SYSTEME DE DISTRIBUTION D'UN MOTEUR A EXPLOSION
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un mécanisme d'admission et d'évacuation d'un mélange gazeux dans un tel moteur.
Elle s'applique aux moteurs à combustion interne des types suivants:
- moteur à quatre temps, tant à alimentation par essence <EMI ID=2.1>
- moteur rotatif du type Wankel;
- moteur à glissières du type Knight;
- moteur à deux temps et <EMI ID=3.1>
Ces moteurs mettent en oeuvre le cycle de Beau de Rochas, tel que nous le connaissons.
Un bloc moteur conçu selon les principes du cycle de Beau de Rochas comprend: un vilebrequin, un bas moteur, des bielles, des pistons, des cylindres sans ouvertures. Ces derniers sont refroidis soit par air, soit par liquide, dans ce dernier cas les chemises sont montées sèches ou humides, à l'intérieur du bloc moteur. Le moteur est constitué de un, deux, ou plusieurs cylindres, disposés en ligne, en V, ou en étoile.
Ces types distincts de moteurs à combustion interne contiennent un système de soupapes, en forme de champignon oblong, qui obturent de façon étanche des <EMI ID=4.1>
d'une chambre de combustion, de façon à faire pénétrer le mélange frais air-combustible, soit préparé par un carburateur, soit contrôlé par une pompe d'injection et injecté directement ou indirectement, à l'intérieur de la chambre de combustion, et du cylindre.
Lorsque le piston atteint son point mort bas, la soupape <EMI ID=5.1> réalisé, d'une part par la rotation d'une came de commande, par l'entremise d'un mécanisme de commande spécifique pour chaque type de moteur, et d'autre part, activement par le ressort de la soupape.
Dans l'état actuel de la technique, ces ressorts se présentent sous les formes suivantes:
- ressorts en forme d'épingle à cheveux;
- ressorts hélicoïdaux, simples ou doubles;
- poussoirs hydrauliques;
- poussoirs pneumatiques.
Certains systèmes connus à ce jour ne font pas appel à l'action de ressorts pour refermer les soupapes, mais utilisent par contre une deuxième came pour atteindre ce résultat. D'une part, ce système, dit système desmodromique, permet d'atteindre des régimes de rotation plus élevés, par le retardement de phénomènes de flottaison des soupapes, mais mèn e d'autre part à une <EMI ID=6.1> avantageuse d'un point de vue de technique de production; vu qu'il fait appel à un nombre augmenté de pièces mobiles.
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Ceci signifie que pendant cette phase de compression les deux soupapes doivent rester fermées. Ce résultat est atteint par l'action des ressorts de soupape d'une part, qui appuient les têtes de soupapes de leurs sièges, et par le fait que les cames parcourent une section circulaire d'autre part. Ceci est notamment une caractéristique commune à tous les moteurs à quatre temps produits à ce jour.
Juste avant que le piston n'atteigne son point
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allumé par une étincelle produite par une décharge électrique,dans le cas des moteurs à essence et par autocombustion partielle ou totale due à une haute compression du mélange gazeux, dans le cas des moteurs du type diesel.
L'énergie libérée par cette explosion lance le piston vers son point mort bas, tandis que les gaz brûlés, résidus de la combustion se trouvent en phase d'expansion, et, en une certaine mesure, de refroidissement. Pendant que le piston se déplace vers son point mort bas, les deux soupapes restent fermées, ou, plus exactement, les canalisations d'admission et d'échappement restent obturées par les soupapes.
.Après avoir atteint son point mort bas, le piston se dirige à nouveau vers le point mort haut, par l'effet
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d'échappement, est commandée par cames, montées sur un ou deux arbres, dont la vitesse de rotation est dans tous les cas égale à la moitié de celle du vilebrequin.
Pour chaque cylindre le décalage des cames est de 180 degrés.
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soucoupe comprenant un rebord conique s'adaptant aux sièges, et d'une tige qui relie la tête de soupape au mécanisme de commande. Une conséquence directe de l'obturation des canalisations qui aboutissent dans la chambre de combustion est que lesdites canalisations sont toujours traversées par les tiges de soupapes. Pendant les phases d'admission et d'échappement, les têtes de soupape se trouvent à l'intérieur de la chambre de combustion.
Ceci signifie que la veine gazeuse à l'intérieur de ces canalisations (de mélange frais et de gaz brûlés) se trouvera toujours perturbée par la présence d'éléments mécaniques dans le trajet de celle-ci. Ces éléments mécaniques engendrent des turbulences, qui rendent pratiquement impossible l'obtention d'un écoulement laminaire dans ces canalisations. Ceci diminue en grande mesure l'efficacité du système,et a pour conséquence que la section nette des canalisations
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été à la recherche des caractéristiques suivantes:
- une commande des soupapes aussi avantageuse que possible dans la chambre de combustion;
- une disposition des soupapes aussi avantageuse que possible dans la chambre de combustion;
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de permettre de hauts régimes de rotation;
- une section utile des canalisations aussi grande que possible, malgré la présence des soupapes.
La recherche de ces caractéristiques a mené au développement des différents types de moteurs suivants:
- à soupapes latérales
- à soupapes en tête (avec tiges et culbuteurs)
- à un arbre à cames en tête
- à double arbre à cames en tête
En pratique, seul un ou plusieurs arbres à cames en tête sont utilisés.
Dans un système à soupapes latérales, le nombre de pièces entre l'arbre à cames de commande et les soupapes mêmes est réduit au minimum puisque ces dernières sont commandées directement par l'arbre à cames. Le diagramme <EMI ID=14.1>
soupapes est intégré au bloc cylindres, ce qui implique que les canalisations doivent s'y raccorder. Un tel raccordement empêche que les canalisations soient droites, ou courbées de la façon la plus avantageuse. Etre relativement courtes, ce qui peut offrir certains avantages.
Un autre aspect à considérer consiste dans le fait que pour des considérations d'ordre de production, ces conduits sont le plus souvent très rapprochés l'un de l'autre, ce qui d'un point de vue thermique n'est pas avantageux. En raison du fait que les soupapes sont placées en dessous et à côté de la chambre de combustion, la veine gazeuse ne suit pas un parcours optimal. Un tel système de soupapes latérales ne permet pas d'obtenir une efficacité satisfaisante.
La longueur des soupapes latérales est dictée par la hauteur des cylindres, à laquelle il faut encore ajouter la distance jusqu'à l'arbre à cames. Ceci mène à des soupapes longues et donc lourdes avec une inertie importante qui ne permettra pas de régimes de rotation élevés, si l'on veut éviter que les soupapes aient tendance à se plier sous les fortes sollicitations. Une autre restriction importante concerne la forme de la chambre de combustion. Celle-ci contient en fait une <EMI ID=15.1> impossible, à moins de ne donner à la chambre de combustion une forme très aplatie.En fait, une partie de l'énergie générée par l'explosion est perdue. Ceci
<EMI ID=16.1> augmente la fiabilité. Les réglages.de timing et de jeu s'effectuent près de l'arbre à cames, qui, se trouve dans le bas moteur, ce qui est moins favorable. L'usure des sièges de soupapes entraîne directement une détérioration du bloc cylindres. D'autre part, en cas de soupape flottante, il n'y aura pas de contact possible entre celle-ci et le piston.
Comme le système des soupapes latérales est intégré au bloc cylindres, un refroidissement liquide est difficile à réaliser, vu que la jaquette éloignerait encore plus les soupapes de la chambre de combustion. On retrouve par contre un avantage constructif dans la culasse, qui est réduite à sa plus simple expression, et présente même une grande analogie avec celle d'un moteur à deux temps.
A cause du nombre réduit de pièces, et de la simplicité de la culasse, en règle générale, le poids d'un moteur à soupapes latérales est réduit.
En règle générale le moteur à soupapes latérales est fort compact, surtout à cause de l'encombrement réduit de la culasse. Ce qui signifie principalement que la hauteur du moteur est réduite. On connaît également un système à soupapes en tête comprenant tiges et
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mécanisme d'entraînement court, entre le vilebrequin
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par le milieu, et attachés sur un arbre secondaire.
Une extrémité de ces culbuteurs est poussée vers le haut par une tige, qui relie ces culbuteurs à l'arbre à cames, placé plus bas que les cylindres. L'autre extrémité de ces culbuteurs actionne alors les soupapes, par l'entremise d'un dispositif réglable, qui entraîne aussi peu de frictions que possible (galets, pastilles,
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pour tous les types de moteurs connus que des phénomènes d'usure (mécanique, distorsions des sièges, etc) rendent nécessaire un ajustement du mécanisme des soupapes, à des intervalles de temps réguliers, afin de maintenir un jeu constant.
Les conduits d'admission et d'échappement sont placés au-dessus du bloc cylindres. Cette disposition en tête des soupapes permet de donner aux conduits susdits une forme plus avantageuse, et de les rendre plus accessibles. La disposition en tête des soupapes par rapport aux cylindres est également préférable d'un point de vue thermique. Le montage des organes accessoires (carburateurs, tubulures d'échappement, etc) en est facilité, à cause du plus grand espace dont on dispose. Comme les tiges de soupapes traversent toujours les conduits, elles réduisent d'une part la section <EMI ID=22.1>
La disposition en tête des soupapes permet de monter celles-ci directement dans la chambre de
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forme plus compacte et efficace. Ce type de moteur est capable de performances plus importantes que le précédent. Une caractéristique désavantageuse est
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grande inertie du système de tiges et culbuteurs,' qui mènent à des phénomènes de soupapes flottantes, lorsque certaines limites de régimes rotationnels sont
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nombreux points de contact, un jeu important, qui aura une influence négative sur les performances.
En ce qui concerne la fiabilité du système, un premier désavantage inhérent au système de soupapes en tête comprenant des tiges et culbuteurs sont les grandes contraintes mécaniques, qui combinées à la longueur des tiges, qui est au moins égale à la hauteur des cylindres, oblige à rendre celles-ci fort rigides, et par conséquent lourdes, ce qui augmente l'inertie du système.
Si par contre on les construit trop légères, le risque de flambage augmentera.
Un autre désavantage inhérent est le nombre considérable de points de contact et de friction, et d'articulations.
<EMI ID=26.1> possibilités de réglage en seront facilitées. En effet, il suffira de couvercles non-structuraux pour abriter le
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toute simplicité de réassembler le tout en tenant compte du raccordement de la distribution, vu qu'en fait les tiges commandant les culbuteurs sont une liaison "libre" en ces derniers et l'arbre à cames.
A cause de la séparation de l'arbre à cames de
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ressort, etc) le nombre de pièces requis est important, et en plus plutôt hétérogène. S'ajoute encore à cela que presque toutes ces pièces sont mobiles, et ce de différentes façons (alternantes, pivotantes, travaillant en compression et détente). Sous ce-jour, le concept du système par tiges et culbuteurs n'est pas particulièrement favorable.
Pour chaque cylindre, le bloc cylindre devra comporter un conduit pour les tiges. Le moulage de la culasse n'est pas particulièrement simple, à cause par exemple de la présence des articulations des culbuteurs. Ceux-ci sont également soumis à des contraintes considérables, ce qui entraîne la nécessité d'une fabrication soignée, afin par exemple d'éviter des ruptures causées par des phénomènes de fatigue.
Vu que actuellement les tiges sont souvent construites de façon légère, et que les dimensions des <EMI ID=29.1> assez favorable.
Grâce au fait que la culasse ne contient guère
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Un troisième système de distribution connu concerne celui par simple arbre à cames en tête. Il est apparu de l'étude du type précédent que la liaison très indirecte de l'arbre à cames et du train de soupapes en tant que telles pouvait mener à un jeu considérable ainsi qu'à des difficultés d'alignement et de réglage. Le système ici décrit permet de réduire autant que faire se peut la distance entre arbre à cames et soupapes. A cette fin, l'arbre à cames, au lieu d'être placé à proximité du vilebrequin, est monté à l'intérieur de la culasse. Bien que de cette façon la commande des soupapes s'effectue de manière bien plus directe, le problème principal du système se situe à présent dans la liaison entre l'arbre à cames et le vilebrequin, en ce sens qu'ici aussi certaines influences indésirables telles que jeu et usure peuvent se manifester.
Diverses solutions furent apportées à ce problème :
- entraînement par chaîne. Un tel entraînement est fortement sujet au jeu, par élongation de la chaîne, ce qui oblige au montage d'un dispositif de tension. L'entraînement par-chaîne qui est mécaniquement limité, doit être lubrifié, et est bruyant; - entraînement par cascade de pignons. Celui-ci est moins sujet au jeu, mais contient un grand nombre de
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par engrenages à taille droite mais elle est assez bruyante. Dans une certaine mesure les pignons à taille
<EMI ID=32.1> deux transmissions à angle droit, réalisées par des couples coniques. Un système fort compact, qui peut être monté à l'intérieur d'un fourreau tubulaire séparé. Fort peu sujet au jeu;
- entraînement par courroie crantée: l'évolution <EMI ID=33.1> des courroies (polymères renforcés) a rendu cette solution envisageable. Elle offre bon nombre d'avantages. Elle est légère, ne nécessite pas de lubrification, résiste bien au jeu par allongement (dans la plupart des cas un réglage de tension automatiquesuffit). Elle est silencieuse. En outre, elle ne prend pas beaucoup de place. Cette évolution plaide sans nul doute en faveur de l'utilisation d'arbres à cames en tête.
Il semble donc que l'arbre à cames en tête soit une évolution favorable. Lorsque cependant il n'y en a qu'un, la présence de culbuteurs reste indispensable. En outre ceux-ci ne feront pas un angle droit avec l'arbre
à cames, ce qui rend leur fabrication plus difficile.
Les conduits d'admission et d'échappement correspondent en grande mesure à la description de ceux
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prévoir l'espace nécessaire au montage de l'arbre à cames-même, ce qui peut mener en certains cas à un parcours moins favorable des conduits.
<EMI ID=35.1> mances supérieures.
Un autre avantage est que l'arbre à cames est une composante rotative, au lieu d'alternante, comme les tiges, ce qui élargit les possibilités de performance.
Un désavantage par contre est le fait qu'il soit encore nécessaire d'utiliser des culbuteurs, alternants, qui limiteront malgré tout les performances du système.
La fiabilité du système de distribution par simple
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fiabilité des différentes possibilités d'entraînements.
Dans l'état actuel de la technologie, une fiabilité considérable peut être assurée. Ceci rapproche la limite de la fiabilité de plus en plus vers la soupape et ces ressorts même. De plus en plus c'est là que sera atteinte la limite de fiabilité du système: par l'inertie des masses alternantes des soupapes, par l'usure des éléments assurant l'étanchéité de la chambre de combustion.
Le nombre de pièces mobiles d'un système de distribution par simple arbre à cames en tête dépend principalement du choix du système d'entraînement de l'arbre à cames: un nombre fort réduit de pièces se rencontre dans un arbre vertical et une courroie crantée. Un nombre plus important de pièces est <EMI ID=37.1>
bien que dans le cas de la cascade de pignons par exemple cela entraîne également une augmentation - de pièces fixes. En ce qui concerne ce dernier, un grand <EMI ID=38.1>
La fiabilité d'un moteur à système de distribution par simple arbre à cames en tête dépend du choix de l'entraînement de l'arbre à cames par le vilebrequin.
Les systèmes les plus simples, tel que l'arbre vertical par exemple, sont parfois les plus onéreux en termes de
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l'utilisation de la courroie crantée a favorablement influencé les aspects techniques de la production.
L'arbre à cames en tant que tel n'est pas plus compliqué que dans les cas précédents, si ce n'est que les culbuteurs seront légèrement plus compliqués à la fabrication que pour d'autres types.
Le poids du système dépend en large mesure de l'entraînement de l'arbre à cames par le vilebrequin. Ici aussi, l'entraînement par courroie crantée offre de nets avantages: il s'agit d'un système très léger, dont la légèreté est encore accentuée par le fait qu'il ne nécessite pas de lubrification. Ceci permet au système entier d'être très avantageux en termes de poids.
Volume du système est assez réduit, bien qu'en règle générale, la hauteur de construction sera supérieure à celle du moteur à tiges et culbuteurs.
Comme en plus l'arbre à cames est- placé entre les
<EMI ID=40.1> précédents.
Une remarque d'ordre général est la suivante: nous voyons que le développement de culasses de plus en plus
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Un système de distribution par double arbre à cames en tête vise à réaliser une liaison aussi directe que possible entre arbre à cames et soupapes en évitant d'inclure des culbuteurs pour la commande finale. Ceci est réalisé en faisant usage de deux arbres à cames, dont l'un commande la ou les soupapes d'admission, l'autre celle d'échappement, par rangée de cylindres.
Dans le cas d'un moteur en V par exemple, il faut 4 arbres à cames. Ceci solutionne définitivement la commande directe des soupapes par les arbres à cames.
L'entraînement des arbres se réalise comme dans un système à simple arbre à cames en tête.
Le problème de la place prise par l'arbre à cames est ici doublé. Ceci mène à un nombre de possibilités:
les deux conduits peuvent se trouver à l'extérieur des arbres à cames-, ou entre ceux-ci, ou un entre ceux-ci et un à l'extérieur.. Il sera cependant toujours difficile de réaliser des conduits de forme optimale, à cause de l'encombrement des arbes à cames, tandis qu'il est tout à fait impossible de réaliser des conduits droits, du fait que des tiges de soupapes traversent les canalisations.
Malgré les restrictions imposées au système, pour la forme et la disposition des conduits, le système de
<EMI ID=42.1> vitesses de rotation les plus élevées. Ces dernières sont en fait limitées en très large mesure par le <EMI ID=43.1>
La fiabilité du système.de distribution par double arbre à cames en tête' est excellente. Le jeu à l'intérieur du système est minimal surtout si l'on choisit l'entraînement de ces arbres par courroie crantée à partir du vilebrequin. Réglages et alignement <EMI ID=44.1> limite de fiabilité se situera au.niveau des soupapes mêmes. Malgré la transformation de la plus grande partie des mouvements en rotation, le risque de phénomènes de soupapes flottantes reste réel, à cause de l'inertie des soupapes et de leurs ressorts, ce qui signifië"qùe le danger que soupapes et pistons se touchent subsiste. Pour un moteur de cylindrée moyenne, le maximum absolu de vitesse rotationnelle se situe vers 12 à 13 000 tours/minute.
La suppression des culbuteurs, qui étaient encore indispensables à la marche du système précédent, réduit le nombre de pièces requises. Il faut néanmoins remarquer que les arbres à cames doivent tourner sur roulements et doivent être lubrifiés.
Les problèmes de technique de production sont en principe, relativement simples, bien qu'une pièce onéreuse et demandant un haut degré de finition, tel <EMI ID=45.1>
L'accessibilité des organes mécaniques est parfois mise en cause par l'encombrement d'un grand nombre de pièces et de conduits qui s'entrecroisent.
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les plus grandes et plus complexes pièces'de fonderie requises par ce système. Le système de distribution par double arbre à cames en tête nécessite une augmentation considérable du volume due à l'encombrement du dispositif de commande des soupapes ainsi qu'au trajet souvent assez tortueux des conduits d'alimentation et d'échappement.
La revue de l'évolution de tous les types de moteurs à quatre temps à soupapes latérales, puis en
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alimentés soit par essence, soit par distillats lourds indique que le développement de chaque nouveau type vise à résoudre un problème inhérent au concept même du moteur à quatre temps.
Le passage de la distribution par soupapes latérales à celles en tête, par tiges et culbuteurs, a permis de résoudre le problème de la forme de la chambre de combustion, en intégrant directement les soupapes à cette dernière, ce qui a permis de faire un meilleur usage de l'énergie produite par la combustion du mélange gazeux.
Le passage des soupapes en tête au système à simple arbre à cames en tête a permis une liaison
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alternants en rotation. Malgré cela, la composante la <EMI ID=51.1> <EMI ID=52.1> alternant en vue d'accroître les performances et la fiabilité d'un moteur. Elle vise également à simplifier davantage la construction, le réglage, le montage d'un système de distribution d'un moteur à explosion. Dans ce but, elle propose un tel système en particulier un mécanisme d'admission et d'évacuation d'un mélange
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comprenant un vilebrequin, un bas moteur et un cylindre des conduits d'admission et d'échappement munis chacun d'obturateurs essentiellement caractérisés en ce que lesdits conduits sont ouverts et fermés tour à tour à intervalles réguliers par des obturateurs rotatifs.
Selon une particularité de l'invention, les obturateurs rotatifs sont des robinets à tournant cylindrique, sphérique ou tronconique droit ou inversé éventuellement lubrifié maintenu dans un logement de même forme constituant un boisseau.
Dans une première forme de réalisation, chaque tournant est enfermé à l'intérieur du boisseau formant un carter étanche avec interposition de sièges d'étanchéité annulaires rapportés dans ledit boisseau. Le tournant est entraîné en rotation à une vitesse égale à un quart de la vitesse de rotation du vilebrequin.
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l'aide d'une chaîne, d'une cascade de pignons ou d'une courroie crantée.
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Les obturateurs rotatifs ont l'avantage de permettre de réaliser des conduits nets, sans encombrement ni obstacle, qui ne sont pas traversés par d'autres parties mécaniques. La chambre de combustion reste libre de tout objet étranger. La veine gazeuse peut être laminaire, vu qu'aucun objet n'entraîne désormais de turbulences. Il faut.également remarquer que la section de la veine gazeuse est à présent rectangulaire ou a une forme elliptique oblongue. La forme de la section contribue à un meilleur remplissage et une meilleure évacuation. En outre, les conduits présentent une section égale à la section effective de la veine gazeuse. Il est désormais possible de concevoir et de réaliser des conduits droits, plus courts que dans n'importe quel autre système.
L'étanchéité entre les soupapes rotatives, et les ouvertures de la chambre de combustion est en grande mesure un problème de tolérances, et donc de dilatation. Nous disposons aujourd'hui de matériaux adéquats. Les soupapes rotatives présentent en outre l'avantage d'éliminer un.des principaux facteurs limitatifs de la vitesse, de rotation que peut atteindre un.moteur équipé de soupapes flottantes, qui mène au contact entre <EMI ID=56.1>
niveau de vibrations engendrées bien plus bas dans le cas de parties exclusivement en rotation, que des régimes bien plus hauts peuvent être atteints que par le passé.
Le remplissage amélioré contribue également à ce résultat...
Les charges thermiques susceptibles d'être
<EMI ID=57.1> <EMI ID=58.1> la vitesse de rotation réduites de ces soupapes, la moitié de celle d'un arbre à cames traditionel.
Le fait que les.soupapes rotatives sont solidaires d'un arbre continu par rangée de cylindres, et que les deux arbres sont reliés par leur entraînement, assure un réglage court. Une fois monté et assemblé correctement, le système ne se dérègle plus. Comme le système ne comporte plus que des pièces rotatives, il n'est plus nécessaire de compenser un jeu quelconque comme c'est
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système de distribution. L'étanchéité ne sera soumise qu'à des contraintes thermiques (dilatation, frictions), mais plus aux charges causées mécaniquement par des pièces alternantes.
Le nombre de parties composantes du système de distribution à soupapes rotatives est réduit au minimum. Si l'on adopte un entraînement par courroie crantée., le système ne comprend que de deux arbres en rotation, qui comportent les soupapes en tant que telles. Les pièces fixes sont les paliers nécessaires au fonctionnement de ces derniers. Leur nombre est égal au nombre de soupapes rotatives augmenté d'une unité par arbre rotatif.
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<EMI ID=61.1> .ives selon l'invention. Les pièces de fonderie se limitent aux chambres de combustion, et aux couvercles structuraux des arbres à soupapes rotatives et de leurs paliers. Cette dernière pièce comporte nécessairement <EMI ID=62.1>
L'invention ne modifie qu'une partie du moteur.
En particulier la culasse et la tête des cylindres constituant le haut du moteur. Le corps du cylindre, situé en dessous du joint de culasse n'est en rien modifié.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation particulière de
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Dans ces dessins:
- les figures. 1 à 17 illustrent schématiquement les positions successives des tournants de dispositifs obturateurs rotatifs à vitesse constante contrôlant l'admission et l'échappement des gaz dans un moteur à explosion;
- les figures 18 à 25 illustrent schématiquement le fonctionnement d'un, système de distribution à obturateurs rotatifs à vitesse saccadée unidirectionnel lors des phases d'admission et de compression ; - les figures 26 à 33 illustrent un système analogue de <EMI ID=64.1>
Dans ces figures. les mêmes signes de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
<EMI ID=65.1> chacun d'obturateurs commandés par un système de distribution du moteur. Dans les systèmes connus ces obturateurs sont complétées de soupapes soumises à un mouvement rectiligne alternatif de va-et-vient. Selon l'invention ces soupapes deviennent des obturateurs rotatifs, à savoir de préférence des robinets à tournant ayant une forme cylindrique. Le tournant peut égarement
avoir une forme sphérique ou tronconique, droit ou inversé éventuellement lubrifié maintenu dans un logement de même forme constituant un boisseau. Le tournant peut être monté sur un arbre formant avec celui-ci une seule pièce. Deux obturateurs 9, 10 sont nécessaires par rangée de cylindres. Le premier obturateur contrôle l'admission du mélange gazeux, tandis que le second contrôle l'évacuation des gaz brûlés. Le mélange gazeux est admis et évacué par des turbulences ménagées dans la paroi de la chambre de combustion, d'une part, et par des lumières 15 évidées dans le volume cylindrique, sphérique ou tronconique du tournant, et coaxiaux avec ces derniers, d'autre part.
Au cas où des tournants 11 sphériques sont utilisés, une lumière 15 de section circulaire égale à celle des turbulures 14 et des conduits d'alimentation et d'échappement 8 sera ménagée dans les tournants 11.
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Par un mouvement de rotation uniforme et continu ou par une rotation saccadée, avec arrêt en certaines
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déplacements adéquats du piston 5 dans son alésage.
Les tournants 11 sont enfermés à l'intérieur de cartes étanches, comprenant un plan de joint. Afin d'assurer une étanchéité et un jeu optimal, on fait usage de matériaux céramiques, de manière à réduire les déformations par action thermique au minimum. Les matériaux synthétiques à bas indice de friction peuvent également être envisagés pour le revêtement des carters de soupapes. Les soupapes rotatives même, et l'arbre
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être exécutés en métal à bas indice de dilatation. Les turbulences 14 des conduits sont réalisés par fraisage.
Au cas où un arbre monobloc, dont les tournants 11 font partie, serait utilisé, celui-ci sera monté sur paliers entre les cylindres. Les soupapes rotatives peuvent être contrôlées individuellement, et sont alors montées séparément sur paliers de part et d'autre des soupapes.
Une culasse avec soupapes rotatives entraînées à vitessse de rotation uniforme, avec-entraînement direct est illustrée à la figure 1.
Dans cette forme de réalisation, les soupapes
<EMI ID=70.1> celle de l'arbre à cames traditionel qui tourne à la moitié de la vitesse du vilebrequin). Ceci signifie que pour un déplacement du piston du point mort haut (figure
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tournant dont le diamètre de la lumière 15 est égal à 1/16 de la longueur de la circonférence du cercle accomplit donc une rotation de 45[deg.]. La lumière 15 a une
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R = le rayon du tournant.
Les tubulures 14 pour l'admission et l'évacuation des gaz, pratiquées dans la paroi de la chambre de
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l'intérieur de la chambre de combustion 1. Cela signifie que lorsque, pendant l'admission ou l'échappement, le piston 5 se trouve à mi-chemin entre le point mort haut et le point mort bas, le conduit de la soupape rotative se trouve exactement en face de l'ouverture de la chambre de combustion 1. Le diagramme de distribution, en degrés, est donc identique à celui du cycle de Beau de Rochas tel que nous le connaissons.
L'entraînement s'effectue à partir du vilebrequin 2 avec une réduction de 1:4. Cet entraînement peut se faire par chaîne, par cascade de pignons ou par courroie crantée 16.
<EMI ID=76.1> à l'entraînement très léger par courroie crantée
- aux tubulures d'admission et d'échappement droits et courts
- de la fonderie très simple de la culasse <EMI ID=77.1>
n'importe quel système faisant partie de l'état actuel de la technique. Il faut aussi remarquer que l'accessibilité mécanique du système, est meilleure et que la fabrication des pièces et l'assemblage de cellesci, sont simplifiés.
Dans des formes différentes, le système de distribution comprend des soupapes rotatives 8,9 à mouvement de rotation saccadé. Les phases d'admission et de compression d'un tel moteur muni de soupapes
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figures 18 à 25 lorsque le sens de rotation des soupapes est unidirectionnel X,Y et aux figures 26 à 33 lorsque le sens de rotation des soupapes est bidirectionnel, c'est-à-dire inversé X,X' et Y,Y'.
Le mouvement saccadé vise à maintenir la soupape rotative dans la position d'ouverture optimale pendant toute la durée du mouvement d'admission ou d'échappement, (rotation de 180[deg.] du vilebrequin) afin d'améliorer le remplissage et l'évacuation du mélange gazeux. D'autre part, le fait de prévoir une position d'arrêt de la soupape implique qu'il ne sera plus possible d'utiliser un entraînement direct à partir du vilebrequin 2.
Les soupapes rotatives n'occupent que deux
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Seule l'ouverture (ou seule la fermeture) devra se faire de façon active, la fermeture (ou l'ouverture, selon le cas) pouvant se faire par un mécanisme passif comme un ressort (en traction ou en compression). Le système actif d'ouverture de la soupape rotative (rotation vers la position ouverte) peut se faire de différentes façons:
- par solénoîde
- par moteur électrique à un seul sens de marche
- par un moteur électrique à sens de marche réversible.
Les soupapes ne pourront pas être montées sur un arbre commun 13. Chaque soupape devra disposer de son propre mécanisme d'ouverture et de fermeture. Sous ce jour, ce système est moins élégant que celui avec entraînement direct.
La position d'arrêt mène à un diagramme de distribution au cours duquel la section effective des conduits d'admission 7 et d'échappement 8 reste constante pendant la durée entière du mouvement d'admission ou d'échappement.
Le contrôle du mécanisme d'ouverture et de fermeture s'effectue de préférence électroniquement sans liaison mécanique directe avec le vilebrequin 2. Un <EMI ID=82.1> processeur préprogrammé, analogue à ceux existants pour
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r = 2R sin a où a/2 = 22[deg.]30' et 2R = le diamètre
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du corps du tournant 11 de la soupape rotative.
Le volume de mélange gazeux pouvant être admis ou évacué est donc encore bien plus grand, tandis que le
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soupape, être optimal. Un remplissage optimal de la chambre de combustion 1 peut donc être réalisé, ce qui peut mener soit à de très hautes performances, soit à des consommations fort réduites.
Le fait que chaque soupape est commandée individuellement, mène à une complexité indéniable. A cause de la rotation en sens alterné et interrompu, le régime de rotation atteint est plus bas. Le niveau de vitesse dépendra des limitations du mécanisme de commande.
La fiabilité est plus réduite que celle du système à rotation continue, à cause de la plus grande complexité et de la commande individuelle de chaque soupape. Cet aspect est défavorable.
Cette variante contient bien plus de pièces que le
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Vu le poids réduit des organes de commande et de leur centrale électronique, le poids du système de distribution susdit présentant une vitesse saccadée ne sera beaucoup plus élevé que celui du système de distribution à soupapes rotatives à vitesse constante.
Dans la deuxième variante, la culasse du moteur comporte des soupapes rotatives à mouvement de rotation saccadé unidirectionnel. Cette variante correspond en grande partie à celle décrite ci-dessus. Les soupapes effectuent un mouvement rotatif interrompu, discontinu, qui pourtant ne comporte qu'un seul sens de marche. Les avantages et désavantages de cette construction correspondent à ceux énumérés pour la variante précédente. Une remarque importante concerne le fait qu'on peut faire usage d'un arc de cercle de 45[deg.] au lieu
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la soupape rotative est réduit, tandis que les conduits sont plus courts. On réduit ainsi l'encombrement du système par rapport au système avec un entraînement direct à partir du vilebrequin. La différence fondamentale avec la première variante, se situe dans le fait que la soupape s'arrête en quatre positions au lieu de deux. Ceci veut dire qu'à chaque impulsion il y <EMI ID=88.1>
ne soient pas avantageux en cas de moteurs à cylindres multiples, les deux dernières variantes sont utilisables lorsqu'il s'agit de mono- ou de bicylindres.
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traversant les conduits d'admission et d'échappement, et à l'intérieur de la chambre de combustion. Les conduits ainsi que la chambre de combustion restent libres de tout élément mécanique. Le remplissage et l'évacuation deviennent plus efficaces et complets. Ceci permet d'augmenter les performances, et/ou d'abaisser la consommation. Fondamentalement le diagramme de distribution reste le même que celui qui suit directement des principes du cycle de Beau de Rochas.
Aucune modification ne doit être apportée au bas moteur, ni au bloc cylindres. Ceci peut - permettre un développement rapide de la nouvelle construction de culasse. Il est enfin possible d'optimaliser la forme de conduits d'admission 7 et d'échappement 8, qui peuvent Même être droits, ce qui améliore encore les performances et la consommation, également à cause du fait que les turbulences peuvent enfin être éliminées.
Le facteur limitatif le plus important du système de soupapes traditionelles, à savoir leur inertie, qui peut résulter en des phénomènes de soupapes flottantes, qui peuvent même au cas extrême mener à ce que soupape et piston se touchent, est ici totalement résolu. Vu le fait que des éléments en rotation peuvent atteindre des limites plus avancées que des éléments alternants, les <EMI ID=92.1> seront plus élevés que pour n'importe quel système
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Non seulement tous les éléments du système travaillent en rotation, mais en outre leur vitesse de
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En utilisant un entraînement par courroie crantée à partir du vilebrequin, la fiabilité finale du système sera même accrue.
Dans un système traditionel, la présence d'un jeu est inévitable, vu le grand nombre de points de contact; ce �eu doit nécessairement être compensé à des intervalles réguliers. Un tel jeu n'existe pas dans le cas du Système de distribution par soupapes rotatives. En outre, une fois le système assemblé correctement, il est pratiquement impossible que celui-ci ne se dérègle.
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d'étanchéité, à des contraintes d'ordre thermique et mécanique, ces dernières seront dans le système à soupapes rotatives inexistantes.
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réduire les frictions des parties rotatives et de leurs carters au minimum, les problèmes d'étanchéité pourront
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exemple de l'usure qui se manifestera dans le cas des guides de soupapes dans un système traditionel.
Comme les fonctions de commande de la distribution et de soupapes en tant que telles sont accomplies par une et même pièce rotative, le nombre de pièces mécaniques qui font partie du système de distribution <EMI ID=98.1>
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corps de culasse, venant de fonderie et comprenant les chambres de combustion et une première moitié des carters des soupapes rotatives;
- deux arbres rotatifs, dont les soupapes sont partie
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- deux couvercles structuraux, comprenant une seconde <EMI ID=101.1>
- une courroie crantée assurant l'entraînement des soupapes rotatives à partir du vilebrequin.
D'un point de vue de technique de production, les pièces de fonderie nécessaire seront réduites à leur plus simple expression, tandis que la fabrication des arbres, dont les soupapes font partie intégrante ne posera non plus aucun problème. Le montage et le démontage d'un système à soupapes rotatives sont particulièrement simples. Les possibilités d'économie de
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Soupapes rotatives sont, en comparaison d'un système par soupapes traditionelles, fort considérabes.
A cause du nombre de composantes du système fort réduit, le poids total du système est fort réduit en çomparaison de n'importe quel autre système connu à ce jour. En fait, on pourrait dire que le poids n'en sera pas supérieur que celui de deux arbres à cames et de leur structure de support dans le cas d'un système traditionel.
Enfin, et ceci n'est pas l'aspect le moins important dans le cadre d'un véhicule ou agrégat équipé d'un moteur à combustion interne, le volume du système <EMI ID=103.1>
plus, l'accessibilité mécanique et l'espace disponible pour le montage des organes accessoires tels que carburateurs, tuyauterie d'échappement sont bien meilleurs.
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1. Système de distribution d'un moteur à explosion, en particulier un mécanisme d'admission et
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(7) et d'échappement (8) munis chacun d'obturateurs (9,
10), caractérisé en ce que lesdits conduits (7, 8) sont ouverts et fermés tour à tour à intervalles réguliers par des obturateurs rotatifs (9, 10).