Brevet FR2711394A1 — publié le 19950428

- FREIN MOTEUR A HAUTE PRESSION L'invention se rapporte à un dispositif commandé, apte à faire varier la force de rappel des soupapes d'échappement d'un moteur thermique que nécessite un frein moteur à haute pression. Les moteurs des poids lourds sont généralement équipés d'un volet d'obturation du collecteur d'échappement pour augmenter leur force de retenue. Lors du temps d'échappement les gaz ne pouvant sortir du moteur, sont comprimés dans ce collecteur d'échappement provoquant de ce fait une seconde compression dans le cycle. On serait tenté de croire que, tour après tour, les gaz comprimés par les pistons s'ajouteraient à ceux déjà comprimés dans le collecteur obstrué et de ce fait, accroiraient considérablement cette pression, mais, les soupapes d'échappement étant maintenues fermées par des ressorts, leur étanchéité ne peut plus etre assurée dés lors que la force, issue de la pression dans le collecteur et agissant sur la face aval des soupapes, sera égale à la force du ressort de rappel de ces soupapes. A partir de cet instant et chaque fois qu'il n'y aura pas de pression de compression dans le cylindre, les soupapes d'échappement laisseront s'échapper des gaz dans le cylindre, empèchant toutes nouvelles aspirations de gaz et par conséquent toutes élévations de pression dans le collecteur. Pendant cette période, les soupapes d'échappement se transforment en quelque sorte en soupapes de décharge. Pour parer à cette effet néfaste, il faudrait renforcer les ressorts, mais pour des raisons connues, cela nuirait au bon fonctionnement du moteur. Un autre effet néfaste à l'élévation de la pression dans le collecteur d'échappement provient du fait que les soupapes d'admission s'ouvrent alors que celles d'échappement ne sont pas encore fermées, provoquant de ce fait une fuite de pression au travers du cylindre vers la Pipe d'admission. L'invention vise éviter les effets néfastes décrits précédemment afin d'élever à souhait, en période de frein moteur, la force de rappel des soupapes d'échappement pour augmenter considérablement la pression des gaz dans le collecteur d'échappement dans le but d'accroitre le couple résistant du moteur. L'invention prévoit, en période de frein moteur, une pressurisation d'une chambre, de section en forme de couronne, formée par un cylindre creux dans lequel coulisse un piston également creux. L'ensemble formé par le cylindre et le piston est intercalé entre le dessus de la culasse et le dessous de la rondelle-cuvette d'extrémité de la tige de chaque soupape d'échappement. La poussée de cet ensemble a pour but de maintenir l'étanchéité des soupapes d'échappement lorsque leur face aval subit une forte contre-pression. Pour éviter une perte de pression au moment de la balance, l'invention prévoit une épure de distribution dans laquelle l'ouverture des soupapes d'admission n'intervient qu'apres la fermeture effective des soupapes d'échappement. Compte tenu des valeurs des pressions de suralimentation des des moteurs turbocompressés, la modification de l'épure de distribution décrite auparavant ne peut avoir d'effet sensible sur le rendement du moteur. Selon les possibilités de réalisation, l'invention prévoit que l'ensemble formé par le cylindre et son piston sera disposer à l'intérieur ou à l'extérieur du ressort de sou Pape. Pour pouvoir disposer d'un maximum de surface sous le piston creux, dans la variante où ce piston est placé à l'intérieur du ressort, un développement de l'invention qui en tient compte est caractérisé en ce que la face extérieure du guide de soupape est utilisée comme paroi du petit diamètre de la chambre pressurisable. Pour éviter tout accroissement d'efforts des organes de distribution qui seraient issus d'une élévation momentanée de pression dans les chambres préssurisées lors de la phase de descente des soupapes, et également pour favoriser le maintien en pression de ces chambres pendant la phase de remontée des soupapes, de façon à etre en mesure d'assurer une bonne étanchéité dés leur fermeture, un développement de l'invention qui en tient compte est caractérisé en ce que le circuit formé par les cannalisations d'alimentation en air comprimé, inter-connecte les chambres entre-elles et en ce que le point d'inter-connection est un reservoir qui fait office de vase d'expension. Afin d'obtenir un rendement variable de l'effet de frein moteur, un développement de l'invention qui en tient compte est caractérisé en ce que le robinet d'alimentation en air comprimé du dispositif, est apte, selon l'action du conducteur, à moduler la pressurisation des chambres avec pour effet de moduler la pression dans le collecteur, faisant varier ainsi la Puissance de ralentissement. La pressurisation des chambres est assurée par de l'air comprimé venant d'un réservoir affecté aux servitudes et présent sur tous les poids lourds. On décrit maintenant l'invention à propos des dessins annexés. La figure 1 et la figure 2 représentent en coupe, deux demi-vues des deux variantes de l'invention. Cette représention cote à cote permet ainsi de mieux comparer les deux variantes de l'invention. La figure 1 est donc une demi-vue représentant en coupe une culasse d'un moteur thermique avec sa soupape d'échappement et son ressort de rappel ainsi que l'ensemble formé par le cylindre creux et son piston, objet de l'invention et disposé ici, à l'intérieur du ressort de soupape. La figure 2 ne se différencie de la figure 1 que par le positionnement du cylindre creux et de son piston qui sont ici, montés à l'extérieur du ressort de soupape. Sur la figure 1 on a désigné par 1 la tige de soupape, par 2 une clavette, par 3 la rondelle-cuvette, par 5 le ressort de soupape, par 10 la culasse, par 11 le guide de la tige de soupape 1, par 12 le piston creux qui coulisse entre le cylindre 13 et le guide de soupape 11 et qui exerce sa poussée sous la rondelle- cuvette 3, par 14 le joint qui réalise l'étanchéité entre la face intérieure du cylindre 13 et l'extérieur 22 du guide de soupape 11, par 15 la conduite d'alimentation en air comprimé de la chambre Pressurisable 17, par 16 la tete de la soupape d'échappement et par 18 la face aval de cette soupape qui est soumise à une forte contre-pression en période de frein moteur. Sur la figure 2 on a désigné par 1 la tige de soupape, par 2 une clavette, par 3 la rondelle-cuvette, par 4 le piston monté ici, à l'extérieur du ressort de soupape 5, par 6 le cylindre creux, par 7 la chambre pressurisable, par 8 le joint d'étanchéité, par 9 la conduite d'alimentation en air comprimé de la chambre 7, par 10 la culasse, par 11 le guide de soupape, par 16 la tete de la soupape d'échappement, par 18 la face aval de celle-ci, soumise b la forte contrepression, par 19 le conduit d'échappement dans la culasse 10 par 20 le collecteur d'échappement et par 21 le volet d'obturation du collecteur 20. Le volet 21 est représenté ici en position fermée. Lorsque le conducteur désire obtenir un effet de frein moteur, il actionne un robinet qui met en pression les chambres 7 ou 17 ainsi que le piston de pivotement du volet 21, pour obstruer la sortie du collecteur 20. La mise en pression des chambres 7 ou 17 chasse vers le haut les pistons 4 ou 12 jusqu'a ce qu'ils viennent buter sous les rondelles cuvettes 3 pour augmenter la force de maintien de fermeture des soupapes d'échappement. La pression des gaz augmente rapidement dans le collecteur 20 et s'exerce alors sur la face aval des soupapes d'échappement, mais la force supplémentaire de maintien de fermeture, objet de l'invention, les empèche alors de s'entre-ouvrir, permettant ainsi d'atteindre dans le collecteur, une pression relativement élevée. Cette élévation de pression est facilitée par l'épure de distribution particuliaire, telle que décrite précédamment. Lorsque le conducteur désire interrompre la période de frein moteur, il coupe l'alimentation d'air comprimé. Le volet s'ouvre, les chambres 7 et 17 n'étant plus préssurisées, les pistons 4 ou 12 seront chassés vers le bas par la descente des soupapes et s'immobiliseront en position basse par absence de pression dans les chambres. Ainsi le dispositif de l'invention est au repos pendant toutes les périodes moteurs. -REVENDICATIONS 1) Frein moteur à haute pression pour moteur thermique, comprenant un dispositif, commandé par le conducteur, de variation de la force de rappel et de fermeture des soupapes d'échappement, caractérisé en ce que un cylindre de section semblable à une couronne (6 ou 13) dans lequel est placé un piston (4 ou 12) sont intercalés entre le dessus de la culasse (10) et le dessous de la rondelle-cuvette (3) d'extrémité de la tige de la soupape d'échappement (16) et en ce que la chambre (7 ou 17) , formée entre le cylindre (6 ou 13) et le dessous du piston (4 ou 12) est pressurisée en période de frein moteur. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que selon une variante la chambre pressurisable (7) est placée à l'extérieur du ressort de soupape (5) et en ce que selon une autre variante, la chambre pressurisable (17) et placée à l'intérieur du ressort de soupape (5). 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face extérieure du guide de soupape (22) est la paroi intérieure du petit diamétre de la chambre (17). 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression d'air comprimé à l'intérieur des chambres (7 ou 17) est modulable. 5) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (4 ou 12) est creux. 6) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture des soupapes d'admission intervient lorsque la fermeture des soupapes d'échappement est effective. 7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il s'applique principalement aux moteurs des poids lourds.