Brevet FR2549136A1 — publié le 19850118

Moteur à combustion interne à piston alternatif, comportant une chambre de combustion formée dans un évidement de la culasse La présente invention concerne un moteur à combustion interne à piston alternatif à compression du mélange, comportant des soupapes en tête et inclinées par rapport à l'axe du cylindre, une chambre de combustion étant formée dans une extension de la culasse, dont la convexité est tournée vers le haut, qui est symétrique par rapport à l'axe du cylindre et 10 dont la périphérie comprend deux grands arcs de cercle diamétralement opposés, ainsi qu'au moins deux petits arcs de cercle qui s'y raccordent, et les soupapes étant rapprochées de la périphérie de la chambre de combustion et formant avec elle des rétrécissements. Dans un moteur à combustion interne de ce type, connu par la DE-A 2 012 632, chaque moitié de la chambre de combustion formée dans la culasse comprend deux évidements bombés symétriques par rapport à l'axe du cylindre, dont les parois sont formées par des surfaces sphériques A chaque évidement 20 correspond une soupape d'échappement et une soupape d'admission Les deux évidements sont séparés par une nervure pour obtenir, sans utiliser de surfaces d'écrasement, la formation de deux tourbillonnements et obtenir ainsi un bon brassage et une combustion optimale du mélange carburant-air Cette ner25 vure présente cependant des inconvénients du point de vue thermique En effet, elle atteint une température plus élevée que le reste de la paroi de la chambre de combustion et peut être, par suite, le point de départ de phénomènes de détonation, de sorte qu'une telle chambre de combustion ne permet pas un taux de compression élevé En outre, la nervure empêche le tourbillonnement d'avoir un écoulement total embrassant toute la chambre de combustion, nécessaire lorsqu'on veut chasser le plus possible de la chambre de combustion les gaz d'échappement résiduels après la course de compression, pour 35 la remplir complètement de mélange fraîchement aspiré Ce point de vue est au premier plan en particulier dans le cas des moteurs à combustion interne à quatre soupapes qui tiennent compte des coûts de production supérieurs en raison d'une amélioration de l'admission. En conséquence, l'invention a pour objet de conformer la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à piston alternatif, de façon à permettre une bonne admission du mélange air-carburant et un taux de compression élevé. Pour améliorer encore les conditions d'admission et d'échappement de la chambre de combustion, on prévoit deux soupapes d'admission et deux soupapes d'échappement respectives-inclinées en formant un V entre elles dans la direction 10 longitudinale du moteur à combustion interne; le bombement de la chambre de combustion est adapté à la position angulaire des soupapes. On va décrire à présent avec davantage de détails un exemple d'exécution non limitatif de moteur à combustion 15 interne à culasse à quatre soupapes selon l'invention, en regard du dessin annexé schématique dont: La figure 1 est une coupe transversale d'une culasse La figure 2 est une coupe longitudinale suivant la ligne II-II de la figure 1; La figure 3 est une vue de dessous d'une moitié de chambre de combustion; La figure 4 représente le contour de la chambre de combustion dans le plan de symétrie transversal IV-IV de la soupape d'admission et de la soupape d'échappement; La figure 5 représente l'arc de raccordement à la chambre de combustion pour la soupape d'admission dans les plans a à i; La figure 6 représente l'arc de raccordement à la chambre de combustion pour la soupape d'échappement dans les 30 plans j à r. Dans la culasse 1 d'un moteur à combustion interne est formée une chambre de combustion 2 tournant sa convexité vers le haut, deux canaux d'admission 4 et deux canaux d'échappement 5 commandés par deux soupapes d'admission 6 et 35 deux soupapes d'échappement 7 débouchant dans la paroi bombée 3 de la chambre de combustion Chaque moitié 2 ' de la chambre de combustion comprend une soupape d'admission 6 et une soupape d'échappement 7 plus petite qui forment un toit par rapport à la chambre de combustion 2 dans leur plan de symétrie transversal IV-IV Le bombement de la chambre de combustion 2 est conformé de façon qu'en chaque point des arcs de raccordement de rayon maximal aillent des surfaces frontales 5 des soupapes d'admission 6 et des soupapes d'admission 7 ou de leurs sièges rapportés à la périphérie 8 de la chambre de combustion Chaque moitié de la périphérie 8 de la chambre de combustion se compose d'un grand arc de cercle 9, de deux petits arcs de cercle 10 qui s'y raccordent des deux côtés et 10 de deux droites parallèles 11 qui leur sont tangentes. Comme le montrent les figures 3, 5 et 6, les rayons des arcs de raccordement 12 sont minima aux rétrécissements 13 et 14 que forment les soupapes 6, 7 avec la périphérie 8, ils augmentent alors de façon continue dans les deux directions 15 périphériques de la périphérie 8 de la chambre de combustion et ils atteignent leurs valeurs maximales dans les deux plans de symétrie 15, 16 mutuellement perpendiculaires entre les soupapes 6 et 7 Pour cela, sur la figure 3, les plans a, b, c, d, e, f, g, h, i, passent par la chambre de combustion dans 20 la zone de la soupape d'admission 6, les plans j, k, 1, m, n, o, p, q, r, dans la zone de la soupape d'échappement 7 Sur les figures 5 et 6, ces plans coupent les arcs de raccordement 12 partant de la périphérie de la chambre de combustion. Plus il passe de tels plans par la chambre de combustion, 25 mieux son bombement peut, uniquement du point de vue de la construction, se rapprocher de l'idéal d'une augmentation continue des rayons des arcs de raccordement. La bougie d'allumage 17 se trouve sur la ligne d'intersection des plans de symétrie 15 et 16 mutuellement perpendi30 culaires dans une élévation 18 pénétrant dans la chambre de combustion, qui monte légèrement de la paroi 3 de la chambre de combustion et est arrondie avec un grand rayon. Les surfaces frontales des soupapes d'admission 6 et des soupapes d'échappement 7 s'insèrent dans la paroi 3 de la 35 chambre de combustion sans gradins ni arêtes Pour cela, la soupape d'admission et la soupape d'échappement de chaque moitié 2 ' de la chambre de combustion sont inclinées l'une par rapport à l'autre en formant un V, on peut calculer leur angle d'inclinaison avec l'axe 19 du cylindre par la relation: s 4.f tg = e-1 o s/D = rapport de la course du piston à l'alésage; f = volume de la chambre de combustion de la culasse volume de compression c = volume de compression = taux de compression. 10 cylindrée Dans le mode d'exécution de l'invention représenté sur le dessin, s/D = 0,83; e = 11; D = 95 mm. Si l'on fixe f à 0,7, on obtient un angle d'inclinai15 son a = 13 , si l'on choisit pour f une valeur de 0,9, l'angle d'inclinaison a est de 16, 5 A partir de ce résultat de calcul, on a fixé l'angle d'inclinaison a à 14 pour la soupape d'admission, et l'angle d'inclinaison a' à 15 pour la soupape d' échappement. Pour adapter de façon optimale les surfaces frontales des soupapes au bombement de la paroi 3 de la chambre de combustion, les deux soupapes d'admission 6 et les deux soupapes d'échappement 7 sont également inclinées mutuellement en formant un V dans la direction longitudinale du moteur Leur angle d'inclinaison e avec l'axe 19 du cylindre est d'environ 6 , les surfaces périphériques 20, 21 des arbres à cames 22, 23 sont inclinées du même angle Du fait que ces surfaces biseautées présentent le même angle et en sens contraire, lorsque les deux soupapes d'admission et d'échappement sont 30 actionnées, les forces axiales agissant sur les arbres à cames 22 et 23 se compensent mutuellement. REVENDICATIONS 1 Moteur à combustion interne à piston alternatif à compression du mélange, comportant des soupapes en tête et inclinées par rapport à l'axe du cylindre, une chambre de com5 bustion étant formée dans un évidement de la culasse, chambre dont la convexité est tournée vers le haut, qui est symétrique par rapport à l'axe du cylindre et dont la périphérie comprend deux grands arcs de cercle diamétralement opposés, ainsi qu'au moins deux petits arcs de cercle qui s'y raccordent, et les soupapes étant rapprochées du bord de la chambre de combustion et formant avec elle des rétrécissements, caractérisé en ce que le rayon des arcs de raccordement ( 12) des surfaces frontales ( 6 ',7 ') des soupapes avec la périphérie ( 8) de la chambre de combustion augmente de façon continue dans les deux directions 15 périphériques du bord ( 8) de la chambre de combustion, et atteint sa valeur maximale à peu près sur un plan de symétrie ( 15) entre les soupapes ( 6,7). 2 Moteur à combustion interne selon la revendication 1, chaque culasse comprenant deux soupapes d'admission et deux 20 soupapes d'échappement, caractérisé en ce que les deux soupapes d'admission ( 6) et les deux soupapes d'échappement ( 7) sont inclinées mutuellement l'une par rapport à l'autre en formant un V dans la direction longitudinale du moteur à combustion interne et sont actionnées par des cames ( 20,21) comportant des 25 surfaces biseautées inclinées de façon correspondante. 3 Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bougie d'allumage ( 17) se trouve sur une élévation ( 18) arrondie pénétrant dans la chambre de combustion, qui se raccorde avec un grand rayon de raccorde30 ment avec la paroi bombée ( 3) de la chambre de combustion descendant vers la périphérie ( 8) de la chambre de combustion. 4 Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la bougie d'allumage ( 17) se trouve sur la ligne d'intersection des deux 35 plans de symétrie ( 15,16) mutuellement perpendiculaires, entre les soupapes ( 6,7). Moteur à combustion interne selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les surfaces frontales ( 6 ',7 ') des soupapes ( 6,7) sont sensiblement tangentes aux arcs de raccordement ( 12). 6 Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une moitié de la périphérie ( 8) de la chambre de combustion, comprenant une soupape d'admission ( 6) et une soupape d'échappement ( 7), se compose d'un grand arc de cercle ( 9), de deux petits arcs de cercle ( 10) se raccordant des deux côtés et de 10 deux droites ( 11) ou arcs de cercle de très grand rayon parallèles s'y raccordant tangentiellement. 7 Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison a des soupapes avec l'axe du cylindre est déterminé par la relation: 15 s 4 5 f tg a = s-1 o s/D = course du piston alésage f = volume de la chambre de combustion de la culasse volume de compression = volume de compression = taux de compression. cylindrée 8 Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce 25 que, pour des moteurs à combustion interne à aspiration libre, f = 0,7 à 0,9; pour des moteurs à combustion interne suralimentés, f = 0,6 à 0,8, les plus grandes valeurs s'appliquant dans les deux cas à la soupape d'échappement ( 7) et, par suite, l'angle d'inclinaison a de la soupape d'échappement ( 7) étant 30 corrélativement supérieur au maximum de 3 à l'angle d'inclinaison a' de la soupape d'admission ( 6).