Brevet FR2867225A1 — publié le 20050909

Nouveau moyen d'étanchéité pour moteurs thermiques de faible puissance et ses utilisations La présente invention se rapporte au domaine technique de la mécanique, et en particulier à celui des moteurs thermiques. Elle concerne plus particulièrement le domaine des joints d'étanchéité destinés à empêcher le passage de l'huile à l'intérieur du cylindre et, notamment, à régulariser le passage de l'huile le long de la tige de la soupape. Elle a plus précisément pour objet des joints modifiés, destinés à empêcher le passage de l'huile le long des guides de soupape par pulsion à l'intérieur de la tubulure de manière à assurer une lubrification permanente et, en même temps, un mélange des gaz homogène dans la chambre de combustion. L'invention a spécifiquement pour objet un dispositif d'étanchéité pour queues de soupape, mobile dans la culasse, comprenant une tige de soupape disposée axialement, se déplaçant dans la culasse et venant buter sur des sièges de soupape disposés de part et d'autre de la culasse et rendu mobile par des ressorts de soupape, caractérisé en ce que le guide de soupape comporte de part et d'autre, disposé à cheval le long de celui-ci, un élément d'étanchéité formé d'une pièce cylindrique de scellement, pourvue d'un rebord, monté sur deux pivots et venant s'encastrer dans une gorge disposée dans la culasse, autour du guide-soupape monté serré sur la tige de la soupape. Le joint de soupape peut être réalisé en tout matériau suffisamment rigide et résistant à la chaleur pour pouvoir résister à un effort de torsion et à une forte pression. Il est monté serré sur la queue de sou- pape, de manière à assurer une étanchéité complète. La pression exercée par le joint sur la tige de soupape joue un rôle très important sur les qualités d'étanchéité de ladite garniture, une pression trop élevée pouvant altérer la garniture ou faire disparaître l'étanchéité. Un serrage trop fort peut également provoquer un durcissement en rotation de la tige de sou-pape. La réduction des teneurs de HC et NOx dans les gaz 35 d'échappement des petits moteurs thermiques est difficile à réaliser à cause de l'instabilité dans la combustion du mélange essence/air. Cette instabilité est due pour une part au passage des vapeurs d'huile résiduelle de graissage se trouvant dans le cache-culbuteurs vers la chambre de combustion par l'intermédiaire de la tubulure d'admission (en dépression pulsée) au travers du jeu existant entre le(s) guide(s) de soupape(s) et la (les) tige(s) de soupape(s). En outre, la température élevée de l'huile de graissage dans le carter induit la création de vapeurs d'huile dans celui-ci et dans le cacheculbuteurs. Ces vapeurs perturbent, surtout à chaud, la combustion dans la culasse en raison du fait de l'irrégularité du débit de celles-ci. Ces variations sont causées par les modifications importantes de température dans la chambre de combustion du moteur et de l'huile de graissage. L'invention se propose de trouver un moyen permettant de réduire les variations dans le passage de compression de l'huile et dans le passage des vapeurs d'huile du cache-culbuteurs vers la chambre de combustion, en interposant un joint d'étanchéité entre le(s) guide(s) de soupape et la (les) tige(s) de(s) soupape(s). Ce système a pu être utilisé sur les moteurs automobiles de puissance supérieure à 20 KW, car il permet de réduire la consommation d'huile ainsi que les proportions d'agents polluants dans les gaz d'échappement. Le problème posé par les petits moteurs thermiques n'avait jusqu'ici pas été résolu ou tout au moins n'avait pas trouvé de solution satisfaisante. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients pré- cités en réalisant des joints de soupape perfectionnés qui assurent une étanchéité fiable et durable, sans contrarier la rotation ou le mouvement de la tige de soupape. Selon le dessin figurant en annexe, la soupape est formée de trois parties: la tête de soupape(10) venant buter sur les sièges de soupape (6) (6'), disposés de part et d'autre sur la culasse, la queue de soupape (3) et - l'extrémité de soupape légèrement biseautée (11). Le joint de soupape est, de préférence, de forme cylindrique. Il est réalisé en matériau rigide. Il est introduit par force dans la gorge (9) qu'il occupe complètement. A sa partie inférieure, il vient se serrer sur le guide de soupape (7) de façon à ne laisser aucun espace libre. Le joint de soupape (4) vient se serrer, à sa partie supérieure, contre la tige (3) de la soupape, d'une manière souple, mais sans solution de continuité. De cette façon, la tige de la soupape peut être lubrifiée en permanence, sans dé-perdition d'huile, et les gaz de combustion peuvent être évacués de la chambre de combustion par les tubulures d'échappement. Le mouvement de la soupape est dirigé de haut en bas par des ressorts de soupape (2) qui permettent le déplacement en va et vient de la soupape (3) dans la culasse (5). La tige de soupape (3) se déplace verticalement le long du guide soupape (7), terminé par un joint de sou- pape (4). Le joint de soupape est monté serré sur la tige de la soupape (3) et repose dans une gorge (9) à l'intérieur de la culasse (5). Le joint de sou-pape (4) est maintenu en place par deux axes (8) (8'), disposés symétriquement, dans lesquels le joint est assujetti solidement d'une manière inamovible, grâce à la présence d'un rebord circulaire faisant saillie à la partie supérieure. Les ressorts de soupape (2) peuvent être en nombre quelconque, par exemple de sept, sans que ce nombre soit définitif. Ils sont disposés symétriquement et sont reliés d'une part à une cuvette (1) assujettie à l'extrémité de la tige (3) de la soupape et, d'autre part, à la culasse (5). Les sièges de soupapes (6) (6') sont en matériau rigide et inaltérable, et de préférence en acier. Le guide de soupape (7) est un manchon qui enserre sans forcer la tige de soupape (3) et est monté d'une manière permanente contre la culasse (5) du moteur. De cette façon, la tige (3) de soupape peut se déplacer dans la culasse(5) entre une position abaissée et une position relevée venant buter contre les sièges de soupape (6)(6'). Grâce au joint de soupape selon l'invention, le taux de compression du moteur peut être maintenu élevé, la lubrification des tiges de soupape peut être assurée sans friction et le mélange des gaz est effectué d'une manière homogène. Il en résulte un meilleur fonctionnement des petits moteurs thermiques, notamment des moteurs de tondeuses à gazon, dont la puissance est relativement limitée et qui doivent pouvoir être utilisés pour la coupe de l'herbe à un régime élevé, notamment pour éviter ou pallier les effets de bourrage. Les joints de soupape selon l'invention évitent également les déperditions d'huile, qui se traduisent en général par la formation de fumées souvent malodorantes et par une perte de puissance. L'invention concerne également les moteurs thermiques de 10 faible puissance comme notamment les moteurs de tondeuses à gazon équipés d'un joint de soupape comme défini précédemment. REVENDICATIONS 1 ) Moyen d'étanchéité pour queue de soupape permettant de réduire les variations dans le passage en compression de l'huile et dans le passage des vapeurs d'huile du cache-culbuteurs vers la chambre de combustion caractérisé en ce qu' on interpose un joint (4) d'étanchéité entre le(s) guide(s) de soupape(7) et la tige de soupape (3). 2 ) Moyen d'étanchéité pour queue de soupape selon la revendication 1, dans lequel le joint de soupape (4) est monté serré sur la tige de soupape (3). 3 ) Moyen d'étanchéité pour queue de soupape selon la revendication 1 ou 15 la revendication 2, selon lequel le joint de soupape (4) repose dans une gorge (9) à l'intérieur de la culasse (5). 4 ) Moyen d'étanchéité selon la revendication 1, selon lequel le joint de soupape (4) est maintenu en place par deux axes (8) (8'), disposés symétriquement, dans lesquels le joint ((4) est assujetti solidement d'une manière inamovible. 5 ) Moyen d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel le joint de soupape (4) est assujetti par l'intermédiaire d'un rebord circulaire faisant saillie à la partie supérieure. 6 ) Moyen d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel le joint de soupape (4) est de forme cylindrique et est réalisé en matériau rigide. 7 ) Moyen d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel le joint de soupape (4) vient se serrer, à sa partie supérieure, contre la tige de la soupape(3), d'une manière souple mais sans solution de continuité. 8 ) Moyen d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel le joint de soupape (4) vient se serrer sur le guide de soupape (7) à sa partie inférieure 9 ) Utilisation du moyen d'étanchéité pour queues de soupape selon la revendication 1, dans des moteurs thermiques de faible puissance, et notamment les moteurs de tondeuse à gazon pour réduire les émission s d'hydrocarbures (HC) et d'oxydes d'azote (NOx) dans les gaz d'échappement. 10 ) Utilisation du moyen d'étanchéité pour queues de soupape selon la revendication 1, dans les moteurs thermiques de faible puissance pour assurer une lubrification permanente et un mélange de gaz homogène dans la chambre de combustion. 11 ) Moteurs thermiques de faible puissance, et notamment moteurs de tondeuses à gazon, 20 équipés du moyen d'étanchéité pour queues de soupape selon la revendication 1.