Brevet FR2778693A1 — publié le 19991119

Procéde d'amelioration du freinage d'un moteur thermique par obturation du conduit d'échappement lors du quatrième temps. Depuis longtemps, la fermeture permanente du conduit d'échappement est utilisée pour freiner les moteurs. Cette fermeture ne doit etre que partielle afin d'assurer une bonne évacuation des gaz chauffés lors de la compression, 5 ce qui diminue d'autant l'effet de freinage. Le document européen n 458857 qui améliore le procédé du brevet US2192601, ouvre les soupapes d'échappement à des moments particuliers du cycle pour augmenter la compression puis pour liberer ces gaz à la fin de celle-ci. Ce disposi-10 tif relativement performant, n'utilise que très peu la seconde remontée du piston, dans ce cycle à quatre temps, pour freiner le moteur. L'invention a pour but d'augmenter considérablement la retenue d'un moteur en créant les conditions d'une forte compression au cours du quatrième temps, et d'assurer une bonne évacuation thermique à la fin de celui-ci. Pour atteindre son but, l'invention prévoit, en période de freinage: - au début du quatrième temps, de fermer la communication entre l'intérieur du cylindre et le collecteur d'échappe- ment; - de la maintenir fermée pendant la montée rapide du piston lors du deuxième et le troisième quart de ce temps, de manière à pouvoir comprimer fortement les gaz dans le25 cylindre; - et de la réouvrir lors du dernier quart de temps, pour libérer et évacuer les gaz. Pour fermer cette communication, l'invention prévoit d'utiliser une soupape annexe, de l'actionner en période de freinage par le dispositif de manoeuvre de la soupape d'échappement, et de la laisser ouverte, sans l'actionner, en période moteur. L'invention est caractérisée en ce que, en période de freinage, l'ouverture de la soupape d'échappement commande la fermeture de la communication précédemment citée et en ce que la fermeture de cette soupape entraine l'ouverture de cette communication. Pour obtenir une seconde compression élevée, il faut comprimer l'air dans un petit espace, il convient alors de pouvoir fermer cette communication le plus prés possible du cylindre. Un développement de l'invention qui en tient compte est caractérisé en ce que le dispositif d'obtura- tion, objet de l'invention, est placé dans le conduit d'échappement de la culasse et en ce qu'il est très prés de la tete de la soupape d'échappement. Pour assurer la fermeture de cette communication, l'in- vention prévoit deux variantes comportant chacune une sou- pape annexe. La tete de ces soupapes est placée dans le conduit d'échappement, la tige traverse la culasse et débouche sur le dessus ou un ressort de rappel la tient en retrait et ou un culbuteur particulier y est placé de telle sorte qu'il puisse la manoeuvrer. Au cours de sa manoeuvre, lorsqu'elle est en extension, sa tete s'insère dans un ajustage circulaire, amménagé dans le conduit d'échappement15 pour l'obturer. La soupape annexe de la première variante est séparée de la soupape d'échappement, et inclinée par rapport celle-ci. Pour la seconde variante, l'invention prévoit que la tete de la soupape annexe ainsi que sa tige sont creuses, que la tige de la soupape d'échappement les traversent pour déboucher au dessus du ressort de rappel de cette sou- pape annexe et que le ressort de rappel de la soupape d'échappement prend appui sur un rehaussement qui coiffe25 le ressort et le culbuteur de la soupape annexe. Ce rehaus- sement qui est le siège du ressort de la soupape d'échappe- ment, est pourvu d'un guide pour cette soupape. Pour cette variante, l'invention prévoit qu'une biellette assure la collaboration entre le levier du culbuteur d'échappement30 et le culbuteur particulier. Pour assurer l'actionnement de la soupape annexe, l'in- vention prévoit, qu'en période de freinage, un piston, mu par un fluide hydraulique, déplace et rapproche le culbu- teur particulier du culbuteur d'échappement de telle sorte35 qu'ils puissent collaborer entre eux pour actionner la sou- pape annexe aux memes moment que la soupape d'échappement. Pour que cette collaboration puisse s'effectuer, l'in- vention prévoit que le culbuteur d'échappement soit pourvu d'un levier pour actionner le culbuteur particulier lorsque40 celui-ci aura été rapproché par le piston hydraulique. En période moteur, le retrait du piston hydraulique ne permet pas au culbuteur particulier de collaborer avec le le culbuteur d'échappement, la soupape annexe reste en retrait dans le conduit et laisse librement circuler les 5 gaz d'échappement. Lorsque le conducteur actionne le dispositif de frei- nage, le fluide hydraulique pousse le piston qui déplace alors le culbuteur particulier pour lui permettre de colla- borer avec le culbuteur d'échappement. Ainsi, à la fin du10 troisième temps, lorsqu'il bascule pour ouvrir la soupape d'échappement, son levier, décrit précédemment, pivote et actionne le culbuteur particulier qui enfonce alors la sou- pape annexe dans le conduit d'échappement. Lorsque la sou- pape d'échappement sera complètement ouverte, à la fin du15 premier quart du quatrième temps, la soupape annexe sera alors totalement insérée dans l'ajustage circulaire, obtu- rant ainsi la communication entre l'intérieur du cylindre et le collecteur d'échappement. Pendant les deux quarts de temps suivants, le piston effectue une remontée rapide et20 comprime fortement les gaz dans le cylindre. Quant au cours du dernier quart de temps, le culbuteur d'échappement rebasculera en arrière pour fermer la soupape d'échappe- ment, son levier libèrera le culbuteur particulier, permet- tant à la soupape annexe de se rétracter et de réouvrir la25 communication entre l'intérieur du cylindre et le collec- teur pour libérer et évacuer les gaz comprimés. On décrit maintenant l'invention à propos des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente un moteur thermique, équipé d'un30 dispositif, objet de l'invention, qui est représenté dans la position qu'occupent les organes à la fin du troisième temps, et montre tout particulièrement, la soupape d'échap- pement en cours d'ouverture, permettant le remplissage du cylindre, et la soupape annexe en cours de fermeture;35 La figure 2 représente ce meme moteur thermique, dans la position qu'occupent les organes pendant toute la remontée du piston et montre particulièrement le conduit d'échap- pement obturé par la soupape annexe afin de permettre une seconde compression;40 La figure 3 représente ce meme moteur thermique, dans la position qu'occupent les organes, avant et jusqu'à la fin du quatrième temps, et montre plus particulièrement la sou- pape d'échappement en cours de fermeture et la soupape annexe en cours d'ouverture pour libérer les gaz comprimés;5 Ces trois figures concernent la première variante; les figures 4 et 5 concernant la seconde variante, la figu- re 4 représente ce meme moteur thermique, dans la position qu'occupent les organes lorsque la soupape annexe est ou- verte et la soupape d'échappement est fermée, positions10 qu'elles occupent du premier temps jusqu'au trois quart du troisième: La figure 5 représente ce meme moteur thermique, dans la position qu'occupent les organes pendant la remontée du piston lors de la seconde compression et montre tout parti- 15 culièrement la soupape d'échappement ouverte et la soupape annexe, en extension, qui ferme la communication entre le cylindre et le collecteur d'échappement. Ces deux figures montrent la particularitée de la sou- pape annexe caractérisée en ce qu'elle est creuse et en ce qu'elle est traversée par la tige de la soupape d'échap- pement. Sur la figure 1 on a désigné par 1 le cylindre par 2 la culasse, par 3 le villebrequin, par 4 la bielle, par 5 le piston, par 6 l'arbre a cames, par 7 la came d'échappement25 par 8 le poussoir, par 9 la tige de culbuteur, par 10 le culbuteur d'échappement, par 11 la soupape d'échappement, par 12 l'axe du culbuteur d'échappement, par 13 le levier du culbuteur d'échappement qui soulève le bec 14 du culbu- particulier 15, par 16 la tige d'activation de ce culbuteur30 par 17 le piston hydraulique d'activation qui coulisse dans le cylindre 18, par 19 la soupape annexe, par 20 l'ajustage circulaire du conduit d'échappement 21 dans lequel la sou- pape annexe est introduite pour obturer la communication entre l'intérieur du cylindre 1 et le collecteur d'échap-35 pement 22, par 23 le volet du collecteur, par 24 la sortie d'échappement vers l'air libre, par 25 la soupape d'admis- sion et par 26 la pipe d'admission. Les figures 2 et 3 ont les memes numérotations. Les figures 4 et 5 ont les memes numérotations puis par 27 le rehaussement sur lequel s'appuie le ressort de la soupape d'échappement. rehaussement pourvu d'un guide 28 pour la tige de cette soupape, par 29 la fenêtre du rehaus- sement par laquelle passe la pointe fourchue du culbuteur particulier 15, par 30 le coulisseau, servant au guidage de 5 la biellette 31, en période moteur. Lorsque le conducteur actionne le frein moteur.un flui- de hydraulique pénètre dans le cylindre 18 et pousse le piston 17, qui déplace la tige 16 et le culbuteur particu- lier 15 pour. selon la première variante, supprimer le jeu10 entre le bec 14 et le levier 13 du culbuteur d'échappement , et selon la seconde variante, supprimer le jeu du coulisseau 30, de telle sorte qu'ils puissent collaborer entre eux. Ainsi, lorsque le culbuteur 10 basculera, pour ouvrir la soupape d'échappement, son levier 13 actionnera le cul-15 buteur particulier 15, le fera basculer pour insérer la tete de la soupape annexe 11 dans l'ajustage 20, fermant la communication entre le cylindre et le collecteur. Cette fermeture sera effective vers la fin du premier quart du quatrème temps. La soupape d'échappement restant ouverte20 pendant une grande partie de ce temps, le levier de son culbuteur maintiendra le culbuteur particulier en bascule- ment, de telle sorte que la tete de la soupape annexe reste inseree dans l'ajustage 20. alors que le piston 5 effectue une montée rapide, pour comprimer fortement les25 gaz dans le cylindre obturé, et produir ainsi un important effet de freinage du moteur. Vers la fin du quatrieme temps, le culbuteur d'échappement 10 rebasculant en arrière pour fermer sa soupape, son levier 13 lachera sa pression sur le culbuteur particulier 15 qui, lui aussi rebasculera30 en arrière, permettant à la tete de la soupape annexe 19 de se retirer de l'ajustage circulaire (20) pour laisser sortir les gaz du cylindre. Lorsque le conducteur ne solicite plus le dispositif de freinage, la pression hydraulique du cylindre 18 est libérée, le piston 17 recule et écarte le culbuteur parti- lier 15 du levier 13 du culbuteur d'échappement 10, de sorte qu'ils ne puissent plus collaborer ensemble. Puis, poussée par son ressort, la soupape annexe 19 se retracte et laisse librement circuler les gaz. Les deux culbuteurs40 ne pouvant plus collaborer ensemble, la soupape annexe reste immobile pendant toutes les périodes moteur. Le fonctionnement des deux variantes est identique. L'invention s'applique aux moteurs thermiques à quatre temps des poids lourds et peut etre associée à d'autres dispositifs. -R E V E N D I C A T I ONS- 1) Procédé d'amélioration du freinage d'un moteur ther- mique à quatre temps, caractérisé en ce que: - la tete d'une soupape annexe (19) est placée dans le con- duit d'échappement (21) de la culasse (2); - et en ce que, au début du quatrième temps, en période de freinage, cette tete de soupape (19) est insérée dans un ajustage circulaire (20), amménagé dans ce conduit d'échap- pement (21), pour fermer la communication entre l'intérieur du cylindre (1) et le collecteur d'échappement (22); - et en ce que la tete de cette soupape annexe (19) est maintenue insérée dans l'ajustage circulaire (20) pendant toute la remontée rapide du piston (5) qui comprime alors fortement les gaz dans le cylindre ainsi obturé; - et en ce que, avant la fin de ce temps, la tete de cette soupape annexe (19) se retire de l'ajustage circulaire (20), pour laisser sortir les gaz; - et en ce que cette soupape annexe (19) est actionnée par le dispositif de manoeuvre de la soupape d'échappement(11). 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le culbuteur (10) de la soupape d'échappement est pour- vu d'un levier (13) et en ce que, en période de freinage, ce levier (13) collabore avec un culbuteur particulier (15) pour actionner la soupape annexe (19). 3) Procédé selon la revendication 1. caractérisé en ce que, en période de freinage, l'ouverture de la soupape d'échappement (11) entraine la fermeture de la soupape an- nexe (19) et en ce que la fermeture de la soupape d'échap- pement (11) entraine l'ouverture de la soupape annexe (19). 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, selon une variante, la soupape annexe (19) et sa tige sont creuses et en ce qu' elles sont traversées par la tige de la soupape d'échappement (11, figure 4 et 5). 5) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de rappel de la soupape d'échappement (11, figure 4 et 5) prend appui sur un rehaussement (27) qui coiffe le ressort et le culbuteur particulier (15) de la soupape annexe (19), et en ce que ce rehaussement (27) est pourvu d'un guide (28) Pour la tige de la soupape d'échappement (11).40 6) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il s'applique principalement aux moteurs thermiques 42 des poids lourds.