EP0677138B1 - Systeme de rappel pneumatique de soupape pour moteur a combustion interne - Google Patents

Systeme de rappel pneumatique de soupape pour moteur a combustion interne Download PDF

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EP0677138B1
EP0677138B1 EP94903917A EP94903917A EP0677138B1 EP 0677138 B1 EP0677138 B1 EP 0677138B1 EP 94903917 A EP94903917 A EP 94903917A EP 94903917 A EP94903917 A EP 94903917A EP 0677138 B1 EP0677138 B1 EP 0677138B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oil
return system
valve
container
return
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94903917A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0677138A1 (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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Filing date
Publication date
Application filed by Automobiles Peugeot SA, Automobiles Citroen SA filed Critical Automobiles Peugeot SA
Publication of EP0677138A1 publication Critical patent/EP0677138A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0677138B1 publication Critical patent/EP0677138B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • F01L1/462—Valve return spring arrangements
    • F01L1/465—Pneumatic arrangements

Definitions

  • the subject of the invention is a pneumatic return system for valve for internal combustion engine usable mainly, but not exclusively, in the field automobile.
  • valve recalls are generally made using metal coil springs, but these have a a number of drawbacks, especially the phenomenon known as "valve panic".
  • valve stem is integral with a piston sliding in a cylinder thus defining a chamber filled with a fluid compressible like air.
  • This room cannot be perfectly waterproof, it still produces leaks air and oil infiltration. That is why it is planned an air supply and oil evacuation system, one and the other being done through conduits fitted with valves calibrated, these conduits being formed in spring bodies tires themselves mounted in the cylinder head of the engine.
  • the present invention aims to eliminate these disadvantages by proposing a pneumatic booster system valve simpler to produce, therefore less expensive, and of a easier operation.
  • the invention relates to a reminder system as defined in claim 1.
  • single calibration port used here means that there is only one calibration port associated with a given room.
  • Figure 1 schematically shows a valve 1 having a head 2 and a rod 3.
  • the end of the latter opposite to 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 cylinder and define inside it a chamber 6 filled with a compressible fluid (generally a gas such as air) which constitutes the pneumatic return spring of the valve reminding the latter in the closed position.
  • a compressible fluid generally a gas such as air
  • Sealing 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 a system air supply and oil discharge.
  • This system essentially comprises a container 10 connected to the ramp 9 by a pipe 11.
  • the container 10 is kept under pressure constant (for example 10 bar) thanks to a pressure source (not shown in Figure 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 (e.g. 1 liter) on board the vehicle can be the source of pressure.
  • the implantation of the system in the cylinder head of the engine appears in 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 to the cylinder head by screws 18. Seals 19.20 ensure the 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 through a passage 21.
  • the system air supply and oil outlet is outside of 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 V 1 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.
  • a 1 B 1 C 1 D 1 Figure 5
  • the next cycle will be A 2 B 2 C 2 D 2 , then the system stabilizes according to A i B i C i D i : everything happens as if the supply pressure was equal to P 1i slightly lower than P 1 , P 1i corresponding to point Ai.
  • 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, by through 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 used to check 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 line 14 is fitted with a filter F and the solenoid valve 15 is linked to the management system by a link 28.
  • the diameter of the calibration orifice 8 can be between 0.5 and 1.5 mm, the regulator 22 adjusted for give a pressure of 10.5 bars and the valve 13 introducing a pressure drop of 0.5 bar to hold the container 10 at 10 bars.
  • the volume of gas contained therein varies as well as its pressure. As the latter must be maintained as constant as possible, the oil drain will be triggered by opening of the solenoid valve 15 either when the pressure will reach a predetermined maximum value (by example 11 bars), i.e. when the oil reaches the level indicated "MAX" in figure 6. This evacuation will be stopped when pressure returns to its original level from 10 bars or when the oil reaches the minimum level "MIN".
  • a predetermined maximum value by example 11 bars
  • Figure 7 shows a variant of the oil drain system in which the solenoid valve 15 is replaced by a check valve membrane 29.
  • This consists of a body 30 separated by a membrane 31 in a lower compartment where the oil coming out of line 14 and an upper compartment in which finds a spring 32 which presses the membrane 31 against opening a pipe 33.
  • the container 10 has a slight leaking and its pressure does not increase, even if the oil exceeds the maximum level.
  • the valve 29 is not not trigger and 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.
  • Figure 9 shows how we doubled the evacuation system to solenoid valve of Figure 6, the corresponding elements having the same references assigned the index a or b for distinguish the two sides of the engine.
  • House can also analyze pressure variations in the container 10 and cause the valve to open when these variations exceed a predetermined level. This translates by an increase in the pressure variation in the boom manifold 9: it is therefore sufficient to provide a pressure sensor 37 measuring the pressure in the boom and connected to the engine management by a link 38.
  • This system is connected by a link 39 to a solenoid valve 40 mounted on line 36 and of which it causes the communication with a conduit of discharge 41 if the pressure variations measured by the sensor 37 exceeds a predetermined threshold.
  • valve compartment 29 containing the oil is not necessarily the compartment lower since it is the oil pressure which controls the deformation of the membrane against the return means of this one.
  • Level detection can be done 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 can be proximity switches, contacts magnetic, etc.) are connected to the management system of the motor by connections 45 and 46 respectively.
  • Figure 12 shows another system providing redundancy in the case where a diaphragm valve mounted as that of Figure 10.
  • a diaphragm valve mounted as that of Figure 10. We find the float 42, but this one is hinged at its bottom on one end of a pivoting lever 47, the other end of which acts on the ball a calibrated valve 48 so as to open it if the level of oil in the container 10 rises: the oil can then escape into line 14 downstream of the diaphragm valve 29.
  • a spring 51 is provided to hold the float and prevent it from climbing inadvertently under the effect vertical accelerations suffered by the vehicle.
  • Figure 13 illustrates an arrangement in which we use two systems like the one in figure 10 corresponding to two rows of engine cylinders, bottle 23 and the valve 13 being common to both systems. Elements already described have the same reference assigned the index a or b according to the side. It is also possible to provide floats 42a and 42b maintained in Ga and Gb guides and associated with level detectors 43a and 43b connected to the management system of the motor by links 45a and 45b. Of course, we find the non-transfer valve 34 mounted on the pipe 35 as in the case of Figure 9.
  • level detection can be done by others means, for example by hot wire sensors.
  • the bottle 23 (which may have a volume of 0.6 liters) is always inflated to 200 bars, but the regulator 22 is set at 15 bars and the valve 13 at 5 bars (always for have about 10 bars in containers 10a and 10b), these values can obviously vary depending on the case.
  • a solenoid valve 49 mounted in parallel with the valve 13 to increase notably the pressure in the ramps 9 and expel the foam in receptacles 10a and 10b, level detectors such that 50a, 50b make it possible to control the evacuation and to adapt permanently the opening frequency of the solenoid valve 49, the latter can be doubled by a solenoid valve rescue 52.
  • the system object of the invention has many advantages the main one of which is its simplicity both in terms of design than operation. Indeed, there is no risk of failure or leakage at the valves and, as the system is simple, assembly time is shorter.
  • the system which is the subject of the invention results in a reduction of the load at the contact between the cams and the pushers, especially at low speed, which allows a reduction mechanical losses and better deceleration.

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Description

L'invention a pour objet 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 entraínés par un arbre à cames.
Le rappel des soupapes se fait généralement à l'aide de ressorts métalliques hélicoïdaux, mais ceux-ci présentent un certain nombre d'inconvénients, en particulier le phénomène connu sous le nom d'"affolement 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 que 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.
L'invention se rapporte à un système de rappel tel que défini dans la revendication 1.
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 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 et/ou du niveau d'huile dans le récipient.
L'invention apparaítra 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 apparaít 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 V1 et V2 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 V2 et la pression à l'intérieur de celle-ci égale à P1, 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 C1 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 C1. 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 P1, puis la chambre continue à se remplir d'air à volume constant jusqu'à ce qu'on retrouve la pression P1, 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 A1, 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 P1i légèrement inférieure à P1, P1i 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 maítrise 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 constante.
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 6, 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.
Il 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 l'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 maítrise 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 entraíne 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 peut s'appliquer à tout type de moteur à combustion interne et pas seulement au domaine automobile.

Claims (21)

  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 situé à l'extérieur de la culasse du moteur et permettant simultanément l'évacuation de l'huile et la régulation de la pression du fluide, ce système comprenant un récipient (10) dont la partie supérieure communique d'une part avec l'orifice de calibrage (8) et d'autre part avec une source de gaz sous pression (22,23), 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.
  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 dispositif commandant l'évacuation d'huile est sensible à la pression régnant dans ledit récipient (10).
  7. Système de rappel selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif commandant l'évacuation d'huile est sensible au niveau d'huile dans le récipient (10).
  8. Système de rappel selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif commandant l'évacuation d'huile est une électrovanne (15).
  9. Système de rappel selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif commandant l'évacuation d'huile est un clapet à membrane (29).
  10. Système de rappel selon la revendication 9, 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.
  11. Système de rappel selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de rappel de la membrane (31) sont des moyens mécaniques tels qu'un ressort (32).
  12. Système de rappel selon la revendication 10, 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).
  13. Système de rappel selon la revendication 12, 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.
  14. Système de rappel selon les revendications 2 et 13, 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).
  15. Système de rappel selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection du niveau d'huile dans le récipient (10).
  16. Système de rappel selon la revendication 15, 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.
  17. Système de rappel selon la revendication 15, 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.
  18. Système de rappel selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de détection du niveau d'huile comprennent un capteur à fil chaud.
  19. 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).
  20. Système de rappel selon la revendication 19, 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.
  21. Système de rappel selon la revendication 20, 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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