Brevet FR2568629A1 — publié le 19860207

La présente invention concerne un moteur à combustion interne à quatre temps, notamment pour l'entraînement d'un véhicule automobile, dans lequel il est prévu dans le conduit d'échappement un papillon d'étranglement retenant les gaz d'échappement dans un mode de freinage, et dans lequel chacune des soupapes d'échap- pement commandées par l'intermédiaire de culbuteurs par un arbre à cames est associée à un dispositif de limita- tion à l'aide duquel la course des soupapes d'échappe- ment est limitée dans le mode de freinage à une valeur empêchant la fermeture des soupapes d'échappement. D'après la demande de brevet allemand DE-OS 28 32 526, on connaît un moteur à combustion interne à quatre temps comportant un frein-moteur par gaz d'échappement, dans lequel il est prévu dans le conduit d'échappement un papillon d'étranglement retenant les gaz d'échappement dans le mode de freinage et dans lequel les soupapes d'admission et d'échappement sont commandées par un arbre à cames. Dans la zone des culbuteurs, il est prévu un arbre pourvu de butées et pouvant se déplacer par translation et/ou rotation. Dans le mode de freinage, les butées sont transférées dans la zone de pivotement des culbuteurs des soupapes d'échappement et ils limitent leur course de façon qu'elles n'entrent précisément pas en contact avec les sièges associés. A cet effet, la limita- tion de course des soupapes d'échappement est choisie de telle sorte que celles-ci soient soulevées des sièges correspondants d'environ 1/10 mm dans le mode de freinage. Ainsi on résout le problème d'améliorer le frein-moteur par gaz d'échappement de telle sorte qu'avec des moyens simples et sans réduction de l'efficacité de freinage on empêche une sollicitation aux chocs des soupapes d'échappement ou bien on assure leur décharge dans le mode de freinage. La puissance de freinage-moteur n'est ainsi pas diminuée par cette commandedes soupapes d'échappement. A la différence de ces freins-moteur par gaz d'échappement, on connaît d'après le brevet DE- 1 057 385 des moteurs à combustion interne avec frein- moteur, qui produisent l'action de freinage en maintenant ouverte en permanence une des soupapes de balayage de gaz et qui sont basés sur l'annulation d'une partie importante du travail de compression produit par le moteur à combus- tion interne. La puissance de freinage-moteur pouvant être ainsi obtenue est cependant seulement relativement faible. L'invention a pour but d'augmenter la puissan- ce de freinage-moteur pour un moteur à combustion interne du type défini ci-dessus. Selon l'invention, ce problème est résolu en ce que la course des soupapes d'échappement est limitée à une valeur pour laquelle les soupapes d'échappement ouvertes produisent une action de freinage et en ce qu'il est prévu un distributeur manoeuvrable en fonction de la course de la pédale de frein et au moyen duquel le papillon d'étranglement et les dispositifs de limitation peuvent être actionnés. Selon d'autres particularités de l'invention: - au moyen du distributeur, le papillon d'étranglement et les dispositifs de limitation des différentes soupapes d'échappement ou bien de groupes de soupapes d'échappe- ment peuvent être actionnés successivement. - Le distributeur comporte un piston guidé dans un cylindre, articulé sur la pédale de frein et qui divise le cylindre en deux chambres de distribution de grandeur variable en fonction de la position de la pédale de frein, l'une des chambres de distribution recevant un fluide de comman- de, par exemple de l'air comprimé, tandis que l'autre chambre de distribution comportant un ressort de compres- sion coopérant avec le piston, est reliée par un orifice d'évent avec l'atmosphère et, dans la position de repos de la pédale de frein, par un tuyau de distribution avec un dispositif d'actionnement manoeuvrant le papillon d'étranglement, et dans lequel sont disposés des disposi- tifs de commande associés aux dispositifs de limitation des différentes soupapes d'échappement ou des groupes de soupapes d'échappement; le tuyau de distribution peut être relié par le piston se déplaçant par translation avec chambre de distribution sollicitée par l'air comprimé, et les dispositifs de commande peuvent être actionnés en fonction de l'actionnement de la pédale de frein. - Les dispositifs de commande sont des interrupteurs élec- triques placés l'un derrière l'autre dans la direction de déplacement du piston et au moyen desquels peuvent être actionnées des électrovannes à 3/2 voies comportant des ressorts de rappel et qui sont disposées dans le circuit d'huile du moteur à combustion interne en étant associées aux dispositifs de limitation des soupapes d'échappement ou des groupes de soupapes d'échappement. - Il est prévu,dans le circuit d'huile du moteur à combus- tion interne et en amont de chacune des électrovannes à 3/2 voies, un clapet anti-retour. - Le dispositif de limitation comporte un corps de distribu- tion s'appuyant sur-une plaque portante fixe, et dans lequel est disposé un piston de distribution coopérant avec le culbuteur, qui agit dans le mode de freinage, en étant sollicité par le fluide de distribution, sur la plage de pivotement du culbuteur de telle sorte que les soupapes d'échappement soient encore écartées d'environ 0,8 à 1,5 mm de leurs sièges associés. Avec le moteur à combustion interne conforme à l'invention, on peut obtenir une forte augmentation de la puissance de freinage-moteur qui est telle qu'également pour de gros véhicules utilitaires celle-ci soit suffisante pour satisfaire aux règlements officiels existants et ceux auxquels on doit s'attendre dans le futur. Grâce à l'utili- sation de forces auxiliaires disponibles dans le cas de véhicules utilitaires pour la commande du dispositif d'actionnement et des dispositifs de limitation, les frais de construction sont maintenus faibles. La puissance de freinage-moteur peut être modifiée en fonction des impéra- tifs par enclenchement ou arrêt de différentes soupapes d'échappement ou de groupes de soupapes d'échappement et par la combinaison avec le frein-moteur par gaz d'échappe- ment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement un moteur à combus- tion interne à 8 cylindres avec les dispositifs de freinage; la figure 2 représente schématiquement le distributeur, et la figure 3 est une vue en coupe partielle de la culasse du moteur dans la zone d'un dispositif de limitation. Un moteur à combustion interne à 8 cylindres, désigné par 1 sur la figure 1, est divisé pour la commande des dispositifs de limitation 2 ( figure 3) , en deux groupes de cylindres 3 et 4 en nombres identiques. Dans un conduit commun d'échappement 5 des groupes de cylindres-3 et 4, il est prévu un papillon d'étranglement 7 monté de façon tournante sur un axe 6 et dont la position peut être modi- fiée par l'intermédiaire d'une tringle de commande 8 au moyen d'un dispositif d'actionnement 9. A partir d'un compresseur d'air 10 entraîné par le moteur 1, de l'air comprimé est canalisé par un tuyau d'admission 11 jusqu'à un distributeur 12 manoeuvrable en fonction de la position d'une pédale de frein 14 et à l'aide duquel le dispositif d'actionnement 9 peut être commandé par l'intermédiaire d'un tuyau de distribution 13. Egalement le distributeur 12 permet de commander,par l'intermédiaire d'un conducteur électrique 15, une électrovanne à 3/2 voies-16 pourvue d'un ressort de rappel 17 et, par l'intermédiaire d'un conducteur électrique 18, une électrovanne à 3/2 voies 19 comportant un ressort de rappel 20. L'électrovanne à 3/2 voies 16 est branchée dans un conduit de distribution 21 du circuit d'huile du moteur 1 et elle est reliée par l'inter- médiaire d'un conduit de retour 22 avec le bac à huile du moteur à combustion interne l, tandis que l'électrovanne à 3/2 voies 19 est disposée dans un tuyau de distribution 22 du circuit d'huile du moteur 1 et est reliée par un conduit de retour 24 avec le bac à huile du moteur à combus- tion interne. En amont de l'électrovanne à 3/2 voies 16, il est prévu dans le tuyau de distribution 21 un clapet anti-retour 25 tandis qu'il est prévu en amont de l'électro- vanne à 3/2 voies 19, dans le tuyau de distribution 23, un clapet antiretour 26. L'électrovanne à 3/2 voies 16 permet de commander les dispositifs de limitation 2 des cylindres 27 à 30 du groupe de cylindres 3 par le tuyau de distribution 21 et par les tuyaux de distribution 21a, 21b et 21c partant de celui-ci tandis que l'électrovanne à 3/2 voies 19 permet de commander les dispositifs de limita- tion 2 des cylindres 31 à 34 du groupe 4 par le tuyau de distribution 23 et par les tuyaux de distribution 23a, 23b, 23c partant de celui-ci. Le distributeur 12 de la figure 2 comporte un cylindre 35 dans lequel peut coulisser longitudinalement un piston 36 qui est articulé par l'intermédiaire d'une tige de distribution 37 sur la pédale de frein. Le piston 36 divise le cylindre 35 en deux chambres de distribution 38 et 39 dont la grandeur est variable en fonction de la pédale de frein. L'air comprimé est introduit dans la chambre de distribution 38 par l'intermédiaire du tuyau d'admission 11. La chambre de distribution 39, coopérant avec le piston 36 et comportant un ressort de compression 41 s'appuyant contre une butée 40, est reliée avec l'atmosphère par l'intermé- diaire d'un orifice d'évent 42 et, dans la position de repos de la pédale de frein 14, elle est reliée par le tuyau de distribution 13 avec le dispositif d'actionnement 9. Dans la chambre de distribution 39, il est en outre prévu deux dispositifs de commande formés par des interrupteurs élec- triques 43 et 44 et placés l'un derrière l'autre dans la direction de mouvement du piston, lesdits dispositifs étant associés aux électrovannes à 3/2 voies 16 et 19 et pouvant être actionnés par une tige de commande 45 prévue sur le piston 36. Sur la figure 3, une partie de la culasse 46 du moteur 1 est représentée avec une soupape d'échappement 47 et un conduit d'échappement 48. La soupape d'échappement 47 est poussée dans le sens de fermeture au moyen d'un ressort 49, qui s'appuie d'un côté contre la culasse 46 et de l'autre côté contre une partie d'appui 50 de la tige de soupape 51. L'ouverture de la soupape d'échappement 47 est assurée d'une manière connue par l'intermédiaire d'un culbuteur 52 et d'un poussoir 53 sous l'impulsion d'un arbre à cames, non représenté. Le dispositif de limitation 2 est disposé au-dessus du bras 54 du culbuteur 52 coopérant avec la tige de soupape 51 et il s'appuie sur une plaque portante fixe 55. Le dispositif de limitation 2 comporte un carter de distribution 56 dans lequel est disposé un piston de distribution 57 mobile par tanslation longitu- dinale et s'appliquant par une tige 58 contre un bras 54 du culbuteur 52. Un des côtés frontaux 59 du piston de distribution 57 est sollicité par de l'huile sous pression se trouvant dans une chambre de distribution 60 tandis que l'autre côté frontal 61 du piston 57 coopère avec un ressort de compression 62. Quand le dispositif de limita- tion 2 est associé, dans l'exemple de réalisation représen- té, par exemple au cylindre 27 ( figure 1), la chambre de distribution 60 est alimentée en huile sous pression par l'intermédiaire du tuyau de distribution 21a. Cette huile pénètre dans la culasse 46, elle est transférée dans le capot 63 de recouvrement des soupapes et elle est empêchée de parvenir dans l'atmosphère par un rebord d'étanchéité 64. Le carter de distribution 56 est disposé sur la plaque portante 55 de façon à pouvoir être déplacé longitudinale- ment au moyen d'un écrou 65 coopérant avec une rondelle de calibrage 67. Dans le mode de freinage, la soupape d'échappement 47 se rapproche du siège 66 seulement jusque dans la position représentée en trait mixte, o la grandeur de l'intervalle existant entre la soupape d'échappement 47 et le siège 66 s'élève à environ 0,8 mm à 1,5 mm. Lorsque la pédale de frein 14 n'est pas actionnée, le piston 36 du distributeur 12 est placé dans la position indiquée, o la chambre de distribution 38 est isolée par rapport au tuyau de distribution 13 et o les interrupteurs électriques 43 et 44 sont ouverts. Dans cette position d'ouverture du système de commande, les électro- vannes à 3/2 voies 16 et 19 se trouvent dans la position de repos représentée. D'une part le dispositif d'actionnement 9 n'est pas sollicité par de l'air comprimé et d'autre part les dispositifs de limitation 2 ne sont pas sollicités par de l'huile de sorte que le papillon d'étranglement 7 est ouvert et que toutes les soupapes d'échappement 47 peuvent se fermer complètement. Lors d'un actionnement de la pédale de frein 14, le piston 36 est déplacé en opposition à la force élastique du ressort 41 de sorte que, dans l'exemple de réalisation représenté, d'abord le tuyau de distribution 13 est alimenté en air comprimé et ensuite les interrupteurs électriques 43 et 44 sont fermés. Le dispositif d'actionnement 9 est alors sollicité par de l'air comprimé et il ferme le papillon d'étranglement 7 et ensuite l'électrovanne à 3/2 voies 19 est commutée et les dispositifs de limitation 2 du groupe de cylindres 4 sont sollicités par de l'huile et seulement alors l'électro- vanne à 3/2 voies 16 est commutée et les dispositifs de limitation 2 du groupe de cylindres 3 sont sollicités. Sous l'effet de cette sollicitation des dispositifs de limita- tion 2 avec de l'huile, les pistons de distribution 57 sont déplacés, en opposition à la force élastique du ressort 62, dans la direction du bras 54 du culbuteur 52 de sorte que la plage de pivotement du culbuteur 52 est limitée et que les soupapes d'échappement 47 ne peuvent se fermer que jusque dans la position représentée en trait mixte. L'activation et la désactivation des différentes soupapes d'échappement, des groupes de soupapes d'échappe- ment et du papillon d'étranglement par le distributeur peuvent être effectuées conformément à l'invention dans une séquence quelconque et dans une combinaison quelconque. A cet égard une combinaison avantageuse consiste par exemple, lors de l'actionnement de la pédale de frein 14, à solliciter d'abord les dispositifs de limi- tation 2 et seilement ensuite, lorsque la pédale de frein 14 est plus abaissée en vue d'augmenter la force de freinage, le piston 36 est déplacé en direction de la chambre de distribution 39 suffisamment loin pour que le tuyau de distribution 13 reçoive de l'air comprimé provenant du tuyau d'admission 11 et qu'ainsi le papillon d'étranglement 7 soit fermé par l'intermédiaire du dispositif d'actionne- ment. Avec ce mode de fonctionnement du dispositif, selon lequel initialement les soupapes d'échappement et ensuite le papillon d'étranglement 7 sont commutés dans le mode de freinage, on empêche la création d'une trop forte pression de retenue dans la partie du tuyau d'échappement 5 qui est placée en amont du papillon d'étranglement 7. Dans le cas d'une trop forte pression de retenue, il existe le risque que les soupapes d'échappement des autres cylindres soient ouvertes en opposition à la force des ressorts de soupapes. Lonqu'ensuite la retenue est établie en amont du papillon d'étranglement, les soupapes d'échappement sont fermées brusquement, ce qui produit dans les tiges de soupape de très grandes forces de traction qui peuvent conduire à une destruction des soupapes d'échappement. Grâce à la commande du dispositif qui a été décrite ci-dessus, on évite de telles conditions dangereuses de fonctionnement pour le moteur. Du point de la construction, cela pourrait être résolu en assurant le guidage en translation de la tige de commande 37 dans le piston 36 et en limitant le mouvement de translation dans les deux directions au moyen de butées respectives fixées à des distances correspondantes d'espacement en avant et en arrière du piston 36 sur la tige de commande. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne à quatre temps, notamment pour l'entraînement d'un véhicule automobile, dans lequel il est prévu dans le conduit d'échappement un papillon d'étranglement retenant les gaz d'échappement dans un mode de freinage, et dans lequel chacune des soupapes d'échappement commandées par l'intermédiaire de culbuteurs par un arbre à cames est associée à un dispositif de limi- tation à l'aide duquel la course des soupapes d'échappement est limitée dans le mode de freinage à une valeur empêchant la fermeture des soupapes d'échappement, caractérisé en ce que la course des soupapes d'échappement (47) est limitée à une valeur pour laquelle les soupapes d'échappement ouvertes (47) produisent une action de freinage et en ce qu'il est prévu un distributeur (12) manoeuvrable en fonction de la course de la pédale de frein et au moyen duquel le papillon d'étranglement (7) et les dispositifs de limitation (2) peuvent être actionnés. 2. Moteur à combustion interne à quatre temps selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au moyen du distributeur (12), le papillon d'étranglement (7) et les dispositifs de limitation (2) des différentes soupapes d'échappement (47) ou bien de groupes de soupapes d'échap- pement peuvent être actionnés successivement. 3. Moteur à combustion interne à quatre temps selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le distributeur (12) comporte un piston (36) guidé dans un cylindre (35), articulé sur la pédale de frein (14) et qui divise le cylindre (35) en deux chambres de distribution (38, 39) de grandeur variable en fonction de la position de la pédale de frein, l'une des chambres de distribution (38) recevant un fluide de commande, par exemple de l'air comprimé, tandis que l'autre chambre de distribution (39), comportant un ressort de compression (41) coopérant avec le piston (36), est reliée par un orifice d'évent (42) avec l'atmosphère et, dans la position de repos de la pédale de frein (14), par un tuyau de distribution (13) avec un dispo- sitif d'actionnement (9) manoeuvrant le papillon d'étrangle- ment (7), et dans lequel sont disposés des dispositifs de commande (43, 44) associés aux dispositifs de limitation (2) des différentes soupapes d'échappement (47) ou des groupes de soupapes d'échappement et en ce que le tuyau de distribution (13) peut être relié par le piston (36) se déplaçant par translation avec la chambre de distribution (38) sollicitée par l'air comprimé, et les dispositifs de commande (43, 44) peuvent être actionnés en fonction de l'actionnement de la pédale de frein (14). 4. Moteur à combustion interne à quatre temps selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dispo- sitifs de commande (43, 44) sont des interrupteurs électri- ques placés l'un derrière l'autre dans la direction de déplacement du piston et au moyen desquels peuvent être actionnées des électrovannes à 3/2 voies (16, 19) compor- tant des ressorts de rappel (17, 20) et qui sont disposées dans le circuit d'huile du moteur à combustion interne (1) en étant associées aux dispositifs de limitation (2) des soupapes d'échappement (47) ou des groupes de soupapes d'échappement. 5. Moteur à combustion interne à quatre temps selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans le circuit d'huile du moteur à combustion interne (1) et en amont de chacune des électrovannes à 3/2 voies (16, 19), un clapet anti-retour (25, 26). 6. Moteur à combustion interne à quatre temps selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de limitation (2) comporte un corps de distribution (56) s'appuyant sur une plaque portante fixe (55), et dans lequel est disposé un piston de distribution (57) coopérant avec le culbuteur (52), qui agit dans le mode de freinage, en étant sollicité par le fluide de distribution, sur la plage de pivotement du culbuteur (52) de telle sorte que les soupapes d'échappe- ment (47) soient encore écartées d'environ 0,8 à 1,5 mm de leurs sièges associés (66).