Brevet FR2595756A1 — publié le 19870918

D E S C R I P T I O N La présente invention concerne un système électromagnétique de commande d'ouverture et fermeture des soupapes d'admission et d'échappement d'un moteur à explosion à quatre temps L'ouverture et la. fermeture des soupapes d'admission et d'é chappement, sot traditionnellement commandées par tout un ensemble de pièces mécaniques, partant du mouvement de rotation du vilebrequin et aboutissant aux soupapes par un mouvement de va-et-vient des culbuteurs. Ce système traditionnel, composé d'une multitude de pièces mécaniques en mouvement(arbre à cames; poussoirs; tiges de culbuteurs; culbuteurs...),présente les inconvénients suivants: I)Nécesssité de lubrifier toutes ces pieces mécaniques en mouvement et donc lubrifier jusqu'au sommet du moteur. 2)Montage et calage précis de ces pièces. 3)Usinage plus couplexe:-du bloc moteur(passage des poussoirs et tiges). -du joint de culasse(passage des tiges de culbuteurs)0 -de la culasse(passage des tiges de culbuteurs), 4)Perte dténergie mécanique nécessaire à actionner les soue papes, ceci au détrimen de la motricité. 5)Calage précis de la. distribution. 6)Déterioration de certaines de ces piéces en cas de sur régime. Le systême selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Chaque soupapes d'admission et d'échappement est directement reliée à un systême électromagnétique fixé sur la culasse(1) du moteur à explosion,par son armature(I0), et isolé thermiquement par un joint(14). Ce système électromagnétique composé d'une armature(10) en en acier et d'un noyau ferromagnétique(I3) en acier doux ou en fer, entouré d'un ou plusieurs bobinages(IT)en fil de cuivre, est alimenté en courant continu, par l'allumeur(voir Fig. I), Ainsi, quand le Ier cylindre d'un moteur à explosion à quatre temps(et à 4 cylindres pour ltexemple) est au temps moteur explosion", la meme impulsion électrique conduite de l'allumeur vers la bougie du Ier cylindre, est conduite à l'électro-aimant commandant ltouverture de la soupape d'admission du 4éme cylindre, et à llélectro-aimant commandant l'ouverture de la soupape d'échappement du 2émé cylindre. Quand le 3éme cylindre sera au temps "explosion",l'impulsion électrique provenant de l'allumeur vers la bougie du 3éme cylindre,commandera l'ouverture de la soupape d'admission du 2éme cylindre, et la soupape d 'échappement du Ier cylindre. Quand le 4éme cylindre sera à son tour au temps "explosion", l'impulsion électrique allant de l'allumeur à la bougie du4éme cylindre, commandera l'ouverture de la soupape d'admission du Ier cylindre et de la soupape d'échappement du 3éme cylindre. Et quand le 2éme cylindre sera au temps "expl#sion",l'impulsion électrique allant de l'allumeur à la bougie du 2éme cylindre, c;ommandera l'ouverture de la soupape d'admi-ssion du 3éme cylindre et de la soupape d'échappement du 4éme cylindre. ( voir Fig. 2),Ceci quel que soit le nombre de cylindre. Le systême selon l'invention apporte les avantages suivants;-I)Suppression de pièces mécaniques en mouvement(pous- soirs, tiges de culbuteurs, culbuteurs). 2) Suppression de la rampe de culbuterie,du cache culbu- teurs, de la pompe à huile. -3)Arbre à came, remplacé par un simple arbre avec uniquement un engrenage pour l'allumeur. -4)Simplification de l'usinage de la culasse,du joint de culasse, du bloc moteur. -5)Economie d'huile moteur,réduction du carter d'huile. -6)Plus de calage de distribution. -7)Energie mécanique nécessaire à actionner les soupa pes,récupérée au profit de la motricité. selon une variante ltélectro-aimant destiné à assurer l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission et d'échappe ment,peut être de n'importe quel type(à noyau droit, à noyau en fer à cheval, cuirassé, à noyau plongeur, ...) Dans la pressente description, l'électo-aimant utilisé est celui schématisé succinctement pour la forme sur la Fig. 3 , et de façon plus détailléesur la Fig. I ,pour le fonctionnement. Le bobinage(II) nous permet d'obtenir lors du passage du courant électrique émanant de l'allumeur,une source de champ magnétique. Le noyau de fer(13) dans le champ magnétique produit par le bobinage(11) modifie le spectre et pernet d'une part de renforcer considérablement l'aimantation et d'autre part de la rendre temporaire, Le noyau de fer doux(13) est terminé par des pièces polaires tronconiques(19), de ce fait les lignes d'induction sont con- centrées dans un espace étroit et l'induction sera intense. Quand le courant passe dans le bobinage(II),le fer doux(13) s'aimante et se plaque contre ltarmature(10) en acier, en entrainant dans sa course descendante la soupape(5) qui ouvre le conduit d'admission ou d'échappement(15), permettant lten trée du mélange gazeux détonnant, provenant du collecteur d'ad- mission, ou libérant les gaz brulés,dans le conduit d'échap- pement. Dès que le courant provenant de l'allumeur ,ne passe plus dans le bobinage(11), l'aimantation cesse et le noyau de fer (13) poussé par les ressorts de rappel(16), remonte suivant les guides(8) à sa position initiale , entraînant avec lui la soupape(5), qui referme le conduit d'admission ou d'échappement(15). Dans la Fig. I ,la distance "a" doit être inférieure à 1a distance "b".cette distance "a" se régle soupape en position fermée,l'électro-aimant tenu appuyé vers le bas,jusqu'à ce que la distance "a" soit à la dimension nécessaire à la bonne ouverture de la soupape ,sans qu'elle soit égale ou supérieur à la distance "b".Ensuite bloquer la tige(I7) de la soupape(5) à l'aide des vis de serrage(18). Le joint fixe(6) sera usiné dans la tige de la soupape(5),de telle façon qu'il soit bien en position fermée quand la soupape est en position fermée. Le joint réglable (7) doit être en position fermée et donc bien emboîté dans l'armature en acier(10),quand la soupape est en position ouverte. Le joint thermique(I4) permettra de remédier aux effets produits gar la température, qui rendent nul l'aimantation à partir de 750 C (point de Curie). Compte tenu que les dimensions des éléments composants l'élec- tro-aimant sont fonction des dimensions de la culasse sur laquelle ils doivent s'adapter, et considérant les formules suivantes: Dans l'exemple ci-dessus, nous voyons que pour obtenir une force d'aimantation de l'ordre de II Kgf, il nous a fallu un bobinage de I0000 spires au métre, avec un courant d'une intensité de 25 Ampères(ceci nous donnant une induction de 0,31 Tesla), et une surface de contact de 0,003 2. Il faudra donc augmenter ou diminuer une ou plusieurs de ces données, selon que l'on désire augmenter ou diminuer la force d'aimantation. Les ressorte de rappel quant à eux, devront être de force inférieure à la force d'aimantation, mais de force suffisante pour ramener le noyai ferromagnétique à sa position haute et ainsi assurer une bonne fermeture de la soupape. Le système selon l'invention est particulièrement destiné aux moteurs à explosion à 4 temps, quel#que soit le nombre de cy lindres, et quelque soit leur utilisation: Automobile ou Industrie. REVENDICATIONS I)SystAme d'ouverture et de fermeture des soupapes(5) d'admission et d'échappement d'un moteur à explosion et à quatre temps, caractérisé par un électro aimant par soupape(5), et alimenté en son temps par les impulsions électriques provenant de l'allumeur. 2)Systême selon la revendication I, caractérisé en ce que l'électro-aimant peut-8tre de n'importe quels types et formes. 3)Systême selon l'une quelconque des revendications précédents, caractérisé en ce que le systême électomagnétique peut-8tre fixé indépendemment de la culasse(I) ,et être relié à la soupapes d'admission ou d'échappement par des pié@@ ces intermédiaires. L E G E N D E D E L A Figure N I. I. Culasse 2. JOint de culasse 3. Cylindre 4, Chambre de combustion 5, Soupape 6. Joint fixe 7. Joint réglable 8. Guide 9. Bloc moteur IO. Armature en acier 11. Bobinage I2, Flasque I3. Noyau de l'électoaimant 14. Joint thermique I5. Conduit d'admission ou d'échappement I6. Ressort de rappel de l'électro aimant I7, Tige de soupape I8, Vis de réglage et de fixation de la soupape sur l'électro aimant 19. Pièce tronconique.