Brevet FR2720102A1 — publié le 19951124

Système de clapets d'air combinés avec chambre de distribution La présente invention concerne un système de clapets d'air combinés avec une chambre de distribution leur servant de siège. Elle concerne aussi une chambre pouvant être dans le carter ou dans le cylindre ou entre les deux. Elle concerne enfin un moteur à combustion interne, notamment du genre "deux temps", équipé d'un dispositif d'admission par lumière commandé par un système de clapets nouveau. L'invention trouve application dans le domaine des moteurs à explosions, et notamment des moteurs dits "deuxtemps". La présente invention vise à atteindre un meilleur remplissage des cylindres. Elle vise aussi à atteindre un remplissage supérieur à 1 grâce à une double aspiration pendant chaque cycle. Pour atteindre un tel but, selon un aspect de l'invention, les clapets sont disposés très près des lumières (ou ouvertures). Dans l'état de la technique, les moteurs "deux- temps" modernes sont équipés d'une boîte à clapets montée dans le carter ou boitier du moteur. Ces clapets sont du type à lames. Ils sont fixés sur un boîtier pour en faciliter l'usinage des sièges, l'étanchéité et le montage. Leur ouverture d'un côté seulement est limitée par une plaque butée. Cette disposition des clapets dans le carter fait qu'ils sont très loin des lumières de transfert et qu'ils débouchent dans un volume important qui fait tampon et qui supprime toute sensibilité aux clapets. Le passage des gaz dans la boîte à clapets n'est pas très facile non plus. L'invention apporte remède à ces inconvénients de l'état de la technique. En effet, elle concerne un système de clapets pour dispositif d'admission de moteur à combustion interne. L'invention se caractérise notamment en ce que chaque clapet comporte un logement pour recevoir l'extrémité d'un ressort de rappel, ledit logement étant disposé sur la face arrière d'une plaque d'obturation, ladite plaque étant conformée et disposée de façon à produire la plus grande surface d'admission possible, en ce que le clapet est monté sur une surface cylindrique commune aux clapets du système de clapets qui leur sert de siège, et en ce que le sommet du logement 3 sert de butée d'ouverture du clapet. L'invention concerne aussi une chambre de moteur à combustion interne qui est disposée dans le carter, dans le cylindre, ou entre les deux, et qui reçoit un système de clapets disposés sur des orifices. Enfin, l'invention concerne un moteur à combustion interne, notamment du genre à explosions dit "deux-temps". L'invention se caractérise en ce que le moteur comporte un système de clapets disposés sur une chambre de distribution, disposés selon ce qui précède, des lumières d'admission et des lumières de transfert débouchant dans la même chambre. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins qui sont - les figures 1 à 3 : trois vues d'un clapet d'un système selon l'invention - la figure 4 : une vue partielle d'une chambre annulaire servant de siège pour un système de clapets selon l'invention - la figure 5 : une vue en coupe partielle d'un moteur à explosion "deux-temps" selon l'invention. Selon un premier aspect de l'invention, les clapets sont disposés sur une circonférence. A la figure 4, un seul clapet 20 a été représenté avec son logement 21 destiné à recevoir l'extrêmité du ressort de rappel (non monté dans la vue), deux nervures de rattachement 22 et 23 à une plaque d'obturation 25 dans un orifice 26 de la circonférence intérieure 27, percé sur une plaque cylindrique commune aux clapets du système de clapets, ici constituée par la chambre de distribution annulaire, représentée en demie vue. Un total de huit clapets a été prévu (dont un clapet et quatre orifices sont représentés à la figure 4). Le sommet du logement 21 sert de butée d'ouverture au clapet.Le positionnement et le guidage des clapets est obtenu: - par le ressort qui sert de liaison entre ses deux logements opposés : le logement du ressort du clapet et le logement 13 (voir figure 5) de positionnement, d'une part - et par une des deux faces longitudinales du clapet qui glisse avec la souplesse du ressort sur une face du support du logement 13, d'autre part. Cette disposition avantageuse permet d'obtenir la plus grande surface d'admission possible en correspondance avec les étages de pression sur le déroulement du cycle. De plus, elle permet de réduire la hauteur des clapets, ce qui apporte un gain de place et d'encombrement et de poids. Selon un second aspect de l'invention, le logement des clapets est situé (figure 4) dans une chambre annulaire de faible volume (figure 5), les lumières de transfert (7, figure 5) faisant partie de cette chambre. Cette disposition avantageuse permet que les clapets réagissent à la moindre dépression et avec le minimum de temps. La plaque d'obturation recouvre le siège au droit de l'orifice de la chambre sur une distance prédéterminée assurant l'étanchéité du clapet. Selon un troisième aspect de l'invention, la forme des clapets est en portion de cylindre au niveau de la plaque 25 (figure 4) d'obturation de l'orifice de la chambre annulaire. Cette forme confère aux clapets une grande rigidité qui autorise leur fabrication en un plastique technique. De ce fait, le poids d'un clapet est très faible (0,5 à 1 grammes). Ce faible poids favorise sa mobilité, sachant qu'il peut battre à plus de 100 fois par seconde. Selon un quatrième aspect de l'invention, le système de guidage du clapet comporte une face d'appui et le positionnement par les logements du seul ressort de rappel 10 (figure 5), facilite le montage et diminue le prix et le bruit. Le ressort se monte en premier dans leclapet et on glisse le clapet avec son ressort sur son siège. Le ressort se détend dans le logement 13 quand il arrive en face de celuici. A la figure 1, on a représenté une vue arrière du clapet avant son montage sur la chambre annulaire. Il comporte un logement pratiqué dans une partie cylindrique 3, et deux nervures comme la nervure 2, qui relient la paroi externe du logement cylindrique 3 à la face arrière de la plaque d'obturation 1 de l'orifice 5 (représenté à la figure 4). A la figure 2, on a représenté une coupe de face selon la ligne B-B du clapet de la figure 1, coupe dans laquelle on reconnaît la plaque 1 d'obturation de l'orifice de la chambre annulaire (non représentée) et le logement de corps cylindrique 3, qui reçoit le ressort de rappel 10, à la figure 5. A la figure 3, on a représenté une coupe selon la ligne A-A du clapet de la figure 1, vue dans laquelle la forme en portion de cylindre de la plaque d'obturation 1 est clairement visible. Le rayon de la portion de cylindre est égal au rayon intérieur R de la circonférence intérieure de la chambre annulaire sur l'orifice de laquelle vient se poser le clapet sous l'action de son ressort de rappel (10, à la figure 5). De cette façon, la plaque d'obturation permet de fermer convenablement à cause de la surpression ou de la dépression, selon les cas, régnant à l'intérieur du cylindre lors du cycle de travail du piston (5 à la figure 5), l'orifice de la chambre en épousant la surface intérieure de la chambre de distribution. Le sommet du logement 3 du ressort 10 sert de butée d'ouverture. La chambre du moteur à combustion interne de l'invention est sensiblement de forme annulaire, avec une faible hauteur par rapport à son rayon R. Ce rayon est aussi le rayon de la plaque d'obturation des clapets. Sur son diamètre extérieur, la chambre annulaire comporte des lumières d'admission et des lumières de transfert sur son diamètre intérieur. La figure 5 représente en coupe partielle un moteur à explosions du genre "deux- temps", composé ici d'un ensemble comprenant - un carter 16 sur lequel est monté le reste du moteur, et dans lequel se trouve un système de transformation du mouvement alternatif en mouvement rotatif comme le système bielle- manivelle - au moins un cylindre 6, monté sur le dessus du carter au dessus d'une ouverture convenable de celui-ci, et muni d'ailettes 17 sur au moins une face extérieure au moteur pour son refroidissement et qui délimite la chambre de course du piston, l'échappement étant évacué par une pipe représentée sans repère en haut de la figure 5 - un piston guidé 5 qui coulisse dans le cylindre ; - un palier 30 de guidage de la tige au piston ; et - un système de clapets comme le clapet 11.Le piston 5 est au point mort bas (P.M.B.). Les lumières de transfert 7 sont représentées en position ouverte. Dans cette position, les clapets peuvent s'ouvrir une seconde fois dans le même cycle. Selon l'invention, le système de clapets (10, 11, 13; figure 5) est combiné avec un système de distribution étagé, réglé par un piston à deux étages (5, figure 5). Cette disposition fait qu'il y a des lumières d'échappement sur la circonférence du deuxième étage du piston et à la même hauteur. De la même façon, il y a des lumières de transfert 7 (figure 5) sur le premier étage et sur toute la circonférence de la chambre annulaire 8. Ces lumières d'échappement et de transfert s'ouvrent simultannément ou avec un léger décalage au point mort bas. Derrière ces lumières de transfert se trouve une chambre annulaire 8 et les clapets comme le clapet 11, vu en coupe à la figure 5. Cette chambre annulaire et les portées de clapets se trouvent dans le carter 18, plus particulièrement dans la partie cylindrique du carter servant d'appui et de centrage aux cylindres. Cette disposition est avantageuse car le chemin que l'air a à parcourir du filtre à air aux lumières de transfert 7 est réduit au minimum.Dans un exemple de réalisation, elle est seulement de 15 mm environ. Cette réduction de distance produit une très grande sensibilité sur les clapets qui peuvent réagir à la moindre dépression. Selon un mode de réalisation, les clapets ont une portée en forme de portion de cylindre. Ils sont placés dans le carter entre le cylindre et le palier 30 de l'attelage rigide qui ferme et isole cette partie du carter du reste qui représente la partie huilée limite du carter. Dans les réalisations de l'état de la technique, les clapets se trouvent dans la partie huilée du carter. Pour toutes ces raisons et selon cette disposition, le volume de précompression est petit et situé autour des lumières de transfert. Les lumières d'échappement 31 peuvent être réglées pour se fermer avant les lumières de transfert 7. Dans ce cas, quand les lumières d'échappement 31 se ferment, les gaz qui arrivent dans le cylindre à grande vitesse, se compriment au fond du cylindre en créant une dépression derrière eux. Les lumières d'échappement 31 sont taillées dans le deuxième étage du piston 5 et à l'extrêmité de celui- ci. L'étanchéité se fait sur le piston avec l'intérieur d'un segment statique particulier. Comme les lumières de transfert 7 sont encore ouvertes, la dépression provoque l'ouverture des clapets 11 une seconde fois dans le même cycle et un remplissage complémentaire des cylindres. Quand les lumières de transfert 7 sont fermées à leur tour par le piston 5, la pression dans le cylindre est supérieure à la pression atmosphérique avant que la phase de compression commence. Cette disposition est remarquable parce que l'ouverture des lumières d'échappement 31 et d'admission se produit simultanément ou avec un léger décalage avec des lumières de faible hauteur et au point mort bas. C'est le moment ou la vitesse linéaire du piston est la plus faible. Ca laisse le temps au gaz de passer et, avec des lumières sur toutes les circonférences, le produit de la surface des lumières par le nombre de degrés pendant lesquels elles restent ouvertes représente une très grande ouverture. Ceci autorise une très faible course moteur pour une course utile maximum. Le système de clapets annulaires est combiné avec un système de distribution étagé obtenu par un piston à deux étages 5. Les lumières d'échappement 31 sont disposées sur le deuxième étage du piston et à la même hauteur. Les lumières de transfert sont disposées sur la chemise du premier étage et à la même hauteur. L'ouverture des lumières d'échappement et de transfert se fait simultanément ou avec un léger décalage. Quand la fermeture des lumières d'échappement se fait avant la fermeture des lumières de transfert 7, il se produit une compression des gaz dans le cylindre et une dépression dans la chambre d'admission qui provoque l'ouverture des clapets deux fois dans le même cycle. Avant compression on obtient une pression supérieure à la pression atmosphérique. Quand le piston 5 monte dans le cylindre 6, il crée une dépression entre le palier de l'attelage rigide et le fond du piston. Ce volume est raccordé aux clapets par les lumières de transfert 7 qui communiquent avec la chambre annulaire 8 où se trouvent les clapets. Sous l'effet de la dépression, les clapets s'ouvrent et laissent passer un volume d'air aspiré depuis les lumières d'admission 12, volume correspondant au volume de dépression engendré par le déplacement du piston jusqu'au point mort haut 9 (en trait mixte). Quand le piston 5 descend, la dépression cesse et les clapets se ferment. On est dans la phase de précompression. Le volume d'air aspiré est comprimé sous le piston 5 et dans la chambre annulaire 8 jusqu'à l'ouverture par le piston 5 des lumières de transfert 7 et des lumières d'échappement 31 situées sur l'autre étage du piston. Le volume d'air comprimé dans la chambre annulaire passe alors dans la chambre d'explosion et le cycle continu. D'autres façons de réaliser la présente invention à l'aide des informations contenues dans la présente demande sont possibles et à la portée de l'homme de métier. Elles sont toutes dans la portée des revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Système de clapets pour dispositif d'admission de moteur à combustion interne, caractérisé en ce que chaque clapet (1-3) comporte un logement (3) pour recevoir l'extrémité d'un ressort de rappel (10), ledit logement(3) étant disposé sur la face arrière d'une plaque d'obturation (1), ladite plaque (1) étant conformée et disposée de façon à produire la plus grande surface d'admission possible, et en ce que le clapet (1-3) est monté sur une surface cylindrique (27) commune aux clapets du système de clapets qui leur sert de siège, et en ce que le sommet du logement (3) sert de butée d'ouverture au clapet. 2. Système de clapets selon la revendication 1, caractérisé en ce que les clapets sont disposés sur une circonférence de la surface cylindrique servant de siège et réalisée sous forme annulaire. 3. Système de clapets selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le logement du ressort(10) dans le clapet obtenu avec le corps cylindrique (3), est rattaché à la plaque d'obturation (1) par au moins une nervure (2). 4. Système de clapets selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la forme des clapets est en portion de cylindre au niveau de la plaque (1) d'obturation de façon à épouser la surface cylindrique. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les clapets sont réalisés en un plastique technique. 6. Chambre à clapets de moteur à combustion interne du genre comportant un carter sur lequel est monté au moins un cylindre, caractérisée en ce qu'elle est disposée dans le carter, dans le cylindre, ou entre les deux, et en ce qu'elle reçoit un système de clapets, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, disposés sur des orifices (26). 7. Chambre selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle est de forme annulaire présentant une faible hauteur relativement à son rayon (R), de façon à présenter un faible volume et qu'elle comporte sur son diamètre extérieur des lumières d'admission et sur son diamètre intérieur des lumières de transfert. 8. Chambre selon la revendication 7, caractérisée en ce que le positionnement et le guidage des clapets est obtenu - par un ressort qui sert de liaison entre le logement (3) du clapet et le logement (13) de positionnement d'une part, - et d'autre part par une des deux faces longitudinales du clapet qui glisse avec la souplesse du ressort sur une face du support du logement (13).