Brevet FR2894629A1 — publié le 20070615

Moteur à combustion interne pouvant être de type essence ou diesel ou tout autre dispositif qui compresse ou transmet un fluide. La présente invention concerne une culasse à deux soupapes coaxiales indépendantes, de type piston, formant couvercle sur l'extrémité supérieure d'un cylindre. Les culasses utilisent couramment une, deux voire trois soupapes pour l'admission et une ou deux soupapes pour l'échappement. Le nombre de soupapes favorise principalement le remplissage mais aussi l'évacuation rapide des fluides. io Ces soupapes sont efficaces mais elles ont des limites : pour faire entrer une plus grande quantité de fluide à l'admission, la forme de leur tête ne permet pas, en combinant par leur quantité, d'exploiter totalement la surface de la culasse. De plus, la complexité de la distribution qui est proportionnelle au is nombre de soupape limite son grand nombre. C'est pour cela que la plupart des moteurs performants en terme de rendement (bon rapport puissance consommation) n'utilisent généralement que quatre soupapes par cylindres. Le but de l'invention est d'obtenir un remplissage optimum. 20 Cette invention ne comporte pas de soupapes traditionnelles. En effet, les soupapes couramment utilisées sont constituées d'une queue de soupape de la forme d'une tige pleine pour le guidage et la transmission du mouvement de translation et d'une tête de soupape servant de clapet avec une surface externe conique permettant l'étanchéité. L'invention est une culasse en deux parties, la partie supérieure est composée de deux soupapes type piston coaxiales et la partie inférieure comporte une zone servant de tunnel périphérique débouchant sur l'extérieur pour le déplassement du fluide autour de la soupape externe. Il y a donc une soupape interne et une soupape externe, elles sont indépendantes et ne sont pas en contact l'une avec l'autre. L'addition des surfaces de ces deux soupapes est globalement io identique à la surface du piston. La soupape interne est formée par une partie cylindrique creuse, remplaçant la queue de soupape classique (tige), pour le guidage et la transmission du mouvement de translation par appui périphérique externe sur ce cylindre. 15 Elle comporte une tête de soupape habituelle, elle est reliée à la partie cylindrique par des ailettes. Une lumière entre la partie cylindrique et la tête de soupape permet le passage des gaz. Un trou dans l'axe de cette soupape interne peut être réalisé afin de 20 permettre l'emplacement fixe et centrale d'une bougie ou d'un injecteur. La soupape externe est composée d'une partie cylindrique creuse ,en lieu et place de la traditionnelle queue de soupape (tige), pour le guidage et la transmission du mouvement de translation par appui sur l'extrémité supérieure de cette partie cylindre. Cette dernière est trouée radialement créant ainsi des lumières tout au tour de cette partie cylindrique. Ces lumières servent au passage des gaz. La tête de soupape externe est spéciale ; c'est une disque dont le diamètre externe est déterminé par le fait qu'il est lié à la partie cylindrique inférieure de cette soupape. Il y a un trou en son centre pour le passage des gaz et pour laisser place au libre mouvement de la soupape interne et elle comporte un bord conique au niveau de ce trou pour l'étanchéité. Une étanchéité par segments entre la soupape externe et le carter ~o inférieur de la culasse est placée sur la partie inférieure, à l'extérieur de cette soupape. L'étanchéité conique des soupapes se posent sur des sièges, eux-même emboîtés dans le carter supérieur de la culasse. Le conduit de la soupape interne est rectiligne et verticale sur l'axe 15 de cette soupape centrale. Ce conduit débouche sur la partie supérieur de la culasse. Une bougie ou un injecteur peut être monté sur un support fixe, lui même monté sur le carter supérieur de la culasse via des ailettes au dessus de la soupape interne. 20 Le rappel de chaque soupape peut être par ressorts, positionnés à l'extérieur de chacune d'elles. L'extrémité inférieure du ressort de la soupape interne appui sur le carter inférieur de la culasse. Pour la soupape externe, l'extrémité inférieure du ressort appui sur une pièce emmanchée dans le carter inférieur de la culasse. L'extrémité supérieure de chaque ressort pousse une bague qui appui à son tour sur deux demi clips. Ces clips sont montés dans une fente creusée dans la surface extérieure des parties cylindriques des soupapes. Ces clips sont encerclés par cette bague. La distribution peut être réalisée par l'action d'appui en deux points sur l'extérieur de chaque soupape par l'intermédiaire de deux linguets. L'ensemble des linguets peut être poussé par un seul arbre à quatre io cames. Le jeu aux soupapes peut être réglé grâce à une bague calibrée posée sur l'extrémité supérieur de la partie cylindre de la soupape externe, et posée sur une pièce type entretoise, elle même posée sur la partie supérieure des deux demi clips de la soupape interne. is Les dessins annexés illustrent l'invention La figure 1 représente l'exemple d'une culasse pour présenter l'invention, vue de dessus en perspective. La figure 2 représente cet exemple, vue de dessous en perspective. La figure 3 représente la soupape interne (3), vue de dessus, en 20 perspective. La figure 4 représente la soupape externe (2), vue de dessous, en perspective. La figure 5 représente le plan en coupe de l'exemple montrant la soupape interne ouverte et la soupape externe fermée. La figure 6 représente le plan en coupe du même exemple montrant la soupape interne et la soupape externe fermées. La figure 7 représente le plan en coupe de cet exemple montrant la soupape interne fermée et la soupape externe ouverte. La figure 8 représente la vue de dessus en perspestive du carter supérieur (1) de la culasse. La figure 9 représente la vue de dessus en perspestive du carter inférieur (18) de la culasse. La figure 10 représente la vue en perspestive d'un ensemble de ia pièces constituant la distribution de l'exemple : Arbre à cames (14), linguets (15) et axe de linguets (16). La soupape interne (3) et la soupape externe (2) peuvent être utilisées pour l'admission ou pour l'échappement. La description suivante ainsi que les figures indiquées 15 précédemment illustreront la configuration retenue suivante : - la soupape interne (3) pour l'admission - la soupape externe (4) pour l'échappement. - Moteur à essence par allumage commandé La soupape interne (3) est formée par une partie cylindrique creuse, 20 au lieu de la queue de soupape traditionnellement formée d'une tige pleine, pour le guidage et la transmission du mouvement de translation par un appui périphérique externe sur ce cylindre. Elle comporte une tête de soupape habituelle, elle est reliée à la partie cylindrique par des ailettes. Une lumière entre la partie cylindrique et la tête de soupape permet le passage des gaz. Un trou dans l'axe de cette soupape interne (3) est réalisé afin de permettre l'emplacement fixe et centrale d'une bougie. La soupape externe (2) est composée d'une partie cylindrique creuse, en lieu et place de la traditionnelle queue de soupape (tige), pour le guidage et la transmission du mouvement de translation par appui sur l'extrémité supérieure de cette partie cylindrique. Cette dernière est percée radialement créant ainsi des lumières tout autour. Ces lumières lo servent à l'évacuation des gaz d'échappement. La tête de soupape externe (2) est spéciale ; c'est une disque dont le diamètre externe est déterminé par le fait qu'il est lié à la partie cylindrique inférieure de cette soupape. Il y a un trou en son centre pour le passage des gaz et pour laisser place à la soupape interne (3). Une 15 étanchéité conique est réalisée au bord de ce trou. Une étanchéité par segments (25) entre la soupape externe (2) et le carter inférieur de la culasse (18) est placée sur la partie inférieure, à l'extérieur de cette soupape. Ces deux soupapes (2 & 3) placées l'une dans l'autre permettent 20 d'utiliser la totalité de la surface de la culasse. Leurs parties coniques se posent sur des sièges (8 et 17), eux-même emboîtés dans le carter supérieur de la culasse (1). Le conduit d'admission composé en partie du couvercle (37) et du support bougie (27) est rectiligne et verticale et son axe se superpose à l'axe de la soupape centrale (3). Les gaz d'admission arrivent par la partie supérieure de la culasse 5 et rentrent dans le cylindre (18) de manière symétrique par rapport à l'axe. Une bougie peut être montée sur un support fixe (27), lui-même monté sur le carter supérieur de la culasse (1) via des ailettes au dessus de la soupape interne (3). lo Les gaz d'échappement passent à travers le trou situé au milieu dans la partie inférieure de la soupape externe (2), circulent en périphérie de cette soupape à travers ses lumières et sortent par les sorties du carter inférieur de la culasse (18). Cette particularité permet une évacuation rapide des gaz d'échappement et de manière symétrique par 15 rapport à l'axe ainsi qu'une plus grande liberté pour positionner la ou les sorties d'échappement sur le moteur. Cette partie inférieure de la culasse et le bloc cylindre(s) du moteur pourrait être liée pour ne faire qu'une seule pièce, ce qui suprimerait le joint de culasse. Le rappel de chaque soupape peut être par ressorts (21 et 22), 20 positionnés à l'extérieur de chacune d'elles. L'extrémité inférieure du ressort (21) de la soupape interne (3) appuie sur le carter supérieure de la culasse (1). Pour la soupape externe (2), l'extrémité inférieure du ressort (22) appui sur une pièce (20) emmanchée dans le carter inférieur de la culasse (18). Les extrémités supérieures des ressorts (21 et 22) poussent les bagues (5 et 11) qui appuient à leur tour sur deux demi clips (4 et 9). Ces clips sont montés dans une fente creusée dans la surface extérieure des cylindres des soupapes. Ces clips sont encerclés par la bague (5 ou 11). Le déplacement des deux soupapes (2 et 3) peut être réalisé par l'action sur la partie supérieure externe de chaque soupape par l'intermédiaire de deux linguets (15). L'ensemble des quatres linguets (15) peut être poussé par un seul arbre à quatre cames (14). Leurs points fixes sont réalisés par un axe commun (16). io Le jeu pour la soupape externe peut être réglé grâce à une bague calibrée (10) posée sur l'extrémité supérieure de la partie cylindrique de la soupape. Pour la soupape interne, une bague calibrée (7) peut être posée sur une pièce type entretoise (6), elle même posée sur la partie supérieure 15 des deux demi clips (4) de la soupape interne (3). Cette invention est particulièrement applicable à tous moteurs à combustion interne à allumage commandé ou auto-allumage. REVENDICATIONS 1) Culasse pour moteur, pompe ou compresseur caractérisée en ce qu'elle comporte deux soupapes (2 et 3) coaxiales, indépendantes, de type piston, formant couvercle sur un bloc cylindre(s), le déplacement des soupapes (2 et 3) étant dû à l'action d'arbre(s) à cames via quatre linguets (15). 2) Culasse selon la revendication (1) caractérisée en ce que la culasse (1 et 18) ne comporte pas de soupapes traditionnelles. 3) Culasse selon la revendication (2) caractérisée en ce que les soupapes (2 et 3) sont formées par une partie cylindrique creuse lo remplaçant la queue de soupape classique pour le guidage et la transmission du mouvement de translation par appui sur l'extrémité supérieure de la partie cylindrique. 4) Culasse selon la revendication (3) caractérisée en ce que la partie cylindrique et la tête de soupape de la soupape interne sont liés 15 par des ailettes, l'entrefer entre ces deux parties permettant le passage du fluide. 5) Culasse selon la revendication (3) caractérisée en ce qu'un trou dans l'axe de la soupape interne (3) est réalisé afin de permettre l'emplacement central d'une bougie ou un injecteur. 20 6) Culasse selon la revendication (3) caractérisée en ce que la partie cylindrique de la soupape externe (2) est trouée radialement créant ainsi des lumières tout autour pour le passage du fluide.- 10 - 7) Culasse selon la revendication (3) caractérisée en ce que la tête de soupape externe comporte un disque dont le diamètre externe est déterminé par le fait qu'il est lié à la partie cylindrique inférieure. 8) Culasse selon la revendication (7) caractérisée en ce que la tête de soupape externe (2) comporte un trou en son centre dont le bord est conique pour I'étancheité avec le siège de la partie supérieur de la culasse (1). 9) Culasse selon la revendication (7) caractérisée en ce qu'une étancheité par segments (25) entre la soupape externe et la culasse Io (18) est placée sur la partie inférieure, à l'extérieur de cette soupape. 10) Culasse selon la revendication (1) caractérisée en ce que la partie inférieure de la culasse (18) comporte un conduit en périphérie de la soupape externe permettant le passage du fluide autour de cette soupape. Ce conduit comporte une ou des liaisons vers l'extérieur de 15 ce carter cylindrique.