Brevet FR2034779A1 — publié le 19701218

-1- 70 08290 2034779 La présente invention a pour objet les chambres de combustion de moteurs à combustion interne dans lesquelles sont montées des- soupapes en forme de champignon dont la fonction est de régler l'entrée et la sortie des mélanges gazeux qui participent au cycle de fonctionnement. Plus particulièrement l'invention a pour, objet les eiiambrQs do combustion qui comportent quatre soupapes en forme de champignon, dont les sièges- se trouvent à la surface de la chambre de combustion. Les soupapes en forme de champignon des moteurs à combustion interne ont un siège circulaire et celui-ci en général s'inscrit sur une surface sphérique ou plane, celles-ci étant les seules surfaces simples sur lesquelles une circonférence peut s'inscrire. Dans le cas des culasses de cylindres comportant une ou plusieurs chambres de combustion dotées de quatre soupapes, les deux types de surface ont été employés. Dans les culasses dont la surface intérieure délimitant la chambre de combustion est sphérique, on emploie la disposition à soupapes radiales, c'est—à—dire celle dans laquelle les axes des quatre soupapes convergent au centre de la surface sphérique. Cette disposition ;n'est pas souvent adoptée, surtout parce qu'elle complique les collecteurs d'admission et d'échappement appliqués: à la culasse, le dessin des dispositifs de commande des soupapes et l'usinage de la culasse elle-même. 3n effet, tandis que l'usinage de la surface intérieure de la chambre de combustion est aisé et peut être exécuté en une seule opération en employant un seul outil qui engendre une portion de sphère, les sièges de soupape et les conduits qui y aboutissent demandent des opérations mécaniques axées suivant quatre axes différents. Une autre disposition plus employée est celle suivant laquelle les quatre soupapes sont divisées on deux paires-, chacune desquelles utilise deux sièges adjacents sur uns surface plane. Celle-ci est appelée disposition "en toît" étant donné que les deux surfaces pianos forment entre elles un angle dièdre, comme les plans inclinés d'un toît, dont le faîte est en général disposé perpendiculairement à l'axe du cylindre. Les deux soupapes d'une même paire remplissent en général la même fonction, c'est-à-dire qu'elles appartiennent toutes les deux au système d'admission ou au système d'échappement. ICtant donné que ces deux soupapes sont parallèles, il s'ensuit que leur siège et leur guide le sont aussi et ceci simplifie l'usina-ge. Malheureusement l'usinage de la surface intérieure des chambres de combustion demande plus d'une opération et l'emploi de plusieurs outils. 70 08290 - 2- 2034779 A un certain point de vue l'invention eonsiste en une chambre de combustion à quatre soupapes pour un moteur à combustion interne, qui est formée par deux cavités allongées disposées en parallèle dans le sens de leur axe longitudinal et formant entre elles une arête, la section de chacune des cavités étant substantiellement incurvée dans la direction de leur axe transversal et également incurvée dans la direction de leur axe longitudinal dans au moins chacune des zones terminales, ces cavités ayant ds,ns chacune de ces zones terminales une ouverture constituant siège de 'soupape ou dans laquelle est monté un siège de soupape. D'un autre point de vue l'invention consiste en un moteur à combustion interne comportant une pluralité de cylindres alignés dont la culasse ou les culasses sont munies de deux soupapes d'admission et de deux soupapes d'échappement par cylindre, dans lequel chacune des multiples chambres de combustion situées dans la culasse ou les culasses est formée de deux cavités allongées disposées en parallèle dans le sens de leur axe longitudinal et formant entre elles une arête, l'axe longitudinal de chacune des cavités susdites s'étendant transversalement à l'axe de rotation du moteur, la section de chacune des cavités étant substantiellement incurvée dans la direction transversale et également incurvée au moins dans chacune des zones terminales dans la direction de leur axe longitudinal, de façon à ce que les centres des arcs des zones terminales des cavités correspondantes soient situés sur une même ligne droite parallèle à l'axe de rotation du moteur et que chaque cavité comporte un siège de soupape dans chacune des zones terminales, sièges dans lesquels sont montés des soupapes. L'invention consiste également en une méthode d'usinage des chambres de combustion à quatre soupapes dans une culasse de moteur à combustion interne comportant une pluralité de cylindres alignés, méthode qui consiste à usiner dans la culasse susdite une pluralité de paires adjacentes de cavités-allongées qui forment entre elles une arête f de façon qu'à chaque cylindre corresponde une de ces paires, ceci au moyen d'une pluralité de paires de couteaux rotatifs fixés sur un même afbre, chaque paire étant éloignée de la suivante de la distance existant entre deux cylindres, chacun des couteaux d'une paire comportant une surface périphérique substantiellement arquée dans la direction de l'axe du dit arbre. Gomme on verra par la suite, les quatre soupapes sont divisées en deux paires, comme dans la disposition connue "en toît", et les soupapes de chaque paire peuvent avoir leuiv.;siège disposés sur un même plan et leur guide parallèles. Suivant une des caractéristiques de l'invention, l'allumage des gaz dans la chambre de combustion s'effectue au mojiren d'une bougie unique située en 70 08290 "~3- 2034779 une position essentiellement centrale relativement aux quatre soupapes. Ceci présente l'avantage,la "bougie venant à déboucher sur l'arête qui divise les deux cavités allongées,que le point d'allumage se trouve- plus près du piston que dans le.cas d'une disposition conventionnelle en "toit" La distance entre la bougie et le point le plus éloigné de la chambre de combustion est ainsi réduite,ce qui à son tour améliore les caractéristiques de la combustion. -, Un deuxième avantage de la chambre de combustion suivant l'invention est que les parois latérales de chacune, des cavités allongées et l'arête , qui divise les deux cavités adjacentes canalisent les courants gazeux d'admission ou d'échappement ce qui empêche la formation des mouvements gazeux de rotation coaxiaux au cylindre (phénomène généralement appelé "swirl"), qui sont considérés nuisibles au bon remplissage du moteur aux régimes de rotation elévés. Contemporainement ces mêmes parois latérales de guidage aidées par la courbure des cavités elles-mêmes dans leur sens longitudinal, favorise la formation de mouvements gazeux de rotation sui- . vant des axes substantiellement perpendiculaires à celui du cylindre, mouvements qui sont considérés comme favorables. Un troisième avantage de cette disposition est que l'usinage des cavités allongées d'une ou de plusieurs chambres de combustion alignées peut être exécuté en une seule opération moyennant l'emploi de couteaux de forme appropriée fixés sur un seul arbre dont l'axe de rotation est parallèle à l'axe de rotation du moteur, et que l'on rapproche graduellement de la surface de la culasse. Les couteaux peuvent être également animés d'un mouvement transversal relativement à l'axe de rotation du moteur de façon à allonger ultérieurement les cavités. Pour rendre l'invention plus facilement compréhensible nous allons nous référer aux dessins ci-joints dans lesquels: La Figure 1 est la section partielle d'une culasse de moteur à combustion interne suivant une forme de réalisation de l'invention, section effectuée suivant la ligne I-I de la figure 2; La Figure 2 est une section de la même culasse suivant la ligne II-II de la figure 1; La Figure 3 est une chambre de combustion de la même culasse vue en plan par en dessous; ■ La Figure 4 est une vue partielle en perspective d'une .culasse renversée; La Figure 5 est une section partielle d'une fraise multiple pour l'usinage contemporain d'un certain nombre de chambres de combustion alignées du type illustré dans les Figures 1- Z- 3- et -4- 70 08290 . 2034779 La Figure 6 est une section, analogue à la figure 2, d'une culasse suivant une forme de réalisation modifiée de l'invention; La figure 7 est une vue en plan par en dessous do la forme de réalisation suivant la figure 6; La Figure 8 est; une section partielle, analogue à la figure 5» d'une fraise pour l'usinage de chambre de combustion du type illustré dans les Figures 6 et 7 » Les Figures 9 et 10 sont dos sections, analogues à la Figure 1, do deux formes ultérieures de réalisation da l'invention; 3n se référant aux figures, le cylindre 1 d'un moteur à combustion interne est coiffé d'une culasse 2 dans laquelle on a monté.des soupapes 3,3 et 4i 4 qui règlent les mouvements gazeux dans les conduits d'admission 5» 5' et d'échappement 6, 6* ; la bougio est J. Chacune dos chambres do combustion 8 est formée par deux cavités allongées adjacentes, on secteur sphérique do rayon R, "dont les centres sont situés sur l'axe A-A, disposés parallèlement à l'axe de rotation {m moteur, secteurs qui dans les Figures 1 à 4, sont limités latéralement par des surfaces planes 9» perpendiculaires à l'axa susdit A-A. Ces surfaces latérales, quand la culasse est vue en plan comme dans la Figure 3, apparaissent comme une droite 10. Les cavités sont séparées par une arête 11. Les cavités d'un nombre quelconque de chambres de combustion alignées sont usinées simultanément dans la culasse par la fraise multiple indiquée • dans la Figure 5« Cet outil comprend un certain nombre de paires de couteaux rotatifs, une paire pour chaque chambre de combustion, qui sont solidaires d'un arbre commun qui peut tourner autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du moteur. Les surfaces périphériques de chaque paire de couteaux en rotation engendrent des segments- de sphère adjacents. Pendant l'opération l'outil, est simplement déplacé vers la partie inférieure de la culasse puis retiré. Alternativement, comme illustré par les figures 6 et 7i les surfaces latérales 12 peuvent être engendrées par la révolution d'une ligne courbe autour de l'axo A-A, au moyen du couteau indiqué par la Figure 8. Ces surfaces courbes apparaissent comme los segments courbes 13 quand la culasse est vue en plan -vioir Figure 7- D'autre part, les cavités, au lieu d'être formées par une seule surface courbe partiellement sphérique, comme dans les figures 1 à 4 ot 6, 7» peuvent être divisées en deux zones terminales partiellement sphériques comme illustré par les figures S et 10» qui sont a-nalogucs à la section de la Figure 1. Une configuration co?.ne celle illustrée par la Figure 9» peut être obtenue en faisant avancer l'axe, de la fraise du point Oi au point et puis "transversalement de 0% à O3. La -5- 70 08290 2034779 configuration illustrée par la figure 10 ost obtenue on faisant avancer l'axe de la fraise de_X]_ à Y]_puis en le retirant d'une certaine distance. Âpres déplacement du même axe de X^ à X2, la même opération est répétée de X2 a ICg « Il est entendu que plusieurs modifications peuvent être introduites sans s'éloigner du but de la présente invention. Par exemple les rayons d'une cavité peuvent différer de ceux de la cavité àdjacente de la même paire, et dans les formes do réalisation illustrées par les figures 9 et 10, lec rayons des extrémités opposées de chaque cavité peuvent différer. Bien que dans les formes de réalisation décrites les surfaces des cavités empruntent une forme partiellement sphérique, leur courbure dans le sens parallèle à l'axe de rotation de la fraise qui les engendre, peut être de section non circulaire, par exemple elliptique ou parabolique. L'invention est applicable à des moteurs à combustion interne de type monocylindrique ou polycylindrique. 70 08290 R:L~f i-KDICATIOIJS. 2034779 !• Une chambre de combustion à quatre soupapes pour un moteur à combustion interne, qui est formée par deux-cavités allongées disposées en parallèle dans le sons de leur axe longitudinal et formant entre elles une arête, la section de chacune des cavités étant substantiellement incurvée dans la direction de leur axe transversal et également incurvé dans au moins chacune des zones terminales dans la direction do leur axe longitudinal, ces cavités ayant dans chacune-de ces zones terminales une ouverture constituant siège de soupape ou dans laquelle est monté un siège de soupape. 2. Un moteur à combustion interne comportant une pluralité de cy- . lindres alignés dont la culasse ou les culasses sont munies de deux soupapes d'admission et de deux soupapes d'échappement par cylindre, dans lequel cha- -cune des multiples chambres de combustion situées dans la culasse ou les culasses est formée de deux cavités allongées disposées en parallèle dans le sens de leur axe longitudinal et formant entre elles une arête, l'axe longitudinal. de chacune des cavités susdites s'étendant transversalement à l'gxe de rotation de l'arbre moteur, la section de chacune des cavités étant substantiellement incurvée dans la direction transversale et également incurvée au moins dans chacune des zones terminales dans la direction de leur axe longitudinal, de façon à ce que les centres des arcs des zones terminales des cavités correspondantes soient situés sur une même lîgne droite parallèle à l'axe de rotation du moteur et que chaque cavité comporte un siège de soupape dans chacune des zones terminales, sièges dans lesquels soient montées des soupapes. ' 3. Une chambre do combustion suivant la revendication 1, ou un moteur suivant la revendication 2, dans lesquels les cavités soient de configuration partiellement sphérique, les axes des sièges de soupape étant perpendiculaires aux surfaces partiellement sphériques. 4. Une chambre de combustion ou Un moteur comme revendiqué dans chacune des revendications précédentes, dans lesquels les deux cavités sont identiques. 5. Une méthode d'usinage pour chambre de combustion à quatre soupapes en une culasse de moteur à combustion interne comportant une pluralité de cylindres alignés, méthode qui consiste à usiner dans la culasse susdite une pluralité de paires adjacentes de cavités allongées qui forment entre elles une arête, de façon qu'à chaque cylindre corresponde une de ces paires, ceci au moyen d'une pluralité de paires de couteaux rotatifs fixés sur un même arbre, chaque paire étant éloignée de la suivante de la même distance existant entre doux cylindres, chacun des couteaux d'une paire comportant une surface périphérique substantiellement arqué® dans la direction de l'axe du dit arbre? ' ' 70 08290 2034779 6. Une méthode, comme revendiqxxé .dans la revendication 5, çu.i . comporte-l'avancement de couteaux rotatifs dans une direction généralement perpendiculaire au plan de la culasse dans laquelle on désire former les cavités, jusqu'à venir en contact avec la culasse, l'enlèvement subséquent de la quantité désirée de métal, puis le retrait des susdits couteaux. 7- Une méthode, comme revendiqué dans la revendication 5, Qui com prend l'avancement de couteaux rotatifs dans une direction généralement aor-pcndiculaire au plan do la culasse, jusqu'à l'enlèvement d'une première quantité de métal, puis le déplacement des couteaux dans la direction de l'a-0 xo longitudinal des cavités pour l'enlèvement de la quantité de métal res tant à éliminer, enfin le retrait des couteaux. 8. Une méthode, comme revendiqué dans la revendication 5, qui com prend l'avancement de couteaux rotatifs en une direction généralement perpendiculaire au plan de la culasse, jusqu'à l'enlèvement d'une première quanti-5 ±é de métal., puis le retrait des couteaux et le déplacement latéral des mê mes couteaux, dans la direction de l'axe longitudinal de la cavité, puis la répétition de l'opération précédente pour compléter l'usinage' de la cavité.