CA1110130A

CA1110130A - Moteur a combustion interne incline a simple arbre a cames en tete

Info

Publication number: CA1110130A
Application number: CA312,088A
Authority: CA
Inventors: Armand Castarede
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1977-10-05
Filing date: 1978-09-26
Publication date: 1981-10-06
Also published as: BE871004A; DE2843334C2; GB2005347A; IT1108465B; US4223647A; GB2005347B; IT7869230A0; PT68621A; DE2843334A1; FR2405360B1; ES473694A1; FR2405360A1

Abstract

Moteur à combustion interne incliné à simple arbre à cames en tête. Moteur à combustion interne incliné à simple arbre à cames en tête, avec des conduits d'admission et d'échappement débouchant sur le même côté de la culasse. L'axe 24 de la soupape d'admission 4 et l'axe de la soupape d'échappement de chaque cylindre 2 divergent depuis l'axe de l'arbre 3 came 3 en direction du cylindre 2 tout en restant contenus dans des plans parallèles perpendiculaires l'axe de l'arbre à cames 3. L'arbre 3 cames 3 est décalé vers le haut par rapport au plan passant par les axes 1 des cylindres 2. Référence : figure 1

Description

r~ 1 1~ 0 La présente invention due ~ la collaboration de ~onsieur Armand CASTAREDE se rapporte ~ un moteur ~ combustion interne incliné par rapport à la verticale, ~ plusieurs cylindres en ligne, du type comprenant un arbre ~ cames en tête et, pour chaque cylindre, une soupape d'admission et une soupape d'échappement 3 attaque directe par ledit arbre ~ cames, les conduits d'admission et d'échappement étant situés sur un m8me c~té de la culasse.
Dans les moteurs connus de ce type, les axes de la soupape d'admission et de la soupape d'échappement de chaque cylindre sont parallèles. En ef~et, d'une part, les axes des soupapes doivent être perpendiculaires ~ l'axe de l'arbre 3 cames afin d'assurer une attaque directe correcte des soupapes par les cames de cet arbre. D'autre part, on estimait jusqu'3 présent que le fait d'orienter les soupapes de chaque cylindre de manière que leurs axes soient également contenus dans un même plan passant par l'axe de l'arbre 3 cames facilitait l'usinage de la culasse servant ~ recevoir les soupapes.
Sur un moteur incliné, un tel agencement entraine cependant de multiples inconvénients portant en particulier sur le dimensionnement des organes de distribution, sur l'accessibilité en cas de réparation ou de réglage, sur l'alimentation ainsi que sur la combustion, donc sur le rendement du moteur.
La présente invention a poux objet un agencement des organes de distribution et de la culasse, rem~d$ant ~ ces inconvénients et permettant en particulier de donner au moteur dans son ensemble une forte inclinaison par rapport ~ la verticale en vue d'obtenir un groupe propulseur de faible ~ hauteur.

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Dans le moteur conforme 3 l'invention, les axes de la soupape d'admission et de la soupape d'echappement de chaque cylindre divergent depuis l'axe de l'arbre à cames en direc-tion du cylindre tout en restant contenus dans des plans parallèles entre eux et perpendiculaires 3 l'axe de l'arbre à came. Cette caractéristique offre en particulier la possi-bilité de choisir plus librement les diam~tres des tetes des soupapes d'admission et d'échappement, en fonction de critères relatifs à une bonne alimentation et une bonne combustion sans tenir compte d'autres impératifs concernant, - par exemple, le dimensionnement longitudinal de l'arbre came.
L'axe de l'arbre à cames est décalé vers le haut, par rapport au plan passant par les axes des cylindres, ce qui permet en particulier de donner aux tubulur~s d'admission un dessin sans contrepente, malgré l'obstacle creé par le Logement des ressorts de soupapes meme lorsque le moteur est fortement incliné.
Suivant un mode de realisation auantageux de l'invention, l'axe de la soupape d'admission est incliné par rapport au plan des axes des cylindres de manière que ledit axe croise ledit plan entre l'axe de l'arbre 3 cames et la tête de la soupape. De meme, il est avantageux que l'axe de la soupape d'échappement soit incline par rapport au plan des axes des cylindres de maniere que ledit axe croise ledit plan sensi-blement à la hauteur de la tête de la soupape d'échappement.
Un tel agencement permet de faire déboucher les conduits J d'admission et d'échappement dans la chambre de combustion et de positionner la bougie d'allumage dans cette chambre de maniere ~ obtenir une alimentation et une combustion optima-les.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appara~tront a la lecture de la description donnée ci-après d'un mode de réalisation illustratif et non limitatif d'un ~5 moteur conforme à l'invention, illustré par le dessin annexé, sur lequel :
la fig. 1 est une coupe de la culasse et de la distri-bution du moteur trans~ersalement 3 l'axe de l'arbre 3 camos, dans le plan de la soupape d'admission d'un cyllndre;

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3 ~ .3~
r-~ la fig. 2 est une coupe correspondante dans le plan de la soupape d'échappement de ce m~me cylindre;
la fig, 3 estlune vue du fond de culasse prise de l'int~rieur du cylindre, La culasse et la distribution illustrées par le dessin sont destinées ~ un moteur ~ explosion interne ~. plusieurs cylindres en ligne, comprenant, pour chaque cylindre, une soupape d'admission et une soupape d'échappement ~ attaque directe par un unique arbre à came en tête. On reconnait que l'axe 1 du cylindre 2 est fortement incliné par rapport ~ la ~erticale, ~ savoir d'environ 60 dans l'exemple repr~sent~.
Selon la fig. 1, l'arbre à cames 3 dont l'axe est r~férencé 3a commande la soupape d'admission 4 par une came 5 (dont seuls les cercles intérieur et extérieur sont repré-sentés en trait mixte) agissant sur le plateau 6 d'un poussoir 7 auquel la queue 8 de la soupape d'admission 4 est reliée - de fa~on usuelle en passant par deux demi-cônes 9 et une cuvette 10. La cuvette 10 sert d'appui 3 une extrémité d'un ressort 11 dont l'extrémité opposée porte contre le fond d'une gorge 12 ménagée dans le fond d'un évidement cylindri-que 13 pratiqué dans la culasse 14 depuis le côté de l'arbre cames 3. L'~videment 13 sert de guide au poussoir 7. La soupape d'admission 4 coulisse dans un guide 15 fixé dans la culasse 14, De la même façon, selon la fig. 2, la commande de la soupape d'échappement 16 coulissant dans un guide 17 fixé
dans la culasse 14 se fait au moyen d'une came 18 de l'arbre ! 3, un poussoir .19 avec plateau 20, une cuvette 21 pour un _ ressort 22 et deux demi-cônes 23.
On reconna~t sur la fig. 1 que l'axe 24 de la soupape d'admission 4 est perpendiculaire ~ l'axe de l'arbre 3 came 3 et est inclin~ par rapport a l'axe 1 du cylindre 2 de telle maniere que l'axe 24 coupe le plan contenant les axes des cylindres du moteur et en particulier l'axe 1 au point - ~5 r~f~rencé A situ~ sur l'axe 24 entre la tête.25 et la queue 8 de la soupape 4, c'est-~-dire entre la tête 25 et l'axe 3a de l'arbre ~ cames 3.
Par ailleurs, on reconna~t. sur la fig. 2 que l'axe 26 de la soupape d'échappement 16 est perpendiculaire ~ l'axe `. 40 de l'arbre ~ cames 3 et est incliné par rapport ~ l'axe 1 du

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cylindre 2 de mani~re que la t~te 27 de la soupape 16 se trouve sensiblement sur l'axe 1, L'axe 26 coupe en effet le plan contenant les axes des cylindres et notamment l'axe 1 au point r~férenc~ B lég~rement _ 5 ~ l'extérieur de la tête de soupape 27 en position fermée.
- Il résulte de cette disposition particulière que l'axe -3a de l'arbre à cames 3 par lequel passent l'axe 24 de la soupape d'admission 4 et l'axe 26 de la soupape d'échappement 16 est situé au-dessus du plan commun des axes 1 des diff~-rents cylindres 2, De plus, on notera que, dans ce mode de réalisation la soupape d'admission 4 est plus inclin~e que la soupape d'échappement 16 par rapport au plan commun des axes 1, La fig. 3 permet de reconna~tre la disposition réciproque, sur le fond évidé 29 de la culasse 14, des tetes 25 et 27 des soupapes d'admission 4 et 16 et du trou taraudé 30 prévu _ pour la bougie d'allumage non représentée. On reconnait que le trou 30 de la bougie, débouche entre les deux tetes décalées 25, 27, dans la zone centrale de la chambre de combustion, On voit sur la fig. 3 que la tête 27 et la trace de l'axe 26 de la soupape 16 sont plus proches de la projec-tion représentée en traits mixtes de l'axe 3a de l'arbre ~
cames 3 que ne le sont la tête 25 et la trace de l'axe 24 de la soupape 4. Grace à cette disposition selon l'invention le trou 30 pour la bougie est place à proximité immédiate de la trace de l'axe 3a dans la zone centrale et l'écartement, projeté sur l'axe 3a, entre les traces des axes 24 et 26 est . inférieur ~ celui qui existerait si les axes 24 et 26 ne divergeaient pas. Sur la figure 3, on reconnaît également que les vis de fixation de la culasse, dont seuls les axes 31 sont visibles, sont disposées symétriquement au plus près de l'alésage 32 du cylindre.
Le conduit d'admission 33 (fig. 1) et le conduit d'échap-pement 34 (fig. 2) débouchent sur la face inférieure de la _ 35 culasse 14, tandis que la bougie d'allumage dont l'axe 36 est visible sur la fig. 1 est mise en place depu~s la face sup~rieure de la culasse 14. Le conduit d'admission 33 rel~é
par une tubulure 33a 3 un carburateur non represent~ situ~
au~dessus de l'arbre ~ cames 3 fait un angle plus obtu aYec l'axe 24 de la soupape d'admission 4, que si celle-ci était Y .~ .. . . . ~ - , , , ,` ' ' .:: " ' ' ' ... .
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5 l~Ci~
--~ dans l'axe 1 du cylindre, ce qui facilite le remplissage. Le conduit 33 et la tubulure 33a ne présentent pas de contrepente pr~judiciable ~ l'alimentation.
On reconna~t également sur les fig. 1 et 2 que les paliers 35 de l'arbre à cames 3 sont formes d'une partie inférieure 36 venue de fonderie avec la culasse 14 et d'un chapeau superieur rapporté 37, le plan de joint 38 des paliers 35 étant horizontal. L'arbre ~ cames 3 est monte dans un couloir d'arbre à cames formé d'une partie inférieure 39 evidee, venue de fonderie avec la culasse 14, et d'un couvercle 40. Le plan de joint de ce couvercle 40 avec la partie de culasse 39 est confondu avec le plan de joint 38 des paliers 35.
Le plan 38 qui passe donc par l'axe de l'arbre 3 cames 3 est situe de telle fa~on que le passage des outils ~ lamer les bossages 41 pour les vis de fixation de la culasse (axes ._ 31) soit assure pour un entraxe minimum de ces vis tout en permettant le montage et le demontage des poussoirs 7, 19 du côte de l'arbre ~ cames 3. Sur le côté inférieur de la ¢ulasse, c'est-~-dire sur le c8te des conduits d'admission et d'échappement 33, 34, le passage de ces outils est assuré, pour une repartition symetrique des vis de fixation 31 (voir fig, 3), par le fait que la partie de culasse 39 delimitant le couloir pour l'arbre ~ cames est ~approchee au maximum de l'arbre ~ cames 3, lequel est décalé vers le haut par rapport a l'axe 1 des cylindres~ grace à l'inclinaison des axes des soupapes par rapport à l'axe de l'un des cylindres.
. ! Cette disposition autorise un entraxe minimum des ~is _ de fixation 31 de la culasse, ce qui a pour effet d'assurer ~ une bonne tenue du joint de culasse 42.
Elle permet ~galement un réglage facile des jeux entre les poussoirs et les cames, grace ~ la bonne accessibilité
de ces elements sur la face superieure de la culasse l'opposé des tubulures a ~ admission et d'echappement.
- 35 Cette disposition permet enfin d'établir un bain d'huile dans le couloir de l'arbre 3 cames sans pour autant que le joint 43 du couvercle 40 soit Unoye, c'est-~-dire situe sous le niYeau du bain d'huile, On reconna~t enfin sur la fig. 2 un raccord 44 preYU
sur la face supérieure de la culasse 14 et débouchant dans .~ . ,"., . .. . , . .. ~
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~~ la tubulure d'échappement 34, permettant par exemple une injection d'air à l'echappement en vue d'une post-combustion~
Les avantages du dispositif de distribution conforme _ 5 l'invention sont multiples :
Grace ~ l'inclinaison des axes des soupapes par rapport au plan passant par les axes des cylindres, l'entraxe des soupapes au niveau des poussoirs est plus petit qu'au niveau des têtes, ce qui autorise ou facilite, pour un alésage 10 donné, un meilleur dimensionnement des soupapes en fonction de leur refroidissement. Il en est de même pour le dimension-nement des paliers de l'arbre ~ cames puisque l'entraxe au niveau du poussoir, c'est-à-dire la distance entre les cames d'admission et d'échappement, se trouve réduit ~ une valeur 15 minimale au profit de la longueur des portées des paliers de l'arbre à cames. Ce dernier peut ainsi recevoir des paliers - de plus faible diamètre de manière que le couloir dans lequel il est monté et le couvercle qui ferme ce couloir n'empêchent pas la bonne accessibilité en vue d'opérations 20 telles que l'usinage et la fixation de la culasse, le change-ment des bougies d'allumage et les différents réglages.
Quel que soit l'angle d'inclinaison choisi pour le J moteur, la culasse peut former, avec les tubulures d'aspira-tion un ensemble compact sans que ce soit au détriment de 25 l`alimentation.
L'application de l'agencement conforme ~ l'invention ~
un moteur de véhicule automobile permet de coucher ce dernier ! le plus possible ~ers l'horizontale, ce qui autorise une _ ligne de capot surbaiss~e sans nuire ~ la mise en place dans ~ les meilleures conditions, d'un carburateur coiffé par un filtre 3 air. Une telle inclinalson importante du moteur, principalement dans le cas d'un moteur ~ quatre cylindres en ligne d'usage courant, permet de r~duire les composantes verticales des forces excitatrices du deuxieme ordre, propa-- ~5 gatrices de bruit par l'intermédiaire des suspensions du moteur. La mise en place d'accessoires tels que la roue de secours dans le compartiment moteur ne pose alors plus de difficulte.
La combustion et le rendement du moteur sont améliores par la position centrale de la bougie d'allumage et du . .
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_~ debouché de la tubulure d'admission dans le cylindre, le remplissage étant facilit~ par l'angle que la soupape d'admission forme avec la tubulure d'admission.
La bougie refroidie par le flux d'admission est d'une _ 5 implantation facile et d'un accès aisé, les tubulures d'ad-mission et d'échappement étant situées d'un meme côté, 3 l'opposé de la bougie, contrairement aux culasses ~ courants crois~s dites ''cross-flowU.
Les entraxes des vis de fixation de la culasse sont réduits à une valeur minimale compatible avec l'al~sage du cylindre, sans que l'accès de ces vis ne soit entravé. Le resserrage de la culasse peut être effectué sans dépose du couvercle fermant le couloir pour l'arbre ~ cames.
Le jeu entre les poussoirs et les cames peut etre regl~
facilement puisque les poussoirs et l'arbre 3 cames se trouvent ~ d~couvert ~ la partie supérieure de la culasse _ lorsque le couvercle du couloir d'arbre à cames est enlevé.
Le fait que les conduits d'admission et d'échappement dé~ouchent d'un même coté de la culasse permet d'envisager l'utilisation d'un collecteur monobloc o~ les conduits d'admission seraient réchauffés par les gaz d'échappement.
La grande hauteur disponible sous la ligne de capot, _ grâce au faible encombrement en hauteur du moteur incliné, permet d'utiliser une tubulure d'admission de grande longueur, assurant une bonne vaporisation du mélange avant son entrée dans les conduits. Cette disposition permet en outre de poser sur le car~urateur un filtre 3 air de forte section et J d'installer sous le carburateur tout syst~me améliorant l'alimentation (Uanti-vapor-lock~ anti-givrage~ etc..).
~ Il va de soi que de nombreuses modifications et variantes 3 la portée de l'hcmme de 1'art peuvent atre apportées au mode de réalisation decrit et représent~ sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.
Selon l'inclinaison du moteur, il peut ainsi s'avérer _ ~5 nécessaire d'incliner légèrement le plan de joint 38 des paliers et du couloir de liarbre ~ cames pour faciliter le montage et le demontage des poussoirs.

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Claims

LES REALISATIONS DE L'INVENTION' AU SUJET DESQUELLES
UN DROIT EXCLUSIF DE PROPRIETE OU DE PRIVILEGE EST REVENDIQUE, SONT DEFINIES COMME IL SUIT:

1. Moteur à combustion interne, comprenant plusiers cylindres en ligne dont les axes se situent sur un plan commun et sont fortement inclinés par rapport à la verticale, une culasse comportant une face inférieure et exposée et écartée desdits cylindres, un conduit d'admission et un conduit d'échappement pour chaque cylindre, lesdits conduits d'admission et d'échappement divergant depuis les cylindres en direction de ladite face inférieure de la culasse, un arbre unique à
cames en tête parallèle audit plan commun, ledit arbre comportant un axe rotatif décalé qui est situé au-dessus dudit plan commun, une soupape d'admission et une soupape d'échappement pour commander lesdits conduits d'admission et d'échappement, lesdits soupapes étant attaqué directement sur leurs axes respectifs par lesdit arbre à cames, lesdites soupapes étant contenus dans des plans parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe de l'arbre à cames, lesdites soupapes de chaque cylindre divergant entre elles en se rapprochant de leur cylindre et croisant le plan commun des axes des cylindres à des angles différents, les axes desdites soupapes d'admission étant plus fortement inclinés par rapport au plan commun que les axes desdites soupapes d'échappement.

2. Moteur à combustion interne selon le revendication 1, dans lequel les axes des soupapes d'échappement croisent.
ledit plan commun des axes des cylindres sensiblement à la hauteur les têtes des soupapes d'échappement.

3. Moteur à combustion interne selon les revendications 1 ou 2, dans lequel les axes des soupapes d'admission croisent ledit plan commun des axes des cylindres sensiblement à mi-distance entre l'axe de l'arbre à cames et la tête des soupapes d'admission.

4. Moteur à combustion interne selon les revendications 1 ou 2, dans lequel les prolongements des têtes des soupapes d'admission et d'échappement sur l'axe du cylindre sont contenus à l'intérieur de l'alésage du cylindre, la culasse comportant une percée pour une bougie d'allumage débouchant vers l'extérieur sur les parties supérieures et exposées de la culasse et vers l'intérieur dans le cylindre sensiblement au centre de la chambre de combustion entre les têtes de la soupape d'admission et la soupape d'échappement.