Brevet FR2402076A1 — publié le 19790330

La présente invention, due a la collaboration de Monsieur Armand FROUMAJOU, se rapporte à une culasse de moteur a explosion munie de moyens destinés à permettre une variation du rapport volumétrique de compression en fonction des conditions de fonctionnement du moteur. On sait que le rendement thermodynamique des moteurs a essence est d'autant plus élevé que leur rapport volumétrique de compression est lui-même plus grand. Pour un moteur fonctionnant a pleine charge, la valeur de ce rapport volumétrique est limitée par l'indice d'octane des carburants utilisés, toute augmentation de ce rapport limite conduisant a des dérèglements graves dans le fonctionnement du moteur, notamment du fait de l'apparition du phénomène de cliquetis. Par contre, a charge partielle, on pourrait admettre un rapport volumétrique nettement supérieur, ce qui permettrait d'améliorer de façon sensible le rendement thermodynamique, C'est pourquoi on a déjà proposé d'agencer les moteurs a explosion de façon a pouvoir faire varier leur rapport volumétrique de compression en cours de fonctionnement. Suivant une première conception, le piston du moteur comporte une partie externe susceptible, grâce à des moyens hydrauliques, de se déplacer axialement d'une quantité limitée par rapport à une partie interne liée à la bielle. Malheureusement, l'alimentation en fluide sous pression doit se faire à travers le vilebrequin et la bielle, ce qui conduit à des complications importantes. Suivant une autre conception, la culasse du moteur comporte, au droit de chaque-cylindre, un piston auxiliaire dont le déplacement fait varier le volume de la chambre de combustion. Mais la culasse doit également comporter, au droit de chaque cylindre, une soupape d'admission, une soupape d'échappement, une bougie d'allumage, ce qui pose des problèmes ardus d'implantation. De plus, lorsque le volume de la chambre de combustion est maximal, sa forme est telle que la bougie d'allumage s'y trouve particulièrement mal placée, ce qui ne permet pas d'utiliser des mélanges pauvres, favorables pour obtenir une pollution minimale. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un agencement particulier de culasse permettant une implantation aisée, à la fois du piston auxiliaire de variation de rapport volumétrique, des soupapes d'admission et d'échappement, avec leur commande, et de la bougie d'allumage, cette dernière étant en outre particulièrement bien placée dans la chambre de combustion. Elle a donc pour objet une culasse pour moteur à explosion à rapport volumétrique variable, comportant, pour chaque cylindre moteur, une bougie d'allumage, une soupape d'admission, une soupape d'échappement et un piston auxiliaire mobile dans un logement ménagé dans la culasse et débouchant dans la chambre de combustion, caractérisée en ce que la bougie d'allumage est portée par le piston auxiliaire avec lequel elle se déplace. Un exemple de realisation fait l'objet de la description qui suit, en référence aux dessins joints dans lesquels - la Fig. 1 est une vue en coupe transversale, au droit d'un cylindre, d'une culasse agencée selon l'invention et - la Fig. 2 est une vue partielle suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1. En se référant à la Fig. 1, un moteur à explosion est représenté notamment par un cylindre 1, un piston 2 et une culasse 3. La coulisse 3 présente, au droit du cylindre 1, un évidement en forme de toit à deux pentes inégales 4, 5. Sur la pente 4, sont disposés un siège 6 pour une soupape d'admission 7 et un siège 8 (Fig. 2) pour une soupape d'echappement, non représentée. Les axes des soupapes d'admission et d'échappement sont parallèles entre eux et perpendiculaires à la pente 4. Les soupapes sont commandées par un arbre à cames unique 9. Perpendiculairement à la pente 5, est ménagé, dans la culasse 3, un alésage 10 dans lequel coulisse un piston auxiliaire 11. La face supérieure du piston 2 présente également une forme en toit à deux pentes 12, 13 dissymétriques, parallèles aux pentes 4 et 5. Lorsque le piston 2 est mis au point mort haut, la distance qui sépare les pentes 12 et 4 est inférieure à celle qui séparè les pentes 13 et 5. Les pentes 4 et 5 de la culasse 3, les pentes 12 et 13 du piston 2 et le piston auxiliaire 11 délimitent, à la partie supérieure du cylindre 1, une chambre de combustion 14, Le volume de cette dernière, lorsque le piston 2 est au point mort haut, dépend de la position du piston auxiliaire 11. Au centre du piston auxiliaire 11, est vissée une bougie d'allumage 15 accessible par l'intérieur d'une partie tubulaire 16 qui prolonge, vers l'arrière, le piston auxiliaire 11. Un anneau 17, solidaire de la partie tubulaire 16, coulisse dans un alésage 18 fermé par un couvercle 19. Le piston auxiliaire 11 et l'anneau 17 délimitent une chambre 20, une deuxième chambre 21 étant délimitée par l'anneau 17 et le couvercle 19. Un canal 22 amène sous pression l'huile de lubrification du moteur vers la chambre 21, à travers un orifice 23, obturable par un clapet anti-retour 24, et un passage 25. L'anneau 17 est traversé par un perçage 26 qui sert de siège à un pointeau 27 coulissant à travers le couvercle 19. Un perçage 28, qui débouche dans la chambre 20, assure un retour de l'huile vers le carter du moteur, non représenté. Sur l'extrémité du pointeau 27, agit un poussoir 29 maintenu en contact avec le pointeau par une épingle élastique 30. Le poussoir 29 est solidaire d'un arbre 31 susceptible d'osciller autour de son axe, en fonction des conditions de marche du moteur. A titre d'exemple, l'arbre 31 peut porter un levier 32 relié à la-paroi mobile 33 d'une capsule à dépression 34 dont la chambre est soumise à la dépression qui règne dans la tubulure d'admission du moteur, la dépression agissant sur la membrane -33 en opposition avec l'action d'un ressort 35. Suivant cette disposition, la position du pointeau 27 dépend directement de la valeur de la dépression qui règne dans la tubulure d'admission. Or, la position du pointeau 27 conditionne à son tour la position du piston auxiliaire Il à lafin de la phase de compression. En effet, pendant la phase de compression dans le cylindre 1, le piston auxiliaire Il est repoussé dans son alésage jusqu'à ce que le perçage 26 soit fermé par le pointeau 27. A partir de ce moment, du fait de l'incompressibilité de l'huile qui remplit la chambre 21, le piston auxiliaire ne peut plus reculer. Comme la position du piston auxiliaire il détermine le volume final de la chambre de combustion I4 au point mort haut du piston 2, le rapport volumétrique de compression dépend directement de la valeur de la dépression dans la tubulure d'admission. Lorsque la chambre de combustion 14 n'est pas sous pression, le piston auxiliaire Il avance en direction de cette dernière, ce qui ouvre le passage 26 à travers lequel s'effectue une circulation d'huile favorable au refroidissement. L'agencement particulier de la culasse présente en outre les avantages suivants - la bougie 15 étant placée sur le piston auxiliaire 11, l'étincelle se produit toujours dans une zone favorable à l'obtention d'une bonne combustion, même lorsque le piston auxiliaire 11 est reculé au maximum dans son alésage ; - cette position de la bougie facilite grandement I1 implantation des soupapes d'admission et d'échappement et du piston auxiliaire. C'est ainsi que cette caractéristique étant combinée avec l'adoption d'une forme en toit pour la culasse, il est possible de disposer toutes les soupapes de telle sorte que leurs axes soient parallèles entre eux et contenus dans un même plan, ce qui facilite l'usinage de la culasse et permet de commander très aisément toutes les soupapes par un arbre à cames unique - la présence de la chambre 20 reliée au carter, entre la chambre 21, sous pression, et la chambre de combustion 14, constitue un barrage particulièrement favorable entre cés deux dernières. REVENDICATIONS 1. Culasse pour moteur àwexplosion, à rapport volumétrique variable, comportant pour chaque cylindre moteur, une bougie d'allumage, une soupape d'admission, une soupape d'échappement et un piston auxiliaire mobile dans un logement ménagé dans la culasse et débouchant dans la chambre de combustion, caractérisé en ce que la bougie d'allumage (15) est portée par le piston auxiliaire (11) avec lequel elle se déplace. 2. Culasse suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle présente au droit de chaque cylindre (1), un évidement ayant une forme de toit à deux pentes inégales (4, 5). 3. Culasse suivant les revendications 1 et 2 prises ensemble, caractérisée en ce que les sièges (6; 8) pour les soupapes d'admission et d'échappement sont disposés sur une première pente (4) tandis que le logement (10) pour le piston auxiliaire débouche sur la seconde pente (5) dudit évidement. 4. Culasse suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les axes des soupapes d'admission et d'échappement sont perpendiculaires à ladite première pente (4) tandis que l'axe du logement (10) pour le piston auxiliaire (11) est perpendiculaire à la seconde pente (5). 5. Culasse suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que chacun de ses évidements coopère avec un piston (2) dont la face en regard dudit évidement a la forme d'un toit à deux pentes (12, 13) dissymétriques, parallèles respectivement auxdites première et seconde pentes (4, 5) de l'évidement correspondant, ladite chambre de compression (14) étant définie par lesdites pentes de l'évidement et du piston et le piston auxiliaire (11). 6. Culasse suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite bougie d'allumage (15) est vissée au centre dudit piston auxiliaire (11) qui comporte un prolongement tubulaire (16) par lequel la bougie est rendue accessible de l'extérieur. 7. Culasse suivant l'une quelconque des revendications 1 et 6, caractérisée en ce que le logement (10) du piston auxiliaire (11) est fermé à son extrémité opposée à ladite chambre de compression (14) par un couvercle (19) traversé par le prolongement (16) du piston auxiliaire (11), ledit logement (10) définissant avec ledit prolongement (16) et une anneau (17) solidaire dudit prolongement (16) une première chambre (20) qui communique avec une seconde chambre (21) définie par ledit anneau (17) et ledit couvercle (19) par un perçage (26) ménagé dans l'anneau (17) et servant de siege à un pointeau (27) dont la position est commandée par un dispositif (29, 32, 34) sensible à au moins un paramètre de fonctionnement du moteur, ladite seconde chambre (21) étant alimentée en liquide sous pression par un canal (22) communiquant avec elle par l'interme- diaire d'un clapet anti-retour (24). 8. Culasse suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le dispositif de commande de la position du pointeau (27) comprend un poussoir oscillant (29) actionné par un levier (32) relié à la paroi (33) d'une capsule à dépression (34) connectée à la tubulure d'admission du moteur.