CA2010123A1 - Ensemble de soupape pour moteurs a explosion - Google Patents

Ensemble de soupape pour moteurs a explosion

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CA2010123A1
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Abstract

BREVET D'INVENTION ENSEMBLE DE SOUPAPE POUR MOTEURS A EXPLOSION Invention de : J.C. FAYARD SOCIETE ANONYME DITE : ELF FRANCE Ensemble de soupape (22) destiné à fermer une chambre de combustion (14) d'un moteur à explosion et comprenant une soupape (36) et un siège de soupape (42), la soupape se soulevant de son siège pour ouvrir la chambre de combustion (14) en s'éloignant de cette dernière. Selon l'invention, le siège de soupape (42) est agencé pour se déplacer par rapport à la chambre de combustion (14) sous l'effet de la pression régnant dans cette chambre et renforcer ainsi la fermeture de l'ensemble de soupape. Fig. 1

Description

~ a presente invention se rapporte ~ un ensemble de soupape pour moteurs ~ explosion et, plus particuli~rement un ensemble de soupape destin~ à contrôler le passaae de gaz ~ers ou provenant d'une chambre de combustion d'un moteur à
explosion.
Dans un moteur ~ explosion à quatre temps de construction classique, les soupapes montées ~ l'admission ou à lléchappement sont ageac~es de façon que, lors de l'ouverture de la soupape, la tate de soupape pénètre dans la chambre de combustion du moteur. Ce~ agencemant, bien que permettant un fonctionnement correct du moteur, présente l'inconv~nient que la suxface sup~rieure des pistons du motenr doit ~tre pourvue d'une zone sensiblement concave pour éviter tout contact intempestif entre le piston et la lS soupape. La presence de cette zone concave peut avoir des effets néfastes sur la combustion du mélange essence/air dans la chambre de combustion.
Le document FR-A 2.518.166 décrit un ensemble de soupape pour moteur à explosion qui s'ouvre en s'éloignant de la chambre de combustion. Cet ensemble de soupape pr~sente des inconvénients car la pression créée dans la chambre de combustion lors de 'l'explosion agit sur la soupape et tend à la soulever de son siège. L'étancheit~, de la chambre de combustion n'est donc pas assurée.
La pr~sente invention a pour but de fournir un ensemble de soupape pour moteur ~ explosion qui soitJfiable, de construction simple et dont l'etanchéit~ est assuree quand l'ensemble est ferm~.
Pour ce faire, l'invention propose un ensemble de soupape destine à fermer une chambre de combustion d'un moteur a explosion et comprenant une soupape et un siage de soupape, la soupape se soulevant de son siège pour ouvrir la chambre de combustion en s'eloignant de cette dernière, caract~rise en ce que le siège de soupape est a~ence pour se déplacer par rapport ~ la chambre de combustivn sous l'effet de la pression regnant dans cette chambre et renforcer ainsi la fermeture de l'ensemble de soupape.
2 20~a~.3 D ' autres caract~ristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante donn~e, titre d'exemple, en référence aux dessins annex~s sur lesquels :
- S - la figure 1 est un vue en coupe longitudinale d'une partie d'un moteur ~ combustion interne comportant un ensemble de soupape selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue sch~matique d~taill~e de l'ensemble de soupape de la figure 1 ;
- la figure 3a est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble de soupape selon l'invention auqu~l est associe . un premier type de moyen d'actionnement ;
- la figure 3b est une vue prise selon les flaches -3- de la figure 3a ;
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble de soupape selon 1'invention auquel est associé
un deuxième type de moyen d'actionnement ; et - la figure 5 est une vue schématique d'un ensemble de soupape selon un autre mode de réalisation.
Sur la figure 1 est repr~sentée une partie d'un moteur à combustion interne comprenant un cylinare 10 dans lequel coulisse un piston 12. Une chambre de combustion 14, de volume variable, est d~finie e~tre la surface superieure 16 du piston 12 et le cylindre 10 et comporte une bougie d'allumage 18. La chambre de combustion 14 est reliee ~ u~e source d'un mélange d'essence et d'air, tell~ qu'un carburateur (non repr~senté), par un passage 20 form~ dans la culasse 21 du moteur et dans lequel est dispos~ un ensemble de soupape 22 qui sera décrit plus en d~tail ci-dessous.
La chambre de combustion 14 est aussi reliee à
l'air ambiant par un passage d'~chappement 24 dans lequel est dispose un ensemble de soupape 26 de construction classique. L'ensemble de soupape 26 comprend un el~ment de soupape 28 formé d'une tige 30 et d'une t~te de soupape 32 qui est destin~e ~ coopérer avec un siège 34 sous l'effet d'un ressort (non représent~) pour fermer le passage 24.

~ 3 ~Q1~3 Lors de l'ouverture de la soupape, l'~l~ment de soupape 28 est d~placé dans la direction de la fleche vexs l'interieur de la chambre de combustion 14 sous l'effet d'un moyen a ~ actionnement tel qu'un arbre ~ came (non repr~sent~).
L ' ensemble de soupape 22 comprend un ~lément de soupape 36 forme d'une tigé 38 et d'une tête de soupape 40.
Selon l'inve~tion, l'ensemble de soupape 22 comprend, de plus, un siège 42 monté mobile par rapport à la culasse 21.
Comme repr~senté sur la figure 2, le si~ge 42 est une pi~ce sensiblement annulaire qui est en métal, par exemple en acier, ou en matériau fritt~. Le siage 42 comporte une surface chanfreinée 44 destin~e ~ coopérer de façon ~tanc~e avec une surface correspondante 46 formée sur la t~te 40 de l'él~ment de soupape 36. Le siege 42 est mont~ à
coulissement etanche dans un alésage ~tagé 48 formé dans la culasse 21 et comportant une port~e 60. L'~tancheité entre le si~ge 42 et l'alésage 48 est assurée par deux joints toriques 50 et 52 re~us chacun dans une gorge annulaire form~e sur la periph~rie du si~ge 42. Le siage 42 comprend, de plus, un segment métallique 54, sensiblement annulaire qui est reçu dans une cannelure 56 m~nagee ~galement dans la périphérie du siege et qui assure ainsi l'~tancheité entre le si~ge 42 et l'alésage étagé 48. Une rondelle annulaire 58 est dispos~e sur la portée 60 de l'alesage étagé 48 et sert à assurer un léger écartement entre le si~ge 42 et la portee 600 L'ouverture de l'élement de soupape 36 s'effectue dans le sens de la flèche 62, la t~te de soupape 40 s'éloignant de la chambre de combustion 14. Dans la position ouverte de l'element de soupape 36, la tête de soupape 40 occupe la position repr~sentee en pointill~. I.ors de la fermeture de l'ensemble de soupape 22, l'~lément de soupape 36 se déplace dans le sens inverse de la fleche 62 sous l'effet de l'arbre à came et la tête de soupape 40 vient en butee sur le siege 42. Selon l'invention, le si~ge 42 sert ~
renforcer la fermeture de l'ensemble de soupape 22 lors de l'allumage du melange dans la chambre 14. La pression Z(~lO~Z3 gen~r~e dans la chambre de comhustion 14 agit sur la section annulaire du si~ge 42 et tend à la d~placer dans l'alésage étagé 48 dans le sens de la flèche 62 vers la tete de soupape 40. L'étanch~ité entre les deux surfaces chanfrein~es 44 et 46 est ainsi assur~e.
Le fait que l'ouverture de l'ensemble de soupape 22 s'effectue de mani~re telle que la t~te de soupape 40 s'éloigne de la chambre de combustion 14 présente certai~s avantages par rapport à un ensemble de soupape de construction classique. L'ouverture de l'ensemble de soupape 28 vers 1'int~rieur de la chambre de combustion 14 nécessite que la surface sup~rieure 16 du piston 12 comporte une zone sensiblement concave 64 pour ~viter tout contact intempestif entre la t8te de soupape 32 et la surface supérieure 16 du piston 12. La pr~sente de cette zone concave 64 peut avoir des effets néfastes sur la combustion du m~lange essence/air dans la chambre de combustion 14. En revanche, avec l'ensemble de soupape 22 selon l'invention~ la t~te de soupape 40 ne p~natre jamais dans la chambre de combustion et de ce fait, la surface supérieure 16 du piston peut être formée de façon ~ optimiser la combustion.
Sur la figure 3, est représenté un premier type de moyen d'actionnement pour l'ensemble de soupape selon l'invention. Un arbre ~ came 66 comporte plusieurs surfaces ~5 de came 68, chacune destinée à coop~rer avec un ensemble de soupape. La surface de came 68 coopère avec l'extr~emit~ de la tige 38 de llélément de soupape 36 par l'intermédiaire d'un rouleau 70 monté libre en rotation dans une cage 72. La cage 72, de forme sensiblement cylindrique, est re~u autour de la tige 38 dans un logement cylindrique 74 formé dans la culasse 21. Un ressort de compression 76 est disposé autour de la tige 38 et retenu entre le fond 78 du logement 74 et une collerette annulaire R0 montée fixe sur la tige 38 par deux pinces de serrage 82. Le ressort 76 tend ainsi à ouvrir l'ensemble de soupape 22. La fermeture de l'ensemble de soupape 22 se fait par action de la surface de came 68 qui agit sur la tige de soupape 38 par l'intermédiaire du ~. , , . . . ~:

, ;, , , , , ' ' ! ' ' ';. ' , ' . , ', . . ' ' . ,' ~' .' "' ~ " . ' ' Z0~ 3 rouleau 70. La fermeture de l'ensemble de soupape 22 est renforcee, lors de l'explosion, par le siege 42 qui tend se déplacer vers la t~te de soupape 40.
Un deuxi~me type de moyen d'actionnement pour 5 1'ensemble de soupape 22 est represent~ sur la figure 4.
Dans ce mode de r~alisation, la fermeture de l'ensemble de soupape s'effectue de façon sensiblement analogue ~ celle de la figure 3a. ~e moyen d'actionnement comprend un levier 84 mont~ ~ basculement sur un axe 86 fixé sur la culasse 21. Le levier 84 comporte une extrémité 88 en forme de fourche et qui passe par une ouverture 90 dans la cage 72 et prend appui sur la face inférieure de la collerette annulaire 80.
L'autre extremité 92 du levier 84 est destin~e à coopérer avec une surface de came 94 d'un arbre ~ came 96. La fexmeture de l'ensemble de soupape 22 se fait comme pour le mode de realisation de la figure 3a.
On peut envisager de modifier le moyen d'actionnement de facon que la surface de came 68 agisse directement sur l'extremit~ de la tige 38 de la soupape.
Un deuxième type de montage du siège 42 dans la culasse 21 est représent~ sur la figure 5. Le siège 42 est monte dans l'alésage 48 par l'intermediaire d'une rondelle 100 en acier flexible dont la périph~rie est reçue ~e fa~on étanche dans une cannelure 102 pratiquée dans la paroi 104 de l'alésage 48. Le bord int~rieur 106 de la rondelle 100 s'appuie, de façon ~tanche, sur une port~e 108 form~ sur le si~ge 42. Le si~ge 42 est donc mont~ de façon étanche par rapport ~ la culasse 21, mais il est libre de se d~placer légèrement, sous ].'effe~t de la pression dans la chambre de combustion 14, pour renforcer la fermeture de l'ensemble de soupape 22.
On peut envisagex de remplacer la rondelle 100 par un soufflet m~tallique.
Afin d'assurer le refroidissement du si~ge 42, on peut envisager de faire circuler de l'huile dans l'espace annulaire 98 form~ entre les joints toriques 50 et 52.

Lors de sa fermeture, l'ensemble de soupape, en s'approchant de la chambre de combustion, provoque le passage d'une quantit~ du melange air/essence dans le passage 20 vers 1'int~rieur de la chambre de combustion 14.
La fermeture de 1'ensemb:Le de soupape permet donc d'augmenter le taux de remplissage et ainsi d'améliorer l'efficacit~ du moteur.
La présente invention peut s'appliquer à toutes sortes de moteur ~ explosion, par exemple, moteurs i~ quatre temps ou à deux temps.

J' .. , . : ~ , . ,:

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Claims (7)

1 - Ensemble de soupape (22) destiné à fermer une chambre de combustion (14) d'un moteur à explosion et comprenant une soupape (36) et un siège de soupape (42), la soupape se soulevant de son siège pour ouvrir la chambre de combustion (14) en s'éloignant de cette dernière, caractérisé en ce que le siège de soupape (42) est agencé pour se déplacer par rapport à la chambre de combustion (14) sous l'effet de la pression régnant dans cette chambre et renforcer ainsi la fermeture de l'ensemble de soupape.
2 - Ensemble de soupape selon la revendication 1 caractérisé
en ce que le siège (42) est sensiblement annulaire et est monté à coulissement étanche dans un alésage (48) dans le moteur.
3 - Ensemble de soupape selon la revendication 2 caractérisé
en ce que le siège (42) comporte des moyens (50, 52, 58) pour assurer l'étanchéité entre le siège (42) et l'alésage (48).
4 - Ensemble de soupape selon la revendication 3 caractérisé
en ce que les moyens pour assurer l'étanchéité
comprennent deux joints toriques (50, 52) disposés sur la périphérie du siège (42) et définissant entre eux un espace annulaire (98) agencé à recevoir un liquide de refroidissement.
5 - Ensemble de soupape selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le siège (42) comporte une surface chanfreinée destinée à coopérer de facon étanche avec une surface correspondante (46) formée sur la soupape (36).
6 - Ensemble de soupape selon la revendication 1 caractérisé
en ce que le siège (42) est monté de façon étanche dans un alésage (48) pratiqué dans le moteur et est relié à
cet alésage par un élément flexible (100).
7 - Ensemble de soupape (22) destine à fermer une chambre de combustion (14) d'un moteur à explosion et comprenant une soupape (36) et un siège de soupape (42), la soupape se soulevant de son siège pour ouvrir la chambre de combustion (14) en s'éloignant de cette dernière, le siège de soupape (42) étant agencé pour se déplacer par rapport à la chambre de combustion (14) sous l'effet de la pression régnant dans cette chambre et renforcer ainsi la fermeture de l'ensemble de soupape, la soupape (36) pouvant entraîner le déplacement du siège de soupape (42) vers la chambre de combustion (14), caractérisé en ce que la soupape (36) est agencée de façon à obturer complètement le siège de soupape (42), le déplacement de l'ensemble formé de la soupape et du siège de soupape provoquant une augmentation de la pression régnant dans la chambre de combustion (14).
CA002010123A 1989-02-17 1990-02-15 Ensemble de soupape pour moteurs a explosion Abandoned CA2010123A1 (fr)

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