FR2711732A1

FR2711732A1 - Tête de cylindre pour moteur à combustion interne.

Info

Publication number: FR2711732A1
Application number: FR9412866A
Authority: FR
Inventors: Richard W Smith Jr; Howard Mark David
Original assignee: Autosales Inc
Current assignee: Autosales Inc
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1995-05-05
Anticipated expiration: 2014-10-27
Also published as: AU693053B2; AU7441894A; CA2132282A1; DE4438618B4; DE4438618A1; FR2711732B1; GB2283280B; JPH07217409A; AU679549B2; JP3712212B2; DK125094A; SE9403691D0; CA2132282C; GB9419673D0; GB2283280A; SE9403691L; AU1782397A

Abstract

La tête de cylindre selon l'invention, comportant des soupapes d'échappement 73, dont la tige 75 est inclinée d'un angle alphaA par rapport à la direction de déplacement alternatif du piston 30, et des soupapes d'admission 78 dont la tige 80 est inclinée d'un angle alphaB par rapport à cette même direction, est caractérisée en ce que l'angle alphaB est inférieur à l'angle alphaA , les têtes de soupape 74 et 79 faisant communiquer des passages d'échappement et des passages d'admission avec des chambres de combustion qui comportent chacune, pour les deux soupapes associées, des parties de chambre en forme de coin.

Description

La présente invention concerne, d'une manière générale,

les moteurs à combustion interne, et plus précisément, les tê-

tes de cylindres, ou culasses, de tels moteurs, permettant d'obtenir des caractéristiques de performances élevées ces moteurs. L'invention vise des configurations des têtes de cy- lindres présentant une disposition ou orientation angulaire

particulière pour les soupapes, et une disposition particuliè-

re des soupapes dans les chambres de combustion, pour coopérer

avec des nouveaux passages d'admission qui favorisent et amé-

liorent l'écoulement du carburant et de l'air, le maintien du

carburant à l'état vaporisé lorsqu'il pénètre dans les cham-

bres de combustion, et une économie de carburant ainsi qu'un

rendement en puissance qui sont améliorés de manière corres-

pondante. Les moteurs à performances élevées, encouragés par les fabricants de moteurs, sont très demandés par les amateurs de

courses automobiles, de même que par les particuliers qui dé-

sirent simplement des performances plus élevées que celles que l'on peut obtenir par des moteurs de fabricants d'équipements

originaux (O.E.M.). Toutefois, les moteurs à performances éle-

vées ne sont en général pas disponibles pour les équipes de course ou pour les propriétaires de véhicules particuliers qui ne sont pas directement associés aux principaux fabricants de moteurs automobiles, de composants pour les automobiles ou de

fabricants de lubrifiants. Ainsi, les équipes de course à fai-

ble budget et les particuliers sont dépendants des moteurs stan-

dards de production qui peuvent être modifiés, de préférence

à faible coût.

D'une manière générale, les fabricants de moteurs ne

produisent pas en grande série des moteurs à hautes performan-

ces. Les moteurs à hautes performances qui sont fabriqués néces-

sitent un outillage spécialisé, et ils sont par conséquent re-

lativement coûteux. Il en résulte que les amateurs de courses automobiles modifient en général les moteurs de production à

l'aide de composants qui sont disponibles auprès de distribu-

teurs spécialisés, ou de fabricants, à un coût raisonnable.

Les constituants de moteur qui sont le plus couramment modi-

fiés sont la culasse, les constituants du jeu de soupapes(par

exemple les arbres à cames), les pistons et les tiges de pis-

tons, et ces composants sont facilement disponibles auprès de

fabricants spécialisés plus petits. Toutefois, la tête de cy-

lindre, ou culasse, ainsi que ses constituants, sont les pro-

duits les plus populaires d'amélioration des performances.

Les conceptions de têtes de cylindres à hautes perfor-

mances prévoient généralement des chambres de formes spéciales qui servent à faciliter ou augmenter l'écoulement de la masse carburant/air, le mélange carburant/air et la compression.Les chambres de la tête ont jusqu'à présent présenté et utilisé des formes hémisphériques ou en coin, de manière à fournir un

espace suffisant pour le fonctionnement des soupapes qui doi-

vent se déplacer linéairement pour entrer dans la chambre de combustion et en sortir suivant un certain angle par rapport

à la tête de piston. La taille des soupapes, de même que le dé-

gré ou amplitude et la rapidité suivant lesquels elles s'ou-

vrent et se ferment, ont un effet important sur la quantité d'air qui peut être délivrée aux cylindres. Du fait que la quantité de mélange carburant/air qui peut être admise dans

le cylindre pour être disponible dans celui-ci lors de la com-

bustion peut avoir un effet significatif sur la puissance dé-

livrée et la vitesse maximale de fonctionnement du moteur, on prête une attention soigneuse aux caractéristiques d'ouverture

et de fermeture des soupapes.

Un perfectionnement qui a rencontré un succès parti-

culier dans les têtes de cylindres à hautes performances est décrit dans le Brevet américain nO 4 686 948. Ce Brevet, qui

appartient à la déposante, décrit une tête de cylindre présen-

tant une chambre de combustion en forme de coin avec une sur-

face aplatie. La chambre de combustion en forme de coin qui

est décrite dans ce Brevet permet une consommation de carbu-

rant améliorée et un accroissement simultané de puissance.

Le passage d'admission de la tête de cylindre décrite dans ce Brevet présente un étranglement d'augmentation de la vitesse au voisinage de la soupape d'admission, qui améliore l'écoulement du carburant atomisé et le dirige d'une manière régulière autour de la soupape d'admission. Le résultat de cet

agencement structurel réside dans une augmentation de la vites-

se de la charge de carburant qui arrive sans affecter de maniè-

re nuisible le volume de l'air entrant. Ce brevet, ainsi que d'autres, ont orienté les perfectionnements principalement sur

la configuration de la chambre de combustion en forme de coin.

Le Brevet américain N 4 919 092, qui appartient éga-

lement à la déposante, utilise, autour de la soupape d'admission, et en conjonction avec un passage d'admission perfectionné, une configuration de la masse métallique qui permet d'admettre la

charge carburant/air dans la chambre suivant un écoulement héli-

coidal. Le passage d'admission décrit dans ce dernier Brevet permet de faire passer un mélange riche carburant/air à travers la soupape d'admission en un emplacement qui est éloigné de la soupape d'échappement, tout en introduisant un faible mélange carburant/air à travers la partie de l'orifice d'admission qui est située plus près de la soupape d'échappement. Bien entendu,

cet agencement est destiné à limiter la quantité de passage di-

rect, c'est-à-dire la quantité de passage du carburant directe-

ment de la soupape d'admission à la soupape d'échappement lors

du chevauchement des soupapes, pendant lequel la soupape d'ad-

mission et la soupape d'échappement sont simultanément ouver-

tes.

Il est bien connu que les mélanges carburant /air contiennent souvent quelques gouttelettes de carburant qui ne sont pas correctement atomisées et qui, si elles sont délivrées à la chambre, sont généralement balayées avant la course de

compression, ce qui limite l'énergie disponible. Un autre en-

seignement de l'art antérieur peut être trouvé dans le Brevet

américain 5 076 224, qui appartient également à la déposante.

Ce Brevet décrit une tête de cylindre à hautes performances

dans laquelle le passage d'entrée, en amont de la soupape d'ad-

mission, présente un bossage arrondi en forme d'arc qui est disposé de manière à diriger les gouttelettes de carburant les plus lourdes vers une paroi chauffée, ou plancherdu passage d'entrée ou d'admission. Les gouttelettes de carburant sont atomisées lorsqu'elles viennent en contact avec cette paroi

chauffée. Le fonctionnement de la structure de ce Brevet dé-

pend de la conduction thermique à travers les parois de la tu-

bulure d'entrée et, pour favoriser le transfert thermique vou-

lu, on prévoit des passages à travers lesquels les gaz d'échap-

pement peuvent circuler.

L'art antérieur, y compris les Brevets cités dans les

paragraphes précédents, prévoit toujours que les soupapes d'ad-

mission et d'échappement sont disposées en relation coplanaire.

De plus, les centres des têtes de soupapes sont alignés dans

un plan longitudinal le long de l'axe de déplacement alterna-

tif du piston lorsque les soupapes sont fermées. Les soupapes sont disposées suivant un angle commun, généralement de l'ordre d'environ 23 par rapport au plan longitudinal. Cet angle de soupapes donne l'espace nécessaire pour permettre l'adjonction de matière qui aide à diriger le mélange carburant/air lors de

l'entrée et de la sortie par rapport à la chambre de combustion.

Un but de la présente invention est par conséquent

de fournir une tête de cylindre améliorée présentant une cham-

bre de combustion modifiée et améliorée, d'une forme générale

en coin.

Un autre but de la présente invention est de fournir une tête de cylindre améliorée qui assure une atomisation plus

importante du carburant entrant dans la chambre de combustion.

Un autre but de la présente invention est de four-

nir une tête de cylindre améliorée qui permet, le cas échéant,

une augmentation significative de la puissance.

Un autre but de la présente invention est de fournir une tête de cylindre améliorée pour moteur, comme décrit ci-

dessus, présentant des pertes par passage direct réduites.

Un autre but de la présente invention est de fournir une tête de cylindre perfectionnée, comme décrit ci-dessus,qui utilise des soupapes d'admission et des soupapes d'échappement

disposées de manière à se déplacer dans leurs mouvements alter-

natifs suivant des axes non coplanaires.

Un autre but de la présente invention est de fournir une tête de cylindre perfectionnée, comme décrit ci-dessus,qui

permet de placer la bougie d'allumage en un emplacement et sui-

vant une orientation qui favorisent l'application la plus effec-

tive et la plus efficace des forces engendrées par la combus-

tion à la tête de piston.

Un autre but de la présente invention est de fournir une tête de cylindre perfectionnée, comme décrit ci-dessus,qui permet une rétention améliorée du carburant atomisé dans la

chambre de combustion en réduisant le balayage du mélange car-

burant/air dans l'orifice d'échappement lors du chevauchement

du fonctionnement des soupapes.

Un autre but encore de la présente invention est de

fournir une tête de cylindre perfectionnée, comme décrit ci-

dessus, qui peut être directement interchangeable avec une tête de cylindre conventionnelle de manière à améliorer les performances du moteur équipé de la tête de cylindre selon l'invention. Ces buts de l'invention, ainsi que d'autres et les

avantages qui en résultent par rapport à l'art antérieur, res-

sortiront de la description qui va suivre de modes de réalisa-

tion préférés de l'invention, donnée à titre d'exemple et en

référence aux dessins.

De manière à réduire le passage direct, ou balayage, du mélange carburant/air, on a trouvé qu'il était avantageux de disposer la soupape d'admission suivant un angle différent par rapport à la soupape d'échappement. Cela est réalisé en

adoptant une configuration particulière pour la chambre de com-

bustion qui est en forme générale de coin et qui est formée

dans la tête. Dans la tête de cylindre selon la présente inven-

tion, la soupape d'admission est disposée de telle manière que sa tige fasse un angle de l'ordre d'environ 13 par rapport à

un plan coïncidant avec l'axe de déplacement alternatif du pis-

ton, tandis que la soupape d'échappement reste disposée sui-

vant l'angle d'environ 23 , qui est l'angle le plus courant

avec les têtes O.E.M, par rapport à ce même plan de référence.

Cette disposition angulaire aplatit l'angle de la tête de sou-

pape par rapport à la surface supérieure du piston, et par con-

séquent par rapport aux surfaces d'appui ou de montage de la

tête de cylindre et du bloc moteur. Cette disposition angulai-

re de la soupape d'admission par rapport à la surface de la tête de piston permet le maintien du rapport de compression désiré, du jeu de soupape pendant le fonctionnement du moteur, et l'écoulement souhaité de la masse carburant/air dans la

chambre de combustion.

Cette disposition angulaire ci-dessus des soupapes,

qui est obtenue par la configuration perfectionnée de la cham-

bre de combustion en forme générale de coin dans la tête de cy-

lindre, permet une orientation perfectionnée de la tige de pis-

ton. Cela entraîne des avantages économiques supplémentaires inattendus, en ce sens qu'un nouvel arbre à cames n'est pas

nécessaire avec la tête de cylindre perfectionnée selon l'in-

vention. La tête de cylindre est du type à tiges de poussée et à soupapes en tête, dans lequel le collecteur d'admission est prévu au centre et d'un côté de la tête de cylindre. Dans

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un moteur du type V-8, le collecteur d'admission est relié à la tête au centre du V et, par commodité, cette liaison sera désignée ci-après comme étant "à l'avant" de la tête. Suivant

la même convention, le collecteur de sortie est relié à l'au-

tre côté, ou arrière, de la tête. Les sièges de soupapes de chaque cylindre sont également décalés par rapport à leur disposition alignée normale. Cette disposition décalée augmente non seulement l'espace entre la soupape d'admission et la paroi adjacente de la cavité ou chambre de combustion en forme de coin de la tête de cylindre, mais également l'effet de capotage ou d'enveloppement de la paroi en coin adjacente à l'orifice d'échappement. Le passage

d'échappement dans la tête peut présenter une forme de restric-

tion de l'écoulement, par exemple sous la forme d'une zone en

corde, en adjacence mais en aval du siège de soupape d'échappe-

ment, et en un emplacement auquel les orifices d'admission et

d'échappement sont le plus proches. Cette disposition des sou-

papes et la restriction de l'écoulement des gaz d'échappement

réduisentlebalayage ou passage direct entre les orifices d'ad-

mission et d'échappement mais, en repositionnant correctement les soupapes, on peut réduire ce passage direct sans utiliser

une restriction d'écoulement. La disposition angulaire modi-

fiée de la soupape d'admission réduit l'espace entre la sou-

pape d'admission et la tête de piston.

Un avantage obtenu par cette orientation ou disposi-

tion angulaire dissimilaire des tiges de soupapes réside en ce qu'une quantité plus importante de la charge carburant/air est retenue dans le cylindre pour la compression. En d'autres termes, le balayage ou passage direct, qui se produit lors du

chevauchement du fonctionnement des soupapes, est réduit. Cet-

te rétention de la charge carburant/air ne doit pas être assi-

milée à une augmentation de l'écoulement de la masse carburant/ air qui, bien sûr, augmente également la charge disponible

pour la combustion. Toutefois, une augmentation de l'écoule-

ment de la masse carburant/air tend à augmenter la quantité de

mélange carburant/air qui passe dans le système d'échappement.

Le balayage entraîne une augmentation de la création de cha-

leur dans le collecteur d'échappement, et nécessite par consé-

quent un refroidissement plus important. Ainsi, la présente in-

vention améliore la charge carburant/air qui est retenue dans

le cylindre, sans pour autant augmenter la chaleur de l'échap-

pement. Cela augmente le rendement du moteur et améliore la

consommation de carburant.

Il existe d'autres aspects structuraux de la présente invention qui améliorent la rétention et réduisent le balayage ou passage direct. La configuration particulière de la chambre

de combustion en forme générale de coin permet de placer l'ori-

fice d'échappement plus près d'une paroi de la chambre de com-

bustion, ce qui crée une sorte de capotage du côté de l'orifi-

ce d'échappement. Cette sorte de capotage d'un côté de l'orifi-

ce d'échappement tend à augmenter l'écoulement périphérique

des gaz d'échappement dans l'orifice d'échappement. L'étrangle-

ment ou restriction ci-dessus, le cas échéant ou si nécessaire,

est adjoint à l'orifice d'échappement dans une position diamé-

tralement opposée au capotage, et donc du côté de l'orifice

d'échappement qui est le plus près de l'orifice d'admission.Cet-

te restriction d'écoulement, lorsqu'elle existe, tend également

à augmenter la vitesse de l'écoulement d'échappement et à aug-

menter l'écoulement périphérique dans l'orifice d'échappement, ce qui réduit l'écoulement radial anticipé. La réduction de cet écoulement radial réduit tout écoulement de balayage depuis

l'orifice d'entrée directement dans l'orifice de sortie, et con-

tribue par conséquent à la rétention d'une quantité maximale

de la charge carburant/air qui entre dans la chambre de combus-

tion. La nouvelle disposition des soupapes d'admission et d'échappement dégage l'orifice d'admission, ce qui augmente la

masse carburant/air qui pénètre dans le cylindre lors de la cour-

se d'admission du moteur. La position des soupapes permet égale-

ment un placement amélioré de la bougie d'allumage. Avec la cham-

bre de combustion particulière et le placement particulier des soupapes selon la présente invention, la bougie est disposée dans la tête de telle manière que son axe longitudinal coupe la tête de piston suivant le plan longitudinal du piston et de la broche de montage du piston lorsque celui-ci est à 30 avant sa fin de course vers le haut. On a constaté que cette

orientation applique une charge de pression sensiblement uni-

forme sur la tête de piston lors de la propagation de la flam-

me lorsque le mélange carburant/air est allumé par la bougie.

Il y a toujours eu quelques gouttelettes de carburant

liquide qui sont entraînées dans le mélange ou charge carbu-

rant/air, même avec les perfectionnements de l'art antérieur

décrit ci-dessus. Il apparaît que ces gouttelettes de carbu-

rant liquide circulent le long du lieu des points définissant

la pression minimale dans le passage d'admission. Pour rédui-

re la quantité de carburant liquide dans le courant carburant/ air, on fait appel à une autre caractéristique, qui contribue à l'atomisation du carburant immédiatement avant son entrée

dans la chambre de combustion, cette caractéristique étant ap-

pliquée à la tête dans le passage d'admission du carburant.

Pour cela, une restriction d'écoulement est prévue dans le

passage d'admission, par exemple sous la forme d'un étrangle-

ment. La vitesse du mélange carburant/air augmente au passage de l'étranglement, ce qui, de manière bien connue, réduit la

pression au centre de la masse mobile carburant/air. Par con-

séquent, toutes les gouttelettes de carburant liquide qui sont présentes dans cette masse ont tendance à circuler au centre

de l'écoulement.

En aval de l'étranglement, le courant carburant/air subit une modification angulaire brusque de direction juste avant l'orifice d'admission. Une protubérance à bord vif est située en alignement avec le centre du courant d'écoulement,

juste au-delà de la modification angulaire de direction appli-

quée à la masse carburant/air. En raison de l'inertie plus élevée des gouttelettes de liquide, par comparaison avec le

carburant atomisé, elles résistent plus au changement de di-

rection et elles viennent heurter la protubérance. L'impact lui-

même tend à diviser les gouttelettes de carburant en suspension

dans le mélange carburant/air. On a trouvé que, avec l'incorpo-

ration d'une protubérance, même si elle est petite, l'économie de carburant est augmentée mais, avec une protubérance plus im-

portante, la puissance disponible en sortie est accrue de ma-

nière significative en conjonction avec l'accroissement de l'éco-

nomie de carburant.

Les gouttelettes de carburant fragmentées franchissent ensuite le bord vif de la protubérance d'une manière qui divise

encore et atomise les gouttelettes de carburant. Les gouttelet-

tes fragmentées et divisées sont ensuite prises dans une poche

turbulente, ou courant tourbillonnaire, qui est créé par la con-

figuration de la masse carburant/air franchissant le bord vif de la protubérance. La forme tourbillonnaire de l'écoulement améliore encore l'atomisation du carburant, de telle manière

que seule une quantité minimale de carburant sous forme liqui-

de atteint la chambre de combustion. Il résulte de cet agence-

ment particulier que, non seulement le mélange carburant/air se présente dans de meilleures conditions pour la combustion la plus efficace, mais le carburant n'est pas susceptible d'être balayé, comme c'est le cas lorsque des gouttelettes liquides

de carburant sont présentes.

Contrairement à la technique antérieure, la présen-

te invention ne nécessite pas des passages chauffés dans le col-

lecteur ou dans la tête. La présente invention ne nécessite pas un tel chauffage, bien que celui-ci améliore l'atomisation.En effet, l'augmentation de la température de la charge carburant/ air qui pénètre dans la chambre de combustion réduit l'énergie disponible par combustion. Par conséquent, l'introduction du mélange carburant/air à une température inférieure entraîne une variation plus importante de température lors de la combustion et nécessite par conséquent une énergie plus importante pour

entraîner le piston. Ainsi, l'atomisation de carburant perfec-

tionnée, qui est obtenue grâce à la présente invention, permet qu'une énergie plus importante provenant du mélange carburant/

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air soit disponible immédiatement lors du démarrage du moteur, et non pas seulement après que celui-ci s'est chauffé, ce qui

donne des caractéristiques améliorées d'émission.

Bien que l'invention prévoit une modification de l'orien-

fatioa de la soupape d'admission, la tête de cylindre perfec-

tionnée selon l'invention s'adapte, sans aucune modification,

sur le bloc moteur standard des moteurs des grands construc-

teurs. La substitution de la tête de cylindre perfectionnée

de l'invention aux têtes de cylindres existante peut être ef-

fectuée sans démonter aucune des pièces standard, à l'excep-

tion bien sûr de la tête de cylindre elle-même et des soupa-

pes. On décrira ci-après, en référence aux dessins annexés

qui font partie de la description, un mode de réalisation pré-

féré de l'invention, ainsi qu'une variante légèrement modifiée, d'une tête de cylindre à performances élevées, qui illustre le mode de réalisation actuellement préféré pour mettre en

* oeuvre l'invention. Les têtes de cylindres sont décrites ci-

dessous en détail à titre d'exemple et non pas limitatif et

diverses formes et modifications qui peuvent être prévues.

Dans les dessins annexés: FIG. 1 est une élévation en bout d'un exemple d'une tête de cylindre de l'art antérieur à performances élevées pour un moteur à combustion interne; FIG. 2 est une vue de dessous, à plus faible échelle, prise suivant la ligne 2-2 de la FIG. 1 pour montrer la partie des chambres de combustion comprise dans la tête de cylindre, les têtes de soupapes étant supprimées et les tiges de soupapes étant montrées en coupe; FIG. 3 est, à une échelle légèrement plus faible, une coupe prise suivant la ligne 3-3 de la FIG. 2 et montrant une

configuration représentative de la chambre et de l'orifice d'ad-

mission utilisés dans la tête de cylindre de l'art antérieur, le mécanisme d'actionnement de la soupape d'admission et le piston étant représentés à titre illustratif; FIG. 4 est, à la même échelle que la FIG. 3, une coupe

prise suivant la ligne 4-4 de la FIG. 2 et montrant une confi-

guration représentative de la chambre et de l'orifice d'échap-

pement utilisés dans la tête de cylindre de l'art antérieur, le mécanisme d'actionnement de la soupape et le piston étant également représentés à titre illustratif; FIG. 5 est une vue en élévation en bout, analogue à la FIG. 1, mais relative à une tête de cylindre établie selon la présente invention; FIG. 6 est, à plus faible échelle, une vue de dessous

similaire à la FIG. 2, pour la tête de cylindre selon l'inven-

tion, prise suivant la ligne 6-6 de la FIG. 5, pour montrer la partie de la chambre de combustion qui est comprise dans la tête de cylindre perfectionnée à performances élevées; FIG. 6A est une vue similaire à la FIG. 6 et relative

à une variante de la tête de cylindre représentée sur celle-

ci FIG. 7 est un schéma d'implantation, similaire à la FIG. 5, la structure de la tête de cylindre elle-même ayant été supprimée pour montrer la relation angulaire des tiges de

soupapes entre elles, le décalage vertical des soupapes d'ad-

mission et d'échappement par rapport à la surface usinée d'ap-

pui ou de montage de la tête qui coopère avec une surface usi-

née en regard d'appui ou de montage du bloc moteur, ainsi que

les décalages latéraux des soupapes par rapport à l'axe cen-

tral du piston associé aux deux soupapes représentées; FIG. 8 est, à plus faible échelle, une coupe suivant la ligne 8-8 de la FIG. 6 et montre la configuration de la chambre et de l'orifice d'admission utilisés dans la tête de cylindre selon l'invention, le mécanisme d'actionnement des soupapes et le piston ayant été représentés à titre indicatif;

FIG. 8A est une vue similaire à la FIG. 8 et prise sui-

vant la ligne 8A-8A de la FIG. 6A; FIG. 9 est, également à plus faible échelle, une coupe suivant la ligne 9-9 de la FIG. 6 et montre la configuration de la chambre et de l'orifice d'échappement utilisés dans la tête de cylindre selon l'invention, le mécanisme d'actionnement des soupapes et le piston ayant également été représentés à titre indicatif;

FIG. 9A est une vue similaire à la FIG. 9, mais prise sui-

vant la ligne 9A-9A de la FIG. 6A; FIG. 10 est une vue similaire à la FIG. 9, le piston étant à 30 au-dessous de sa position de fin de course vers le haut;

FIG. 10A est une vue similaire à la FIG. 10 pour la va-

riante des FIGS. 6A, 8A et 9A;

FIG. 11 est une vue en perspective d'un moulage du passa-

ge d'admission caractéristique qui serait utilisé dans la tête représentative de l'art antérieur représentée sur les FIGS. 1 à 4; FIG. 12 est une vue similaire d'un moulage du passage d'admission de la tête perfectionnée représentée sur les FIGS.5 à 10; et

FIG. 12A est une vue similaire à la FIG. 12 pour la va-

riante des FIGS. 6A, 8A, 9A et 1OA.

Une forme représentative d'une tête de cylindre à hautes

performances selon la présente invention est désignée d'une ma-

nière générale par la référence numérique 10 sur les FIGS. 5 à

des dessins annexés. Pour faciliter la compréhension des dis-

tinctions structurelles entre la tête de cylindre 10 selon

l'invention et une tête de cylindre à performances élevées ca-

ractéristique de l'art antérieur, on décrira tout d'abord briè-

vement une tête de cylindre 20 qui est représentative de cet art antérieur et qui est représentée sur les FIGS. 1 à 4. Dans la tête de cylindre 20 de l'art antérieur, les tiges de soupapes 21 des soupapes d'admission 23 (FIG. 3) et les tiges de soupapes 24 des soupapes d'échappement 25 (FIG. 4) sont disposées suivant un alignement coplanaire le long de la tête 20, comme cela ressort notamment sur les FIGS. 1 et 2.Com-

me on le voit sur les FIGS. 3 et 4, les axes centraux longitudi-

naux de toutes les tiges de soupapes 21 et 24 sont disposés

en alignement dans un premier plan commun 26. Lorsque les sou-

papes 23 et 25 sont toutes les deux en position fermée, un se-

cond plan 28 passe par l'axe longitudinal suivant lequel chaque

piston 30 se déplace suivant un mouvement alternatif, et égale-

ment par l'axe longitudinal de la broche de montage 31 par la-

quelle chaque piston 30 est relié à sa tige respective de piston 33. Le second plan 28 coupe le premier plan 26 à la surface de

la tête de soupape 27 de la soupape d'admission 23, et égale-

ment à la surface 29 de la soupape d'échappement 25. De maniè-

re bien connue, les tiges de piston 33 sont à leur tour reliées

opérativement au vilebrequin 34 du moteur.

L'ouverture des soupapes 23 et 25 est commandée par des tiges respectives de poussée 35 et 36 qui sont entraînées

par des lobes respectifs de came 38 et 39, les cames étant por-

tées par un arbre à cames 40 de manière à faire pivoter un cul-

buteur 45 qui agit contre la tige de soupape associée 21 ou 24.

Les tiges de soupape 21 et 24 sont chacune disposées de maniè-

re coulissante, pour pouvoir se déplacer suivant un mouvement

alternatif, dans des douilles 41 prévues dans la tête de cylin-

dre 20, et les soupapes 23 et 25 sont sollicitées vers la posi-

tion fermée représentée sur les dessins par des ressorts de

soupapes individuels 43 de compression. Un dispositif conven-

tionnel de maintien 44 assujettit de manière amovible chaque

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tige de soupape 21 et 24 à son ressort associé 43 pour trans-

férer l'action de rappel appliquée par le ressort 43 entre un

siège fixe 47 d'appui du ressort sur le corps de la tête de cy-

lindre et le dispositif 44 porté par la tige 21,24. Les disposi-

tifs 44 sont bien connus dans la technique, et ils peuvent être

agencés de diverses manières.

Chaque culbuteur 45 est monté de manière pivotante sur la tête de cylindre 20 par l'intermédiaire d'une broche 46 qui

est fixée dans un bossage de montage 54. De manière connue,cha-

que culbuteur 45 présente un siège 49 sensiblement hémisphéri-

que qui coopère avec la tige de poussée associée 35 ou 36.Cha-

que culbuteur 45 présente également une surface arrondie d'ac-

tionnement 50 qui est en contact avec l'extrémité supérieure de la tige de soupape 21 ou 24 à laquelle elle est opérativement associée. Un écrou 51 assujettit le culbuteur 45 à la broche 46, et il coopère avec une douille 48, pour commander les mouvements

de la soupape, d'une manière connue en soi. Il n'est pas néces-

saire de décrire ici les agencements structuraux pour monter de manière réglable les culbuteurs sur leur broche de support,car

cette technique est déjà connue et utilisée depuis fort long-

temps. Les tiges de poussée 35 et 36 peuvent être chacune stabilisées par des supports 53 en forme de fourchette qui sont supportés par les broches 46 et bloqués en position chacun par

un second écrou 57.

La tête de cylindre 20 comporte une pluralité de cham-

bres de combustion 55 en forme de coin, à savoir une chambre 55 par cylindre 56. Chaque chambre de combustion 55 en forme de

coin reçoit une soupape d'admission 23 et une soupape d'échap-

pement 25. Chaque chambre de combustion 55 est également pour-

vue d'une bougie d'allumage 58. Comme représenté, chaque cham-

bre de combustion 55 en forme de coin est exposée à l'interval-

le 59 qui existe entre les deux électrodes de la bougie 58 et

entre lesquelles une étincelle est engendrée de manière sélecti-

ve. L'étincelle allume la charge carburant/air qui est intro-

duite dans le cylindre 56 à travers la chambre de combustion en forme de coin à partir d'un passage d'entrée 60 lorsque la soupape d'admission 23 est sélectivement ouverte par le lobe associé 38 de l'arbre à cames tournant 40. Après que la charge carburant/air a été allumée par la bougie 58, le piston 30 est entraîné vers sa position de fin de course vers le bas par l'effet de l'explosion et par le gaz qui se dilate à l'intérieur de la chambre du cylindre 56. Ce mouvement du piston 30 constitue la course active, ou motrice, dans le cycle de fonctionnement du moteur. Lors de cette course

active, le moteur transmet un couple au vilebrequin 34 du mo-

teur, de manière bien connue. Sensiblement pour la position de fin de course vers le bas, ou légèrement avant, la soupape

d'échappement 25 est ouverte par le lobe de came 39 pour per-

mettre à la charge qui a explosé d'être expulsée du cylindre 56 à travers un passage d'échappement 61 lorsque le piston 30 se déplace vers sa position de fin de course vers le haut lors

de la course d'échappement du cycle du moteur.

D'une manière générale, pour la position de fin de course vers le haut du piston, qui suit la course d'échappement,

la soupape d'admission 23 et la soupape d'échappement 25 s'ou-

vrent toutes les deux pendant une très brève durée de chevau-

chement. Ce chevauchement des soupapes assure que la quantité

maximale de la charge consommée est expulsée et favorise l'in-

troduction le plus tôt possible de la charge suivante carbu-

rant/air dans la chambre du cylindre 56 lors de la course d'ad-

mission suivante. La soupape d'admission 23 reste ouverte pen-

dant toute la course d'admission. Lorsque le piston passe par

sa position de fin de course vers le bas, à la fin de la cour-

se d'admission, la soupape d'admission 23 est fermée par l'ac-

tion de rappel du ressort de soupape 43 et du fait de l'orien-

tation angulaire du lobe d'admission 38 associé. La charge car-

burant/air introduite dans la chambre de cylindre 56 lors de la course d'admission est ensuite comprimée lorsque le piston se déplace vers sa position de fin de course vers le haut lors de la course de compression. Avant l'instant auquel le piston atteint cette dernière position, la bougie d'allumage 58 est excitée pour provoquer l'allumage et l'explosion de la

nouvelle charge carburant/air. L'instant exact auquel la bou-

gie d'allumage 58 est excitée est déterminé par une pluralité de facteurs et de paramètres, tels que la vitesse de rotation du moteur et le niveau de pression du mélange carburant/air

dans le passage d'admission 60. On comprendra que la concep-

tion du moteur est habituelle à ces procédures.

Les FIGS. 5 à 10 représentent une tête de cylindre qui est établie conformément à la présente invention. De

nombreux constituants de la tête de cylindre 20 décrite ci-

dessus peuvent être utilisés avec la tête de cylindre selon

l'invention 10. De tels constituants sont notamment les culbu-

teurs 45, les tiges de poussée 35 et 36 et les bougies d'allu-

mage 58, pour n'en citer qu'une partie. Les constituants qui sont les plus susceptibles d'être réutilisés dans la tête de

cylindre selon l'invention, et qui apparaissent sur ces Figu-

res, de même que sur les FIGS. 6A, 8A, 9A et 10Aseront dési-

gnés par les mêmes références que dans les FIGS. 1 à 4. Par

conséquent, la description de la structure et de la fonction

de ces constituants ne sera pas répétée ci-dessous.

La tête de cylindre 10 comporte une chambre de com-

bustion 65 en forme générale de coin qui est constituée d'une

partie d'échappement 66 en forme de coin présentant un orifi-

ce d'échappement 68, et une partie d'admission 69 en forme de coin présentant un orifice d'admission 70. Les parties 66 et 69 en forme de coin ne sont pas coplanaires, comme c'était le cas dans la technique antérieure, et ce pour des raisons très importantes qui seront décrites plus en détail ci-après.La partie d'échappement 66 en forme de coin (FIG. 9) présente un

siège 71 de soupape d'échappement qui entoure l'orifice d'échap-

pement 68 pour coopérer avec une soupape d'échappement 73 com-

portant une tête de soupape 74 et une tige de soupape 75. La partie d'admission 69 en forme de coin (FIG. 8) comporte, de

manière similaire, un siège 76 de soupape d'admission qui en-

toure l'orifice d'admission 70 pour coopérer avec une soupape d'admission 78 comportant une tête de soupape 79 et une tige de soupape 80. Il n'est pas absolument nécessaire de remplacer les soupapes d'échappement 25 et d'admission 23 utilisées dans la tête de cylindre 20 ci-dessus de l'art antérieur respectivement par les soupapes 73 et 78 que l'on vient de décrire. Toutefois,

dans de nombreux moteurs à performances élevées, il est souhai-

table d'utiliser des soupapes spéciales pour améliorer le re-

froidissement et réduire les inerties.

Les têtes 74 et 79 respectivement des soupapes d'échap-

pement 73 et d'admission 78, bien qu'elles soient de diamètres différents de manière à correspondre aux diamètres différents

des sièges de soupape respectifs 71 et 76, sont de forme tron-

conique. Le siège 71 de la soupape d'échappement coopère avec

la bordure tronconique 81 de la tête 74 de la soupape d'échap-

pement pour fermer de manière étanche la chambre de combustion par rapport au passage d'échappement 85 situé en aval de la soupape d'échappement 73 dans la tête de cylindre 10. Le siège 76 de la soupape d'admission coopère, de manière similaire, avec

la bordure tronconique 84 de la tête 79 de la soupape d'admis-

sion pour fermer de manière étanche la chambre 65 par rapport

au passage d'admission 83 situé en amont de la soupape d'admis-

sion 78 dans la tête de cylindre 10. Comme cela est représenté, la grande base de chacun des troncs de cône est située du côté de la chambre de combustion 65 de manière que chaque tête de soupape 74 et 79 puisse se déplacer dans la partie respective

66,69 en forme de coin lorsque les soupapes 73 et 78 sont sé-

lectivement ouvertes.

Sur les FIGS. 7 à 9, l'axe longitudinal 86 de déplace-

ment alternatif de chaque soupape d'admission 73 fait avec le

second plan 28, qui a été défini ci-dessus et parallèlement au-

quel chaque piston 30 se déplace, un angle o A qui est de pré-

férence de l'ordre d'environ 230, et l'axe longitudinal 88 de déplacement alternatif de chaque soupape d'admission 78 fait avec ce second plan 28 un angle B qui est de préférence de l'ordre d'environ 13 . L'écart angulaire entre les tiges de soupape 75 et 80, c'est-à-dire également entre les axes 86 et

88, est désignée parúC et vaut par conséquent de l'ordre d'en-

viron 10 . Pour obtenir cet écart ou différence angulaire, la partie d'admission 69 en forme de coin de la chambre 65 en for- me générale de coin est formée suivant un angle plus faible par

rapport à la surface 89Ad'appui ou de montage de la tête 10.

Cela permet à la soupape d'admission 78 d'être inclinée par rapport à la soupape d'échappement 73. En aplatissant ainsi effectivement la position angulaire de la tête de soupape 79 de la soupape d'admission 78 par rapport à la surface 89Ade la

tête de cylindre 10, on assure un espace important entre la tê-

te de soupape 79 et le piston 30, même si la soupape d'admission 78 reste ouverte lorsque le piston 30 s'approche de sa position

de fin de course vers le haut.

L'écart angulaireO C entre les tiges de soupape 75 et 80 implique que les broches 46A des soupapes d'admission

soient montées différemment des broches 46B des soupapes d'échap-

pement. De préférence, les broches 46A, sur lesquelles sont mon-

tés les culbuteurs 45A d'actionnement des soupapes d'admission

78, sont disposées suivant une position angulaire qui est inter-

médiaire entre l'angle cB, suivant lequel la tige 80 est in-

clinée par rapport au plan de référence ci-dessus 28, qui con-

tient l'axe de déplacement alternatif du piston 30, et l'angle

óE suivant lequel la tige de poussée 35 est inclinée par rap-

port à ce même plan de référence 28. De manière similaire, les

broches 46B, sur lesquelles sont montés les culbuteurs 45B d'ac-

tionnement des soupapes d'échappement 73, sont disposées sui-

vant une disposition angulaire qui est intermédiaire entre

l'angle & A' suivant lequel la tige 75 de la soupape d'échap-

pement 73 est inclinée par rapport au plan de référence 28, et l'angle OF suivant lequel la tige de poussée 36 est inclinée à ce plan de référence 28. Par conséquent, la différence des dispositions angulaires des broches 46A et 46B, représentée

par l'angle oCG sur la FIG. 7, assure que la surface d'action-

nement 50 des culbuteurs 45A coopère de la manière la plus effi-

cace avec les tiges de soupape 80 et que, de manière similaire, la surface d'actionnement 50 des culbuteurs 45B coopère de la manière la plus efficace avec les tiges de soupape 75.L'écart angulaire entre l'orientation des tiges de poussée 35 et 36 est représenté par l'angle O D sur la FIG.7. Suivant le mode de réalisation préféré de l'invention qui a été décrit à ce point et dans lequel les angles oA et 0C B valent respectivement 23 et 13 , 1 ' axe 52A de la broche 46A et l'axe 52B de la broche 46B font entre eux l'angle <G

d'une valeur d'environ 9 et, par rapport au plan de référen-

ce 28 ci-dessus, des angles respectivement d'environ 3 et 12 , on donne à l'angle o0 D entre les tiges de poussée 35 et 36 une valeur d'environ 3 , et à l'angle entre la tige de poussée 35 et l'axe de la soupape d'admission 78 une valeur de l'ordre de 11 , de sorte que l'angle entre la tige de poussée 36 et l'axe

de la soupape d'échappement 73 a une valeur d'environ 18 .

Comme cela ressort de la FIG. 7 et de ce qui vient d'être décrit, la tige de poussée 35 fait donc, avec la tige

de la soupape d'admission associée 78, un angle, ici de l'or-

dre d'environ 11e, qui est inférieur à celui des agencements ci-

dessus décrits de l'art antérieur, dans lesquels l'angle corres-

pondant est de l'ordre d'environ 18 . On obtient ainsi un train

de soupapes beaucoup plus efficace.

Comme cela ressort des deux paragraphes précédents, on peut utiliser à plus d'un emplacement un élément, constituant ou agencement structurel particulier. Lorsqu'on se référera,

d'une manière générale, à ce type d'élément, constituant ou agen-

cement structurel, on utilisera une référence numérique commune.

Toutefois, quand l'un des éléments, constituants ou agencements

structurels ainsi identifiés doit être individuellement identi-

fié, la référence numérique sera affectée d'une lettre en suffi-

xe utilisée en combinaison avec la référence numérique employée pour l'identification générale de cet élément, constituant ou agencement structurel. Ainsi, il existe au moins deux groupes de culbuteurs qui sont désignés d'une manière générale par la

référence numérique 45, mais les groupes individuels spécifi-

ques de culbuteurs sont par conséquent identifiés par 45A pour

les culbuteurs d'admission et par 45B pour les culbuteurs d'é-

chappement dans la description et sur les dessins. Cette même

convention de suffixe sera utilisée tout au long de la descrup-

tion. Il est clair que les têtes de soupapes 74 et 79 sont orientées perpendiculairement aux axes respectifs 86 et 88 des tiges de soupapes 75 et 80. Ainsi, l'inclinaison angulaire des tiges de soupapes 75 et 80 par rapport au plan de référence 28

ci-dessus défini est reflétée par la même différence des posi-

tions angulaires que font les têtes de soupapes 74 et 79 des sou-

papes 73 et 78 avec la surface plane d'appui 89A suivant laquel-

le la tête de cylindre 10 coopère avec la surface opposée de ré-

ception 89B du bloc moteur 92.

Les sièges de soupapes 71 et 76 peuvent être usinés dans la tête 10, ou bien ils peuvent être constitués par des inserts comme cela est bien connu. Les angles suivant lesquels

la base des sièges 71 et 76 sont disposés par rapport à la sur-

face d'appui 89A sont identiques respectivement aux angles que font des axes longitudinaux 86 et 88 des tiges de soupapes 75 et

80 par rapport au second plan de référence 28. En d'autres ter-

mes, l'angle relatif suivant lequel la tête de soupape 74 de la soupape d'échappement 73 est disposée par rapport à la surface d'appui 89A est égal à c A' et l'angle relatif suivant lequel la tête de soupape 79 de la soupape d'admission 78 est disposée par rapport à la surface d'appui 89A est égal à " B' Comme on le voit au mieux sur la FIG. 6, l'orifice d'échappement 68, par rapport à l'art antérieur, est maintenant

situé plus près de la paroi latérale 90 de la partie d'échappe-

ment 66, en un emplacement qui est sensiblement diamétralement

opposé au point auquel l'orifice d'admission 70 est le plus pro-

che de l'orifice d'échappement 68, en considérant la FIG. 6.Un étranglement ou restriction d'écoulement 91 peut être obtenu par moulage d'une seule pièce dans le passage d'échappement 85, sensiblement en adjacence à l'orifice d'échappement 68 et en position diamétralement opposée à la paroi latérale 90. Cette restriction d'écoulement réduit également l'importance de l'écou- lement transversal de passage direct entre l'orifice d'admission

et l'orifice d'échappement 68. La restriction 91 peut se pré-

senter sous la forme d'une surface en corde en aval de l'orifice d'échappement 68, comme montré sur la FIG. 6. Toutefois, comme montré sur la FIG. 6A, une sorte de léger capotage de chaque

bougie d'allumage 58 par des ondulations de la paroi de la cham-

bre de combustion, comme montré en 106 et 108, évite la nécessi-

té de la restriction 91.

La modification de l'emplacement de l'orifice d'échap-

pement 68 pour augmenter le capotage et l'addition de la restric-

tion 91 à l'orifice d'échappement 68 a pour effet d'obtenir la régulation voulue de l'écoulement, ce qui crée une augmentation de la vitesse des gaz d'échappement qui entrent dans l'orifice d'échappement 68 et permet de forcer le courant de gaz sous la forme d'un écoulement plus circonférenciel, comme représenté par les flèches A et B de la FIG. 6, d'une manière à laquelle on ne

pourrait pas s'attendre autrement. L'écoulement de passage di-

rect ou de balayage entre les orifices d'admission 70 et l'échap-

pement 68 est ainsi réduit, ce qui entraîne une rétention amé-

liorée de la charge carburant/air.

Comme on le voit au mieux sur la FIG. 6, la disposi-

tion inclinée de la partie d'admission en coin 69 par rapport à

la partie d'échappement en coin 66 permet également de reposi-

tionner l'orifice d'admission 70 pour qu'il soit latéralement

espacé non seulement de l'orifice d'échappement 68, mais égale-

ment de la ligne centrale 93 de la tête de cylindre 10. Le re-

positionnement et l'aplatissement de l'orifice d'admission 70 permet à la tête 79 de la soupape d'admission 78 de maintenir l'espace approprié par rapport à la surface supérieure 94 du piston 30 tout en améliorant l'écoulement d'admission dans la

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chambre 65 et permettant de maintenir le rapport de compression désiré. En référence maintenant aux FIGS. 10 et 6, on peut voir que les parties en coin 66 et69 relativement inclinées,

à la fois horizontalement et verticalement, permettent égale-

ment le repositionnement de la bougie d'allumage 58 en un empla-

cement à partir duquel elle effectue plus efficacement l'allu-

mage du mélange carburant/air et permet l'application d'une char-

ge plus régulière contre la surface supérieure 94 du piston 30 lors de la course motrice. L'axe central 95 de la bougie 58 est plus directement en ligne avec la partie de la chambre 65 qui s'étend entre les soupapes 73 et 78. De manière plus importante,

l'axe central 95 de la bougie 58 est disposé de manière à cou-

per la surface supérieure 94 du piston 30 à l'intersection de la surface supérieure 94 du piston et du plan de référence 28 ci-dessus, qui définit la direction suivant laquelle le piston se déplace dans son mouvement alternatif. L'angle " H que fait l'axe 95 de la bougie avec la surface supérieure 94 du

piston et les surfaces de montage 89A, 89B est choisi de tel-

le manière que cette intersection se produise dans le cycle du moteur à 300 avant la position de fin de course vers le haut

du piston, ce qui est considéré comme étant la position rela-

tive la plus efficace entre la bougie d'allumage 58 et le pis-

ton 30.

De manière à permettre une meilleure atomisation du mélange carburant/air, le passage d'admission 83 est muni d'une

* protubérance 96 qui s'étend dans la zone d'écoulement du mélan-

ge carburant/air qui arrive. Comme on le voit au mieux sur la

FIG. 12, l'extrémité arrière de la protubérance 96 est en for-

me d'arête de lame de couteau 98. La FIG. 12 est une représen-

tation d'un moulage du passage d'admission 83. En d'autres ter-

mes, on a représenté l'inverse du passage 83, c'est-à-dire que

la protubérance 96 apparaît être une cavité. Le passage d'admis-

sion 83 présente un étranglement ou réduction 99 de son aire en section droite, qui est situé en amont de la protubérance 96. Les gouttelettes de carburant qui peuvent être entraînées dans le mélange carburant/air se déplacent vers le centre du

courant, en particulier lorsque l'écoulement de la masse car-

burant/air pénètre dans l'étranglement 99. Presqu'immédiate-

ment en aval de l'étranglement 99, le passage d'admission 83 subit une variation radicale ou brusque de direction, presque

à 90 , avant de pénétrer dans la partie d'admission 69 en for-

me de coin de la chambre de combustion 65. Du fait que les gout-

telettes de carburant ont une masse ou densité qui est supérieu-

re à celle du mélange carburant/air, elles ne suivent pas aus-

si facilement que la vapeur la variation de direction. Par con-

séquent, les gouttelettes de carburant viennent heurter une sur-

face de réaction 100 de la protubérance 96 immédiatement en amont de l'arête 98. L'impact violent des gouttelettes contre la surface de réaction 100 de la protubérance 96 provoque la fragmentation ou division des gouttelettes et, du fait que les

gouttelettes ainsi fragmentées passent sur l'arête 98, une ac-

tion de cisaillement provoque la vaporisation des gouttelettes

fragmentées. Une poche 101 est prévue immédiatement en adjacen-

ce et en aval de l'arête 98, et elle provoque une turbulence ou des courants tourbillonnaires dans l'écoulement de la masse carburant/air. La turbulence perturbe encore plus complètement les gouttelettes de carburant maintenant atomisées du mélange

carburant/air qui est admis dans la chambre de combustion 65.

Du fait que le mélange carburant/air transporte moins de carburant liquide dans la chambre de combustion 65, il se

produit un balayage ou passage direct considérablement infé-

rieur du mélange carburant/air. Cet avantage, combiné à l'in-

clinaison des parties en coin 66 et 69, entraîne une économie de carburant supérieure pour un moteur comportant la tête de

cylindre perfectionnée 10 selon l'invention.

L'étendue circonférencielle de l'arête 98 représentée

sur la FIG. 6 est d'environ 35 , et cette étendue circonféren-

cielle est suffisamment grande pour faire démarrer la fragmen-

tation des gouttelettes de carburant à un degré nécessaire pour entraîner une amélioration significative de l'économie

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d'énergie, et ce au prix seulement d'un modeste accroissement de puissance. Toutefois, en allongeant l'arête 98A jusqu'à environ 90 , comme montré sur la FIG. 6A, la puissance qui

peut être obtenue en utilisant la tête de cylindre 10A pré-

sentant le passage d'admission 83A ainsi modifié est augmen-

tée de manière significative.

On a expliqué précédemment qu'une lettre suffixe était utilisée lorsque l'on désire distinguer l'utilisation

d'un élément, constituant ou agencement structurel particu-

lier qui est présent en plus d'un emplacement. Dans le cas o,

dans la version modifiée de la tête de cylindre 10A, les cons-

tituants sont les mêmes que dans le mode de réalisation précé-

demment décrit, de sorte qu'il n'existe pas de distinction,

les mêmes références numériques sont utilisées sans l'adjonc-

tion d'une lettre suffixe. Toutefois, comme suggéré dans le paragraphe précédent, lorsque les éléments, constituants ou agencements structurels sont similaires, mais non exactement les mêmes, on utilise encore la même référence numérique mais, lorsque les éléments, constituants ou agencements similaires ainsi identifiés doivent être désignés spécifiquement, ils sont

identifiés à l'aide d'une lettre en suffixe utilisée en combi-

naison avec la référence numérique utilisée pour l'identifica-

tion générale de cet élément,constituant ou agencement struc-

turel. Ainsi, il existe des arêtes similaires mais distinctes dans les deux modes de réalisation décrits ici. Par conséquent,

alors que dans le mode de réalisation précédemment décrit en ré-

férence à la tête de cylindre 10 comporte l'arête 98, la tê-

te de cylindre modifiée 10A fait appel à une arête similaire mais différente, et cette arête est par conséquent désignée

par la référence alphanumérique 98A dans la description et

sur les dessins.

Cette convention alphanumérique additionnelle sera

également utilisée dans la suite de la description.

Sur les FIGS. 6A et 12A, on peut par conséquent ob-

server que les gouttelettes de carburant viennent frapper une surface de réaction 100A de la protubérance 96A immédiatement

en amont de l'arête 98A. L'impact violent des gouttelettes con-

tre la surface de réaction 100A de la protubérance 96A provoque la fragmentation ou division des gouttelettes et, lorsque les gouttelettes ainsi fragmentées franchissent l'arête 98A, une

action de cisaillement vaporise les gouttelettes fragmentées.

Une poche 101A est prévue immédiatement en adjacence et en aval de l'arête 98A, et elle provoque une turbulence ou des

courants tourbillonnaires dans l'écoulement de la masse carbu-

rant/air. La turbulence perturbe plus complètement les goutte-

lettes de carburant maintenant atomisées du mélange carburant/

air qui est admis dans la chambre de combustion 65A.

On doit également observer que l'arête 98, de même que l'arête 98A, sont généralement disposées pour s'étendre latéralement par rapport aux lignes de coupe 8-8 ou 8A-8A.De

manière spécifique, les arêtes 98 et 98A sont prévues respecti-

vement sur le côté "mouillé" des orifices d'admission 70 et 70A.

Par exemple, on sait que le côté mouillé de l'orifice d'admis-

sion des moteurs de certains constructeurs est typiquement d côté de l'orifice d'admission qui est le plus éloigné de l'ori-

fice d'échappement, tandis que le côté mouillé de l'orifice d'admission des moteurs d'autres fabricants est disposé en adjacence à l'orifice d'échappement. Les protubérances 96 ou 96A, de même que les surfaces de réaction 100 et 100A et les arêtes 98 et 98A, sont situés approximativement en ligne avec

le côté mouillé de l'orifice d'admission.

On comprendra que la sorte de capotage qui est four-

ni par les ondulations 106 et 108 réduit légèrement l'écoule-

ment carburant/air à travers l'orifice d'admission 70A, mais cette réduction est plus que compensée par le gain en commande

de carburant qui est donné par la configuration des protubé-

rances 96A et la structure qui leur est associée, pour autant que la vapeur de carburant soit maintenue en suspension, ce qui

interdit la condensation du carburant sur les bougies d'alluma-

ge 58 et autour d'elles.

Il est extrêmement important de comprendre que cette

modification plutôt habile entraîne une augmentation signifi-

cative de la puissance au frein fournie par un moteur utili-

sant la tête de cylindre perfectionnée 10A.

Il doit également être noté qu'un chanfrein de transi-

tion 110 a été ajouté entre la surface d'appui 89A de la tête de cylindre 10A et la chambre de combustion 65A. Le chanfrein

s'étend seulement le long du côté de l'orifice d'échappe-

ment 68A par lequel la bougie d'allumage 58 pénètre dans la

chambre de combustion 65A.

Enfin, il est à noter que des barres 102 en Z peuvent être utilisées pour améliorer la stabilisation des tiges de

poussée respectives 35 et 36. On obtient la plus grande stabi-

lisation en guidant les tiges de poussée le plus près possible de leurs extrémités en saillie. Par conséquent, les barres de

stabilisation 102 présentent chacune une base 103 qui est re-

çue sur l'une des broches 46 pour s'appuyer sur le bossage de montage 54 et qui peut être fixée dans cette position par l'écrou 57. Une âme 104 d'espacement et de décalage s'étend

sensiblement à angle droit à partir de la base 103 et se ter-

mine par un bras 105 de coopération en forme de fourchette qui s'étend vers l'extérieur à partir de l'âme d'espacement

104, sensiblement à angle droit, pour entourer la tige de pous-

sée 35 ou 36. Même s'il existe une légère différence dans la

disposition angulaire des tiges de poussée, et même si la dis-

position angulaire des broches 46 de montage des barres de sta-

bilisation 102 ne sont pas identiques, la forme en fourchette

du bras de coopération 105 permet une adaptation facile à cet-

te légère disparité sans nécessiter des barres spéciales de

stabilisation 102 pour chaque tige de poussée.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits; on pourrait au contraire concevoir diverses variantes sans sortir pour autant de son cadre.

Claims

REVENDICATIONS

1. Tête de cylindre pour un moteur à combustion inter-

ne, caractérisée en ce qu'elle comporte: une surface (89A) d'appui ou de montage,

une chambre de combustion (65) comportant une premiè-

re et une seconde parties (66,69) en forme de coin, un premier orifice de soupape (68) débouchant dans ladite première partie en coin (66),

un premier siège de soupape (71) prévu dans ledit pre-

mier orifice de soupape (68) et disposé suivant un premier an-

gle ( A) par rapport à ladite surface d'appui (89A), un second orifice de soupape (70) débouchant dans ladite seconde partie en coin (69), et

un second siège de soupape (76) prévu dans ledit se-

cond orifice de soupape (70) et disposé suivant un second angle ( _B) par rapport à ladite surface d'appui (89A), ce second

angle ( "oB) étant inférieur audit premier angle ( _A).

2. Tête de cylindre selon la revendication 1, caracté-

risée en ce que ledit premier orifice de soupape (68) est un

orifice de soupape d'échappement et ledit second orifice de sou-

pape (70) est un orifice de soupape d'admission.

3. Tête de cylindre selon l'une des revendications 1 et

2, caractérisée en ce qu'elle comporte: un axe longitudinal (93); une pluralité de premiers orifices (68) alignés suivant ledit axe longitudinal (93); et une même pluralité de seconds orifices (70) également alignés le long dudit axe longitudinal

(93) et décalés latéralement par rapport auxdits premiers ori-

fices (68).

4. Tête de cylindre selon l'une des revendications 1

à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un passage d'échap-

pement (85) pour diriger le courant des gaz d'échappement pro-

venant de ladite première partie en coin (66) de la chambre de combustion (65) à travers l'orifice d'échappement, ledit passa-

ge d'échappement comportant des moyens de restriction de l'écou-

lement des gaz d'échappement en un emplacement adjacent et immé-

diatement en aval par rapport à l'orifice de soupape d'échappe-

ment.

5. Tête de cylindre selon la revendication 4, carac-

térisée en ce que lesdits moyens de restriction prévus dans le passage d'échappement comportent une surface en corde (91)

s'étendant du côté du passage d'échappement qui est le plus voi-

sin de l'orifice d'admission.

6. Tête de cylindre selon la revendication 5, caracté-

risée en ce que lesdits moyens de restriction comportent une paroi latérale (90) de ladite chambre de combustion (65),cette

paroi latérale (90) étant située au voisinage immédiat de l'ori-

fice d'échappement et étant diamétralement opposée à ladite sur-

face en corde (91).

7. Tête de cylindre selon l'une des revendications 1

à 6, caractérisée en ce que des ondulations (106,108) sont pré-

vues dans la chambre de combustion (65), de part et d'autre de la bougie d'allumage (58) pour effectuer une sorte de capotage

de celle-ci.

8. Tête de cylindre selon l'une des revendications 1

à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre de transi-

tion (110) en un emplacement adjacent et immédiatement en amont

par rapport au siège de soupape d'échappement.

9. Tête de cylindre selon l'une des revendications 1

à 8, caractérisée en ce que ledit second angle(OCB),formé par le second siège de soupape (76) et la surface d'appui (89A),

est de l'ordre d'environ 130.

10. Tête de cylindre selon l'une des revendications

1 à 9, caractérisée en ce que ledit premier angle (c< A), for-

mé par le premier siège de soupape (71) et ladite surface d'ap-

pui (89A), est de l'ordre d'environ 23e.

11. Tête de cylindre selon l'une des revendications

1 à 10, caractérisée en ce que:

une bougie d'allumage (58) est opérativement as-

sociée à chaque chambre de combustion (65), la bougie d'allumage (58) pénètre dans la chambre de combustion (65) en traversant la tête de cylindre pour être située entre lesdites deux parties en coin (66,69), un plan de référence (28) est associé à la chambre de combustion (65) et comporte l'axe selon lequel un piston de cylindre (30) se déplace suivant un mouvement alternatif par rapport à la chambre de combustion, et l'axe transversal d'une broche (31) de montage du piston sur sa tige de piston, et le prolongement de l'axe (95) de la bougie coupe ledit plan de référence (28) sur la surface supérieure (94) du piston (30) lorsque celui-ci est à 30 avant sa position de fin

de course vers le haut.

12. Tête de cylindre selon l'une des revendications

1 à 11, caractérisée en ce que: un passage d'admission (83) dirige un courant

d'admission dans la chambre de combustion (65), à travers l'ori-

fice de soupape d'admission, jusqu'à la partie d'admission en coin de la chambre de combustion, une protubérance (96) est prévue dans le passage d'admission (83), un étranglement (99) est prévu dans le passage d'admission (83), en amont de ladite protubérance (96),

le passage d'entrée (83) subit un changement brus-

que de direction, par exemple à 90 , en aval de l'étranglement (99) mais en amont de l'orifice d'admission, et

la protubérance (96) est située au voisinage immé-

diat dudit changement brusque de direction.

13. Tête de cylindre selon l'une des revendications 1

à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte:

un passage d'admission (83) pour diriger un cou-

rant carburant/air à travers l'orifice de soupape d'admission,

pour le diriger dans la partie d'admission en coin de la cham-

bre de combustion, des moyens (99) dans le passage d'admission pour provoquer une augmentation de vitesse du courant carburant/air véhiculant des gouttelettes de carburant liquide, une protubérance (96) en aval desdits moyens (99) d'augmentation de vitesse, et une surface de réaction (100) portée par ladite protubérance (96) et alignée avec le courant carburant/air, de manière que les gouttelettes de carburant liquide dans le courant carburant/air heurtent celle-ci au moins partiellement

pour fragmenter les gouttelettes de carburant.

14. Tête de cylindre selon l'une des revendications

12 et 13, caractérisée en ce que la protubérance (96) est sen-

siblement alignée centralement par rapport au courant carburant/ air pour coopérer avec les gouttelettes de carburant liquide

du courant carburant/air et provoquer un cisaillement de cel-

les-ci.

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15. Tête de cylindre selon l'une des revendica-

tions 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle comporte: une surface (89A) d'appui ou de montage, une pluralité de chambres de combustion (65),

au moins un orifice d'admission (70) commu-

niquant avec ladite chambre de combustion, un passage d'admission (83) pour diriger un courant carburant/air à travers chaque orifice d'admission, des moyens (99) dans le passage d'admission

(83) pour provoquer une augmentation de vitesse du courant car-

burant/air portant des gouttelettes de carburant liquide, une protubérance (96) en aval desdits moyens (99) d'augmentation de vitesse, et une surface de réaction (100) sur ladite protubérance (96), cette surface de réaction étant alignée avec

le courant carburant/air de manière que les gouttelettes de car-

burant liquide du courant carburant/air heurtent celle-ci au

moins partiellement pour fragmenter les gouttelettes de carbu-

rant.

16. Tête de cylindre selon l'une des revendications

12 à 15, caractérisée en ce que la protubérance (96) présente une arête vive (98), en aval de ladite surface de réaction (100),

cette arête vive (98) coopérant avec toute gouttelette subsis-

tant dans le mélange carburant/air et induisant sur celle-ci

une action de cisaillement pour l'atomiser.

17. Tête de cylindre selon la revendication 16,

caractérisée en ce que ladite arête vive (98) s'étend circon-

férenciellement autour du passage d'admission (83) sur environ

à 90 .

18. Tête de cylindre selon l'une des revendications

16 et 17, caractérisée en ce qu'elle comporte une poche (101) en aval de ladite protubérance (96) et en adjacence à ladite arête vive (98), cette poche (101) provoquant une turbulence

pour mélanger les gouttelettes de carburant atomisées par in-

teraction avec la protubérance (96) dans le mélange carburant/ air.

19. Tête de cylindre selon l'une des revendications

1 à 18 caractérisée en ce que:

un culbuteur (45B) pour chaque soupape d'échap-

pement (73) est monté de manière pivotante sur une broche (46B) et commandé par une tige de poussée (36),

un culbuteur (45A) pour chaque soupape d'admis-

sion (78) est monté de manière pivotante sur une broche (46A) et commandé par une tige de poussée (35), les broches (46,) et (46A) de chaque ensemble sont alignées, et chaque broche (46B) est inclinée par rapport à

la broche associée (46A).

20. Tête de cylindre selon la revendication 19, caractérisée en ce que, pour chaque paire de culbuteurs et de broches, l'écart angulaire entre deux broches associées est de

l'ordre d'environ 9 .