Brevet FR2722242A1 — publié le 19960112

L'invention concerne un dispositif de commande pour une soupape de frein moteur d'un moteur à combustion interne comprenant une culasse avec au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement comman- dant l'alternance du flux gazeux, dispositif de commande qui est agencé dans la culasse et au moyen duquel la sou- pape de frein moteur peut être commandée aux environs du point mort haut d'allumage à des fins de décompression au temps de compression, le dispositif de commande possédant au moins un piston hydraulique et un cylindre hydraulique plus des canalisations hydrauliques pour établir une liaison d'écoulement ou liaison fluidique menant à une canalisation d'injection du moteur à combustion interne, le dispositif de commande étant relié à la canalisation d'injection - laquelle relie une pompe d'injection et un injecteur pourvu d'un porte-injecteur - avec interposi- tion d'un distributeur par lequel une liaison fluidique de la pompe d'injection et de l'injecteur ou de la pompe d'injection et de la soupape de frein moteur peut être établie ou coupée et le dispositif de commande comportant un levier, placé entre le piston hydraulique et la sou- pape de frein moteur et monté oscillant pour commander la soupape de frein moteur. On connaît déjà un dispositif de commande pour une soupape de frein moteur de ce type par le document DE 43 01 835 Cl. La soupape de frein moteur est installée dans ce cas dans la culasse du moteur en étant séparée dans l'espace de la soupape d'échappement. Pour ce qui concerne l'arrière-plan technique général, on peut se reporter également aux documents DE 39 04 497 et DE-B "Die Motorbremse von Nutzfahrzeugen - Grenzen und Môglichkeiten zur Weiterentwicklung; ATZ, 1988, n 12, pages 671-675". Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de commande du type générique indiqué, pour une soupape de frein moteur, de manière que, tout en conservant la même haute sûreté de fonctionnement, il soit utilisable dans des applications aussi variées que possible. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que le levier possède deux bras, entre lesquels est disposé le palier du levier, le piston hydraulique attaquant un bras du levier et l'autre bras de celui-ci attaquant la soupape de frein moteur. L'un des avantages du dispositif de commande selon l'invention est que ce dispositif est utilisable dans des applications très variées puisque, en raison de la conformation et de l'emplacement du levier, le dispo- sitif est adaptable, ensemble avec le même composant hy- draulique, pour différents agencements de soupapes de frein moteur ou, s'il y a deux soupapes d'échappement par cylindre, également pour différentes dispositions de sou- papes d'échappement (par exemple une disposition tournée des soupapes). Un développement de l'invention consiste en ce que le bras du levier dirigé vers le piston hydrau- lique est plus long que le bras dirigé vers la soupape de frein moteur. Ainsi, dans le cas de moteurs à combustion interne comportant deux soupapes d'échappement par cy- lindre, l'une des soupapes d'échappement est utilisable en même temps comme soupape de frein moteur (soupape de décompression). On fait donc l'économie d'une soupape de frein moteur particulière. Un autre développement de l'invention consiste en ce que le levier est un culbuteur monté dans la cu- lasse. On obtient ainsi l'avantage, grâce au fait que la partie de levier dirigée vers le piston hydraulique forme un bras de levier plus long que la partie de levier diri- gée vers la soupape de frein moteur, que le rapport des bras de levier soutient l'ouverture de la soupape de frein moteur, de sorte que la pression prélevée dans la canalisation d'injection suffit pour une commande fiable de la soupape de frein moteur. De plus, l'emploi d'un tel levier permet également une commande simple de la soupape de frein moteur, par le choix approprié du rapport des bras de levier, même sous les plus hautes pressions de compression. Du fait que la pression de commande du dis- positif de commande ne dépasse pas la pression d'injec- tion, même dans le mode frein moteur, l'étanchéification du porte-injecteur et du cylindre hydraulique est égale- ment relativement simple. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description1 qui va suivre de trois exemplesde réalisation non limita- tifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un premier exemple de réalisation par une coupe d'une culasse de moteur à com- bustion interne comportant un dispositif de commande se- lon l'invention pour une soupape de frein moteur dans une position du dispositif pour le mode de marche normale d'un véhicule propulsé par le moteur à combustion in- terne; - la figure 2 est une coupe analogue à celle de la figure 1, mais montrant le dispositif de commande dans une position pour le mode frein moteur du moteur à com- bustion interne; - la figure 3 représente, pour un deuxième exemple de réalisation, une partie d'une coupe analogue à celle de la figure 1, mais avec un levier coudé en tant que levier du dispositif de commande, lequel comprend un distributeur à commande électromagnétique et à tiroir pourvu de gorges formant des canaux de distribution; et - la figure 4 représente, pour un troisième exemple de réalisation, une partie d'une coupe, analogue à celle dela figure i d'un moteur à combustion interne possé- dant deux soupapes d'échappement par cylindre, exemple dans lequel l'une des soupapes d'échappement - lesquelles sont reliées entre elles par un pont de soupapes - sert en même temps de soupape de frein moteur et dans lequel un culbuteur est disposé entre le piston hydraulique et la soupape d'échappement concernée. Les figures 1 et 2 montrent, pour un premier exemple de réalisation, une coupe d'une culasse 1 et d'un couvercle de culasse 1' d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, dont les autres parties ne sont pas représentées, avec un dispositif de commande 2, cor- respondant à un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, pour une soupape de frein moteur 3, respectivement dans une position du dispositif de commande 2 pour le mode de marche normale (figure 1) et pour le mode frein moteur (figure 2) du moteur à combustion interne. La culasse 1 comporte, pour la commande de l'alternance du flux gazeux, deux soupapes d'admission et deux soupapes d'échappement par cylindre, la figure 1 re- présentant seulement (en traits mixtes) une soupape d'ad- mission 4 et une soupape d'échappement 5. La commande des soupapes d'admission et d'échappement s'effectue au moyen d'un arbre à cames non représenté et par l'intermédiaire de culbuteurs d'une manière dont le principe est connu. Le dispositif de commande 2, agencé dans la cu- lasse 1, comprend un cylindre hydraulique 6 et un piston hydraulique 7 pourvu d'une tige de piston 8 (constituant un vérin hydraulique intégré), ainsi qu'un levier 9 monté oscillant dans un palier 10. Le dispositif de commande 2 est relié - avec interposition d'un dispositif de distri- bution intégré ou distributeur 14 - à une canalisation d'injection 13 reliant une pompe d'injection non repré- sentée et un injecteur 11 pourvu d'un porte-injecteur 12. L'injecteur 11 et le porte-injecteur 12, lequel s'étend jusque dans le couvercle de culasse 1', sont dis- posés ensemble dans un évidement de la culasse 1 sous la forme d'une unité embrochable qui est maintenue en place par une griffe de serrage 33 fixée par vissage à la cu- lasse 1. La soupape de frein moteur 3, séparée dans l'espace de la soupape d'échappement 5, peut être comman- dée par le piston hydraulique 7 plus la tige de piston 8 et par l'intermédiaire du levier 9 du dispositif de com- mande 2, afin de produire une décompression au temps de compression aux environs du point mort haut d'allumage du moteur à combustion interne. Par des portions de tige ou portées appliquées contre le cylindre hydraulique 6, la tige de piston 8 exerce en même temps la fonction d'un dispositif d'étanchéité pour étanchéifierlachambredu cy- lindre contenant du carburant sous haute pression vis-à- vis de l'ouverture longitudinale du cylindre 6. Ce dispo- sitif d'étanchéité présente un jeu, entre les portées et le cylindre, qui est d'environ 2 à 6 micromètres suivant la pression du carburant. La soupape de frein moteur 3 comporte une tige avec une queue 15a, un ressort 15b et une cuvette de ressort 15c fixée à la queue 15a. Le ressort de soupape b est placé dans un logement de ressort 15d ménagé dans la culasse 1. Le ressort 15b s'appuie donc sur la cuvette c et dans le logement 15d de la culasse 1 et agit sur la soupape de frein moteur 3 dans le sens de sa ferme- ture. En même temps, le ressort 15b pousse le piston hy- draulique 7 par l'intermédiaire du levier 9 à la position illustrée sur la figure 1 (mode de marche normale). Le bras 9a, dirigé vers le piston hydraulique 7, du levier 9 monté oscillant dans la culasse 1 et réa- lisé comme un culbuteur 31, est plus long que le bras 9b de ce levier, lequel est dirigé vers la soupape de frein moteur 3. Plus exactement, le bras 9a possède la longueur 9a' et le bras 9b possède la longueur 9b', ces deux lon- gueurs étant mesurées chaque fois à partir du palier 10 jusqu'au point d'appui concerné du culbuteur 31. Dans l'exemple montré, le rapport 9a': 9b' des bras de levier 9a et 9b est de 2:1. Pour une pression d'injection donnée, et une force de commande correspondante exercée par le piston hydraulique 7, la force exercée par le levier pour l'ouverture de la soupape 3 est donc deux fois plus grande que la force développée par le piston 7. Le distributeur ou dispositif de distribution intégré 14 contrôle le flux de carburant et comprend un tiroir 16 relié à un positionneur électromagnétique 17. Le tiroir 16 est guidé dans un guidage cylindrique 18 et possède deux gorges définies qui forment ensemble avec le guidage cylindrique 18 des canaux annulaires de distribu- tion 19 et 20, de même que des arêtes de distribution 21 et 22. Les canaux 19 et 20 du tiroir 16 permettent d'éta- blir ou de couper la liaison fluidique entre la pompe d'injection et l'injecteur 11 ou entre la pompe d'injec- tion et la soupape de frein moteur 3 d'une manière qui sera décrite plus en détail dans ce qui suit. Le porte-injecteur 12 contient des canaux de carburant 23 - 30 dont ceux désignés par 23 - 28 présen- tent chacun une embouchure 23' - 28' dans le guidage cy- lindrique 18. Les canaux de carburant 29 - 30 sont des canaux de retour pour le renvoi de carburant excédentaire au réservoir. Le canal de carburant 25 forme un embran- chement du canal 23 et est donc en communication flui- dique permanente avec celui-ci. Un canal de retour 30a, indiqué en traits discontinus, relie les canaux de carbu- rant 27 et 28 à la canalisation de retour 30. On décrira ci-après les fonctions essentielles à l'invention du distributeur 14. Dans le mode de marche normale, le positionneur 17 place le tiroir 16 à la position illustrée sur la fi- gure 1, de sorte que le canal de distribution annulaire 19 du tiroir établit une liaison fluidique entre les ca- naux de carburant 23 et 24 et que le carburant peut s'écouler à partir du système haute pression et de la ca- nalisation haute pression 32 vers l'injecteur 11. Une portion cylindrique ou portée 16a du tiroir 16 obture en même temps l'embouchure 25' du canal de carburant 25, de sorte que la liaison fluidique de ce canal avec le cy- lindre hydraulique 6 est coupée et que, par voie de conséquence, le piston hydraulique 7 ne peut pas être mû par la pression du carburant. La liaison de retour par la canalisation de retour 30a est fermée, dans le mode de marche normale, entre la canalisation de carburant 27 et la canalisation de retour 30, tandis qu'elle est ouverte entre la canalisation de carburant 28 et la canalisation de retour 30. Dans le mode frein moteur, le positionneur 17 place le tiroir 16 à la position illustrée sur la figure 2, de sorte que le canal de distribution annulaire 19 du tiroir établit une liaison fluidique entre les canaux de carburant 25 et 26, si bien que le carburant, arrivant par la canalisation haute pression 32 et le canal de car- burant 23, peut s'écouler dans le cylindre hydraulique 6, de sorte qu'une pression est exercée sur le piston 7. Une portion cylindrique ou portée 16b du tiroir 16 obture en même temps l'embouchure 25' du canal de carburant 25, de sorte que la liaison fluidique de ce canal avec l'injec- teur 11 est coupée et que l'injecteur n'injecte pas de carburant. Lorsque la soupape de frein moteur 3 est ac- tionnée, de l'air fortement comprimé L est dirigé dans l'échappement (ce qui est indiqué en traits mixtes). La liaison de retour par la canalisation de retour 30a est ouverte, dans le mode frein moteur, entre la canalisation de carburant 27 et la canalisation de retour 30, alors qu'elle est fermée entre la canalisation de carburant 28 et la canalisation de retour 30. Afin de limiter la course du piston 7, la canalisation de carburant 27 débouche dans le cylindre hydraulique 6 de manière que si le piston 7 effectue une course supérieure à la course maximale H prévue, le carburant s' écoule devant une arête de distribution 7' du piston 7 dans le canal de carburant 27 (canalisation de retour). La figure 3 montre, en tant que deuxième exemple de réalisation, une partie d'une coupe d'une cu- lasse 34 avec un dispositif de commande 2 dont le levier 9 est constitué par un levier coudé 31' supporté oscil- lant sur un porte-injecteur 35 en deux parties. Le dispo- sitif de commande 2 comporte en outre un distributeur 36 avec un tiroir 37 qui présente des canaux de distribution 38 et 39 et est manoeuvré par un positionneur électroma- gnétique 17. Des parties identiques à celles des figures 1 et 2 portent les mêmes références. Une soupape d'admission et une soupape d'échap- pement (non représentées) par cylindre sont disposées dans la culasse 34 pour commander l'alternance du flux gazeux. Le dispositif de commande 2, agencé dans la cu- lasse 34, comprend un cylindre hydraulique 40, un piston hydraulique 41 pourvu d'une tige de piston 42, ainsi que le levier 9, constitué par le levier coudé 31', qui est monté oscillant dans un palier 43 sur le porte-injecteur 35. Le dispositif de commande 2 est relié - avec interpo- sition du distributeur 36 - à la canalisation d'injection 13 reliant la pompe d'injection non représentée et l'in- jecteur 11 pourvu du porte-injecteur 35. L'injecteur 11 et le porte-injecteur 35, lequel s'étend jusque dans le couvercle de culasse 1' et dont les parties sont désignées 35a et 35b, sont disposés en- semble dans un évidement de la culasse 34, l'injecteur 11 et le porteinjecteur 35 formant une unité embrochable maintenue en place par une griffe de serrage (analogue à celle de la figure 1, mais non représentée ici) fixée par vissage à la culasse 34. La soupape de frein moteur 3, séparée dans l'espace de la soupape d'échappement non représentée, peut être commandée par le piston hydraulique 41 plus sa tige de piston 42 et par l'intermédiaire du levier 9 du dispositif de commande 2; afin de produire une décompres- sion au temps de compression aux environs du point mort haut d'allumage du moteur à combustion interne. Lors d'un tel actionnement de la soupape de frein moteur 3, de l'air fortement comprimé est envoyé dans l'échappement (comme dans l'exemple selon la figure 2). De façon analogue à ce que montre la figure 1, le ressort de soupape 15b s'appuie sur la cuvette 15c et dans le logement de ressort 15d de la culasse 34 et agit sur la soupape 3 dans le sens de sa fermeture. Le ressort b pousse en même temps la tige de piston 42 du piston hydraulique 41, par l'intermédiaire du levier 9 (levier coudé 31') à la position illustrée sur la figure 3 (mode de marche normale). Le bras 9a - dirigé vers le piston 41 - du le- vier 9 possède à peu près la même longueur dans cet exemple que le bras 9b de ce levier, lequel est dirigé vers la soupape de frein moteur 3. Cependant, comme déjà mentionné précédemment, il est possible aussi d'utiliser un bras 9a plus long que le bras 9b. Le dispositif de distribution intégré ou dis- tributeur 36, contrôlant le flux de carburant, comprend le tiroir 37, lequel est relié au positionneur électroma- gnétique 17. Le tiroir 37 est guidé dans un guidage 44 et possède un canal de distribution 38 à peu près parallèle à la canalisation d'injection 13 et un canal de distribu- tion 39 orienté obliquement par rapport au canal 38. Les canaux de distribution 38 et 39 du tiroir 37 permettent d'établir ou de couper la liaison fluidique entre la pompe d'injection et l'injecteur 11 ou entre la pompe d'injection et la soupape de frein moteur 3 de la manière décrite plus en détail dans ce qui suit. Les deux parties 35a et 35b du porte-injecteur sont étancbiifi par des joints 45 et centrées par des goupilles de centrage 46. La canalisation de carburant 49 contient une pièce de pression 47, faisant partie de cette canalisation, dans la zone du plan de joint des deux parties 35a et 35b. Le porte-injecteur 35 contient des canaux de carburant 48 - 53 dont ceux désignés par 48 - 50 présen- tent chacun une embouchure 48' - 50' dans le guidage 45. Le canal de carburant 51 sert à limiter la course du pis- ton 41 et débouche par une ouverture 51' dans le cylindre hydraulique 40. Les canaux de carburant 52 et 53 sont des canaux de retour ou de purge d'air qui mènent au réser- voir de carburant (comme le canal de carburant 51). Le distributeur 36 fonctionne de façon analogue à celle déjà décrite pour le distributeur 14 de la figure 1. Dans le mode de marche normale, le positionneur 17 place le tiroir 37 à la position illustrée sur la figure 3, de sorte que le canal de distribution 39 du tiroir 37 établit une liaison fluidique entre les canaux de carbu- rant 48 et 50 et que le carburant peut s'écouler à partir du système haute pression et de la canalisation haute pression 32 vers l'injecteur 11. Une portion ou portée 37a du tiroir 33 en forme de tige, obture en même temps l'embouchure 49' du canal de carburant 49, de sorte que la liaison fluidique de ce canal avec le cylindre hydrau- lique 40 est coupée et que le piston 41 ne peut pas être mû par la pression du carburant. Dans le mode frein moteur (analogue à celui dé- crit en référence à la figure 2), le positionneur 17 place le tiroir 37 à une position telle que le canal de distribution 38 de ce tiroirétablisseune liaison flui- dique entre les canaux de carburant 48 et 49, de sorte que le carburant, arrivant par la canalisation haute pression 32 et le canal de carburant 48, peut s'écouler dans le cylindre hydraulique 40, avec le résultat que le piston 41 est mis sous pression. La portion 37a du tiroir 37 obture en même temps l'embouchure 50' du canal de car- burant 50, de sorte que la liaison fluidique de ce canal vers l'injecteur 11 est coupée et que l'injecteur n'in- jecte pas de carburant. Afin de limiter la course du piston hydraulique 41, le canal de carburant 51 (canalisation de retour) dé- bouche dans le cylindre 40 de manière que lorsque le pis- ton 41 effectue une course supérieure à la course maxi- male prévue, le carburant s'écoule devant une arête de distribution 41', formée sur le piston 41, dans le canal de carburant 51. La figure 4 montre, en tant que troisième exemple de réalisation, une partie d'une coupe analogue à celle de la figure 1, d'un moteur à combustion interne possédant deux soupapes d'échappement 54 et 55 par cy- lindre. Dans cet exemple, la soupape d'échappement 55 sert en même temps de soupape de frein moteur 3' et le levier 9, constitué par un culbuteur 56, est placé entre un piston hydraulique 57 et la soupape d'échappement 55. Des parties identiques à celles de la figure 3 portent les mêmes références. Les soupapes d'échappement 54 et 55 sont reliées entre elles par un pont de soupapes 58 com- mandé par l'intermédiaire d'un arbre à cames non repré- senté. Le principe de fonctionnement du dispositif selon la figure 4 a déjà été expliqué en référence aux figures 1 à 3, mais la différence est que la soupape d'échappe- ment 55 est en même temps utilisée comme soupape de frein moteur dans cet exemple. La position du dispositif de commande 2 pour le mode de marche normale est représentée en traits pleins et la position pour le mode frein moteur est indiquée en traits mixtes. Selon un autre mode de réalisation de l'inven- tion, la soupape de frein moteur peut également être constituée par une soupape d'étranglement constant. De plus, à la place du positionneur électromagnétique, on peut bien entendu employer aussi un positionneur hydrau- lique ou pneumatique. Dans les exécutions du dispositif de commande possédant des bras de levier à peu près de la même lon- gueur (comme c'est le cas par exemple pour un levier coudé), la force de commande nécessaire de la soupape de5 frein moteur peut naturelllement être obtenue aussi par un agrandissement du diamètre du piston et du cylindre hydraulique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande pour une soupape de frein moteur d'un moteur à combustion interne comprenant une culasse avec au moins une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement commandant l'alternance du flux gazeux, dispositif de commande qui est agencé dans la culasse et au moyen duquel la soupape de frein moteur peut être commandée aux environs du point mort haut d'allumage à des fins de décompression au temps de compression, le dispositif de commande possédant au moins un piston hydraulique et un cylindre hydraulique plus des canalisations hydrauliques pour établir une liaison d'écoulement ou liaison fluidique menant à une canalisa- tion d'injection du moteur à combustion interne, le dis- positif de commande étant relié à la canalisation d'in- jection - laquelle relie une pompe d'injection et un injecteur pourvu d'un porte-injecteur - avec interposition d'un distributeur par lequel une liaison fluidique de la pompe d'injection et de l'injecteur ou de la pompe d'injection et de la soupape de frein moteur peut être établie ou coupée et le dispositif de commande comportant un levier, placé entre le piston hydraulique et la soupape de frein moteur et monté oscillant pour commander la soupape de frein moteur, caractérisé en ce que le levier (9) possède deux bras (9a, 9b), entre lesquels est disposé le palier (10) du levier (9), le piston hydraulique (7, 41, 57) attaquant un bras (9a) du levier et l'autre bras (9b) de celui-ci attaquant la soupape de frein moteur (3, 3'). 2. Dispositif de commande selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le bras (9a) du levier (9) dirigé vers le piston hydraulique (7, 41, 57) est plus long que le bras (9b) dirigé vers la soupape de frein mo- teur (3, 3'). 3. Dispositif de commande selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le levier (9) est un culbu- teur (31, 56) monté dans la culasse (1). 4. Dispositif de commande selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le levier (9) est un levier coudé (31') monté sur le porte-injecteur (12). 5. Dispositif de commande selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que, dans le cas de moteurs à combustion interne comportant deux soupapes d'échappement (54, 55) par cylindre, une soupape d'échappement (55) sert en même temps de soupape de frein moteur (3'), le levier (9, 56) étant alors placé entre cette soupape d'échappement (55) et le piston hydraulique (57). 6. Dispositif de commande selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le distributeur (14) com- prend un tiroir (16) commandé par voie électromagnétique ou pneumatique et possédant des canaux de distribution (19, 20, 38, 39) par lesquels la liaison fluidique entre la pompe d'injection et l'injecteur (11) ou entre la pompe d'injection et la soupape de frein moteur (3, 3') peut être établie ou coupée. 7. Dispositif de commande selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que, pour limiter la course du piston hydraulique (7, 41), un canal de carburant (27, 51) débouche dans le cylindre hydraulique (6, 40) de ma- nière que lorsque le piston (7, 41) effectue une course plus grande que la course maximale (H) prévue, le carbu- rant s'écoule devant une arête de distribution (7', 41') formée sur ce piston (7, 41) dans le canal de carburant (27, 51).