Brevet FR2706529A1 — publié le 19941223

DESCRIPTION Système de soupapes emboitées pour moteur thermique à culbuteurs La présente invention concerne un dispositif pour améliorer l'entrée et la sortie des gaz dans le ou les cylindres d'un moteur à explosion 4 temps à culbuteurs. L'admission et l'échappement de ces gaz sont traditionnellementeffectués par des soupapes en tête placées côte à côte sur la culasse qui limite leur surface et freine le passage de ces gaz. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient en augmentant sensiblement la surface des têtes de soupapes. Il comporte en effet selon une première caractéristique un jeu de soupapes emboitées l'une dans l'autre. Il y a donc une soupape interne et une soupape externe. Selon des modes-particuliers de réalisation La soupape interne est semblable nacelle que l'on monte habituellement dans tous moteurs à explosion à culbuteurs. La soupape externe, en plus de sa fonction de soupape est conçue, pour contenir la soupape interne et lui servir de siège et de guide. L'une ou l'autre peut être admission ou échappement. La culasse pour recevoir ces soupapes comprend trois éléments. 1 ) La chambre basse ou débouchent les soupapes externes. 20) La chambre haute ou débouchent les soupapes internes. 30) Le plateau mécanique qui reçoit l'arbre à camez les culbuteurs etc. La figure 1 représente en coupe un jeu de soupapes emboitéespiacé dans la culasse, la soupape externe est plus petite que l'alésage du cylindre. La figure 2 représente en coupe un jeu de soupapes emboitées placé dans la culasse celle-ci munie d'une plaque permet de monter une soupape externe ayant une tête d'un diamètre égal et même supérieur à l'alésage du cylindre. Les figures 3 et 4 représentent en coupe la chambre haute et la chambre basse. La figure 5 représente en coupe un jeu de soupapes emboîtées, la soupape interne est double, donc s'ouvrant en deux temps. En référence' ces dessins, la soupape interne (1) est solidaire de la rondelle de retenue (2) qui est bloquée par des clavettes demi-lune (3) (système habituel). Cette rondelle de retenue tient le ressort de soupape (4) qui maintient toutes les soupapes fermées, c'est le ressort de rappel des deux soupapes, il s'appuie sur le plancher (26). La soupape externe (5) est constituée d'un tube (6) dont le diamètre approximatif égale la diamètre de la tête de soupape (7) moins deux à trois fois son déplacement. L'extrémité de ce tube peut-être évasé (8) fig. 1 ou recevoir une bague(8) fig. 2 , formant la tête de la soupape annulaire et le siège(9) de la soupape interne. Des ailettes (10) fixées perpendiculairement et longitudinalement à la paroi intérieure de ce tube maintiennent au centre un tube coaxial (11) qui sert de guide à la soupape interne (1) et de queue (12) à la soupape externe. Le nombre, la disposition et la dimension des ailettes varient suivant 1 'échange thermique que 1 'on désire obtenir entre les deux soupapes. La soupape externe est maintenue par le tube (6) coulissant dans la buse de la chambre basse et par la queue (12) coulissant dans la chambre haute. Le tube coaxial (11) est renforcé pour permettre son décolletage formant cuvette pour recevoir un jeu de clavette demi-lune (14) et sa rondelle (15),pour maintenir un ressort (16) qui aidera le ressort de rappel pour la fermeture de la soupape externe et maintiendra celle-ci fermée lors de l'ouverture de la soupape interne. Le tube coaxial se termine par des tiges (17) placées dans son prolongement et qui traverse librement la rondelle (2) par des orifices (13). Une rondelle (18) placée sur les tiges servira de plateforme de commande pour le culbuteur. Le dépassement de la soupape (1) de la rondelle (18) ainsi que la distance entre la rondelle (2) et la queue de soupape (12) doiventetre supérieur à la course de la soupape (1). Le montage suivant la figure 1 oblige de monter une soupape externe plus petite que l'alésage du cylindre. Les gaz doivent passer entre la paroi du cylindre et la tête de la soupape. En ajoutant une plaque (19) épaisse d'environ deux fois la course de la soupape , on peut monter une soupape pouvant aller jusqu'à un diamètre supérieur à l'alésage suivant la figure 2. Le tube (6) est prolongé de façon que le taux de compression soit respecté. On peut aussi rehausser le chapeau du piston de façon qu'au point mort haut, celui-ci remplisse la cavité jusqu'aux soupapes. Celà permet de monter une soupape interne plus grande. On pratique sur la tranche (20) de la plaque percée à l'endroit des cylindres un demi ellipsoide de révolution ou demi tore ou même un paraboloide suivant la grandeur de la soupape, le taux de compression désiré et la course de la soupape. La culasse est formée par les deux chambres représentées sur la planche 3. La chambre basse fig. 3 est une enceinte parallélipédique dont la base a à peu près les mêmes caractéristiques que le plan de joint de la culasse d'origine. La. base (21) est suffisament épaisse pour recevoir le siège de la soupape externe correspondant au cylindre. Le nombre de cylindres est indifférent, le dessin en représente deux. On dispose à bonne hauteur à l'intérieur de l'enceinte un pl2xter (22) percé en regard des cylindres, ces orifices sont surmontés d'une buse cylindrique (23) qui sert de guide à la soupape extèrieure, ces buses affleurent la partie supèrieure de la chambre et forment un plan de joint avec les parois de l'enceinte. Une ou plusieurs des faces latérales correspondant à la chambre inférieure où débouchent les soupapes externes sont ouvertes et raccordées pour le libre passage des gaz. Dans la partie supérieure circule le liquide de refroidissement, il entoure les buses. La chambre haute fig. 4 est de même configuration que la chambre basse. Sa plaque de base (24) percée de trous au diamètre intérieur des buses de la chambre basse, vient coiffer celle-ci et enferme de ce fait la circulation du liquide de refroidissement. Le plancher intérieur est placé à peu près à la même hauteur que le plancher dans la chambre basse et comporte également des buses. (25). Ces buses reçoivent la queue dela soupape externe ; elles viennent affleurer la partie supérieure de la chambre ; le plancher (26) compris entre la buse et la queue de soupape sert d'appui pour les ressorts de rappel (4) et de maintien (16). De la même facon que pour la chambre basse, la plaque support mécanique (30) vient enfermer la circulation du liquide de refroidissement. Une ou plusieurs des faces latérales correspondant à la chambre supérieure où débouchent les soupapes internes sont ouvertes et raccordées pour le libre passage des gaz. Ces deux chambres sont montées et ajustées avec des ergots de centrage. 1l n'y a plus de pipe d'admission ni de collecteur d'échappement. Lorsque le culbuteur appuie sur la queue de soupapes interne (1) celle-ci s'ouvre et par sa rondelle de retenue (2) qui coulisse libre ment le long des tiges (17) comprime le ressort (4) le ressort (16) maintient la soupape externe fermée quand le culbuteur se relève le ressort se détend et fait refermer la soupape interne. Lorsque le culbuteur appuie sur la rondelle (18) celle-ci fait s'ouvrir la soupape externe qui entraine avec elle la soupape interne qui par sa rondelle (2) comprime le ressort (4) et le ressort (16) quand le culbuteur se relève les ressorts se détendent et font refermer la soupape externe. Lorsque la soupape interne est échappement un seul ressort peut suffire. La pression résiduelle de l'explosion maintient la soupape externe fermée. Lorsque la soupape interne est admission, le ressort (16) est nécessaire pour la soupape externe. La dépression de l'admission et la pression de l'échappement la ferait s'ouvrir. La lubrification du tube (6) est assurée par l'aménagement d'un couloir sur la tranche supérieure des ailettes. Selon la figure 5, on double la soupape interne si celle-ci est échappement la manoeuvre s'effectue en deux mouvements, le premier, ouverture d'une soupape ordinaire ou primaire qui libère ainsi une partie des gaz et fait chuter la pression de ceux-ci; le deuxième, ouverture d'une soupape plus grande qui libère complètement les gaz et permet une remontée facile du piston. Cette soupape intermédiaire ou secondaire se compose d'une rondelle (27) dont la tranche extèrieure fait portée et la tranche intérieure fait siège. Cette rondelle est reliée par des ailettes (28) à un tube coaxial (29) lequel se glisse entre la queue de la soupape interne (1) et l'intérieur du tube coaxial (11) de la soupape externe. Lorsque le culbuteur appuie sur la soupape interne, celle-ci s'ouvre et entraine avec elle les clavettes (3) qui viennent à leur tour appuyer sur le tube coaxial (29) faisant ouvrir la soupape (27). Au point mort haut le culbuteur libère la soupape qui par la rondelle 2 et le ressort 4 referme les soupapes. Mouvement précipité par l'ouverture de la soupape externe. Revendications 1 ) Dispositif pour améliorer l'entrée et la sortie des gaz dans un moteur thermique caractérisé en ce qu'il comporte un jeu de soupapes emboitées l'une dans l'autre donc soupape interne et soupape externe (fig 1) . La soupape interne (1) est semblable à une soupape ordinaire, la soupape externe (5) est conçue outre sa fonction de soupape pour servir de siège et de guide à la soupape interne. Elle est constituée d'un tube (6) qui évasé ou bagué (8) forme la soupape et le siège de la soupape interne. L'intérieur de ce tube muni d'ailettes (10) porte en son centre un tube coaxial (11) servant de guide à la soupape interne(l) Ce tube coaxial est renforcé pour permettre la pose de clavettes demi lune (14) et rondelle (t5) pour retenir un ressort (16) et se termine par des tiges (17) qui traversant librement la rondelle (2) reçoivent une plate-forme de commande dtun culbuteur. La culasse est formée de trois éléments a) La chambre basse (fig. 3) où débouchent les soupapes externes Muni à bonne hauteur d'un plancher intérieur (22) percé et surmonté de buse (23) pour recevoir le tube (6) de la soupape externe (8). b) La chambre haute (fig. 4) où débouchent les soupapes internes Munie d'un plancher (26) semblable à celui de la chambre basse percé et surmonté de buse pour recevoir la queue (12) de la soupape externe. L'une ou l'autre soupape peut être admission ou échappement. Il n'y a plus de pipe d'admission ni de collecteur d'échappement. Les chambres sont mises en relation avec ltextèrieur pour le libre passage des gaz. c) Le plateau mécanique qui reçoit arbre à cames etc. comme dans toute culasse ordinaire. 20) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la chambre basse (fig. 2) est pourvue d'une plaque (19) percée à l'endroit des cylindres et placée sur le plan de joint avec le bloc-moteur. Sur la tranche intérieure de cette plaque on pratique un demi tore de révolution concave (20) pour la manoeuvre de la soupape et le libre passage des gaz. 30) Dispositif selon'la revendication t ou la revendication 2 en ce que la soupape interne (1) est double (fig. 5) une soupape primaire est à peu près de la dimension de celle d'origine et meme plus petite, elle permet le cas ou elle est échappement de diminuer la pression des gaz et de faciliter l'ouverture de la soupape secondaire (27). Cette dernière constituée d'une rondelle (27) faisant soupape et siège est relié à un tube coaxial (29) par l'intermédiaire d'ailettes (28), ce tube se glisse entre la queue de la soupape primaire (1) et à l'intérieur du tube coaxial (11) de la soupape externe (12). 1l est commandé par les clavettes (3) de la soupape interne primaire.