénient de ce distributeur connu est que l'amenée d'air de commande au distributeur est interrompue, la pression de commande dans les soupapes d'air de démarrage qui sont ouvertes à ce moment du fait qu'elles sont reliées à la rainure d'alimentation du disque distributeur chute immédiatement, et qu'il s'ensuit que ces soupapes se ferment. Par conséquent, le couple exercé sur le vilebrequin par l'air de commande diminue, et la vitesse du moteur chute.Cet inconvénient est particulièrement marqué dans des moteurs où l'alimentation en carburant ne commence pas tant que l'amenée d'air au distributeur n'a pas cessé, et notamment dans des moteurs réversibles qui doivent être inversés en charge, par exemple des moteurs marins où la poussée de l'eau agissant sur l'hélice exerce un couple qui a tendance à maintenir le sens de rotation initial, s'opposant ainsi au changement souhaité du sens de rotation. L'invention fournit un distributeur d'air de commande du type mentionné ci-dessus, qui est carac térisé en ce que, sur une partie extrême de l'arbre, qui pénètre dans la chambre,est monté un disque de fermeture qui peut se déplacer axialement entre une position active dans laquelle le disque de fermeture est en contact étanche avec la surface extérieure du disque distributeur au moins autour de l'ouverture ménagée dans cette surface de façon à fermer ladite ouverture, et une position inactive dans laquelle il existe un intervalle entre les disques de fermeture et distributeur, que des moyens d'actionnement sont prévus pour pousser le disque de fermeture vers sa position active et l'y maintenir, et que l'ouverture d'entrée d'air dans la chambre est située dans la paroi latérale de la chambre en face de l'intervalle entre les disques. Pendant la majeure partie d'une opération de démarrage, le distributeur fonctionne de la même façon que celle décrite ci-dessus du fait que l'air de commande qui pénètre maintient le disque de fermeture écarté du disque distributeur, c'est-à-dire dans sa position inactive. Au moment où l'arrivée d'air de commande est interrompue, les moyens d'actionnement agissant sur le disque de fermeture déplacent cependant ce disque vers la position active dans laquelle, du fait qu'il est en contact avec le disque distributeur, il ferme le(s) passage(s) d'écoulement ouvert(s) entre la chambre et la ou les soupapes d'air de démarrage ouverte(s) à ce moment.Par conséquent, la pression supérieure à la pression atmosphérique est maintenue dans les passages en question jusqu'au moment où ils sont purges par l'intermédiaire de la rainure de décompression, par suite de la rotation du disque distributeur, et de façon correspondante la ot les soupapes d'air de démarrage qui y est (sont) couplée(s) reste(nt) ouverte(s), de sorte que le couple exercé par l'air de démarrage sur le vilebrequin est maintenu pendant une période plus longue correspondante. Ceci évite que la-vitesse du moteur chute avant que la poursuite de la rotation du vilebrequin ait été assurée par l'amenée et l'allumage du carburant dans les cylindres.Du fait que le disque de fermeture empêche également l'air de commande d'arriver, pendant la poursuite de la rotation du disque distributeur, aux soupapes de démarrage autres que celle(s) déjà ouverte(s), il n'y a pas de risque que l'air de démarrage et le carburant arrivent simultanément à un seul et même cylindre. Dans un mode de réalisation préféré, les moyens pour actionner le disque de fermeture comportent une ouverture secondaire d'entrée d'air pour envoyer de l'air comprimé dans l'espace situé sur le côté extérieur du disque de fermeture qui est éloigné du disque distributeur. Les deux ouvertures d'entree peuvent être alimentées à partir de la même source d'air comprimé, et elles peuvent être commandées, de façon simple, par une soupape commune ou par deux soupapes coordonnées, de manière que l'air, qui pousse le disque de fermeture vers sa position active, soit admis en même temps, ou légèrement avant si on le désire, que l'entrée d'air principale est fermée. Ce mode de réalisation peut encore être développé en agençant le disque de fermeture de manière qu'il définisse, en association avec la paroi latérale de la chambre, un intervalle d'étranglement circonférentiel entre les deux cotés du disque, et en prévoyant un étroit trou de mise en communication avec l'atmosphère à partir de la chambre, du côté extérieur du disque de fermeture.Pendant la partie de l'opération de démarrage où l'entrée secondaire est fermée, une certaine pression positive s'établit dans l'espace situé à l'extérieur du disque de fermeture, et tant que cette pression est inférieure à la pression régnant entre les disques et maintenant le disque de fermeture dans sa position active, la force que ladite pression relativement plus faible exerce sur la surface extérieure du disque de fermeture assure que le disque distributeur est maintenu en contact avec la face opposée extrême du carter. Les bords des surfaces opposées du disque distributeur et du disque de fermeture peuvent être munis de chanfreins inclinés qui, en association, forment un passage annulaire convergent conduisant à l'intervalle entre les disques. Lorsque l'entrée d'air principale est ouverte, l'air qui pénètre exerce alors, sur les deux disques, une force dynamique qui assure que, même lorsque les disques sont en contact étroit, le disque de fermeture passe immédiatement vers sa position inactive. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif représenté aux dessins annexés sur lesquels La fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un distributeur suivant l'invention ; la fig. 2 est une vue en plan, à échelle agrandie, de la face extrême du carter du distributeur tournée vers le disque distributeur la fig. 3 est une vue en plan, à la même échelle, de la face du disque distributeur tournée vers la face extrême du carter la fig. 4 est une vue en plan de la surface extérieure opposée du disque distributeur, correspondant à la ligne IV-IV de la fig. 1 la fig. 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la fig. 4 ; et la fig. 6 est un diagramme illustrant le fonctionnement du distributeur et du système d'air de démarrage. Le distributeur d'air de commande représenté sur les dessins comporte un carter 1 dans lequel un manchon de palier 2, pour supporter un arbre 3, est monté à force. L'extrémité de l'arbre qui sort du carter supporte un pignon 4 qui est entrainé par le vilebrequin ou l'arbre à cames du moteur à combustion interne (non représenté), de manière que l'arbre 3 effectue un tour pendant chaque cycle de travail complet dans un cylindre du moteur. Dans l'extrémité opposée du carter 1, qui est fermée par un couvercle 5, est formée une chambre désignée par 6 dans son ensemble, et dans cette chambre 6 un disque distributeur 7 est fixé sur l'arbre 3 et est positionné axialement au moyen d'un manchon d'espacement 8 et d'un écrou 9. Le disque distributeur 7 possède une face de contact plate 10 tournée vers une face extrême plate 11 du carter 7 et maintenue en contact étanche avec cette face 11 pendant une procédure de démarrage. Dans la face extrême 11, deux rangées d'ouvertures 12 et 13, respectivement décalées angulairement de façon équidistante, sont ménagées suivant deux cercles primitifs respectivement concentriques avec l'axe de l'arbre 3. Comme représenté sur la fig. 2, chaque rangée comporte 6 ouvertures, en supposant que le moteur (non représenté) est un moteur marin réversible à six cylindres comportant une soupape d'air de démarrage dans chacune cylindre.Chaque ouverture 12 constitue l'embouchure d'un perçage 14 ménagé dans le carter et à partir du fond de chaque perçage débouche une ouverture radiale 15 pour brancher un conduit 44 (voir également fig. 6) conduisant à un orifice d'une soupape de commutation 45.Des perçages similaires 16 relient chaque ouverture 13 à une ouverture 17 pour brancher un conduit 46 conduisant à un orifice différent de la soupape de commutation 45. Comme représenté sur la fig. 6, la soupape de commutation 45 est une soupape à trois voies et à deux positions par l'intermédiaire de laquelle chaque conduit 44 ou 46 communique, par l'intermédiaire d'un conduit 47 relié au troisième orifice de la soupape, avec une chambre 48 dans la soupape d'air de démarrage 49 d'un cylindre du moteur. Comme mentionné ci-dessus, une soupape d'air de démarrage est prévue dans chaque cylindre, et de façon correspondante il y a une soupape de commutation 45, avec des conduits d'air associés, pour chaque cylindre. Les soupapes de commutation peuvent être réalisées d'un seul bloc de sorte qu'elles sont commutées à l'unisson par un signal de commande commun, par exemple pneumatiquement, entre leurs positions extrêmes suivant que le moteur doit être démarre en avant" ou "en arrière. Comme représenté schématiquement sur la fig. 6, chaque soupape d'air de démarrage 49 est normalement maintenue fermée par un ressort 50 disposé entre un boîtier de soupape 51 et un piston 52 solidaire de l'élément de soupape 53. La chambre 48 est définie entre le boîtier 51 et le piston 52 et lorsque de l'air comprimé de commande est envoyé dans la chambre 48 à partir du distributeur d'air de commande, par l'intermédiaire de la soupape de commutation associée 45, la force du ressort est surmontée, ce qui ouvre l'élément de soupape 53 et permet à l'air comprimé de démarrage de passer d'une source appropriée 54 dans le cylindre (non représenté) du moteur. Dans la face de contact 10 du disque distributeur 7 sont ménagées deux rainures d'alimentation 18 et une rainure de décompression 19 se présentant toutes sous la forme d'arcs de cercle, avec un rayon moyen égal au rayon du cercle primitif des ouvertures 12 de sorte que, pendant la rotation du disque distributeur, elles viennent successivement se placer en face ou en coïncidence avec chacune des ouvertures 12. Deux autres rainures d'alimentation 20 et une autre rainure de décompression 21, également en forme d'arcs de cercle, coopèrent de façon correspondante avec les ouvertures 13. Chaque rainure d'alimentation 18, 20 communique avec une ouverture 23 ménagée dans la surface extérieure opposée 24 du disque distributeur, au moyen d'un perçage 22 traversant le disque distributeur 7 parallèlement à l'axe de ce disque. Chaque rainure de décompression 19, 21 communique avec un perçage radial commun 26 ménagé dans le disque distributeur, au moyen d'un perçage 25 s'étendant parallèlement à l'axe. Le perçage 26 est fermé à son extrémité extérieure, et débouche vers l'intérieur dans un perçage 27 s'étendant parallèlement à l'axe et se terminant dans une ouverture 28 ménagée dans la face de contact 10. Comme on le voit sur la fig. 1, l'ouverture 28 est située en face d'une petite chambre 55 à l'intérieur du carter 1, chambre qui communique en permanence avec l'atmosphère par un perçage 29. Un manchon d'espacement 8 supporte un disque de fermeture 30 pouvant se déplacer axialement, qui possède une face extrême continue plate 31 tournée vers la surface extérieure 24 du disque distributeur 7. Entre le disque de fermeture et le couvercle 5 est défini, dans la chambre 6, un espace 32 auquel de l'air peut être envoyé par une ouverture d'entrée 33 ménagée dans le couvercle. Une autre ouverture d'entrée 34 pour de l'air comprimé de commande est ménagée dans la paroi latérale de la chambre 6 en face de l'intervalle 35 qui existe entre le disque distributeur 7 et le disque de fermeture 30 lorsque ce dernier est dans sa position inactive représentée sur la fig. 1. Comme on le voit sur les figures 1 et 5, les bords extérieurs des surfaces 24 et 31 sont chanfreinés de manière à former des faces coniques relativement larges 36 et 37 qui, en combinaison, définissent un passage d'écoulement d'air cunéiforme ou convergent allant de l'ouverture 34 jusqu'à l'intervalle 35. Le diamètre extérieur du disque de fermeture 30 est choisi de manière qu'entre le disque et la périphérie de la chambre 6 soit forme un intervalle d'étranglement 38 relativement étroit. Un étroit perçage 39 fait communiquer l'espace 32 avec l'atmosphère. Les ouvertures d'entrée 33 et 34 sont reliées, respectivement par des conduits 56 et 57, à deux orifices d'une soupape à quatre voies et deux positions 58 (voir fig. 6). Un troisième orifice de la soupape 58 est relié à la source d'air comprimé 54 par une conduite 59 contenant une soupape d'arrêt 60, tandis que le quatrième orifice 58 communique avec l'atmosphère. Le distributeur décrit fonctionne de la façon expliquée ci-dessous, en supposant que le moteur à combustion doit être démarre "en avant" de sorte que, comme représenté sur la fig. 6, par l'intermédiaire de la soupape de commutation associée 45, chacune des six soupapes d'air-de démarrage 49 est reliée à l'ouverture associée 12 ménagée dans la face extrême 11, tandis que les liaisons avec les ouvertures 13 sont fermées. Lorsque la soupape 58 est dans la position représentée sur la fig. 6, la soupape d'arrêt 60 est ouverte, grâce à quoi de l'air comprimé de commande passe dans l'entrée 34, tandis que l'entrée 33 est fermée. L'air comprimé pénétrant dans le distributeur par l'entrée 34 pousse le disque de fermeture 30 vers la position inactive représentée sur la fig. 1, si le disque n'est pas déjà dans cette position. Une partie de l'air qui pénètre passe dans l'espace 32 par l'intervalle 38 dans lequel il est étranglé, et étant donné que l'espace 32 communique avec l'atmosphère par le perçage étroit 39, il s'établit dans l'espace 32 une certaine pression intermédiaire qui, par l'intermédiaire du disque 30 et du manchon d'espacement 8, exerce sur le disque 7 une force axiale qui assure un contact étanche entre la face 10 du disque 7 et la face extrême 11 du carter 1. L'air de commande passe dans les deux rainures d'alimentation 18, par l'intervalle 35 et les perçages associés 22, et à partir de ces rainures passe par les deux ouvertures 12 qui sont respectivement alignées ou en coïncidence avec une rainure 18, pour arriver aux soupapes d'air de démarrage qui y sont reliées. En supposant que la soupape d'arrêt principale 61, dans la conduite reliant la source 54 d'air de démarrage au nombre total de soupapes d'air de démarrage, est ouverte, de l'air de démarrage est admis dans les cylindres du moteur dont les soupapes d'air de démarrage ont été ouvertes de la façon qui vient d'être décrite, grâce à quoi le moteur commence à tourner. Le moteur entraîne le disque distributeur par l'intermé- diaire du pignon 4, chacune des six soupapes d'air de démarrage recevant successivement de l'air de commande par les rainures d'alimentation 18, puis étant ensuite reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire de la rainure de décompression 19 et des perçages 25-29 communiquant avec la rainure 19.Comme mentionné cidessus, la pression régnant dans l'espace 32 maintient la face de contact 10 du disque distributeur en contact étanche avec la face extrême 11 du carter. Lorsque le moteur a atteint une certaine vitesse de rotation, la soupape 58 est commutée dans sa position opposée, ce qui interrompt l'arrivée d'air comprimé par l'ouverture 34, et fait communiquer le conduit 57 avec l'atmosphère alors que simultanément de l'air comprimé est admis dans l'espace 32 par le conduit 56 et l'ouver- ture 33. Le disque de fermeture 30 est maintenant soumis à une différence de pression agissant vers la gauche sur la fig. 1 et appuyant de façon étanche la surface 31 du disque contre la surface extérieure 24 du disque distributeur. I1 en résulte que la pression superieure à la pression atmosphérique qui existe est maintenue dans les deux rainures d'alimentation 18 et dans les deux connexions 44, 47 allant des rainures aux deux soupapes d'air de démarrage qui sont ouvertes à ce moment.Par conséquent, l'amenée d'air de démarrage se poursuit, par ces soupapes, dans chacun des deux cylindres du moteur, jusqu'à ce que la rotation du disque distributeur amène l'ouverture associée 12 en coïncidence avec la rainure de décompression 19. Pour assurer l'amenée d'air de démarrage aux cylindres, la soupape principale 61 mentionnée ci-dessus ne se ferme pas avant qu'une période de temps prédéterminée, normalement 6 à 8 secondes, se soit écoulée après l'interruption de l'amenée d'air à l'ouverture 34. Il est avantageux de maintenir la soupape 60 ouverte pendant la même période, et de ce fait de maintenir l'arrivée d'ai à l'ouverture 33. Comme représenté sur la fig. 1, l'arbre 3 est supporté dans le manchon de palier 2 au moyen de deux tourillons 40 et 41 de diamètre différent. Les diamètres inégaux assurent que de l'huile de lubrification sous pression, fournie à la cavité 42 dans le carter 1 et de là passant jusqu'aux tourillons par une ouverture 43 dans le manchon de palier 2, déplace l'arbre 3 légèrement vers la droite pendant le fonctionnement normal du moteur lorsque le distributeur ne reçoit pas d'air comprimé. Cette caractéristique assure que le disque distributeur ne glisse pas sur la face de contact 11, ce qui provoquerait une usure non nécessaire. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1.- Distributeur pour délivrer de l'air comprimé de commande aux soupapes d'air de démarrage (49) d'un moteur à combustion interne à mouvement alternatif et pour ouvrir lesdites soupapes suivant une séquence prédéterminée, ce distributeur comportant un carter (1) ; un arbre (3) tourillonné dans le carter de manière à pouvoir tourner ; et un disque distributeur (7) fixé sur l'arbre et situé dans une chambre (6) formée dans le carter et possédant une face extrême (11) dans laquelle plusieurs ouvertures (12, 13) sont ménagées suivant un cercle concentrique avec l'axe de rotation de l'arbre, chaque ouverture étant destinée à être reliée à une soupape d'air de démarrage (49), ledit disque distributeur (7) possédant une face de contact (10) tournée vers ladite face extrême (11) de la chambre et comportant une rainure d'alimentation (18,20) en forme d'arc de cercle et une rainure de décompression (19,21) en forme d'arc de cercle, les deux rainures étant ali gnées radialement avec les ouvertures (12,13) dans la face extrême (11), de la chambre et chacune d'elles communiquant, par l'intermédiaire de canaux dans le disque, avec une ouverture associée (23, 28) respectivement ménagée dans la surface extérieure opposée (24) et dans la face de contact (10) du disque, la dernière ouverture mentionnée (28) communiquant en permanence avec l'environnement ; ainsi qu'une ouverture d'entrée (34) pour admettre de l'air comprimé de commande dans la chambre (6) à l'extérieur de la surface extérieure (24) du disque distributeur, caractérisé en ce que sur une partie extrême de l'arbre (3) qui pénètre dans la chambre (6) est monte un disque de fermeture (30) qui peut se déplacer axialement entre une position active dans laquelle le disque de fermeture est en contact étanche avec la surface extérieure (24) du disque distributeur (7) au moins autour de l'ouverture (23) ménagée dans cette surface de façon à fermer ladite ouverture, et une position inactive dans laquelle il existe un intervalle (35) entre les disques de fermeture et distributeur, que des moyens d'actionnement (33) sont prévus pour pousser le disque de fermeture (30) vers sa position active et l'y maintenir, et que l'ouverture d'entrée d'air (34) dans la chambre (6) est située dans la paroi latérale de la chambre en face de l'intervalle (35) entre les disques (7,30). 2.- Distributeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (33) pour actionner le disque de fermeture (30) comportent une ouverture secondaire d'entrée d'air pour envoyer de l'air comprimé dans l'espace (32) situé sur le côté extérieur du disque de fermeture (30) qui est éloigné du disque distributeur (7). 3.- Distributeur suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un intervalle d'étranglement annulaire (38) entre les deux côtés du disque de fermeture (30) est formé par ledit disque (30) en coopération avec la paroi latérale de la chambre (6), et qu'un étroit perçage de mise en communication avec l'atmosphère est prévu à partir de l'espace (32) situé du côté extérieur du disque de fermeture. 4.- Distributeur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bords des surfaces opposées (24, 31) du disque distributeur (7) et du disque de fermeture (30) sont munis de chanfreins inclinés (36, 37) qui définissent en association un passage d'entrée annulaire convergent conduisant dans l'intervalle (35) entre les disques.