FR2638484A1 - Dispositif d'actionnement, operant hydrauliquement, pour une soupape de lancement, notamment dans un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif d'actionnement, opérant hydrauliquement, pour une soupape de lancement, notamment pour un moteur à combustion interne. Le dispositif comporte un piston 9 qui sépare dans un cylindre 8 deux chambres de lancement 10, 11 l'une de l'autre, ces chambres pouvant être reliées respectivement par l'intermédiaire d'orifices d'entrée 19, 20 et de sortie 21, 22 à une pompe 35 pour le liquide de travail, ou bien à un réservoir de stockage 31; pour diminuer la consommation d'énergie du dispositif d'actionnement, les deux orifices d'entrée 19, 20, ouverts dans une zone centrale de déplacement du piston, sont reliés directement entre eux par un conduit tandis que le piston 9 ou sa tige est sollicité par deux ressorts 14, 15, agissant dans des sens opposés, et qui maintiennent en équilibre le piston 9 dans une position centrale par rapport à deux positions limites.
Description
La présente invention concerne un dispositif d'actionnement, opérant
hydrauliquement, pour une soupape de lancement, notamment dans un moteur à coeibustioninterne, cctportantunpistonrelié à latigedesoupape, guidé dans un cylindre, pouvant être sollicité des deux côtés par un liquide de travail et qui sépare dans le cylindre deux chambres de lancement l'une de l'autre, ces chambres pouvant être reliées, par l'intermédiaire d' orifices d'entrée et de sortie prévus dans la paroi du cylindre et qui peuvent être fermés par le piston les recouvrant, respectivement à une source de pression pour le liquide de travail, comme
une pompe, et à un réservoir de stockage.
Un dispositif d'actionnement de ce genre
est connu d'après la demande de brevet allemand DE-
OS 33 47 533. Dans ce dispositif d'actionnement connu, le liquide de travail refoulé par le piston hors du cylindre lors du mouvement de la soupape de lancement n'est pas utilisé pour produire du travail, de sorte que l'énergie qu'il contient est perdue. On obtient ainsi un très grand besoin en énergie pour l'actionnement de la soupape de lancement. Dans la revendication du brevet précité, il est certes précisé qu'un côté du piston doit fonctionner alternativement comme une pompe en vue d'une récupération d'énergie, mais il n'est cependant pas précisé comment cette récupération d'énergie doit s'effectuer en réalité. Dans ce dispositif d'actionnement connu, il est en outre prévu un système de commande compliqué qui ne permet pas cependant une commande parfaitement indépendante de différentes
soupapes de lancement.
L'invention a pour objet un dispositif d'actionnement simplifié par rapport au dispositif
d'actionnement connu et permettant de réduire considérable-
ment la consommation d'énergie.
Ce problème est résolu conformément à l'invention en ce que les deux orifices d'entrée ouverts en direction des chambres de lancement dans une zone centrale de déplacement du piston, sont reliés directement entre eux par l'intermédiaire d'un conduit de liaison et en ce que sur le piston ou sur la tige de soupape agissent deux ressorts opérant en sens opposés et qui maintiennent en équilibre le piston dans une position centrale par rapport
à deux positions limites.
Dans le dispositif d'actionnement agencé conformément à l'invention, le mouvement de manoeuvre du piston, et par conséquent de la soupape de lancement, est déclenché par les ressorts contraints différemment dans les positions limites, le liquide de travail qui est sous pression étant transféré d'une chambre de lancement dans l'autre. Du fait qu'ainsi l'énergie potentielle emmagasinée dans les ressorts dans les positions limites du piston est utilisée pour accélérer le piston et la soupape de lancement et est à nouveau récupérée lors du freinage, et du fait qu'en outre l'énergie du liquide de travail n'est pas perdue lorsqu'il est expulsé d'une chambre de lancement, la fourniture d'énergie, de l'extérieur peut être limitée à la compensation des pertes d'énergie, comme notamment des pertes par frottement tandis que l'énergie nécessaire pour les accélérations est obtenue par récupération d'énergie. On obtient l'avantage additionnel que, par le freinage, récupérateur d'énergie, du piston et de la soupape de lancement, leur mouvement est amorti et on évite un fort impact
dans la position limite.
Selon une autre particularité de l'invention, les deux ressorts sont agencés comme des ressorts de pression, qui sont chacun maintenus dans la chambre de lancement respective entre le piston et une paroi frontale du cylindre et qui, dans la position centrale du piston, sont soumis à une précontrainte telle qu'ils soient à peu près détendus dans la position limite éloignée du piston. On obtient ainsi un agencement et une précontrainte des ressorts qui sont appropriés pour permettre les mouvements de manoeuvre de la soupape de lancement et qui permettent d'économiser
de la place.
Selon encore une autre particularité de l'invention, il est prévu dans la zone centrale du cylindre un orifice de sortie qui est relié seulement dans les zones des positions limites du piston a une chambre de lancement respective, et le conduit de distribution reliant l'orifice de sortie au réservoir de stockage peut être fermé par une soupape de distribution. On obtient ainsi pour le dispositif d'actionnement un système de commande économisant l'énergie et à l'aide duquel il est possible de déclencher tous les différents mouvements de manoeuvre de la soupape de lancement, de telle sorte que celle-ci puisse modifier ces mouvements de manoeuvre et s'adapter
aux conditions existantes.
Selon encore une autre particularité de l'invention, un orifice d'entrée respectif est disposé à distance d'une paroi frontale du cylindre et, dans une zone de position limite du piston, est fermé par celui-ci; en même temps que la fermeture de l'orifice d'entrée, un orifice de sortie, associé à la même chambre de lancement et relié au réservoir de stockage, est ouvert.Ainsi, les pertes en énergie produites par des frottements mécaniques et hydrauliques sont compensées d'une manière simple et peu coûteuse par transfert de liquide de travail sous pression de la source de pression a une chambre de lancement vers la fin d'un mouvement de lancement, en faisant en sorte qu'il se produise simultanément une décharge d'une même quantité de liquide de travail à partir de l'autre chambre de lancement. Il en résulte que seulement une petite partie du liquide de travail à introduire dans, ou faire sortir d'une chambre de lancement à chaque mouvement de lancement, doit être fournie
par la source de pression avec consommation d'énergie.
Selon encore une autre particularité de l'invention, les orifices de sortie sont disposés dans les guides de la tige de soupape, en étant recouverts par la tige de soupape dans la condition de fermeture tandis que, dans la condition d'ouverture, ils sont
reliés chacun à une chambre de lancement par l'intermé-
diaire d'une partie rétreinte de la tige de soupape.
Selon encore une autre particularité de l'invention, le côté frontal de la tige de soupape, qui est opposé au plateau de la soupape de lancement, peut être sollicité par le liquide de travail, la liaison avec la source de pression ou bien avec le réservoir de stockage étant comarndée par un distributeur à deux voies, dont la position est fonction de la différence de pression entre les deux chambres de lancement.Ainsi, il est possible d'obtenir avec le dispositif d'actionnement une accélération importante du mouvement de la soupape de lancement dans le sens d'ouverture, mais on doit cependant se passer d'une
partie de la récupération d'énergie.
Selon encore une autre particularité de l'invention, lors d'un processus de démarrage, le conduit de liaison reliant les deux orifices d'entrée est fermé, notamment par un tiroir sollicité par le liquide de travail, et seulement la chambre de lancement proche du plateau de soupape est reliée à la source de pression tandis que la chambre de lancement éloignée du plateau de soupape est reliée au réservoir de stockage. On obtient ainsi un dispositif simple et sûr qui fait passer, lors du démarrage du moteur à combustion interne, la soupape de lancement dans une position initiale nécessaire pour la marche normale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite
de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif
en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 représente un dispositif d'actionnement, opérant hydrauliquement, d'une soupape de lancement, dans un carter d'un moteur à combustion interne au début du processus de démarrage, la Figure 2 représente le dispositif d'actionnement de la Figure 1 pendant le processus de démarrage, les Figures 3 à 6 représentent le dispositif d'actionnement pendant différentes positions de la soupape de lancement, et la Figure 7 représente un dispositif d'actionnement, avec fourniture additionnelle d'énergie
de manoeuvre dans la phase d'ouverture.
La soupape de lancement 1 représentée sur toutes les figures est guidée par sa tige 2 dans des guides 3 et 4 prévus dans un carter 5 d'un moteur à combustion interne, non représenté jusqu'à un siége
6 pour le plateau 7 de la soupape de lancement 1.
Entre les deux guides 3 et 4 de la soupape, la tige de soupape 2 traverse un cylindre 8 formant une cavité dans le carter 5 et qui est divisé, par un piston 9 relié rigidement à la tige 2 et guidé dans le cylindre en une chambre de lancement 10 proche du plateau de soupape et une chambre de lancement 11 éloignée du plateau de soupape. Entre le piston 9 et les deux côtés frontaux 12 et 13 du cylindre 8, on a interposé deux ressorts hélicoidaux de pression préoontraints 14 et 15 qui, lorsque le dispositif d'actionnement ne fonctionne pas, maintiennent le piston 9 dans la position centrale de repos représentée sur la Figure 1, o le plateau de soupape 7 est écarté de son siège 6 d'une distance moyenne. La précontrainte des ressorts de pression 14 et 15 est réglée de telle sorte que, lorsque le piston 9 occupe une position proche d'un côté frontal 12 ou 13 du cylindre, le ressort de pression 15 ou
14 le plus éloigné soit pratiquement détendu.
Dans la paroi 16 du cylindre, il est prévu à peu près au milieu entre chaque côté frontal 12, 13 de ce cylindre 8 et le côté frontal correspondant 17, 18 du piston 9, dans la position centrale de celui-ci, respectivement un, orifice d'entrée 19, 20. Ces orifices d'entrée sont reliés entre eux par un conduit de liaison 34 prévu dans le carter 5 de telle sorte que les deux chambres de lancement 10 et 11 soient reliées l'une avec l'autre, pour autant qu'un des deux orifices d'entrée 19, 20 ne soit pas
recouvert par le piston 9.
En outre, il est prévu dans chaque guide de soupape 3, 4, un orifice de sortie 21, 22, qui est balayé, en même temps que se produit le balayage de l'orifice d'entrée 19 ou 20 adjacent par un côté frontal 17 ou 18 du piston, par un décrochement 23, 24 prévu dans la tige de piston 2, de telle sorte que, respectivement, une chambre de lancement 10, 11 soit reliée, par l'intermédiaire d'un volume annulaire , 26 (Figures 3, 5 et 6) créé entre le guide de soupape 3, 4 et la tige de soupape 2 par une partie rétreinte 27, 28 formée dans cette tige entre le décrochement 23, 24 et le piston 9, et par l'intermédiaire de conduits de retour 29 et 30, à un réservoir
31 de stockage du liquide de travail.
De la paroi 16 du cylindre parten outre, au milieu de la hauteur du cylindre, un conduit de distribution 32, qui peut être commandé par une
soupape de commande 33, actionnée par exemple électro-
magnétiquement et qui débouche dans le conduit de retour 29. Au moyen de ce conduit de distribution 32, pour autant que le piston 9 se trouve à proximité d'une paroi frontale 12 ou 13, la pression dans une chambre de lancement respective 20, 11 peut être commandée, et ainsi, la position et le mouvement de la soupape de lancement 1 peuvent être influencés à volonté par exemple en début d'ouverture ou en
fin d'ouverture.
Le mode de fonctionnement du dispositif d'actionnement opérant hydrauliquement va être décrit dans la suite. Quand le moteur à combustion interne est immobile, le piston 9 est maintenu par les deux ressorts de pression 14, 15 dans une position centrale
et la soupape de lancement 1 est partiellement ouverte.
Lors du démarrage du moteur à combution interne (Figure 1), une pompe 35 servant de source de pression pour le liquide de travail pompe ce liquide à partir du réservoir 31 par l'intermédiaire d'un distributeur 36 et d'un conduit 37 pour le faire parvenir dans une chambre de pression 38 d'une soupape de démarrage 39 dont le tiroir 40 ferme le conduit de liaison 34. Lors de la poursuite du processus de démarrage (Figure
2), la pompe 35 est reliée, par actionnement du distribu-
teur 36, par l'intermédiaire du conduit de pression 41 dans lequel est prévu un étranglement 42, à la partie du conduit 34, qui est située entre la chambre de lancement 10 proche du plateau de soupape et la soupape de démarrage 39, de telle sorte que la pression s'établissant dans cette chambre de lancement déplace la soupape de lancement 1 dans le sens de fermeture jusqu'à ce que le plateau de soupape 7 s'applique contre son siège 6. Alors le liquide de travail, chassé de - la chambre de lancement 11 éloignée du plateau de soupape, peut initialement s'écouler dans la partie du conduit de liaison 34 qui est située entre 'l'orifice d'entrée 20 et la soupape de démarrage 39 puis dans le tiroir de démarrage 40 percé d'un trou, puis le liquide peut s'écouler ultérieurement directement par l'intermédiaire de l'orifice de sortie 22 dans le conduit de retour 30 pour revenir au réservoir 31. Dans la position de fermeture de la soupape de lancement 1, il se produit, lors d'unactionnement ultérieur du distributeur 36 (Figure 3), une liaison de la chambre de pression 38 de la soupape de démarrage 39, par l'intermédiaire du conduit 37, avec le réservoir de stockage 31, de sorte qu'un ressort de pression 43 peut pousser vers l'arrière le tiroir de démarrage 40 et supprimer la fermeture du conduit de liaison 34. La liaison de la pompe 35 avec le conduit de liaison 34 est ainsi maintenue de sorte que la pression régnant dans la chambre de lancement 10 proche du plateau de soupape maintient dans la position de fermeture la soupape de lancement 1 en opposition à la force exercée par le ressort 15, éloigné du plateau de soupape et complètement contraint, laconsommation d'énergie par la pompe 35 étant faible du fait qu'elle n'a pas à refouler du liquide de travail. Le processus
de démarrage est alors terminé.
Pour produire un mouvement d'ouverture de la soupape de lancement 1, la soupape de commande 33 est ouverte pendant une courte durée (Figure 3), de telle sorte que du liquide de travail puisse être déchargé, par l'intermédiaire du conduit de distribution 32, de la chambre de lancement 10 proche du plateau de soupape et que la pression dans cette chambre diminue. Le ressort 15 peut maintenant accélérer vers le bas le piston 9, et par conséquent la soupape de lancement 1, le conduit de distribution 32, après qu'il ait été balayé par le côté frontal 17 du piston, étant à nouveau fermé par le piston ou, le cas échéant, encore plus tôt, par une refermeture de la soupape de commande 33 (Figure 4). Le piston 9 est accéléré jusque dans une zone centrale du cylindre 8 par la force prépondérante du ressort de pression 15 et il est ensuite freiné par la force prépondérante du ressort de pression 14. Pendant ce mouvement du piston, du fait que les orifices d'entrée 19 et 20 ne sont pas recouverts, le liquide de travail peut être refoulé, à partir de la chambre de lancement 10 proche du plateau de soupape et par l'intermédiaire du conduit de liaison 34, jusque dans la chambre de lancement 11 éloignée du plateau de soupape, de sorte que l'énergie contenue dans ce liquide de travail est conservée. La consommation d'énergie de la pompe 35 est faible pendant cette période car elle n'a
pas à débiter du liquide de travail.
Avant que le piston 9 atteigne sa position limite inférieure, le côté frontal 17 du piston balaie l'orifice d' entrée 19 de sorte que la chambre de lancement 10 est isolée du conduit de liaison 34 (Figure 5). La pompe 35 débite maintenant du liquide de travail dans la chambre de lancement 11 éloignée du plateau de soupape et elle pousse le piston 9, en opposition à la force du ressort 14, jusque dans sa position limite inférieure (figure 6), de sorte que les pertes de pression et les pertes par frottement sont compensées. Le liquide de travail refoulé, lors de ce mouvement du piston, hors de la chambre de lancement 10 proche du plateau de soupape est déchargé par l'intermédiaire de l'orifice de sortie 21, qui est ouvert, en même temps que l'orifice d'entree 19 est fermé par le piston 9, par le décrochement 23
de la tige de soupape 2.
Le mouvement de fermeture de la soupape de lancement 1 se déroule, comme cela n'est pas représenté particulièrement sur le dessin, d'une façon parfaitement
symétrique par rapport au mouvement d'ouverture.
Il est déclenché par l'ouverture de la soupape de commande 33 de telle sorte que le ressort de pression 14, proche du plateau de soupape, accélère la soupape de lancement 1 dans le sens de fermeture avec transfert de liquide de travail de la chambre de lancement 11 dans la chambre de lancement 10. Le trajet final jusque dans la position de fermeture, o le plateau de soupape 7 s'applique contre son siège 6, est franchi par introduction de liquide de travail provenant de la pompe 35 dans la chambre de lancement 10 proche du plateau de soupape, après que l'orifice d'entrée 20 ait été recouvert par le piston 9 et après que l'orifice de sortie 22 ait été dégagé. Il en résulte que la commande extérieure du dispositif d'actionnement, en dehors du processus de démarrage, est effectuée uniquement par l'ouverture ou la fermeture d'un seul conduit, à savoir le conduit de distribution 32, ce qui nécessite une soupape de distribution 33 d'une structure très simple, qui a également une faible consommation d'énergie. Malgré la simplicité de la commande, il est possible d'agir d'une manière très complète sur les mouvements de la soupape de lancement. Du fait que le début aussi bien du mouvement d'ouverture que du mouvement de fermeture de la soupape de lancement est déclenché par un actionnement de la soupape de commande 33, il est possible de choisir librement, outre de l'instant de début d'ouverture et l'instant de fermeture, et par conséquent également la durée d'ouverture de sa soupape de lancement 1, également la grandeur de sa course quand la soupape de commande 33 a déjà été à nouveau ouverte pendant la course d'ouverture, avant que la soupape de lancement ait atteint sa position limite d'ouverture, en enclenchant
ainsi la course de fermeture.
Comme cela est représenté sur la Figure 7, la soupape de lancement 1 peut, pour l'accélération du mouvement de lancement, être sollicitée par du liquide de travail additionnellement sur le côté frontal 44 de la tige de soupape 2, qui est opposé au plateau de soupape 7. A cet effet, une chambre de lancement 45 disposée dans le carter 5 en liaison
avec le côté frontal 44 peut être raccordée par l'intermé-
diaire d'un conduit 46 de sollicitation en pression a la pompe 35 et par un conduit de retour 47 au réservoir de stockage 31, la commande de ces liaisons étant assurée par un distributeur à deux voies 48. Celui ci est commandé, par l'intermédiaire de deux conduits de commande 49, 59 qui sont reliés aux chambres de lancement 10, 11, par les différences entre les pressions régnant dans celles-ci, et ceci de telle sorte que, dans le cas d'une grande pression régnant dans la chambre de lancement 10 proche du plateau de soupape, le conduit 46 de mise en pression soit relié a la chambre de lancement 45 tandis que, lorsqu'une grande pression règne dans la chambre de lancement 11 éloignée du plateau de soupape, c'est le conduit de retour 47 qui est relié à la chambre de lancement 45. Ainsi, le mouvement d'ouverture de la soupape de lancement 1 est assisté et accéléré par la pression s'exerçant sur le côté frontal 44 de la tige de soupape 2, tandis que le mouvement de fermeture de la soupape de lancement
1 n'est pas empêché.
Claims (7)
1. Dispositif d'actionnement, opérant hydrauliquement, pour une soupape de lancement, notamment dans un moteur à combustion interne, comportant un piston relié à la tige de soupape, guidé dans un cylindre, pouvant être sollicité des deux côtésparunliquidede travail et qui sépare dans le cylindre deux chambres de lancement l'une de l'autre, ces chambres pouvant être reliées, par l'intermédiaire d'orifices d'entrée et de sortie prévus dans la paroi du cylindre et qui peuvent être fermés par le piston les recouvrant, respectivement a une source de pression pour le liquide de travail, comme une pompe, et a un réservoir de stockage, caractérisé en ce que les deux orifices d'entrée (19, 20), ouverts en direction des chambres de lancement (10, 11) dans une zone centrale de déplacement du piston (9), sont reliés directement entre eux par l'intermédiaire d'un conduit de liaison (34) et en ce que sur le piston (9) ou sur la tige de soupape (2) agissent deux ressorts (14, 15) opérant en sens opposés et qui maintiennent en équilibre le piston (9) dans une position centrale par rapport à deux
positions limites.
2. Dispositif d'actionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux ressorts sont agencés comme des ressorts de pression (14, ), qui sont chacun maintenus dans la chambre de lancement respective (10, 11) entre le piston (9) et une paroi frontale (12, 13) du cylindre et qui, dans la position centrale du piston (9), sont soumis à une précontrainte telle qu'ils soient à peu près détendus dans la position limite éloignée du piston (9).
3. Dispositif d'actionnement selon une
des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il
est prévu dans la zone centrale du cylindre un orifice de sortie qui est relié seulement dans les zones des positions limites du piston (9) a une chambre de lancement respective (10, 11) et en ce que le conduit (conduit de distribution 32) reliant l'orifice de sortie au le réservoir de stockage (31) peut
être fermé par une soupape de distribution (33).
4. Dispositif d'actionnement 'selon une
des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un
orifice d'entrée respectif (19, 20) est disposé à distance d'une paroi frontale (12, 13) du cylindre et, dans une zone de position limite du piston (9., est fermé par celui-ci et en ce que, en même temps que la fermeture de l'orifice d'entrée (19, 20), un orifice de sortie (21, 22), associé à la même chambre de lancement (10, 11) et relié au réservoir
de stockage (31), est ouvert.
5. Dispositif d'actionnement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les orifices de sortie (21, 22) sont disposés dans les guides (3, 4) de la tige de soupape, en étant recouverts par la tige de soupape (2) dans la condition de fermeture tandis que, dans la condition d'ouverture, ils sont reliés chacun à une chambre de lancement (10, 11) par l'intermédiaire d'une partie rétreinte (27, 28)
de la tige de soupape (2).
6. Dispositif d'actionnement selon une
des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le
côté frontal (44) de la tige de soupape (2), qui est opposé au plateau (7) de la soupape de lancement (1), peut être sollicité par le liquide de travail, la liaison avec la source de pression (pompe 35) ou bien avec le réservoir de stockage (31) étant commandée par un distributeur à deux voies (48), dont la position est fonction de la différence de pression entre les
deux chambres de lancement (10, 11).
7. Dispositif d'actionnement selon une
des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que,
lors d'un processus de démarrage, le conduit de liaison (34) reliant les deux orifices d'entrée est fermé, notamment par un tiroir (40) sollicité par le liquide de travail, et en ceque seulement la chambre de lancement (10) proche du plateau de soupape est reliée à la souice de pression (35) tandis que la chambre de lancement (11) éloignée du plateau de soupape est
reliée au réservoir de stockage (31).
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