Brevet FR2794494A1 — publié le 20001208

Dispositif de freinage d'un moteur thermique par obtura tion des conduits d'échappement par des volets tournants. Sur les moteurs thermiques, on utilise courrament un volet pour obturer le tuyau d'échappement pour ralentir la sortie des gaz et freiner ainsi le moteur . Cette solution bien que largement répendue comporte plusieurs incon- véniants, à savoir: a) la fermeture ne peut etre que partielle pour assurer une certaine évacuation thermique; b) elle doit etre constante pour maintenir la pression; c) la seconde montée du piston, lors du quatrième temps, génère une seconde compression qui s'effectue alors dans un grand espace (dans tous les conduits des culasses, dans le collecteur d'échappement, et dans le turbo) ce qui diminue d'autant la pression de compression et donc l'effet de freinage recherché. Le document francais n* 9806132 évite ces trois incon- véniants en contenant le périmètre de compression au cylin dre et à une partie du conduit de la culasse, augmentant ainsi la compression et l'effet de freinage. Toutes fois la mise en oeuvre de ce procédé nécessite d'importantes modi fications de la culasse. L'invention a pour but de simplifier considérablement le dispositif de fermeture du conduit d'échappement lors de la remontée du piston au quatrième temps tout en contenant suffisament le périmètre de compression pour obtenir une pression relativement forte et de permettre une libération des gaz et des calories avant la fin de ce temps. Pour atteindre son but l'invention prévoit que des volets, montés sur un arbre, tournent constamment avec le moteur, et qu'ils soient placés dans chaque conduit d'échappement de la culasse ou à leur sortie, et qu'ils soient en mesure: a) en période de freinage, d'etre décalés par rapport au villebrequin, de telle sorte que pendant la majeur partie du quatrième temps, l'arbre à volets les oriente en posi tion d'obturation des conduits; b) et en période moteur, de revenir au calage initial, de telle sorte que l'arbre à volets les oriente en position d'ouverture pendant le quatrième pour permettre une libre circulation des gaz d'échappement. Après le décalage de l'arbre à volets, telle que décrit du fait que pendant cette période, le volet opère une certaine rotation, un développement de l'invention qui en tient compte prévoit que l'intérieur du corps dans lequel tourne le volet soit de forme tronc sphérique, pour les volets ronds, et de forme tronc cylindrique pour les volets carrés ou rectangulaires de telle sorte que l'obturation soit effective tant que les deux extrémités des volets sont insérés dans leur corps. Compte tenu du fait, qu'en période de freinage, )l'obturation est effective pendant tout le temps que les extrémités du volet sont engagées dans son corps, et du fait de la forme particulière de l'intérieur corps, telle que décrite ci-avant, un développement particulier de l'invention qui en tient compte prévoi que le temps d'obtu ration du conduit est déterminé par l'épaisseur du corps. Ainsi l'épaisseur du corps détermine le temps d'obturation. L'invention prévoit également que le moteur soit pourvu d'autant de volets qu'il dispose de cylindres, que ces volets soient montés sur un arbre, appelé arbre à volets, qui est entrainé par la pignonnerie de distribution du moteur, et que les volets soient décalés entre eux selon l'ordre d'allumage du moteur. On décrit maintenant le dispositif, objet de l'in vention, à propos des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un dispositif, en période de frei nage et montre plus particulièrement le volet, installé ici dans le conduit de la culasse, en position d'obturation du conduit, alors que la soupape d'échappement est ouverte et que le piston effectue sa montée du quatrième temps; cette figure montre également, selon une variante, un volet disposé dans le conduit d'échappement de la culasse; - la figure 2 représente le dispositif en période de frei nage avant la fin du quatrième temps et montre le volet en début d'ouverture pour libérer les gaz et évacuer les calo ries alors que le piston termine sa course ascendante et que la soupape d'échappement est encore ouverte; cette figure représente le disposif d'une seconde variante et montre plus précisément le corps du volet qui est bridé entre la culasse et le collecteur d'échappement; - la figure 3 représente le dispositif au quatrième temps ci-avant, le dispositif fonctionne de la façon suivante: a) en début du quatrième temps, les deux extrémités des vo lets pénètrent dans leur corps et obturent ainsi le passage des gaz; b) cette obturation est maintenue tant que les extrémités des volets ne sont pas sortis par l'autre coté de leur corps; c) pendant cette obturation, le piston effectue une course de montée et génère ainsi une compression dans un espace relativement restreint, alors que la soupape d'échappement est ouverte; d) puis avant le point mort haut de la fin de ce temps, et selon une épaisseur déterminée du corps et du fait de la rotation constante de l'arbre à volets, les extrémités des volets sortent par l'autre coté de leur corps permettant une libération des gaz comprimés et une évacuation ther mique. Compte tenu du fait qu'en période de freinage, l'obtu ration du conduit ne doit etre effective que pendant une partie du quatrième temps, et compte tenu du fait que la rotation d'un volet provoque deux obturations par tour, il est donc nécessaire d'opérer une obturation par cycle de quatre temps, soit, une demi révolution de l'arbre à volets pour deux tours de villebrquin, soit, une révolution de l'arbre à volet pour quatre tours de villebrequin. Ainsi l'arbre à volets tourne quatre fois moins vite que le villebrequin. L'invention prévoit qu'en période de freinage, le volet soit en position d'obturation pendant une majeur partie du quatième temps d'une part, et en période moteur que le volet soit en position d'ouverture pendant tous le quatrième temps. Pour atteindre ce but, l'invention prévoit qu'un dispositif quelconque fasse varier le calage entre l'arbre à volets et le villebrequin selon les sollicita tions du conducteur. L'invention prévoit, selon une première variante, que la forme du volet soit ronde, et selon une seconde variante que sa forme soit carrée ou rectangulaire. En raison du fait que l'obturation doit etre effective pendant une majeur partie du quatrième temps et compte tenu d'une période moteur et montre le volet et la soupape d'échappement en position d'ouverure pour permettre le refoulement normal des gaz brulés; - la figure 4 représente le dispositif en période moteur et montre que, quand le volet est fermé il ne perturbe pas le fonctionnement normal du moteur puisque la soupape d'échappement est alors également fermée. Les quatres figures ont les memes numérotations et on a désigné par 1 le volet monté sur l'arbre 2, par 3 le con duit d'échappement de la culasse 4, par 5 la soupape d'échappement, par 6 le cylindre dans lequel coulisse le piston 7 actionné par la bielle 8 et le villebrequin 9, par 10 le collecteur d'échappement, par 11 la soupape d'admds- sion et par 12 l'aménagement, tronc spherique ou tronc cylindrique, selon la variante retenue, qui permet l'obtu ration du conduit pendant tout le temps au cours duquel les extrémités des volets y sont engagés. Lorsque le conducteur enclenche le dispositif, un actionneur quelconque, décale angulairement l'arbre à volets, d'environ soixante degrés par rapport aux pignons d'entrainement, de telle sorte que chaque volet soit en position d'obturation du conduit lorsque le piston entame sa remontée du quatrième temps, pour pouvoir com primer les gaz dans un espace restreint. Puis, avant la fin de ce temps, la rotation du volet, entrainée par le ville- brequin aura été suffisante pour l'ouvrir afin de libérer les gaz et évacuer les calories. Lorsque le conducteur arrête le freinage pour revenir en période moteur, l'actionneur quelconque redécale angu- lairement l'arbre à volets de telle sorte que chaque volet soit fermé lorsque sa soupape respective d'échappe ment est également fermée et que chaque volet soit ouvert quand sa soupape respective d'échappement est ouverte, de telle sorte que les volets ne perturbe pas le fonction nement normal du moteur. Ce dispositif s'applique principalement au moteur des poids lourds et peut etre associé à d'autres dispositifs de freinge. 1 CATI ONS--- 1 Dispositif de freinage d'un moteur thermique à quatre temps caractérisé en ce que: - des volets (1), montés sur un arbre à volets (2) sont placés dans les conduits d'échappement (3) des culasses (4) du moteur; - et en ce que cet arbre à volets (2) est entrainé par les pignons de distribution du moteur et en ce qu'il tourne constamment avec le moteur; - et en ce que, en période de freinage, un décalage de l'arbre à volets (2 par rapport au villebrequin, effectué par un actionneur quelconque, oriente les volets (1) en position d'obturation des conduits d'échappement (3,fig.1), pendant une majeur partie du quatrième temps, alors que la soupape d'échappement (5) est ouverte et que le piston (7) effectue une course de montée permettant ainsi de comprimer les gaz dans un espace restreint; - et en ce que avant la fin de ce temps, la rotation de l'arbre à volets (2) oriente les volets (1) en position d'ouverture pour libérer les gaz et évacuer les calories pendant que la soupape d'échappement est encore ouverte. 2 Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que, selon une variante, le volet (1) est placé dans le conduit d'échappement (3) de culasse (4), et en ce que selon une autre variante, le volet (1) est placé dans un corps (12) qui est bridé entre la culasse (4) et le collecteur d'échappement (10). 3 Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre à volets (2) est pourvu d'autant de volets (1) que le moteur comporte de cylindres et en ce que les volets (1) sont décalés eux sur l'arbre (2) selon l'ordre d'allumage du moteur. 4 Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre à volets (2) tourne quatre fois moins vite que le villebrequin. 5 Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calage de l'arbre à volet (2) par rapport au villebrequin (9) est variable de telle sorte qu'en période moteur, le volet (1) est en position d'ou verture pendant que la soupape d'échappement est ouverte pour laisser librement circuler les gaz, et en ce que en période de freinage, le volet (1) est en position d'obtu ration pendant une partie du quatrième temps pour permettre une compression dans un espace restreint. 6 Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que selon une variante, les volets (1) sont de formes rondes et l'intérieur leur corps (12) est de forme tronc sphérique et selon une autre variante les volets sont de formes carrés ou rectangulaires et l'inté rieur de leur corps (12) est de forme tronc cylindrique. 7 Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps d'obturation est déterminé par l'épaisseur du corps de volet 8 Dispositif de freinage selon la revendication 1, caratérisé en ce qu'il s'applique principalement aux moteurs des poids lourds et en ce qu'il peut etre associé à d'autres dispositifs de freinage.