Brevet FR2521214A1 — publié le 19830812

Culasse à distribution par noyau rotatif pour moteur à combustion interne. La présente invention s'applique au moteur à combustion interne à quatre temps, à allumage commandé ou allumage par compression, cylindres en ligne, en V ou'flat-twint refroidi par liquide ou parait. Son objet principal est d'utiliser, en remplacement des culasses déjà connues, une culasse à distribution par noyau rotatif sans soupape,n'existant pas à ce jour. La présente invention permet la réalisation d'une distribution: admission, compression, allumage, échappement au moyen d'un seul élément mobile. Il est donné à titre d'exemple et pour une meilleure compréhension de l'invention un mode de réalisation non limitatif se référant aux dessins ci-annéxés fig l : Représentation de la position du noyau rotatif (1) dans la culasse (2)(3) en début d'ouverture d'admission. fig 2 : Représentation de la position du noyau rotatif (1) dans la culasse -(2)(3) en début de compression. fig 3 : Représentation de la position du noyau rotatif (1) dans la culasse au moment de l'explosion détente. fig 4 : Représentation de la position du noyau rotatif (1) dans la culasse (2)(3) en début d'ouverture échappement. fig.5 : Vue de droite.de la culasse vide en coupe. fig 6 : Vue de droite de la culasse et du noyau rotatif en coupe. fig 7 : Vue de face de la culasse et du noyau rotatif en coupe. fig 8 : Vue de dessus de la culasse et du noyau rotatif en coupe. La planche 1 représente les différentes positions du noyau rotatif (1) comme indiquées sur la nomenclature des figures 1 à 4, et permet en l'associant aux planches 2 et 3 de suivre la description de la présente in vention La culasse à distribution par noyau rotatif (1) se compose de deux demi culasses (2)(3) fixes formant une coquille sphérique, destinée à recevoir un noyau rotatif (1) en forme de boule à deux portées. La demie culasse inférieure (2) dispose d'une ouverture cylindrique d'au moins deux tiers du diamètre du cylindre moteur servant de support. Elle comporte deux gorges (9) destinées à recevoir le ou les segments (5) coup de feu et d'étanchéité entre la culasse et le noyau rotàtif (1), un logement pour la bougie ou l'injecteur, selon le cas d'allumage. Cette demie culasse inférieure (2) comporte également une demie lumière ovale (11), celle ci pouvant par ailleurs avoir une toute autre forme géométrique et plus particulièrement carrée, rectangulaire-ou ovale, comne c'est le cas dans notre réalisation. Cette demie lumière (11) est destinée à la pipe d'adrission et, à l'opposé, une demie lumière identique (12) est destinée à canaliser les gaz d'échappement. La demie culasse supérieure (3) sert de chapeau au noyau rotatif (1) et aux paliers ( 4). Elle comporte un logement circulaire (8) à sa partie interne supérieure centrale, destiné à recevoir un anneau auto-lubrifiant (6) ayant pour but de maintenir un film d'huile sur l'intégralité de la surface du noyau rotatif (1) durant son cycle. La demie culasse supérieure (3) est également munie de iumières identiques à celles de la demie culasse inférieure (2). Un orifice (14) situé à la partie supérieure centrale,, permet la visite facile du noyau rotatif (1). Cet orifice (14) peut, dans certains cas, permettre à chaque passage, la récupération par dépression du combustible résiduel dans l'échancrure. La partie mobile de la culasse est constituée par un noyau rotatif (1) en forme de boule, caractérisé par un évidement en forme de coeur (10) opéré sur le tiers environ de sa circonférence extérieure. Deux rainures cylindriques (13), côtés paliers sont destinées à recevoir les anneaux (7) de retenue d'huile. La rotation de la partie mobile est d'un tour pour deux tours moteur, son action principale étant dans l'ouverture succéssive de l'échap- pement et de l'admission. La partie mobile est entrainée par une courroie silencieuse. Selon un mode de réalisation de l'invention, la culasse à distribution par noyau rotatif a pour premier avantage de ne comporter qu'un seul élément silencieux en mouvement par cylindre. lequel repose sur les paliers (4). La grande section des orifices de la culasse et du noyau rotatif permet un balayage libre et absolu des gaz brulés, ainsi qu'un remplissage extrêmement rapide et total du cylindre en combustible. Un parfait équilibrage thermique du noyau rotatif dans la culasse est obtenu par ce procédé. La culasse à distribution par noyau rotatif permet de dépasser dans une très large mesure les accélérations et les montées en régime, des moteurs connus, l'obstacle de l'affolement des soupapes étant supprimé. On obtient de ce fait un rapport cylindrée/rendement nettement accru ainsi qu'une économie de carburant non nègligeable. Un autre avantage de l'invention se trouve dans la possibilité de varier le taux de compression au gré du constructeur. L'absence de soupape dans la chambre de combustion rend possible l'approche maximale du piston vers la culasse. Ce principe offre un évantail considérable de possibilités nouvelles, tout en supprimant à la base toutes les sources de bruit provenant des culasses actuellement connus tels que : culbuteurs, tiges, soupapes, ressorts,etc... Cet ensemble mécanique est réglé définitivement à son montage. Dans la culasse à distribution par noyau rotatif, objet de la présente invention, la bougie se trouve encastrée à l'intérieur du noyau rotatif,alimentée en H.T. par l'interieur,de l'arbre de celle-ci. Les électrodes se trouvent face à une lumière située sur le périmètre extérieur du noyau rotatif. On obtient, ainsi, une distribution parfaitement groupée dans le cycle : alimentation,allumage, évacuation. De plus on bénéficie d'un auto-nettoyage par force centrifuge des joints et isolants de la bougie. Dans le cas d'un moteur à allumage par compression, la bougie est remplacée par un injecteur de combustible classique. Selon un autre mode particulier de l'invention, le noyau rotatif de distribution est composé d'une matière isolante telle que la porcelaine habituellement employée dans la fabrication des bougies d'allumage. Une électrode positive de grande taille, allongée dans le sens de rotation est incorporée à un endroit précis-du périmètre extérieur du noyau rotatif. L'alimentation en H.T. de cette électrode passe par un circuit interne débouchant en bout d'arbre extérieur de la culasse. L'électrode négative fixe, dite "de masse", en forme de plaquette horizontale, est introduite dans la culasse pour déboucher au centre de l'ouverture d'alimentation du cylindre dans la chambre d'explosion. Elle est donc parfaitement refroidie. L'électrode négative est située à 5 ou 6 dixième de distance du passage de l'électrode positive au moment de la commande d'allumage. Ce procédé conserve indéfiniment un écartement précis entre les points de passage de l'étincelle, compte tenu des surfaces d'émission et de leur parfait refroidissement. De ce fait, la durée des électrodes est pratiquement illimitée. Selon un autre mode de réalisation, la simplicité de la culasse à distribution par noyau rotatif, permet en intégrant la demie culasse inférieure, telle qu'elle est décrite dans la présente invention, dans la partie supérieure du cylindre moteur, d'éliminer le joint de culasse classique et ses inconvénients en offrant un ensemble homogène compact plus facile à refroidir. Il est possible d'adapter cette réalisation aux deux types d'allumage moteur. Une autre caractéristique de l'invention est de raccourcir, au minimum compatible, la pipe d'échappement dans la culasse afin de réduire au minimum la quantité de chaleur cédée au liquide ou aux ailettes de refroidissement. Le procédé n'exclue pas l'adaptation d'un turbo-compresseur Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif rend possible l'entrainement du noyau rotatif commandé par variateur centrifuge ,ceci ayant pour effet la correction automatique du calage de la distribution suivant les régimes différents du moteur. REVENDICATIONS 1.- Dispositif appliqué aux culasses des moteurs à combustion interne, caractérisé par le fait que les soupapes d'admission et d'échappement sont remplacées par un noyau rotatif (1) logé dans deux demie-culasses (2) et (3) fixes formant une coquille sphérique, en vue d'assurer la distribution. Ce dispositif comporte - une demie culasse inférieure (2) dont l'ouverture cylindrique a une dimension d'au moins deux tiers du diamètre du cylindre moteur. - un ou plusieurs segments (5) assurant le role de coup de feu et d'é tanchéité entre la culasse et le noyau rotatif (1). - deux demie-lumières (11)(12) situées de chaque côté du noyau, l'une (11) étant destinée à la pipe d'admission, à.l'opposé la demie lumière (12) étant destinée à canaliser les gaz d'échappement. - une demie culasse supérieure (3) servant de chapeau au noyau rotatif (1) et aux paliers (4) et comportant des lumières identiques à celles de la demie culasse inférieure (2). Ce dispositif comportant une culasse à distribution par noyau rotatif a des dimensions proportionnelles à la cylindrée quelle qu'elle soit, et permet, pour-ne citer que quelques uns de ses multiples avantages, d'obtenir un rapport :cylindrée/rendement accru, une économie de carburant, et une possibilité de faire varier le taux de compression au gré du -constructeur. 2.- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les sections des canaux d'admission (11) et d'échappement (12) dans la culasse (2)(3) dépassent respectivement le quart de la section de l'alésage moteur. 3.- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau rotatif (1) est en forme de boule et qu'il a un évidemment qui peut avoir soit une forme de coeur (10) soit une forme allongée sur un tiers environ de sa circonférence extérieure, ce qui assure l'ouverture et la fermeture de l'admission et de l'échappement. 4.- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lumières (11) et (12) peuvent être de forme géométrique et notamment carrée, rectangulaire, ovale. 5. > Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moinsun segment (5) logé dans au moins une gorge (9) servant de coup de feu et d'étanchéité entre la demie culasse inférieure (2) et le noyau rotatif (1) dont la ou les formes permettent une auto-mise en place et par conséquent leur parfaite étanchéité. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un anneau (6) auto-lubrifiant situé entre la demie culasse supérieure (3) et le noyau rotatif (1) maintient constamment un film d'huile sur l'intégralité de la surface du dit noyau durant son cycle. 7.- Dispositif, selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que les anneaux (7) de retenue d'huile sont situés de part et d'autre du noyau rotatif (1) en regard des paliers (4). 8.- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau rotatif peut etre composé d'une matière isolante du type porcelaine et qu'une électrode positive est incorporée à un endroit précis du périmètre extérieur du noyau rotatif (1), une électrode négative fixe étant introduite dans la demie culasse inférieure (2), ce qui supprime la bougie d'allumage classique.