LU82264A1 - Systeme de frein-moteur et procede de freinage correspondant - Google Patents

Description

Ji *

Système de frein-moteur et procédé de freinage correspondant.

L'invention concerne un système de frein-moteur et un procédé de freinage correspondant. Elle concerne plus particulièrement un système de freinage qui est caractérisé par la combinaison du frein-moteur du type à réduc-5 tion de la compression avec une turbine de suralimentation qui est constituée par une turbine à gaz d'échappement comportant une volute subdivisée et un compresseur d'air, cette combinaison permettant, comme on le verra ci-après, un meilleur freinage et une meilleure performance du mo-10 teur.

Normalement, dans les moteurs à suralimentation, la turbine de suralimentation n'est pas nécessaire durant le freinage du fait que le moteur ne reçoit pas de carburant. De ce fait, à la fois le volume et la température 15 des gaz d'échappement· sont réduits. Ceci a deux effets désavantageux : (1) la température de fonctionnement du moteur devient inférieure à la valeur souhaitée étant donné que le système de refroidissement élimine plus de chaleur qu'il n'en est produit et (2) une diminution du 20 volume des gaz d'échappement produits (du fait de l'absence de combustion) et la diminution du volume des gaz (par suite de la chute de la température des gaz) provoquent une diminution de la vitesse de la turbine de suralimentation. Ces effets désavantageux apparaissent lorsque 25 le frein-moteur est nécessaire, par exemple au cours d'une longue descente. Au moment où l'on arrive en bas de la descente, la température du moteur a considérablement diminué et la turbine de suralimentation a ralenti. Dans ces conditions, il est difficile de faire accélérer rapi-30 dement le moteur comme cela peut être nécessaire pour une montée raide qui suit habituellement une descente.

Ces effets désavantageux sont en général surmontés en prévoyant un système de freinage qui combine la turbine de suralimentation, constituée par une turbine à gaz d'é-35 chappement, avec un frein^noteur à réduction de la corn- 2 pression, la turbine de suralimentation coopérant avec le système de freinage, et l'opération de freinage favorisant le fonctionnement de la turbine de la suralimentation.

Avec le système de freinage suivant 11 invention, la tur-5 bine de suralimentation est commandée de manière à maximiser le débit d'air dans le moteur durant l'opération de freinage, en détournant tous les gaz d'échappement dans une partie de la turbine de manière à augmenter le travail de compression effectué par le moteur.

10 Plus particulièrement, l'invention fournit un sys- ; tème de frein-moteur permettant une meilleure performance du moteur, pour un moteur à combustion interne comportant des tubulures d'admission et d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison un frein-moteur à réduc-15 tion de la compression, fonctionnant lors de l'ouverture d'au moins une soupape d'échappement du moteur à combustion au voisinage de la fin de la course de compression du cylindre du moteur auquel est associée ladite soupape d'échappement, et une turbine de suralimentation 20 constituée par une turbine à gaz d'échappement comportant une volute subdivisée et un compresseur d'air qui fournit de l'air comprimé à ladite tubulure d'admission du moteur, ladite turbine de suralimentation comportant une soupape de dérivation couplée d'un côté à la tubulure d'échappe-25 ment et de l'autre côté à la volute subdivisée, afin de diriger, avec une action de freinage prédéterminée, le courant de gaz d’échappement provenant de la tubulure d'échappement vers une seule partie de ladite volute subdivisée au lieu des deux, comme cela est le cas lors d'un 30 freinage moins important que ladite action de freinage prédéterminée.

En dérivant les gaz d'échappement dans une partie de la turbine, la pression des gaz dans la tubulure d'échappement augmente. Non seulement cet effet augmente la 35 puissance de ralentissement développée par le moteur, mais il augmente aussi la température de l'air dans le moteur. L'augmentation de la température de l'air provoque à son tour une augmentation de l'énergie des gaz d'échappement, ¥ 3 ce qui fait augmenter le rendement et, par conséquent, la vitesse de rotation de la turbine. Ainsi, la combinaison d’un frein à réduction de la compression avec une turbine de suralimentation comportant une volute subdivisée four-5 nit un résultat synergique qui augmente la puissance de ralentissement disponible fournie par le frein à réduction de la compression. Un autre avantage de cette combinaison pour le fonctionnement normal découle de l'opération de freinage. Durant l'opération de freinage, une partie de 10 l'énergie cinétique du véhicule est transformée en cha-s leur qui est dissipée par le système de refroidissement du moteur, ce qui maintient le moteur à la température de fonctionnement normale ou au voisinage de celle-ci.

Dans des systèmes antérieurement connus, des freins 15 du type à réduction de la compression (brevet US n° 3.220.392) servent normalement uniquement pour le freinage. Dans d'autres systèmes antérieurement connus, des turbines de suralimentation comportant une volute subdivisée et des mécanismes de dérivation (brevets US n° 20 4.008.572, 3.559.397, 3.137.477, 3 .313.518 ou 3.975.911) fonctionnent normalement de manière à augmenter le débit d’air afin d'augmenter la puissance du moteur durant l'alimentation en carburant. Jusqu'ici, personne ne s'est aperçu qu'on pourrait obtenir des effets synergiques en 25 utilisant un frein à réduction de la compression pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à suralimentation et pour utiliser un moteur à suralimentation avec une ; volute subdivisée et un mécanisme de dérivation afin d'améliorer le fonctionnement du frein à réduction de la 30 compression.

La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif représenté aux dessins annexés sur lesquels : 35 - la figure 1 est un schéma, partiellement en coupe, d'un moteur comportant un frein à réduction de la compression, un dispositif de dérivation des gaz d'échappement et une turbine de suralimentation constituée par une '» * 4 turbine à double entrée ou à volute subdivisée, - la figure 2 est un schéma, partiellement en coupe, du ralentisseur-moteur à réduction de la compression, 5 - la figure 2A est un schéma du système de commande électrique pour le ralentisseur-moteur perfectionné suivant 1'invention, - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une turbine de suralimentation constituée par une tur- 10 bine à double entrée ou à volute subdivisée qui peut être utilisée suivant la présente invention, - la figure 4 est une vue en plan d'une soupape de dérivation du type à papillon qui peut être utilisée suivant la présente invention, 15 - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 4, - la figure 6 est un graphique représentant la relation existant entre la pression et le volume dans un cylindre du moteur, durant un cycle complet, suivant un 20 type de fonctionnement antérieurement connu utilisant un frein à réduction de la compression, - la figure 7 est un graphique représentant la relation existant entre la pression et le volume dans un cylindre du moteur, durant un cycle couplet, suivant la 25 présente invention, et , - la figure 8 est un graphique représentant la puissance de ralentissement développée par un moteur utilisant un frein à réduction de la compression seul et la puissance de ralentissement plus importante obtenue suivant 1'in- 30 vention.

En se référant plus particulièrement à la figure 1, un moteur est désigné par la référence 10. Le moteur 10 peut être du type à carburateur ou du type Diesel et peut comporter un nombre de cylindres quelconque. Cependant, 35 la présente invention a été décrite en se référant à un moteur Diesel à six cylindres typique comportant une tubulure d'admission 12 et une tubulure d'échappement subdivisée comprenant une tubulure d'échappement aVant 14 e.t une * * 5 tubulure d'échappement arrière 16. Des tuyaux d'échappement 18 et 20 conduisent respectivement des tubulures d'échappement avant et arrière à une soupape de dérivation 22 des gaz d'échappement, La soupape de dérivation 5 22 des gaz d'échappement est représentée sur les figures 4 et 5 et sera décrite plus en détail ci-après. Une . double conduite 24 pour les gaz d'échappement établit une communication entre la sortie de la soupape de dérivation 22 et l'entrée d'une turbine 26 à double entrée ou à vo-10 lute subdivisée, qui, en association avec un compresseur 28, constitue une turbine de suralimentation intégrale 30. La turbine de suralimentation 30 est représentée sur la figure 3 et sera décrite plus en détail ci-après. Après avoir traversé la turbine 26, les gaz d'échappement pas-15 sent dans le système d'échappement 32 du moteur.

De l'air est envoyé dans le moteur 10 par l'intermédiaire d'un filtre à air classique 34, du canal d'entrée 36 d'un compresseur, d'un compresseur 28, et de la conduite 38 qui établit une communication entre la sortie 20 du compresseur d'air 28 et la tubulure d'admission 12. Comme représenté schématiquement sur la figure 1, et de façon plus détaillée sur la figure 3, le compresseur 28 est entraîné par la turbine 26 et de façon typique comporte une turbine de suralimentation intégrale 30.

25 En se référant maintenant à la figure 2, le moteur 10 comporte un boîtier 40 qui contient le système de freinage à réduction de la compression classique représenté schématiquement sur la figure 2. De l'huile 42 provenant d'un réservoir 44 qui peut être, par exemple, le carter 30 du moteur est pompée à travers une conduite 46, par une pompe 48 à basse pression, pour arriver à l’entrée 50 d'une soupape à solénoïde 52 montée dans le boîtier 40.

De l'huile 42 à basse pression est envoyée, par une con-. duite 56, de la soupape à soléno'ide 52, vers un cylindre 35 de commande 54, qui se trouve également dans le boîtier 40. Une soupape de commande 58 est logée de façon à effectuer un mouvement de va-et-vient dans le cylindre de commande et est chargée vers la position fermée par un 6 ressort de compression 60. La soupape de cortmande 58 comporte une conduite d'entrée 62, fermée par une soupape de retenue à bille 64 qui est chargée vers la position fermée par un ressort de compression 66, et une conduite de 5 sortie 68. Lorsque la soupape de commande est dans la position ouverte (comme représenté sur la figure 2), la conduite de sortie 68 coïncide avec la conduite de sortie 7o du cylindre de commande qui communique elle-même avec l'entrée d'un cylindre asservi 72 se trouvant également 10 dans le boîtier 40. On comprendra que l'huile 42 à basse pression traversant la soupape à solénoïde 52 pénètre dans le cylindre de commande 54 et soulève la soupape de commande 58 vers la position ouverte. Ensuite, la soupape de retenue à bille 64 s'ouvre à l'encontre de la force du 15 ressort 66 et l'huile passe dans le cylindre asservi 72.

A partir de la sortie 74 du cylindre asservi 72, l'huile 42 passe par une conduite 76 pour arriver dans le cylindre principal 78 se trouvant dans le boîtier 40.

Un piston asservi 80 est monté de façon à effectuer 20 un mouvement de va-et-vient dans le cylindre asservi 72.

Le piston asservi 80 est chargé vers le haut (comme représenté sur la figure 2) contre une butée réglable 82, par un ressort de compression 84 qui est monté dans le piston asservi 80 et s'appuie contre un support 86 logé dans le 25 cylindre asservi 72. L'extrémité inférieure du piston asservi 80 agit sur un chapeau 88 de soupape d'échappement monté sur la tige d'une soupape d'échappement 90 qui, à son tour, est montée dans le moteur 10. Un ressort 92 charge normalement la soupape d'échappement 90 vers la 3o position fermée, comme représenté sur la figure 2. Normalement, la butée réglable 82 est réglée de manière à lais-. ser un jeu souhaité entre le piston asservi 80 et le cha peau 88 de la soupape d1achappement lorsque celle-ci est • fermée, que le piston asservi est appuyé con-re la butée 35 réglable 82 et que le moteur est froid. Le jeu souhaité est prévu pour tenir compte de la dilatation des éléments constituant la soupape d’échappement lorsque le moteur est chaud, sans ouvrir la soupape d'échappement 90, et 7 pour contrôler l'instant d'ouverture de la soupape d'échappement .

Un piston principal 94 est monté de façon à effectuer un mouvement de va-et-vient à l'intérieur du cylindre 5 principal 78, et est chargé vers le haut (comme représenté sur la figure 2) par un petit ressort à lame 96. L'extrémité inférieure du piston principal 94 fait contact avec un mécanisme 98 à vis de réglage d'un culbuteur 100 contrôlé par une tige poussoir 102 entraînée par l'arbre 10 à cames (non représenté) du moteur.

On canprendra que lorsque la soupape à solénoïde 52 est ouverte, de l'huile 42 soulève la soupape de commande 58 et remplit le cylindre asservi 72 et le cylindre principal 78. La soupape de retenue à bille 64 empêche 15 l'huile de ressortir du cylindre asservi 72 et du cylindre principal 78. Cependant, une fois que le système est rempli d'huile, le mouvement ascendant de la tige poussoir 102 entraîne le piston principal 94 vers le haut et la pression hydraulique entraîne à son tour le piston asservi 20 80 vers le bas pour ouvrir la soupape d'échappement 90.

Les instants d'actionnement des soupapes sont choisis de manière que la soupape d'échappement 90 s'ouvre au voisinage de la fin de la course de compression du cylindre auquel la soupape d'échappement 90 est associée. Ainsi, 25 le travail effectué par le piston en comprimant de l'air durant la course de compression est dissipé vers le système d'échappement du moteur et n'est pas récupéré durant la course de détente du moteur. Dans certains moteurs, il peut être commode de commander le piston principal à par-30 tir de la tige poussoir d'injecteur associée au cylindre avec lequel le piston asservi communique, tandis que dans d'autres moteurs, il peut être souhaitable d'utiliser une tige poussoir associée à une soupape d'admission ou d'échappement pour un autre cylindre. Dans l'un ou l'autre 35 cas, le résultat est le même étant donné que la soupape d'échappement est ouverte au voisinage de la fin de la course de compression.

Lorsqu'on souhaite désactiver le frein à décompres- 8 sion, la soupape à solénoïde 52 est fermée/ à la suite de quoi l'huile 42 se trouvant dans le cylindre 54 de la soupape de commande passe dans la conduite 56, la soupape à solénoïde 52 et la conduite de retour 104, pour arriver 5 au réservoir 44. Lorsque la soupape de commande 58 descend, comme représenté sur la figure 2, une partie de l'huile se trouvant dans le cylindre asservi 72 et le cylindre principal 78 est envoyée au-delà de la soupape de commande 58 et est renvoyée vers le réservoir 44 par des conduites 10 (non représentées).

Le système de commande électrique pour la présente invention est représenté schématiquement sur la figure 2A à laquelle on va maintenant se référer. Une borne de la batterie 106 du véhicule est reliée à la terre 108. L'au-15 tre borne de la batterie est branchée en série avec un fusible 110, un commutateur 112 pour le tableau de bord, un commutateur 114 pour l'embrayage et un commutateur 116 pour la pompe à carburant, et, de préférence, revient à la terre 108 par une diode 118. Un commutateur sélec-20 teur 120 à plusieurs positions est égalament branché en série avec les commutateurs 112, 114 et 116. Pour obtenir différents degrés de puissance de freinage par l'intermédiaire du ralentisseur-moteur et du système de dérivation des gaz d'échappement, il peut être souhaitable d'u-25 tiliser le commutateur sélecteur 120 qui, comme représenté sur la figure 2A, comporte trois positions. Dans la position 1 (comme représenté sur la figure 2A), le commutateur sélecteur 120 alimente les solénoïdes avant 122 qui, par exemple, commandent les soupapes à solénoïde 30 52 associées à la moitié des cylindres du moteur (trois dans le cas du moteur à six cylindres représenté sur la figure 1). Dans la position 2, le commutateur sélecteur 120 alimente les solénoïdes avant 122 et les solénoïdes arrière 124 de façon à commander les soupapes à solénoïde 35 52 associées à tous les cylindres du moteur, ce qui augmente le freinage-moteur. Dans la position 3, le commutateur sélecteur 120 alimente non seulement toutes les soupapes à solénoïde 52, mais également la soupape de 9 dérivation 22, par l'intermédiaire d'un solénoïde 126, de façon à obtenir une puissance de freinage-moteur maximale, comme cela sera décrit plus en détail ci-après. On comprendra qu'on peut prévoir d'autres compositions pour le 5 commutateur sélecteur 120 de manière que le frein-moteur agisse au niveau d'un ou plusieurs cylindres du moteur, de façon souhaitée. Naturellement, le commutateur sélecteur 120 peut également être éliminé si l'on souhaite disposer tout le temps du frein-moteur maximum, c'est-à-dire 10 au niveau de tous les cylindres du moteur plus le freinage dû à la soupape de dérivation 22. Les commutateurs 112, 114 et 116 sont également prévus pour compléter le système de commande et assurer un fonctionnement sûr du système.

Le commutateur 112 constitue une commande manuelle pour 15 arrêter tout le système. Le commutateur 114 est un commutateur automatique branché de manière à arrêter le système chaque fois que l'embrayage est lâché, de façon à éviter au moteur de caler. Le commutateur 116 est un second commutateur automatique relié au système de carburant pour 20 empêcher l'amenée de carburant au moteur lorsque le frein-moteur fonctionne.

La figure 3, à laquelle on va maintenant se référer, représente une turbine de suralimentation classique 30 qui peut être utilisée suivant l'invention. La turbine de sura-25 limentation 30 comporte une turbine 26 à double entrée et un compresseur 28 montés coaxialement sur un arbre 128 tou-rillonné, de manière à pouvoir tourner, dans des paliers 130, dans un boîtier fixe 132, La turbine 26, représentée ici sous la forme d'une turbine à circulation radiale, 30 comporte une volute subdivisée 134 comprenant deux séries de buses 136, 138 dirigées vers les ailettes d'une roue 140 fixée sur l'arbre 128. Les gaz passant dans la volute subdivisée 134 sont accélérés lorsqu'ils traversent les buses 136, 138 et communiquent leur énergie cinétique à 35 la roue 140. On remarquera que la vitesse de la roue 140 est fonction du volume de gaz circulant dans la volute 134 qui détermine la vitesse d'écoulement dans les buses 136, 138. Il est connu qu'à des débits de gaz relativement 10 faibles, le rendement de la turbine décroît et qu'on peut obtenir un rendement plus important si, à des débits de gaz faibles, tout le gaz est dirigé vers une partie de la volute 134.

5 La roue 140 de la turbine 26 est couplée au rotor 142 du compresseur 28, représenté ici sous la forme d'un compresseur centrifuge. La rotation du rotor 142 aspire de l'air par l'orifice d'entrée 144 et envoie l'air à une pression plus importante, par l'intermédiaire de la volute 10 146 du compresseur, vers la conduite 38 de la tubulure d'admission. On remarquera que bien qu'on ait représenté et décrit une turbine de suralimentation à circulation radiale, suivant l'invention, on peut utiliser différents types de turbines de suralimentation pourvu que la turbine 15 soit d'un type dans lequel tous les gaz d'échappement utilisés comme fluide d'entraînement puissent être délivrés a une partie de la roue de turbine lorsqu'on le désire.

Les figures 4 et 5 représentent un mode de réalisation typique d'une soupape de dérivation 22 destinée à 20 dériver l'écoulement des gaz d'échappement provenant des conduites 18 et 20 vers une partie de la conduite 24, et par conséquent vers une seule partie de la volute 134 de la turbine 26. Comme représentée, la soupape de dérivation 22 comporte deux plaques 148, 150 relativement épaisses 25 qui constituent un boîtier destiné à être placé entre les conduites 18, 20 et la conduite siibdivisée 24. Les plaques 148, 150 sont munies de perçages 152 destinés à recevoir des boulons pour fixer ces plaques sur des collerettes se trouvant sur les conduites 18, 20 et 24. Une ouverture 30 154 est ménagée dans chaque plaque 148, 150. Une soupape à papillon 156 est montée à l'intérieur de l'ouverture 154, sur des axes 158, 160 tourillonnés de manière à pouvoir tourner par rapport aux plaques 148, 150 d'une position fermée sensiblement parallèle aux plaques vers 35 une position ouverte sensiblement normale aux plaques.

Une seconde soupape à papillon 162 est montée dans l'ouverture 154, sur un axe 164 tourillonné de façon à pouvoir tourner par rapport aux plaques 148, 150 à partir w * 11 d'une position fermée sensiblement normale aux plaques vers une position ouverte dans laquelle le plan de la soupape à papillon 162 forme un angle aigu avec le plan des plaques 148, 150. On comprendra que lorsque la sou-5 pape à papillon 156 est dans la position ouverte, et que la soupape à papillon 162 est dans la position fermée, l'écoulement de gaz provenant des conduites 18, 20 pénètre dans les deux parties de la conduite subdivisée 24 et, par conséquent, dans les deux parties de la volute 10 subdivisée 134 de la turbine 26. Cependant, lorsque la soupape à papillon 156 est dans la position fermée et que la soupape à papillon 162 est dans la position ouverte, l'écoulement de gaz provenant des conduites 18 et 20 est dérivé vers une partie de la conduite subdivisée 24 15 et, par conséquent, vers une partie de la volute subdivisée 134 de la turbine 26. Il suffit de commander la position des soupapes à papillon 156 et 162 entre une position complètement ouverte et une position complètement fermée. Par conséquent, elles peuvent facilement être 20 actionnées par le solénoïde 126 (figure 2A) par l'intermédiaire de systèmes de couplage appropriés (non représentés) , comme le comprendront ceux qui sont familiers avec cette technique. Etant donné que ces mécanismes d1actionnement ne font pas partie de l'invention, il 25 n'est pas nécessaire de les décrire en détail. Bien qu'on ait représenté et décrit un mode de réalisation spécifique d'une soupape de dérivation, on comprendra que suivant l'invention, on peut utiliser différents types de soupapes ou de mécanismes de dérivation pourvu 30 que ces dispositifs soient capables de dériver tous les gaz d'échappement du moteur vers une seule conduite aboutissant à une seule partie de la turbine, ce qui permet d'augmenter le rendement et la vitesse de la turbine lorsque le débit des gaz d'échappement est faible.

35 La figure 6 est un graphique représentant la pres sion en fonction du volume pour un moteur Diesel Mack 676 équipé d'un frein à réduction de la compression fabriqué par Jacobs Manufacturing Co. La partie du schéma entre les 12 points 1 et 2 représente la course de compression du moteur, débutant au point mort inférieur. Avant que le piston atteigne le point mort supérieur, la soupape d'échap- « pement 90 est ouverte par le frein-moteur et la pression 5 du cylindre commence à diminuer. La course de compression se termine au point 2a et le mouvement du piston est inversé, ce qui correspondrait à la course motrice si le moteur recevait du carburant. Le point 3 représente la fin de la course motrice au niveau du point mort infé-10 rieur. La partie du schéma entre les points 3 et 4 repré-’ ' sente la course d'échappement tandis que la partie du schéma entre les points 4 et 1 représente la course d'admission. Durant les courses de compression et d'échappement, un travail est fourni par le moteur, ce qui comprime 15 l'air dans le cylindre, tandis que durant les courses motrice et d'admission le moteur délivre l'énergie emmagasinée au système de refroidissement et au système d'échappement du moteur. Par conséquent, la surface intérieure du diagramme est proportionnelle à la puissance de ralentis-20 sement développée par le moteur lors de l'utilisation du frein de Jacobs antérieurement connu.

La figure 8 (courbe A) est un graphique représentant la variation de la puissance de ralentissement en fonction de la vitesse du moteur, pour un moteur Diesel Mack 676 25 équipé d'un frein de Jacobs du type représenté schématiquement sur la figure 2.

Suivant la présente invention, on prévoit une soupape de dérivation du type représenté sur les figures 4 et 5 dans la tubulure d'échappement d'un moteur Mack 676 équi-30 pé d'une turbine de suralimentation et d'un frein de Jacobs. L'amélioration remarquable du freinage ainsi que du fonctionnement du moteur apparaît sur les figures 7 et 8 qui représentent la performance de freinage.

. La figure 7 est un graphique représentant la pres- 35 sion en fonction du volume, qui est similaire à la figure 6, mais qui montre l'effet de l'addition de la soupape de dérivation. On remarquera qu'on obtient une pression maximale considérablement plus élevée pour la course de com- 13 pression, alors que la courbe de la course motrice varie relativement peu, de sorte que la surface comprise entre les courbes, qui est proportionnelle à la puissance de ralentissement, a augmenté. De mime, la pression maximum 5 (ainsi que la pression efficace moyenne) durant la course d'échappement a augmenté, de sorte que la surface entre les courbes des courses d'échappement et d'admission et la puissance de ralentissement qu'elles représentent ont également augmenté.

10 La courbe B de la figure 8 représente la puissance de ralentissement fournie par le dispositif suivant 11 invention. On remarquera qu'à toutes les vitesses du moteur dans la gamme de fonctionnement utile de ce moteur, la puissance de ralentissement fournie par le moteur fonc-15 tionnant suivant l'invention est plus importante que celle qui est disponible lorsque le moteur fonctionne uniquement avec le frein de Jacobs standard. De plus, aux vitesses plus importantes du moteur que l'on rencontre habituellement durant l'utilisation du frein-moteur, l'amélioration 20 de la performance de freinage est très nette.

L'amélioration de la performance de freinage est due à la réaction synergique du frein-moteur de Jacobs et de la turbine de suralimentation comportant la volute subdivisée et la soupape de dérivation. Lorsqu'un freina-25 ge-moteur est nécessaire, par exemple au cours d'une longue descente, le moteur fonctionne au voisinage du haut de sa gamme de vitesse de fonctionnement, mais il ne reçoit pas de carburant. Il en résulte qu'à la fois le volume et la température des gaz d'échappement diminuent.

30 Ceci fait apparaître les deux effets désavantageux mentionnés ci-dessus. Ces effets désavantageux sont supprimés en dérivant tous les gaz d'échappement disponibles dans une partie de la turbine, de sorte que la vitesse au niveau des buses de la turbine augmente, ce qui fait augmen-35 ter la vitesse du compresseur. Lorsque la vitesse du compresseur augmente, une masse d'air plus importante peut être introduite à l'entrée du moteur, ce qui augmente le travail de compression effectué par le moteur, comme repré- » 14 sente par la courbe 1' -2' de la figure 7, par rapport à la courbe 1 - 2 de la figure 6. De plus, la soupape de dérivation a pour effet de former un étranglement dans la tubulure d'échappement, ce qui provoque une résistance 5 plus importante durant la course d'échappement. Ce dernier effet apparaît en comparant la courbe 3' - 4' de la figure 7 à la courbe 3 - 4 de la figure 6. Le travail plus important effectué par le moteur durant les courses de compression et d'échappement se traduit par une tempéra-10 ture plus importante des gaz d'échappement, ce qui fait augmenter le volume des gaz d'échappement. Comme on l'a vu ci-dessus, une augmentation du volume des gaz d'échappement fait augmenter la vitesse de la turbine, ce qui fait augmenter la masse d'air introduite dans le moteur 15 par l'intermédiaire du compresseur. Il apparaît ainsi que la nouvelle combinaison du frein-moteur à réduction de la compression et de la turbine de suralimentation avec sa soupape de dérivation a un effet synergique suivant lequel le frein à réduction de la compression fonc-20 tionne de façon plus efficace et fonctionne également comme un frein à l'échappement.

De plus, non seulement la performance de freinage est améliorée, mais le fonctionnement du moteur lui-même est amélioré. Comme mentionné précédemment, il est fré-25 quent qu'une montée suive immédiatement une longue descente durant laquelle le frein-moteur a dû être utilisé. Cependant, en bas de la descente, la température du moteur a considérablement diminué et la turbine de suralimentation a ralenti. Dans ces conditions, comme mentionné ci-30 dessus, il est difficile de faire accélérer rapidement le moteur. Grâce à la combinaison suivant la présente invention, non seulement la température du moteur sera plus élevée (du fait du travail plus important effectué sur le débit d’air plus important pendant le freinage-moteur), 35 mais également la vitesse de la turbine de suralimentation sera maintenue par l'effet combiné de la soupape de dérivation et de l'augmentation du débit. Ainsi, la turbine de suralimentation fonctionnera à une vitesse plus souhaitable 15 pour l'accélération rapide du moteur. Un autre avantage réside dans le fait qu'au début où le moteur reçoit du carburant, la température plus élevée et le débit d'air plus élevé favorisent une combustion complète et évitent 5 l'émission de fumées d'échappement avec la perte de puissance qui en résulte. Le maintien de la température du moteur et du débit d'air a également tendance à empêcher la formation de carbone au cours du fonctionnement en mode de frein-moteur.

10 Bien que la combinaison suivant l'invention ait la fonction d'augmenter la pression dans la tubulure d'échappement et soit, sous ce rapport, sensiblement analogue à un frein à l'échappement, elle ne présente pas un des principaux inconvénients du frein à l'échappement, à sa-15 voir le problème du flottement des soupapes. Habituellement, la pression dans la tubulure d'échappement est limitée par l'exigence qu'elle ne doit pas dépasser la force du ressort de la soupape d'échappement. Cependant, l'utilisation du frein-moteur assure que la pression du côté 20 combustion de la soupape d'échappement est nettement plus importante durant le cycle d'admission que celle qui existe lorsqu'on utilise un frein à l'échappement seul. Avec cette pression plus importante, le frein à réduction de compression fonctionne à une pression plus importante dans la tu-25 bulure d'échappement sans avoir le problème du flottement des soupapes. L'élimination du flottement des soupapes a pour résultat de maintenir une pression plus importante dans la tubulure d'échappement, ce qui augmente la puissance de ralentissement.

30 Un autre avantage provenant de la combinaison sui vant l'invention concerne la fiabilité des performances de la turbine de suralimentation. L'effet de la pression plus importante dans la tubulure d'admission est de réduire la différence de pression aux bornes de la turbine de 35 suralimentation entre le compresseur et la turbine. Ceci signifie que la poussée latérale sur les paliers de la turbine de suralimentation est réduite, de sorte que la fiabilité de la turbine de suralimentation est augmentée.

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Un autre avantage de la combinaison suivant la présente invention par rapport à un frein-moteur et à un frein à l'échappement conçu pour fournir la meme puissance de ralentissement, réside dans la réduction de la 5 pression dans le carter de la turbine, ce qui augmente la durée de vie de la turbine et sa fiabilité. Le frein à l'échappement augmente nécessairement la pression dans la tubulure d'échappement, tandis que la combinaison suivant la présente invention augmente la pression dans 10 la tubulure d'admission, avec seulement une augmentation relativement faible de la pression dans la tubulure d'échappement. Le fait que la présente invention fournisse la même puissance de ralentissement avec une augmentation plus faible de la pression dans la tubulure d'échappement 15 signifie que les contraintes du boîtier de la turbine sont plus faibles et que par conséquent la durée de vie de la turbine est augmentée.

Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement 20 à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.

Claims (5)

1. Système de frein-moteur permettant une meilleure performance du moteur, pour un moteur à combustion interne comportant des tubulures d'admission et d'échappement, ca- 5 ractérisé en ce qu'il comporte en combinaison un frein-moteur à réduction de la compression, fonctionnant lors de l'ouverture d'au moins une soupape d'échappement du moteur à combustion au voisinage de la fin de la course de compression du cylindre du moteur auquel est associée 10 ladite soupape d'échappement, et une turbine de suralimentation (30) constituée par une turbine à gaz d'échappement (26) comportant une volute subdivisée et un compresseur d'air (28) qui fournit de l'air comprimé à ladite tubulure d'admission (12) du moteur, ladite turbine de sura-15 limentation comportant une soupape de dérivation (22) couplée d'un côté à la tubulure d'échappement (14, 16) et de l'autre côté à la volute subdivisée, afin de diriger, avec une action de freinage prédéterminée, le courant de gaz d'échappement provenant de la tubulure d'échap-20 pement vers une seule partie de ladite volute subdivisée au lieu des deux, comme cela est le cas lors d'un freinage moins important que ladite action de freinage prédéterminée.

2. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la turbine à gaz d'échappement est une turbine à 25 écoulement radial.

3. Système suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la soupape.de dérivation est une soupape à papillon (156) actionnée par un solénoïde.

4. Procédé de freinage, avec une meilleure perfor-30 mance du moteur, d'un véhicule à moteur à comlustion interne, caractérisé en ce qu'il consiste à équiper le véhicule d'un moteur à suralimentation comportant une turbine de suralimentation comprenant une volute subdivisée et un , frein-moteur du type à réduction de la compression, diri- 35 géant les gaz d'échappement, provenant de la tubulure d'échappement du moteur, lors d'un actionnement prédéterminé dudit frein-moteur du type à réduction de la compression, vers une partie de ladite volute subdivisée i 18 pour augmenter la vitesse de rotation de la turbine de suralimentation jusqu'à une valeur supérieure à celle qu'elle prendrait si les gaz d'échappement étaient dirigés vers les deux parties de la volute subdivisée, ce qui 5 fait augmenter, en fonction de la vitesse de rotation plus importante de la turbine de suralimentation, le débit massique d'air dans la turbine de suralimentation, empêchant de ce fait les gaz d'échappement de sortir de la tubulure d’échappement, et comprime de façon continue l'écoulement 10 d'air plus important, un meilleur freinage et une meilleure performance du moteur résultant de la libération de la masse d'air comprimé plus importante en direction de la tubulure d'échappement au voisinage de la fin de la course de compression du moteur.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moment où on arrête de se servir du frein-moteur à réd\iction de la compression, l'écoulement des gaz d'échappement est dirigé vers les deux parties de la volute subdivisée.