EP0677138A1 - Systeme de rappel pneumatique de soupape pour moteur a combustion interne - Google Patents

Systeme de rappel pneumatique de soupape pour moteur a combustion interne

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Publication number
EP0677138A1
EP0677138A1 EP94903917A EP94903917A EP0677138A1 EP 0677138 A1 EP0677138 A1 EP 0677138A1 EP 94903917 A EP94903917 A EP 94903917A EP 94903917 A EP94903917 A EP 94903917A EP 0677138 A1 EP0677138 A1 EP 0677138A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oil
valve
return system
pressure
evacuation
Prior art date
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Application number
EP94903917A
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German (de)
English (en)
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EP0677138B1 (fr
Inventor
Jean-Pierre Boudy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Automobiles Peugeot SA
Automobiles Citroen SA
Original Assignee
Automobiles Peugeot SA
Automobiles Citroen SA
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Publication date
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Publication of EP0677138A1 publication Critical patent/EP0677138A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0677138B1 publication Critical patent/EP0677138B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • F01L1/462Valve return spring arrangements
    • F01L1/465Pneumatic arrangements

Definitions

  • the object of the invention is a pneumatic valve return system for an internal combustion engine usable mainly, but not exclusively, in the automotive field.
  • valve alignment The valves are generally returned using helical metal springs, but these have a certain number of drawbacks, in particular the phenomenon known as "valve alignment".
  • the present invention aims to eliminate these drawbacks by proposing a pneumatic valve return system which is simpler to produce, therefore less expensive, and easier to operate.
  • the return system object of the invention of the type comprising a piston integral with a valve stem and sliding in a cylinder, the piston, the valve stem and the cylinder forming a chamber which contains a compressible fluid, characterized in that said chamber is connected by a single calibration orifice to an oil evacuation and fluid pressure regulation system located outside the cylinder head of the engine.
  • single calibration port used herein means that there is a single calibration port associated with a given chamber.
  • the calibration orifice is connected to a manifold communicating with the oil evacuation and pressure regulation system;
  • the diameter of the calibration orifice is between 0.5 and 1.5 mm:
  • an anti-transfer valve capable of preventing the transfer of oil in the event of lateral acceleration above a predetermined threshold is mounted between the two oil evacuation and pressure regulation systems:
  • the oil evacuation and pressure regulation system comprises a container, the upper part of which communicates on the one hand with the calibration orifice and on the other hand with a source of pressurized gas, if necessary by via a calibrated valve, the lower part of which, where the oil collects, communicates with an evacuation pipe fitted with at least one device controlling the evacuation of oil;
  • the device controlling the evacuation of oil is sensitive to the pressure prevailing in said container;
  • the device controlling the oil discharge is sensitive to the oil level in the container
  • the device controlling the oil discharge is a solenoid valve
  • the device controlling the oil discharge is a diaphragm valve
  • the diaphragm valve comprises a body separated by a membrane into a first compartment where said discharge pipe opens out and a second compartment containing return means applying the membrane against the opening of a pipe provided in the first compartment:
  • the return means of the membrane are mechanical means such as a spring;
  • the membrane return means are pneumatic means, the second compartment communicating with the source of pressurized gas by a pipe;
  • - Said pipe is equipped with a solenoid valve controlled to open when the pressure variations in the container exceed a predetermined threshold;
  • said solenoid valve is controlled by an engine management system according to the indications of a sensor measuring the pressure in the manifold;
  • the system includes means for detecting the oil level in the container;
  • the oil level detection means comprise a float capable of actuating contacts connected to an engine management system
  • the oil level detection means comprise a float articulated at its lower part on one end of a lever, the other end of which acts on the ball of a calibrated valve so as to open it if the level d oil rises above a predetermined threshold;
  • the oil level detection means comprise a hot wire sensor
  • the system includes means for discharging any oil that may have accumulated in the manifold:
  • the means for discharging the oil from the manifold include a solenoid valve mounted in parallel with said calibrated valve between the source of pressurized gas and the manifold, the container being mounted downstream of the ramp relative to the calibrated valve and the solenoid valve being controlled to open at a predetermined frequency;
  • the opening of said solenoid valve is controlled as a function of the number of engine cycles e / or of the oil level in the container.
  • Figure 1 is a schematic view illustrating the principle of the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing the installation of the system which is the subject of the invention in an internal combustion engine cylinder head:
  • FIG. 3 is a graph showing the pressure variation during a cycle in a valve cylinder equipped with the system object of the invention
  • Figure 4 is a graph similar to that of Figure 3 showing the evolution of this cycle between high speeds and low speeds;
  • Figure 5 is a view similar to that of Figures 3 and 4 showing how this cycle stabilizes over time
  • FIG. 6 is a view similar to FIG. 1 illustrating a second embodiment of the system which is the subject of the invention:
  • FIGS. 7 to 9 are schematic views illustrating three possible embodiments for the oil evacuation system: and
  • Figures 10 to 14 are views similar to Figure 1 illustrating other embodiments of the system object of the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a valve 1 comprising a head 2 and a rod 3.
  • the end of the latter opposite the head 2 is integral with a piston 4 which slides in a cylinder 5.
  • the piston 4, the cylinder 5 and the rod 3 constitute a jack and define inside of it a chamber 6 filled with a compressible fluid (generally a gas such as air) which constitutes the pneumatic return spring of the valve recalling the latter in closed position.
  • a compressible fluid generally a gas such as air
  • the seal between the cylinder 5 and the piston 4 or the rod 3 is provided by dynamic seals 7 having good resistance to friction, wear and high temperatures.
  • these two functions are performed through a calibration orifice 8 associated with each cylinder.
  • the different orifices 8 communicate with a manifold 9 formed in the cylinder head and itself connected to an air supply and oil evacuation system.
  • This system essentially comprises a container 10 connected to the ramp 9 by a pipe 11.
  • the container 10 is maintained under constant pressure (for example 10 bars) thanks to a pressure source (not shown in FIG. 1) to which it is connected by a line 12 fitted with a calibrated valve 13.
  • a compressor or a small volume compressed gas cylinder (for example 1 liter) on board the vehicle can constitute the pressure source.
  • the implantation of the system in the cylinder head of the engine appears on the sectional view of FIG. 2.
  • the cylinder head 16 is machined, in known manner, to receive a valve guide 17 and a part forming the cylinder 5 fixed on the cylinder head by screws 18. Joints 19,20 seal between the cylinder head 16, the guide 17 and the cylinder 5.
  • the bottom of the latter is relatively thick and pierced with an orifice which constitutes the aforementioned calibration orifice 8, this communicating with the manifold 9 via a passage 21.
  • the air supply and oil discharge system is outside the cylinder head and has not been shown in FIG. 2.
  • FIGS. 3 to 5 are graphs representing the evolution of the pressure P inside the chamber 6 as a function of the variation in the volume V thereof during a cycle: the values Vi and V " 2 are the minimum and maximum values of the volume V, corresponding to the limit switches of the piston 4.
  • the cylinder may not have time to re-inflate at the end of a cycle. This is how at the end of the first cycle A1B1C1D1 (figure 5), we find our not at point Ai, but at point A2 which corresponds to a lower pressure.
  • the next cycle will be A2B2C2D2, then the system stabilizes according to AiBiCiDi: everything happens as if the supply pressure was equal to Pu slightly lower than Pi, Pu corresponding to point Ai.
  • valve 1 there is the valve 1 and the cylinder 4,5,6 as well as the calibration orifice 8, the ramp 9 and the container 10.
  • the latter communicates, via the calibrated valve 13, with the regulator 22 of a compressed gas cylinder 23 on board the vehicle and containing, for example, a liter of air under 200 bars.
  • the regulator 22 is equipped with a pressure sensor 24 connected to the engine management system by a link 25 and serving to control the pressure in the bottle 23.
  • the container 10 is itself equipped with a pressure sensor 26 connected to the engine management system by a link 27.
  • the pipe 14 is equipped with a filter F and the solenoid valve 15 is connected to the management system by a liaison 28.
  • the diameter of the calibration orifice 8 can be between 0.5 and 1.5 mm, the regulator 22 adjusted to give a pressure of 10.5 bars and the valve 13 introducing a pressure drop 0.5 bar to hold the container 10 to 10 bar. Under these conditions, the pressure in the return cylinder of the valve varies between 10 and 25 bars, the pressure in the manifold 9 and the container 10 being approximately constant.
  • the volume of the gas contained in it varies as well as its pressure. As the latter must be kept as constant as possible, the evacuation of oil will be triggered by opening the solenoid valve 15 either when the pressure reaches a predetermined maximum value (for example 11 bars), or when the oil reaches the level maximum indicated “MAX" in figure 6. This evacuation will be stopped when the pressure returns to its initial level of 10 bars or when the oil reaches the minimum level "MIN".
  • a predetermined maximum value for example 11 bars
  • FIG. 7 shows a variant of the oil evacuation system in which the solenoid valve 15 is replaced by a diaphragm valve 29.
  • This consists of a body 30 separated by a membrane 31 in a lower compartment where the oil emerging from the pipe 14 is collected and an upper compartment in which there is a spring 32 which presses the membrane 31 against the opening of a pipe 33.
  • the container 10 has a slight leak and that its pressure does not increase, even if the oil exceeds the maximum level.
  • the valve 29 will not be triggered and the evacuation will be ensured by the solenoid valve which is sensitive to the oil level. Conversely, the valve will take over from the solenoid valve in the event of its failure.
  • FIG. 9 shows how the solenoid valve evacuation system of Figure 7 was doubled, the corresponding elements having the same references assigned the index a or b to distinguish the two sides of the engine.
  • an anti-transfer valve 34 is provided on a pipe 35 connecting the two containers 10a and 10b in order to avoid transfers from one container to the other in the event of significant lateral acceleration. If there is little or no lateral acceleration, the valve is on and allows for example the evacuation of oil from the container 10a by the solenoid valve 15b.
  • the compartment of the valve 29 containing the oil is not necessarily the lower compartment since it is the pressure of the oil which controls the deformation of the membrane against the return means of this one.
  • the level can be detected using a float 42 ( Figure 11) which closes a contact when the maximum or minimum level is reached.
  • the corresponding detectors 43 and 44 (which may be proximity detectors, magnetic contacts, etc.) are connected to the engine management system by links 45 and 46 respectively.
  • FIG. 12 shows another system ensuring redundancy in the case where a diaphragm valve mounted like that of FIG. 10 is used.
  • the float 42 is found again, but this is articulated at its lower part on one end d 'A pivoting lever 47 whose other end acts on the ball of a calibrated valve 48 so as to open it if the oil level in the container 10 rises: the oil can then escape into the line 14 downstream of the diaphragm valve 29.
  • a spring 51 is provided to hold the float and prevent it from inadvertently climbing under the effect of vertical accelerations undergone by the vehicle.
  • FIG. 13 illustrates an arrangement in which two systems like that of FIG. 10 are used corresponding to the two rows of cylinders of the engine, the bottle 23 and the valve 13 being common to the two systems.
  • the elements already described have the same reference assigned the index a or b depending on the side. It is also possible to provide floats 42a and 42b held in guides Ga and Gb and associated with level detectors 43a and 43b connected to the engine management system by links 45a and 45b. Of course, there is the non-transfer valve 34 mounted on the pipe 35 as in the case of FIG. 9.
  • the level detection can be done by other means, for example by hot-wire sensors.
  • FIG. 14 in which a valve 1 with its associated jack 4.5 and its calibration orifice 8 and a set of manifolds 9a and 9b is shown very schematically.
  • the containers 10a and 10b are connected to the bottle 23 not directly, but through the ramps 9a and 9b, the valve 13 being between the bottle 23 and the ramps 9.
  • the evacuation is ensured by the membrane valves 29a and 29b and there is the non-transfer valve 34.
  • the bottle 23 (which may have a volume of 0.6 liters) is always inflated to 200 bars, but the regulator 22 is adjusted to 15 bars and the valve 13 to 5 bars (always to have about 10 bars in the containers 10a and 10b), these values obviously being able to vary depending on the case.
  • a solenoid valve 49 mounted in parallel with the valve 13 is opened to significantly increase the pressure in the ramps 9 and expel the foam in the containers 10a and 10b .
  • Level detectors such as 50a, 50b make it possible to control the evacuation and to continuously adapt the opening frequency of the solenoid valve 49, the latter being able to be doubled by an emergency solenoid valve 52.
  • the system which is the subject of the invention has numerous advantages, the main one of which is its simplicity both in terms of design and operation. Indeed, there is no risk of failure or leakage at the level of the valves and, as the system is simple, the assembly time is shorter.
  • the system which is the subject of the invention results in a reduction in the load at the level of contact between the cams and the pushers, in particular at low speed, which allows a reduction in mechanical losses and better deceleration. It is understood that the invention is not limited to the embodiments described and shown, but that one can imagine many variants without departing from the scope of the invention. In addition, it can be applied to any type of internal combustion engine and not only to the automotive field.

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Description

SYSTEME DE RAPPEL PNEUMATIQUE DE SOUPAPE POUR MOTEUR A
COMBUSTION INTERNE.
L'invention a pour ob.jet un système de rappel pneumatique de soupape pour moteur à combustion interne utilisable principalement, mais non exclusivement, dans le domaine automobile.
Afin d'assurer le fonctionnement correct d'un moteur, il est nécessaire d'utiliser un système de rappel pour maintenir les soupapes d'admission ou d'échappement en position fermée, celles-ci s'ouvrant au moment voulu sous l'action de cames ou de culbuteurs entraînés par un arbre à cames.
Le rappel des soupapes se fait généralement à l'aide de ressorts métalligues hélicoïdaux, mais ceux-ci présentent un certain nombre d'inconvénients, en particulier le phénomène connu sous le nom d' "af olement de soupape".
On sait que la fréquence propre de vibration d'un ressort est d'autant plus basse que sa déflexion est grande. C'est ainsi gue les ressorts de soupape se mettent à vibrer à des régimes moteurs relativement bas lorsque la levée de soupape a été définie grande. Il en résulte sur ce type de moteur des puissances trop faibles à haut régime malgré une bonne alimentation théorique. C'est pourquoi on a proposé des systèmes pneumatiques pour le rappel de soupape.
Le document FR-A-2529616 décrit un tel système dans lequel la tige de soupape est solidaire d'un piston coulissant dans un cylindre, définissant ainsi une chambre remplie d'un fluide compressible tel que de l'air. Cette chambre ne pouvant être parfaitement étanche, il se produit malgré tout des fuites d'air et des infiltrations d'huile. C'est pourquoi il est prévu un système d'alimentation en air et d'évacuation d'huile, l'une et l'autre se faisant à travers des conduits munis de clapets tarés, ces conduits étant ménagés dans des corps de ressorts pneumatiques eux-mêmes montés dans la culasse du moteur. Ce système est cependant complexe à réaliser car il y a de nombreux conduits à percer et d'un réglage délicat puisqu'il faut introduire et tarer un nombre de ressorts important.
Aussi, la présente invention a pour but d'éliminer ces inconvénients en proposant un système pneumatique de rappel de soupape plus simple à réaliser, donc moins coûteux, et d'une exploitation plus facile.
Selon la principale caractéristique du système de rappel objet de l'invention, celui-ci, du type comprenant un piston solidaire d'une tige de soupape et coulissant dans un cylindre, le piston, la tige de soupape et le cylindre formant une chambre qui renferme un fluide compressible, se caractérise en ce que ladite chambre est reliée par un orifice de calibrage unique à un système d'évacuation d'huile et de régulation de la pression du fluide situé à l'extérieur de la culasse du moteur.
L'expression "orifice de calibrage unique" utilisée ici signifie qu'il y a un seul orifice de calibrage associé à une chambre donnée.
Selon d'autres caractéristiques du système de rappel objet de l'invention:
- l'orifice de calibrage est relié à une rampe collectrice communiquant avec le système d'évacuation d'huile et de régulation de la pression;
- le diamètre de l'orifice de calibrage est compris entre 0,5 et 1,5 mm:
- il comprend deux systèmes d'évacuation d'huile et de régulation de la pression afin d'assurer une redondance; - un clapet anti-transfert apte à empêcher le transfert d'huile en cas d'accélération latérale supérieure à un seuil prédéterminé est monté entre les deux systèmes d'évacuation d'huile et de régulation de la pression:
- le système d'évacuation d'huile et de régulation de la pression comprend un récipient dont la partie supérieure communique d'une part avec l'orifice de calibrage et d'autre part avec une source de gaz sous pression, le cas échéant par l'intermédiaire d'un clapet taré, et dont la partie inférieure, où l'huile s'accumule, communique avec une conduite d'évacuation équipée d'au moins un dispositif commandant l'évacuation d'huile;
- le dispositif commandant l'évacuation d'huile est sensible à la pression régnant dans ledit récipient;
le dispositif commandant l'évacuation d'huile est sensible au niveau d'huile dans le récipient;
- le dispositif commandant l'évacuation d'huile est une électrovanne;
- le dispositif commandant l'évacuation d'huile est un clapet à membrane:
- le clapet à membrane comprend un corps séparé par une membrane en un premier compartiment où débouche ladite conduite d'évacuation et un deuxième compartiment contenant des moyens de rappel appliquant la membrane contre l'ouverture d'une conduite prévue dans le premier compartiment:
- les moyens de rappel de la membrane sont des moyens mécaniques tels qu'un ressort; - les moyens de rappel de la membrane sont des moyens pneumatiques, le deuxième compartiment communiquant avec la source de gaz sous pression par une conduite;
- ladite conduite est équipée d'une électrovanne commandée pour s'ouvrir lorsque les variations de pression dans le ' récipient dépassent un seuil prédéterminé;
ladite électrovanne est commandée par un système de gestion du moteur en fonction des indications d'un capteur mesurant la pression dans la rampe collectrice;
- le système comprend des moyens de détection du niveau d'huile dans le récipient;
- les moyens de détection du niveau d'huile comprennent un flotteur apte à actionner des contacts reliés à un système de gestion du moteur;
- les moyens de détection du niveau d'huile comprennent un flotteur articulé à sa partie inférieure sur une extrémité d'un levier dont l'autre extrémité agit sur la bille d'un clapet taré de manière à ouvrir celui-ci si le niveau d'huile monte au-dessus d'un seuil prédéterminé;
- les moyens de détection du niveau d'huile comprennent un capteur à fil chaud;
le système comprend des moyens pour évacuer l'huile éventuellement accumulée dans la rampe collectrice:
- les moyens pour évacuer l'huile de la rampe collectrice comprennent une électrovanne montée en parallèle avec ledit clapet taré entre la source de gaz sous pression et la rampe collectrice, le récipient étant monté en aval de la rampe par rapport au clapet taré et l'électrovanne étant commandée pour s'ouvrir à une fréquence prédéterminée;
l'ouverture de ladite électrovanne est commandée en fonction du nombre de cycles du moteur e /ou du niveau d'huile dans le récipient.
L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
la figure 1 est une vue schématique illustrant le principe de l'invention selon un premier mode de réalisation;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe montrant l'implantation du système objet de l'invention dans une culasse de moteur à combustion interne:
- la figure 3 est un graphe montrant la variation de pression au cours d'un cycle dans un vérin de soupape équipé du système objet de l'invention;
- la figure 4 est un graphe semblable à celui de la figure 3 montrant l'évolution de ce cycle entre les hauts régimes et les bas régimes;
- la figure 5 est une vue semblable à celle des figures 3 et 4 montrant comment ce cycle se stabilise au cours du temps;
la figure 6 est une vue semblable à la figure 1 illustrant un deuxième mode de réalisation du système objet de l'invention: - les figures 7 à 9 sont des vues schématiques illustrant trois modes de réalisation possibles pour le système d'évacuation d'huile: et
- les figures 10 à 14 sont des vues semblables à la figure 1 illustrant d'autres modes de réalisation du système objet de l'invention.
La figure 1 montre schématiquement une soupape 1 comportant une tête 2 et une tige 3. L'extrémité de cette dernière opposée à la tête 2 est solidaire d'un piston 4 qui coulisse dans un cylindre 5. Le piston 4, le cylindre 5 et la tige 3 constituent un vérin et définissent à l'intérieur de celui-ci une chambre 6 remplie d'un fluide compressible (généralement un gaz tel que de l'air) qui constitue le ressort pneumatique de rappel de la soupape rappelant celle-ci en position fermée. L'étanchéité entre le cylindre 5 et le piston 4 ou la tige 3 est assurée par des joints dynamiques 7 présentant une bonne résistance au frottement, à l'usure et aux températures élevées.
Malgré la qualité des joints, on ne peut empêcher des fuites d'air de la chambre 6 vers l'extérieur, ni des pénétrations d'huile à l'intérieur de celle-ci. C'est pourquoi il est nécessaire de prévoir une alimentation en air et une évacuation d'huile.
Selon l'invention, ces deux fonctions sont effectuées à travers un orifice de calibrage 8 associé à chaque vérin. Les différents orifices 8 communiquent avec une rampe collectrice 9 ménagée dans la culasse et elle-même reliée à un système d'alimentation en air et d'évacuation d'huile. Ce système comprend essentiellement un récipient 10 relié à la rampe 9 par une conduite 11. Le récipient 10 est maintenu sous pression constante (par exemple 10 bars) grâce à une source de pression (non représentée sur la figure 1) à laquelle il est relié par une conduite 12 équipée d'un clapet taré 13. Un compresseur ou une bouteille de gaz comprimé de faible volume (par exemple 1 litre) embarquée sur le véhicule peut constituer la source de pression.
On comprend donc que, si la pression à l'intérieur de la chambre 6 tombe en dessous d'une certaine valeur (par exemple à la fin d'une course de remontée de la soupape vers sa position de fermeture illustrée à la figure 1), celle-ci est réalimentée en air par le récipient 10 à travers la conduite 11, la rampe 9 et l'orifice de calibrage 8. Inversement, si la pression augmente jusqu'à une valeur suffisante (par exemple lors d'une course de compression du piston 4), l'huile qui a pu pénétrer dans la chambre 6 est chassée à travers l'orifice 8, la rampe 9 et la conduite 11 jusque dans le récipient 10 et se rassemble au fond de celui-ci (indiqué en H sur la figure 1). Elle est ensuite évacuée (de préférence vers le carter moteur) à travers une conduite 14 équipée d'une électrovanne 15 commandée par le système électronique de gestion du moteur (non représenté).
L'implantation du système dans la culasse du moteur apparaît sur la vue en coupe de la figure 2. La culasse 16 est usinée, de manière connue, pour recevoir un guide de soupape 17 et une pièce formant le cylindre 5 fixée sur la culasse par des vis 18. Des joints 19,20 assurent l'étanchéité entre la culasse 16, le guide 17 et le cylindre 5. Le fond de ce dernier est relativement épais et percé d'un orifice qui constitue l'orifice de calibrage 8 précité, celui-ci communiquant avec la rampe collectrice 9 par un passage 21. Le système d'alimentation en air et d'évacuation d'huile est extérieur à la culasse et n'a pas été représenté sur la figure 2.
On va maintenant décrire le fonctionnement du système objet de l'invention, notamment en liaison avec les figures 3 à 5 qui sont des graphes représentant l'évolution de la pression P à l'intérieur de la chambre 6 en fonction de la variation du volume V de celle-ci au cours d'un cycle: les valeurs Vi et V"2 sont les valeurs minimale et maximale du volume V, correspondant aux fins de course du piston 4.
On suppose d'abord que le piston 4 est dans sa position illustrée à la figure 1: le volume de la chambre 6 est égal à "2 et la pression à l'intérieur de celle-ci égale à Pi, ce qui correspond au point A de la figure 3. Lors d'une course de compression du piston, si la chambre était fermée, on suivrait la courbe Ci représentée en traits mixtes. Cependant, comme de l'air s'échappe par l'orifice 8, on suit la courbe C2 jusqu'au point B correspondant à une pression P2 inférieure à ce qu'elle aurait été si on avait suivi la courbe Ci- Toujours pour la même raison, lors de la course suivante de détente du vérin, on suit non pas la courbe C2, mais la courbe C3 qui correspond à une pression inférieure. Lorsqu'on arrive au point C, qui correspond à la pression minimale de tarage de la chambre 6, il y a infléchissement de la courbe car le vérin est réalimenté en air par le système d'alimentation. On arrive ainsi en fin de course au point D à une pression P3 inférieure à Pi, puis la chambre continue à se remplir d'air à volume constant jusqu'à ce qu'on retrouve la pression Pi, ce qui correspond au segment DA.
Il est à noter que le cycle qui vient d'être décrit varie en fonction du régime du moteur. Ceci est illustré à la figure 4 où l'on a repris le cycle ABD qui correspond à un fonctionnement à haut régime: la pression augmente fortement lors d'une course de compression. A bas régime, le débit d'air traversant l'orifice de calibrage 8 augmente car la vitesse de déplacement du piston est plus faible: on suit la courbe C'2 de A à B' correspondant à une pression P'2 inférieure à P2, puis la courbe C'3 de B' à D' .
Il se peut encore que, suivant le réglage du système et le régime du moteur, le vérin n'ait pas le temps de se regonfler à la fin d'un cycle. C'est ainsi qu'à la fin du premier cycle A1B1C1D1 (figure 5), on se retrouve non pas au point Ai, mais au point A2 qui correspond à une pression inférieure. Le cycle suivant sera A2B2C2D2, puis le système se stabilise suivant AiBiCiDi: tout se passe comme si la pression d'alimentation était égale à Pu légèrement inférieure à Pi, Pu correspondant au point Ai.
On comprend donc que c'est en choisissant le diamètre de l'orifice 8 et la pression de tarage du récipient 10 que l'on maîtrise le cycle ABCD.
On va maintenant décrire différents modes de réalisation du système objet de l'invention en référence aux figures 6 à 14.
En se reportant d'abord à la figure 6, on retrouve la soupape 1 et le vérin 4,5,6 ainsi que l'orifice de calibrage 8, la rampe 9 et le récipient 10. Ce dernier communique, par l'intermédiaire du clapet taré 13, avec le détendeur 22 d'une bouteille de gaz comprimé 23 embarquée sur le véhicule et contenant, par exemple, un litre d'air sous 200 bars. Le détendeur 22 est équipé d'un capteur de pression 24 relié au système de gestion du moteur par une liaison 25 et servant à contrôler la pression dans la bouteille 23.
Le récipient 10 est lui-même équipé d'un capteur de pression 26 relié au système de gestion du moteur par une liaison 27. La conduite 14 est équipée d'un filtre F et l'électrovanne 15 est reliée au système de gestion par une liaison 28.
A titre d'exemple, le diamètre de l'orifice de calibrage 8 peut être compris entre 0,5 et 1,5 mm, le détendeur 22 réglé pour donner une pression de 10,5 bars et le clapet 13 introduisant une chute de pression de 0,5 bar pour maintenir le récipient 10 à 10 bars. Dans ces conditions, la pression dans le vérin de rappel de la soupape varie entre 10 et 25 bars, la pression dans la rampe 9 et le récipient 10 étant à peu près contante.
Au fur et à mesure que l'huile H se rassemble au fond du récipient 10, le volume du gaz contenu dans celui-ci varie ainsi que sa pression. Comme cette dernière doit être maintenue aussi constante que possible, l'évacuation d'huile sera déclenchée par ouverture de l'électrovanne 15 soit lorsque la pression atteindra une valeur maximale prédéterminée (par exemple 11 bars), soit lorsque l'huile atteindra le niveau maximal indiqué "MAX" sur la figure 6. Cette évacuation sera stoppée lorsque la pression sera revenue à son niveau initial de 10 bars ou lorsque l'huile atteindra le niveau minimal "MIN".
La figure 7 montre une variante du système d'évacuation d'huile dans laquelle l'électrovanne 15 est remplacée par un clapet à membrane 29.
Celui-ci se compose d'un corps 30 séparé par une membrane 31 en un compartiment inférieur où se rassemble l'huile débouchant de la conduite 14 et un compartiment supérieur dans lequel se trouve un ressort 32 qui plaque la membrane 31 contre l'ouverture d'une conduite 33.
Lorsque la pression augmente dans le récipient 10, cette augmentation est transmise à la masse d'huile, ce qui a pour effet de soulever la membrane 31 et de permettre l'évacuation d'huile à travers la conduite 33.
Par mesure de sécurité, il peut être avantageux de prévoir un double système d'évacuation en montant en parallèle une électrovanne et un clapet à membrane, comme cela est illustré à la figure 8. Tous les éléments déjà décrits portent la même référence, mis à part que la conduite 14 se sépare en une conduite 14a portant l'électrovanne et une conduite 14b portant le clapet.
En effet, il se peut que le récipient 10 présente une légère fuite et que sa pression n'augmente pas, même si l'huile dépasse le niveau maximal. Dans ce cas, le clapet 29 ne se déclenchera pas et l'évacuation sera assurée par l'électrovanne qui est sensible au niveau d'huile. Inversement, le clapet prendra le relais de l'électrovanne en cas de panne de celle- ci.
Dans le cas d'un moteur à deux rangées de cylindres, on peut prévoir un double système d'alimentation en air et d'évacuation d'huile afin d'assurer la sécurité par redondance. La figure 9 montre comment on a doublé le système d'évacuation à électrovanne de la figure 7, les éléments correspondants ayant les mêmes références affectées de l'indice a ou b pour distinguer les deux côtés du.moteur. A noter qu'il est prévu un clapet anti-transfert 34 sur une conduite 35 reliant les deux récipients 10a et 10b afin d'éviter des transferts d'un récipient à l'autre en cas d'accélération latérale importante. S'il n'y a pas ou peu d'accélération latérale, le clapet est passant et permet par exemple l'évacuation d'huile du récipient 10a par l'électrovanne 15b.
Bien entendu, un double système peut être utilisé pour assurer la redondance même s'il n'y a qu'une seule rangée de cylindres.
Dans la variante de la figure 10, on retrouve les mêmes éléments qu'aux figures 6 à 8, mais le ressort 32 du clapet à membrane 29 est supprimé: le compartiment correspondant est maintenu sous pression par une conduite 36 qui le relie à la conduite 12 en un point situé entre le détendeur 22 et le clapet 13. Là aussi, il peut être avantageux de doubler le clapet à membrane par un système sensible au niveau d'huile. Mais on peut également analyser les variations de pression dans le récipient 10 et provoquer l'ouverture du clapet lorsque ces variations dépassent un niveau prédéterminé. Cela se traduit par une augmentation de la variation de pression dans la rampe collectrice 9: il suffit donc de prévoir un capteur de pression 37 mesurant la pression dans la rampe et relié au système de gestion du moteur par une liaison 38. Ce système est relié par une liaison 39 à une électrovanne 40 montée sur la conduite 36 et dont il provoque la mise en communication avec un conduit de décharge 41 si les variations de pression mesurées par le capteur 37 dépassent un seuil prédéterminé.
On remarquera sur la figure 10 que le compartiment du clapet 29 contenant l'huile n'est pas nécessairement le compartiment inférieur puisque c'est la pression de l'huile qui commande la déformation de la membrane à l'encontre des moyens de rappel de celle-ci.
La détection du niveau peut se faire à l'aide d'un flotteur 42 (figure 11) qui ferme un contact lorsque le niveau maxi ou mini est atteint. Les détecteurs correspondants 43 et 44 (qui peuvent être des détecteurs de proximité, des contacts magnétiques, etc..) sont reliés au système de gestion du moteur par des liaisons 45 et 46 respectivement.
La figure 12 montre un autre système assurant la redondance dans le cas où l'on utilise un clapet à membrane monté comme celui de la figure 10. On retrouve le flotteur 42, mais celui- ci est articulé à sa partie inférieure sur une extrémité d'un levier pivotant 47 dont l'autre extrémité agit sur la bille d'un clapet taré 48 de manière à ouvrir celui-ci si le niveau d'huile dans le récipient 10 monte: l'huile peut alors s'échapper dans la conduite 14 en aval du clapet à membrane 29. Un ressort 51 est prévu pour maintenir le flotteur et l'empêcher de monter de manière intempestive sous l'effet d'accélérations verticales subies par le véhicule.
La figure 13 illustre une disposition dans laquelle on utilise deux systèmes comme celui de la figure 10 correspondant aux deux rangées de cylindres du moteur, la bouteille 23 et le clapet 13 étant communs aux deux systèmes. Les éléments déjà décrits portent la même référence affectée de l'indice a ou b suivant le côté. On peut prévoir en outre des flotteurs 42a et 42b maintenus dans des guides Ga et Gb et associés à des détecteurs de niveau 43a et 43b reliés au système de gestion du moteur par des liaisons 45a et 45b. Bien entendu, on retrouve le clapet anti-transfert 34 monté sur la conduite 35 comme dans le cas de la figure 9.
On notera encore ici que, dans cette variante comme dans les autres, la détection de niveau peut se faire par d'autres moyens, par exemple par des capteurs à fil chaud.
II est encore possible que l'huile s'évacue mal de la ou des rampes collectrices 9 et que de la mousse se rassemble dans ces dernières. C'est pourquoi on a prévu le système illustré à la figure 14 sur laquelle on a représenté très schématiquement une soupape 1 avec son vérin associé 4,5 et son orifice de calibrage 8 ainsi que deux ensembles de rampes collectrices 9a et 9b. Les récipients 10a et 10b sont reliés à la bouteille 23 non pas directement, mais à travers les rampes 9a et 9b, le clapet 13 se trouvant entre la bouteille 23 et les rampes 9. L'évacuation est assurée par les clapets à membrane 29a et 29b et on retrouve le clapet anti-transfert 34.
Dans ce montage, la bouteille 23 (qui peut avoir un volume de 0,6 litre) est toujours gonflée à 200 bars, mais le détendeur 22 est réglé à 15 bars et le clapet 13 à 5 bars (toujours pour avoir environ 10 bars dans les récipients 10a et 10b), ces valeurs pouvant évidemment varier suivant les cas. A des intervalles prédéterminés, par exemple au bout d'un certain nombre de cycles du moteur, on ouvre une électrovanne 49 montée en parallèle avec le clapet 13 pour augmenter notablement la pression dans les rampes 9 et chasser la mousse dans les récipients 10a et 10b. Des détecteurs de niveau tels que 50a,50b permettent de commander l'évacuation et d'adapter en permanence la fréquence d'ouverture de 1'électrovanne 49, cette dernière pouvant être doublée par une électrovanne de secours 52.
Le système objet de l'invention présente de nombreux avantages dont le principal est sa simplicité tant au niveau de la conception que de l'exploitation. En effet, il n'y a pas de risque de panne ou de fuite au niveau des clapets et, comme le système est simple, le temps de montage est plus court.
La réalisation du moteur est facilitée du fait qu'il n'y a plus de clapets dans la culasse, les circuits dans cette dernière se limitant pratiquement à la rampe collectrice et aux liaisons entre celle-ci et les différentes chambres d'une part, et avec les récipients de récupération d'huile d'autre part, ce qui permet une adaptation à de nombreux types de moteurs.
De plus, l'évacuation d'huile des chambres 6 est facilitée grâce à la présence de l'orifice de calibrage et, comme cette évacuation est permanente, on maîtrise mieux l'évolution de la pression dans les vérins (avec le système à clapets du document FR-A-2529616, cette évacuation est séquentielle).
Enfin, le système objet de l'invention entraîne une diminution de la charge au niveau du contact entre les cames et les poussoirs, notamment à bas régime, ce qui permet une diminution des pertes mécaniques et une meilleure décélération. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation décrits et représentés, mais qu'on peut imaginer de nombreuses variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention. De plus, celle-ci peut s'appliquer à tout type de moteur à combustion interne et pas seulement au domaine automobile.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de rappel pneumatique de soupape pour moteur à combustion interne, du type comprenant un piston (4) solidaire d'une tige de soupape (3) et coulissant dans un cylindre (5), le piston (4), la tige de soupape (3) et le cylindre (5) formant une chambre (6) qui renferme un fluide compressible, caractérisé en ce que ladite chambre est reliée par un orifice de calibrage unique (8) à un système d'évacuation d'huile et de régulation de la pression du fluide située à l'extérieur de la culasse du moteur.
2. Système de rappel selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de calibrage (8) est relié à une rampe collectrice (9) communiquant avec le système d'évacuation d'huile et de régulation de la pression.
3. Système de rappel selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le diamètre de l'orifice de calibrage est compris entre 0,5 et 1,5 mm.
4. Système de rappel selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux systèmes d'évacuation d'huile et de régulation de la pression afin d'assurer une redondance.
5. Système de rappel selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un clapet anti-transfert (34) apte à empêcher le transfert d'huile en cas d'accélération latérale supérieure à un seuil prédéterminé est monté entre les deux systèmes d'évacuation d'huile et de régulation de la pression.
6. Système de rappel selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système d'évacuation d'huile et de régulation de la pression comprend un récipient (10) dont ia partie supérieure communique d'une part avec l'orifice de calibrage (8) et d'autre part avec une source de gaz sous pression (23,22), le cas échéant par l'intermédiaire d'un clapet taré (13), et dont la partie inférieure, où l'huile s'accumule, communique avec une conduite d'évacuation (14) équipée d'au moins un dispositif commandant l'évacuation d'huile.
7. Système de rappel selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif commandant l'évacuation d'huile est sensible à la pression régnant dans ledit récipient (10).
8. Système de rappel selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif commandant l'évacuation d'huile est sensible au niveau d'huile dans le récipient (10).
9. Système de rappel selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dispositif commandant l'évacuation d'huile est une électrovanne (15).
10. Système de rappel selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dispositif commandant l'évacuation d'huile est un clapet à membrane (29).
11. Système de rappel selon la revendication 10, caractérisé en ce que le clapet à membrane (29) comprend un corps (30) séparé par une membrane (31) en un premier compartiment où débouche ladite conduite d'évacuation (14) et un deuxième compartiment contenant des moyens de rappel appliquant la membrane (31) contre l'ouverture d'une conduite (33) prévue dans le premier- compartiment.
12. Système de rappel selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de rappel de la membrane (31) sont des moyens mécaniques tels qu'un ressort (32).
13. Système de rappel selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de rappel de la membrane (31) sont des moyens pneumatiques, le deuxième compartiment communiquant avec la source de gaz sous pression (23,22) par une conduite (36).
14. Système de rappel selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite conduite (36) est équipée d'une électrovanne (40) commandée pour s'ouvrir lorsque les variations de pression dans le récipient (10) dépassent un seuil prédéterminé.
15. Système de rappel selon les revendications 2 et 14, caractérisé en ce que ladite électrovanne (40) est commandée par un système de gestion du moteur en fonction des indications d'un capteur (37) mesurant la pression dans la rampe collectrice (9).
16. Système de rappel selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection du niveau d'huile dans le récipient (10).
17. Système de rappel selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens de détection du niveau d'huile comprennent un flotteur (42) apte à actionner des contacts (43,44) reliés à un système de gestion du moteur.
18. Système de rappel selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens de détection du niveau d'huile comprennent un flotteur (42) articulé à sa partie inférieure sur une extrémité d'un levier (47) dont l'autre extrémité agit sur la bille d'un clapet taré (48) de manière à ouvrir celui-ci si le niveau d'huile monte au-dessus d'un seuil prédéterminé.
19. Système de rappel selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens de détection du niveau d'huile comprennent un capteur à fil chaud.
20. Système de rappel selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour évacuer l'huile éventuellement accumulée dans la rampe collectrice (9).
21. Système de rappel selon les revendications 6 et 20, caractérisé en ce que les moyens pour évacuer l'huile de la rampe collectrice (9) comprennent une électrovanne (49) montée en parallèle avec ledit clapet taré (13) entre la source de gaz sous pression (23,22) et la rampe collectrice (9), le récipient (10) étant monté en aval de la rampe (9) par rapport au clapet taré (13) et l'électrovanne (49) étant commandée pour s'ouvrir à une fréquence prédéterminée.
22. Système de rappel selon la revendication 21, caractérisé. en ce que l'ouverture de ladite électrovanne (49) est commandée en fonction du nombre de cycles du moteur et/ou du niveau d'huile dans le récipient (10).
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