Brevet FR2652384A1 — publié le 19910329

L'invention concerne un moteur à combustion in- terne à distribution par soupapes, qui comprend,pour cha- que cylindre du moteur, un premier groupe de soupapes composé de trois soupapes d'admission et un deuxième groupe de soupapqs) composé d'au moins une soupape d'échappement, l'axe d'une soupape d'un groupe étant in- cliné sur le plan longitudinal médian qui passe par la rangée des alésages des cylindres du moteur d'un angle qui est différent de celui des axes des autres soupapes, et se trouvant à une distance différente dudit plan lon- gitudinal médian, ainsi qu'un arbre à cames qui commande les soupapes d'admission et un deuxième arbre à cames qui commande les soupapes d'échappement, et des leviers oscillants montés rotatifs sur des axes et qui servent à commander les soupapes correspondantes par l'intermédiai- re des cames correspondantes des arbres à cames. Dans le brevet des E.U.A. 4 617 881, on décrit un moteur à combustion interne comprenant pour chaque cy- lindre un qroupe de trois soupapes d'admission et un au- tre groupe composé de deux soupapes d'échappement, les- quelles soupapes sont disposées autour d'une bougie d'al- lumage prévue en position centrale dans la chambre de combustion. Pour obtenir une disposition optimale des soupapes dans la chambre de combustion, ces dernières sont inclinées sur le plan longitudinal médian qui passe par la rangée des alésages des cylindres. La soupape cen- trale des trois soupapes d'admission présente une plus forte inclinaison que les deux autres soupapes d'admis- sion, ou soupapes extérieures. Par suite, l'extrémité de la tige de la soupape d'admission centrale dans la culas- se est relativement éloignée dudit plan longitudinal mé- dian. Etant donné que l'actionnement de la soupape d'ad- mission centrale selon le brevet US précité doit s'effec- tuer par un poussoir à godet, l'arbre à cames qui comman- de les soupapes d'admission doit nécessairement passer au-dessus du poussoir à godet de cette soupape centrale. Ceci conduit au fait que l'axe de l'arbre à cames doit être placé relativement loin à l'extérieur dans la culas- se, de sorte que la largeur de la culasse est indésira- blement augmentée. Etant donné que, d'un autre côté, les soupapes d'admission extérieures du groupe de soupapes d'admission sont moins fortement inclinées que la soupa- pe centrale, leur distance à l'arbre à cames croit à son tour inévitablement et il est nécessaire de prévoir des leviers oscillants de plus grande longueur pour les ac- tionner. De ce fait, les masses mises en mouvement dans la commande des soupapes s'accroit indésirablement et il se produit des déformations élastiques inévitables dans la commande des soupapes, sous l'effet des leviers plus longs. Un autre inconvénient consiste en ce que, pour at- teindre une course identique pour toutes les soupapes d'admission d'un qroupe de soupapes, avec cette commande des soupapes, d'une part directement par l'intermédiaire des poussoirs à godet et, d'autre part, par l'intermé- diaire des leviers oscillants, il est nécessaire de pré- voir différentes formes de cames, ce qui rend la fabrica- tion de l'arbre à cames plus compliquée. Du fait qu'on utilise des poussoirs à godet et des leviers oscillants, la diversité des pièces est désavantageusement augmentée dans les commandes de soupapes de ce qenre. Le but de l'invention est donc de créer, dans un moteur à combustion interne à distribution par soupa- pes du genre en question, une tringlerie de soupapes qui, tout en conservant une disposition avantageuse des soupapes dans la chambre de combustion, présente une dis- position simple des composants de la tringlerie de soupa- pes dans la culasse, avec une faible dépense de pièces, et qui ne présente qu'un faible encombrement dans la cu- lasse. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que les axes des soupapes présentent tous à peu près la même distance à l'axe longitudinal de l'arbre à cames et par le Eait que les leviers oscillants corres- pondant aux soupapes d'un groupe de soupapes sont articu- lés alternativement des deux côtés de l'arbre à cames, à peu près à la même distance de cet arbre. Selon une autre caractéristique de l'invention, les axes des soupapes présentent la même distance à l'axe longitudinal de l'arbre à cames et les leviers os- cillants correspondant aux soupapes d'un qroupe de soupa- pes sont articulés alternativement des deux côtés de l'arbre à cames à la même distance de cet arbre. Selon une autre caractéristique de l'invention, les leviers oscillants des soupapes centrales d'un grou- pe de soupapes et les leviers oscillants des soupapes ex- térieures d'un groupe de soupapes sont articulés chacun sur son arbre propre. Un moteur à combustion interne à distribution par soupapes comprend, pour chaque cylindre, un premier groupe de soupapes composé de trois soupapes d'admis- sion, ainsi qu'un deuxième qroupe de soupapes composé d'au moins une soupape d'échappement. L'axe d'une soupa- pe d'un groupe est incliné par rapport aux axes des au- tres soupapes du groupe, de sorte que l'extrémité de la tige de cette soupape se trouve à une distance du plan médian longitudinal imaginaire qui passe par la rangée des alésages des cylindres du moteur qui est différente de la distance des extrémités des tiges des autres soupa- pes du groupe. Un arbre à cames destiné à commander les soupapes du premier groupe de soupapes des cylindres pré- sente son axe longitudinal au-dessus des extrémités des tiges de soupapes, à peu près à égale distance des axes des soupapes. Les cames associées à cet arbre à cames ac- tionnent les soupapes qui leur sont associées respective- ment par l'intermédiaire de leviers oscillants qui sont en contact avec les extrémités des tiqes de soupapes a leur extrémité libre. A leur autre extrémité, les le- viers oscillants d'un groupe de soupapes sont articulés alternativement des deux côtés de l'arbre à came, à peu près à égale distance de celui-ci. Grâce à cette disposition, la largeur de la cu- lasse peut être réduite et, pour réduire la diversité des pièces, toutes les soupapes du groupe sont action- nées par des leviers oscillants analogues. La longueur des leviers oscillants est limitée et ceci permet d'assu- rer une réduction des masses et des déformations élasti- ques. Par ailleurs, la configuration en toit de la cham- bre de combustion et la forme avantageuse de la chambre de combustion peuvent ainsi rester conservées. Un exemple de réalisation de l'invention est dé- crit ci-après en regard du dessin. Sur ce dessin, la figure 1 est une vue de dessus d'une comman- de de soupapes selon l'invention qui est relative aux soupapes d'admission d'un cylindre; la figure 2 est une coupe de la commande de sou- papes selon l'invention, prise selon la ligne de coupe Il-II de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté dans une vue de dessus la disposition de la commande de soupapes pour les soupapes d'admission d'un cylindre d'un moteur à com- bustion interne. Pour la clarté du dessin, les éléments du moteur comme, par exemple, la culasse, ne sont pas re- présentés sur cette figure. Par ailleurs, on a omis de représenter le côté d'échappement puisque ce côté peut être d'une configuration quelconque. C'est ainsi qu'on peut imaginer de prévoir une seule soupape d'échappement ou plusieurs soupapes d'échappement par cylindre. Par ailleurs, il est particulièrement avantageux de prévoir également sur le côté d'échappement une disposition des soupapes qui correspond à la disposition du côté d'admis- sion. D'un côté du plan longitudinal médian qui passe par la rangée des alésages des cylindres du moteur, est disposé un groupe de trois soupapes d'admission 2, 3 et 4, dont on peut voir sur cette figure les ressorts de soupapes 5 ainsi que les coupelles d'appui 6 de ces res- sorts. On a désigné par 7, 8, et 9 les axes des soupapes correspondantes 2, 3 et 4. Au point d'intersection entre le plan longitudinal médian 1 et un plan 10 qui passe par l'axe 8 de la soupape centrale 3 du qroupe, et est orienté perpendiculairement au plan lonqitudinal médian 1, est prévue une bougie d'allumage Il qui se trouve ain- si au centre de la chambre de combustion 12 indiquée en trait interrompu, et par conséquent dans une position op- timisée. Dans le plan de la chambre de combustion 12, la bougie d'allumage 11 est entourée en une couronne par les têtes, non représentées, des soupapes 2, 3 et 4 ain- si que par les têtes des soupapes d'échappement non re- présentées. Ceci donne une disposition des soupapes et de la bouqie d'allumage dans la chambre de combustion qui est avantageuse pour le fonctionnement du moteur. Pour obtenir cette disposition, il faut que les axes 7, 8 et 9 des soupapes 2, 3 et 4 soient inclinés sur le plan longitudinal médian 1 et que l'axe 8 de la soupape centrale 3 du groupe de soupapes soit plus inclinée que les axes 7 et 9 des deux soupapes extérieures 2 et 4. Afin de permettre une commande uniforme des soupapes 2 à 4, avec une construction compacte de la culasse, l'arbre à cames 13 est disposé entre les soupapes 2 à 4 préci- tées de telle manière que les axes 7 à 9 des soupapes soient à peu près la même distance a de l'axe longitudi- nal 14 de l'arbre à cames 13. Ici, la commande des soupa- pes est assurée par les cames 15, 16 et 17, prévues sur l'arbre à cames 13 qui actionne les soupapes 2, 3 et 4 correspondantes par l'intermédiaire de leviers oscil- lants correspondants 18, 19 et 20. Ces leviers oscil- lants 18, 20 et 19 du groupe de soupapes 2, 3, 4 sont al- ternativement disposés de part et d'autre de l'arbre à cames 13, à peu près à la même distance b de cet arbre et, par exemple, articulés sur des éléments hydrauliques 21 et 22 respectivement prévus dans la culasse 29. Sur la Eigure 2, on a représenté une coupe d'une commande de soupapes selon l'invention prise selon la ligne de coupe II-II de la figure 1, sur laquelle les éléments analogues à ceux de la figure 1 sont désignés par les numéros de référence déjà utilisés sur la figure 1. La figure montre en coupe un cylindre 23 possédant une chemise 24 encastrée dans un bloc moteur 25. Le cy- lindre 23 reçoit un piston 26 qui est relié, par l'inter- médiaire d'une bielle 28 articulée sur l'axe de piston 27, au vilebrequin, non représenté ici, du moteur à com- bustion interne. Sur le bloc moteur 25 est posée d'une facon connue une culasse 29 qui est séparée du bloc mo- teur 25 par un joint de culasse 30. La fixation de la cu- lasse 29 au bloc moteur 25 est universellement connue et ne demande donc pas à être représentée ni décrite ici d'une façon plus détaillée. aussi bien le bloc moteur 25 que la culasse 29 sont habituellement munis de cavités et de conduits pour le passage du fluide de refroidisse- ment, qu'on a omis de représenter sur cette figure pour la clarté du dessin. Dnas la chambre de combustion 12 du cylindre 23 débouchent des conduits d'admission pouvant être fermés par des soupapes d'admission, dont on ne peut voir ici que le conduit d'admission 31, avec la sou- pape d'admission 3 correspondante. La tige de la soupape 3 est guidée mobile en translation axiale dans la culas- se 29 et la soupape 3 est maintenue dans sa position de fermeture à l'aide d'un ressort 5 qui prend appui, d'une part, dans la culasse 29 et, d'autre part, sur une cou- pelle d'appui 6 fixée à la soupape 3. L'axe 8 de la sou- pape 3 est incliné d'un angle Q. par rapport à l'axe lon- gitudinal médian 1 et il coupe ce plan 1 sur une droite S qui s'étend dans la direction longitudinale du moteur. En arrière de la soupape 3 est dessinée partiellement une deuxième soupape 4 du groupe de soupapes d'admis- sion, qui est identique en fonctionnement, et dont l'axe 9 forme avec le plan longitudinal médian 1 un angle / plus petit que l'angle o formé entre l'axe 8 de la sou- pape et le plan longitudinal médian 1, l'axe 9 coupant lui aussi le plan longitudinal médian 1 sur la droite S. On obtient donc ainsi, en combinaison avec la bougie d'allumage 11 placée en position centrale dans la cham- bre de combustion 12, une organisation optimisée de cet- te chambre de combustion. Si les axes des soupapes sont inclinés non seulement par rapport au plan longitudinal médian 1 mais en supplément également dans la direction longitudinale du moteur, la droite S se réduit à un point ou se coupent tous les axes des soupapes ainsi que l'axe longitudinal de la bougie d'allumage 11, de sorte qu'on peut réaliser une géométrie adaptée à une forme sphérique de la chambre de combustion 12. Les soupapes d'admission, dont on n'a représen- té ici que les deux soupapes 3 et 4, sont actionnées par une came correspondante (ici: came 16 pour le levier os- cillant 19 de la soupape 3), par l'intermédiaire de le- viers oscillants correspondants 19 ou 20 respectivement. Les leviers oscillants d'un groupe de soupapes 2 (non re- présentée ici), 3 et 4 sont alternativement articulés de part et d'autre de l'arbre à cames, dans des éléments hy- drauliques, 21 ou 22 respectivement, qui servent à la compensation des jeux. La distance de ces éléments hy- drauliques, 21 et 22 respectivement, à l'axe longitudi- nal 14 de l'arbre à cames 13, vis-à-vis duquel les axes 7, 8 et 9 des soupapes présentent à nouveau une distance autant que possible identique, est ici avantageusement identique. Avec cette disposition, il est possible de donner la même configuration à un grand nombre de pièces telles que les leviers oscillants et les soupapes et, dans certaines circonstances, il est aussi possible d'utiliser la même forme de came pour toutes les soupapes d'admission. En dépit de la divergence des axes des soupapes, la culasse 29 ne demande qu'une faible lar- geur, grâce à la disposition avantageuse de la commande de soupapes. La culasse est fermée vers le haut par un couvercle de culasse 32 qui est monté à joint étanche sur la culasse à l'aide d'un joint 33. La fixation de ce couvercle est d'une importance secondaire pour l'inven- tion et n'est donc pas représentée. Le côté échappement de la culasse 29 est muni d'un conduit d'échappement 34 qui est fermé à l'aide d'une soupape 35. La tige de cette soupape 35, présente ainsi que les soupapes d'admission déjà décrites, une coupelle d'appui contre laquelle le ressort de soupape 5 prend appui, et elle est ainsi maintenue dans la posi- tion de fermeture. L'axe 40 de la soupape est incliné de l'angle. sur le plan longitudinal médian 1 et coupe ce plan sur la droite d'intersection ou au point d'intersec- tion S. La soupape 35 est actionnée par un arbre à cames 36 qui est muni de cames 37, par l'intermédiaire d'un le- vier oscillant 38 qui est articulé sur un élément hydrau- lique 39. Le côté d'échappement représenté peut compor- ter, pour chaque cylindre, aussi bien une soupape d'échappement qu'un groupe de soupapes d'échappement. Ce groupe de soupapes d'échappement peut avantageusement être agencé et monté de la même façon que le groupe de soupapes d'échappement décrit plus haut, c'est-à-dire qu'il peut avantageusement présenter trois soupapes d'échappement par groupe. Dans ce cas, l'angle (ici: e) formé entre le plan longitudinal médian 1 et l'axe de soupape correspondant (ici: 40), correspond à l'angle correspondant o ou P correspondant qu'on trouve sur le côté d'admission. L'espace Eormé dans cette partie de la culasse 20 est ici aussi fermé vers le haut par un cou- vercle de culasse 32, avec un joint 33. Le côté d'admis- sion et le côté d'échappement sont alors symétriquement identiques à l'exception des différences de forme des ca- mes entre l'admission et l'échappement. Contrairement à l'utilisation de poussoirs à go- det, l'utilisation de la commande par leviers oscillants permet d'obtenir, même en présence de différences d'in- clinaison des axes des soupapes, une commande des soupa- pes utilisant un arbre à cames par groupe de soupapes, c'est-à-dire un arbre à cames qui commande l'admission et l'échappement, sans limitation de la course des soupa- pes et en conservant en même temps un faible encombre- ment. Bien que, dans l'exemple de réalisation de l'in- vention qui est décrit ici, la commande des soupapes n'ait été représentée que pour un seul cylindre d'un mo- teur à combustion interne, il est évident que l'inven- tion n'est pas limitée à cet exemple de réalisation mais que l'invention peut aussi être appliquée au cas de mo- teurs à combustion interne multicylindriques de toutes les sortes de construction déjà connues telles que, par exemple, les moteurs en ligne, les moteursen V, etc.. R E V E N D I C T I O N S 1. Moteur à combustion interne à distribution par soupapes, qui comprend, pour chaque cylindre du mo- teur, un premier groupe de soupapes composé de trois sou- papes d'admission et un deuxième groupe de soupap(s) com- posé d'au moins une soupape d'échappement, l'axe d'une soupape d'un groupe étant incliné sur le plan lonqitudi- nal médian qui passe par la rangée des alésages des cy- lindres du moteur d'un angle qui est différent de celui des axes des autres soupapes, et se trouvant à une dis- tance différente dudit plan longitudinal médian, ainsi qu'un arbre à cames qui commande les soupapes d'admis- sion et un deuxième arbre à cames qui commande les soupa- pes d'échappement, et des leviers oscillants montés rota- tifs sur des axes et qui servent à commander les soupa- pes correspondantes par l'intermédiaire des cames corres- pondantes des arbres à cames, caractérisé en ce que les axes (7, 8, 9) des soupapes présentent tous à peu près la même distance (a) à l'axe longitudinal (14) de l'ar- bre à cames (13) et en ce que les leviers oscillants (18, 19, 20) correspondant aux soupapes (2, 3, 4) d'un groupe de soupapes sont articulés alternativement des deux côtés de l'arbre à cames (13), à peu près à la même distance (b) de cet arbre. 2. Moteur à combustion interne selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les axes (7, 8, 9) des soupapes présentent la même distance (a) à l'axe lonqitu- dinal (14) de l'arbre à cames (13) et les leviers oscil- lants (18, 19, 20) correspondant aux soupapes (2, 3, 4) d'un groupe de soupapes sont articulés alternativement des deux côtés de l'arbre à cames (13) à la même distan- ce (b) de cet arbre. 3. Moteur à combustion interne selon la revendi- cation 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que 1l les leviers oscillants (19) des soupapes centrales (3) d'un groupe de soupapes et les leviers oscillants (18, ) des soupapes extérieures (2, 4) d'un groupe de soupa- pes sont articules chacun sur son arbre propre (21, 22).