Brevet FR2500528A1 — publié le 19820827

La pressente invention concerne les moteurs à explosion et plus particulièrement les mécanismes actionnant les soupapes d'admission. Dans les moteurs actuels, la durée d'ouverture maximum de la soupape d'admission et sa fermeture s'effectuent par la poussée d'une came montée sur l'arbre à came. Cette came agit sur son arbre porteur pour une rotation allant de 900 à 1300 environ, compte tenu des temps d'avance d'ouverture et de retard de fermeture. De ce fait, le temps réel d'ouverture maximum de la soupape est fortement diminué, ce qui donne un faible rendement volumétrique de remplissage. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients des mécanismes actuels d'admission et de distribution. Elle permet un meilleur remplissage volumétrique des cylindres des moteurs à combustion interne, par un mécanisme modifiant l'ouverture et la fermeture des soupapes. Il en résulte également une prolongation du temps d'ouverture de la soupape dans sa position optimale. L'accroissement volumétrique du mélange, a l'intérieur du cylindre, modifie considérablement le taux de compression et le rendement du moteur Un appauvrissement volontaire du mélange gazeux permettra de faire des économies et de conserver la puissance d'origine du moteur. Dans le cas de la présente invention, le nombre de degrés utilisés par l'arbre à came en rotation est de 213 environ, correspondant au temps d'ouverture, de maintenance dans la position ouverte maximum et de temps de fermeture de la soupape d'admission. Compte tenu des temps d'avance ouverture et retard fermeture, les 213 se décomposent de la manière suivante - temps avance ouverture admission 30 avant point mort haut, - temps d'ouverture maximum 200, - temps constant d'ouverture 1600, - temps de fermeture y compris, retard de fermeture admis sion 300 après point mort bas. Les degrés avance ouverture admission et retard fermeture admission ne seront plus nécessaires, dans les proportions actuellement connues, pour le moteur dit long permettant d'obtenir un supplément de souplesse. Dans le cas de l'utilisation des degrés retard fermeture admission, ceux-ci peuvent être largement pris en supplément sur les 1600 d'ouverture maximum, afin de permettre une fermeture plus souple de la soupape et éliminer ainsi l'effet negatif de rebondissement. Le principe de la présente demande réside dans le temps d'admission prolongée résultant d'une augmentation du nombre de degrés en rotation de l'arbre à came, donnant un temps plus long d'ouverture maximum de la soupape. Ce mécanisme de commande a une vitesse égale au vilebrequin et est entraîné par lui. L'adaptation de ce mécanisme est simple et ne nécessite pas d'énergie supplémentaire. La forme de la came d'admission et du culbuteur d'admission sous forme de bielle de transfert diffèrent par leurs conceptions et leurs utilisations. Ces pièces sont utilisées en tete de culasse avec deux arbres à came différents qui ont une vitesse de rotation différente. Le mécanisme comporte une bielle de transfert de forme longitudinale, ayant à ses deux extrémités un évidement. L'un des évidements est circulaire, dans lequel est logée une pièce excentrée, portée et entrainée par l'arbre à came d'échappement ; l'autre évidement a une forem partiellement circulaire, fermée par un méplat, logeant une came d'admission. Cette came d'admission a une forme oblongue avec une partie de contact très importante venant buter sur le méplat de contact du deuxième évidement de la bielle de transfert. En appuyant sur ce méplat, la came fait descendre l'extrémité de la bielle de transfert sur la queue de la soupape pour engager le temps d'admission. La valeur utile de la partie contact de la came d'admission s'additionnant a la longueur du méplat de l'évidement de ladite came d'admission, autorise l'utilisation d'un maximum de degrés. Selon une réalisation préférentielle de l'invention, l'inclinaison du méplat, situé dans un évidement de la bielle de transfert, peut varier par rapport au plan de culasse ou des arbres à came, en fonction de l'éventualité d'une rotation inverse. Selon une autre réalisation du mécanisme, la came d'admission et la bielle de transfert peuvent avoir des formes différentes. Les dessins annexés illustrent à titre d'exemple des modes de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. La figure 1 représente la bielle de transfert avec ses éléments agissant sur la queue de la soupape d'admission. La figure 2 représente le positionnement des arbres à came, précédent le temps d'admission, dans la bielle de transfert. La figure 3 représente le positionnement des arbres à came, précédent le temps de compression, dans la bielle de transfert. La figure 4 représente le positionnement des arbres a came, précédent le temps de détente, dans la bielle de transfert. La figure 5 représente le positionnement des arbres à came, précédent le temps d'échappement, dans la bielle de transfert. La figure 6 représente une vue de dessus du mécanisme. La figure 7 représente une variante de conception de la bielle de transfert. Tel que représenté en figure 1, le mécanisme comporte une bielle 1 de forme longitudinale, dont son extrémité 2 loge dans un évidement 15 une came 3 d'admission et son extrémité 4 renferme dans l'évidement 16 un excentrique 7 côté échappement. L'arbre 6 à came porte solidairement un excentrique 7 qui glisse dans l'évidement 16 de l'extrémité 4 de la bielle 1, donnant ainsi un mouvement translatif à l'ensemble de ladite bielle. La bielle 1 finit sa translation vers la gauche, ayant par ce fait rapproché son extrémité 2 à la came 3 et celle-ci en appuyant sur le méplat 9 fait descendre l'extrémité 2 de la bielle 1 sur la queue 10 de la soupape 11, engagenat le temps d'admission. La soupape 14 d'échappement, actionnée par la came 5 est fermée. Continuant dans sa rotation, l'arbre 6 à came va porter l'excentrique 7 vers la droite, transmettant ainsi à la bielle 1 un mouvement translatif également vers la droite, permettant d'éloigner le méplat 9 de la came 3 d'admission. La came 3 d'admission tourne une fois sur deux sans venir appuyer sur le méplat 9 de la bielle 1, c'est-à-dire quand la bielle 1 est complètement transférée vers l'arbre 8 à came d'admission. Un entratnement direct en rotation relie le vilebrequin (non représenté) à l'arbre 8 à came d'admission dans le rapport de 1 sur 1 et la transmission directe, entre les deux arbres 6 et 8 à came, est effectuée selon une réduction des pignons 12 et 13 dans un rapport 1 sur 0,5. Selon une variante de l'invention (non représentée), un moyen est adjoint pour maintenir la bielle 1 de transfert durant les périodes ou celle-ci n'a pas de contact avec la came 3 d'admission. Ce moyen pourrait consister en des ressorts à lames et ceux-ci-seraient constamment en contact avec la came 3 d'admission. Le maintien de la bielle 1 peut être assuré par d'autres dispositifs (non représentés), tels que balais frotteurs ou autres. Les possibilités dans ce domaine ne sont pas limitées et peuvent être imaginées jusqu'à l'obtention d'un équilibre parfait. Ce choix sera fait lors du montage, car il doit garantir aussi l'anti-affolement de la bielle et ses répercutions sur la soupape 11 d'admission. D'autre part, le mécanisme pourra être doté d'un amortisseur d'affolement de la soupape à grande vitesse ; ce dispositif anti-retour de la soupape par la vitesse d'inertie pourra fonctionner hydrauliquement en utilisant la pression d'huile du moteur, et un distributeur muni d'autant de sorties qu'il y aura de cylindres. Le verrouillage en position fermée de la soupape, ne sera que périodique, grâce au distributeur et devra empêcher la soupape de rebondir lorsque le piston remontera en compression et éliminer ainsi tous risques de perte de compression. La figure 2 illustre une bielle 1 complètement transférée a l'opposé de la came 3 d'admission par l'intermédiaire de l'excentrique 7. Le méplat 9 de contact est de ce fait rapproché de l'arbre 8 a came pour recevoir la poussée de la came 3 dans sa rotation. C'est le début du premier temps moteur dit d'admission. La figure 3 montre que la bielle I de transfert a exécuté la moitié de sa course et la came 3 est en fin de fermeture d'admission. Ladite came 3 a fait un demi tour, complétant ainsi le premier temps moteur admission. La figure 4 illustre la bielle 1 de transfert au maximum de sa translation vers l'arbre 8 à came d'admission, libérant de ce fait, la rotation de la came 3 d'admission. La came 3, à ce moment precis, a fait un tour complet et se trouve dans la position de fin du deuxième temps moteur dit compression. La figure 5 représente une bielle qui a exécuté une demi-distance en translation à l'opposé de l'arbre 8 a came d'admission. La came 3 d'admission a fait un demi-tour supplémentaire ce qui correspond à la fin du troisième temps moteur dit détente. Le quatrième temps moteur dit échappement se produira entre les figures 5 et 2. Dans ce cas, la bielle 1 pour revenir dans sa position initiale effectuera une translation l'éloignant complètement de l'arbre 8 à came d'admission. La came 3 aura effectué son quatrième demi-tour indiquant la fin du temps échappement et prévenant le début du premier temps du second cycle. La figure 6 représente schématiquement le mécanisme vu de dessus permettant de voir le décalage entre la soupape 11 d'admission située sous la bielle de transfert 1 et la soupape 14 d'échappement située sous la came 5. Le pignon 17 d'entratnement est relié au vilebrequin (non représenté) dans un rapport de un sur un et d'autre part à l'arbre 8 a came d'admission. Les arbres 8 et 6 à came sont supportés par des paliers 18. Des flasques 19 de fermeture sont positionnés sur la bielle de transfert. Selon la variante de conception représentée en figure 7, la bielle de transfert ne change pas en son extrémité 4 comportant un évidement 16 dans lequel glissé un excentrique 7 porté par l'arbre 6 à came d'échappement. Cette partie circulaire de la bielle 1 traversée par l'arbre 6 à came d'échappement se prolonge par une décroissance 20, dont l'extrémité comporte une deuxième décroissance 21 franche. L'extrémité de la décroissance 20 se positionne sur la queue 10 de la soupape d'admission et est maintenue par un ressort 22 ou par tout autre moyen approprie. Selon cette variante, la came 3 d'admission vient buter alternativement dans sa rotation sur la deuxième décroissance 21 franche se trouvant à l'extrémité de la décroissance 20, faisant baisser la soupape d'admission. Ce dispositif peut s'appliquer sur un moteur de plusieurs cylindres en ligne sur les moteurs en V, à combustion interne de type à quatre temps fonctionnant a l'essence ainsi qu'aux moteurs diesel qui ne sont pas limités quantitativement dans le taux de compression. REVENDICATIONS 1) Mécanisme et fonctionnement commandant l'ouverture des sou papes d'admission d'un moteur à combustion interne, du type comprenant un arbre à came d'admission et un arbre à came d'échappement, lequel arbre à came d'admission tourne a la même vitesse que le vilebrequin, caractérisé en ce qu'une bielle longitudinale comporte à une extrémité un évidement circulaire ; dans ce dernier glisse un excentrique porté par l'arbre à came d'échappement, lequel excentrique trans met un mouvement translatif à ladite bielle qui comporte à son autre extrémité un deuxième évidement traversée par un arbre portant une came d'admission, celle-ci venant appuyer par intermittence sur le méplat de l'évidement fait descen dre la bielle sur la soupape d'admission. 2) Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement de la bielle, traversé par l'arbre à came d'admis sion, est partiellement circulaire fermé par un méplat. 3) Mécanisme et fonctionnement selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la came d'admission tourne dans l'évi dement de la bielle en s'appuyant alternativement dans sa rotation sur le méplat. 4) Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bielle est maintenue sur la came d'admission par des ressorts appropriés, ou balais frotteurs. 5) Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'excentrique est solidaire de l'arbre à came d'échappement. 6) Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que selon une variante, l'extrémité circulaire de la bielle traversée par l'arbre à came d'échappement peut se prolonger par une décroissance s'étendant sur la queue de la soupape d'admission. 7) Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé en ce que la décroissance prolongeant l'extrémité circulaire de la bielle est maintenue par un ressort sur la queue de la sou pape. 8) Mécanisme selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'extrémité de la. décroissance comporte une deuxième décroissance franche, utilisée comme surface de contact avec la came d'admission. 9) Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il pourra être doté d'un amortisseur hydraulique anti-affolement de la soupape.