Un moteur 4 temps sans arbre à cames

[Gedeon Spilett]

Mon nouveau moteur en cours c'est un 4T vertical perso « vieux style » à partir des fonderies du "Nantais" de l'ami Bomberguck.

J’aime bien son look, presque un moteur à vapeur, mais je n'ai pas voulu l'aac habituel, entraîné par une chaîne, je me suis essayé avec un système antique sans engrenage avec une roue à cliquet pour entraîner le poussoir de la soupape d'échappement un tour sur 2. L’admission se fera avec une soupape automatique.

Ce système est copié sur ces vidéos de vieux moteurs US « Olds ».

https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=6uUocNytsAY

https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=yyFFyTHYdZs

Le système est très ingénieux et plutôt spectaculaire, l’intérêt mécanique n’est pas trop évident comparé à un système « classique », un aac avec ses engrenages, c’est finalement assez simple !

Pour remplacer l'arbre à came et ses engrenages, c'est pas facile...


Je me suis fait une petite animation pour mieux voir.

Un bloc poussoir, animé par un excentrique sur l’arbre, comporte une roue à cliquets (en rouge) accrochée au passage par une ancre, fait tourner une butée en croix (bleue) qui pousse et ouvre la soupape d'échappement un tour sur deux.

Pas simple comme bidule, il faut incorporer des ressorts un peu partout, pour éviter les retours, l’ensemble est délicat à régler, et doit suivre les changements de régime du moteur.

Je rame pas mal...il faut une course d’excentrique suffisante pour une rotation d’exactement 45° de la butée mais éviter une trop grande levée de la soupape. Le dessin du "levier de l'ancre" est aussi assez critique,-ce n’est plus le même profil que sur l’animation.

J’ai déjà beaucoup de pièces usinées, et actuellement ce mécanisme a l’air de marcher…

Mais bien sûr si la vitesse augmente je ne peux pas contrôler le fonctionnement, même sur une vidéo au ralenti, je vais devoir passer d’ici quelques jours aux essais « en vrai », en espérant que le système ne se dérègle pas en marche !

Il me reste encore à faire un rupteur, qui lui donnera une étincelle par tour, je ne vois pas comment faire autrement sans aac. Et aussi un carbu, ou un « mixer », qui donne un bon ralenti, et les bons réglages de l’admission auto, je devrais tâtonner, je n’ai aucune idée de la force du ressort nécessaire !
je poste encore qq photos de la construction mais
En fait c’est loin d’être fini…

 

[Gedeon Spilett]

Voilà quelques images de l'avancement du moteur
Bien sûr la construction est 100% classique, aussi je détaille surtout le mécanisme de la soupape d'échap.

L'usinage du cliquet et du poussoir en croix, en acier stubb

l'ensemble monté, en fait mon moulin est un peu petit pour ce genre de bricole, c'est proche de l'horlogerie parfois !

le modèle d'ancre qui marche bien, finalement, l'inertie est assez importante, avec la vitesse je ne sais pas ce que ça donnera.

Le système monté sur le moteur

le système de poussoir marche sans faille en tournant lentement, 1-2 tours/sec, plus vite aussi, mais je ne peux plus suivre le mouvement!
voilà l'état actuel du moteur, il manque l'allumage et le carbu pour tourner, enfin j'espère !

 

[Gedeon Spilett]

Et la vidéo des premiers essais, concluants à basse vitesse, c'est net, mais bien sûr avec la vitesse je ne sais pas comment suivre le mouvement, une poussée sur le culbuteur 1 tour sur 2 !

 

[chris.j3]

Bonjour,
Ca commence très bien.
Et c'est beau.
Je vais suivre ce post avec attention.

chris.

 

[fredcoach]

Sur un moteur suffisamment lent, cela devrait marcher.

 

[metalban]

bonjour,
c'est intéressant comme projet.
si j ai bien compris une soupape pour l échappement actionné par le système présenté et l'admission par une soupape automatique ?
on pourrait avoir son principe ?
merci
et bon courage pour la suite

 

[Pilla]

Bonjour,
Félicitations pour cette conception très ingénieuse et sa réalisation. Je me pose quand même une question: pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué. Quel est l'avantage de ce système par rapport à une came commandant l'échappement tournant deux fois moins vite que le vilebrequin par un système de deux pignons? En plus cette came peut piloter le système d'allumage. Cette technologie était utilisée avec succès sur les moteurs De Dion Bouton, Aster... fin 19ème, début 20ème siècle.
Le problème avec la soupape automatique qui n'est en fait qu'une soupape rappelée seulement par un ressort (comme un clapet anti retour) est le tarage du ressort. Un ressort trop raide, le moteur ne tient pas le ralenti car il s'étouffe, un ressort trop mou, la soupape s'affole, le moteur ne monte pas dans les tours.
Bonne continuation.

 

[gégé89]

bonsoir
j'ai vu ce systeme sur http://www.homemodelenginemachinist.com/showthread.php?t=24794
ça sort de l'ordinaire,bonne reussite

 

[Gedeon Spilett]

Gégé89 : Merci pour ce lien Gégé, sans me vanter le mien est plutôt plus chic. depuis que je m'y suis mis, je vois pas mal de moteur modèle avec ce mécanisme, qui était (est?) un brevet des moteurs "Olds", l'ancêtre de "Oldsmobile"...
Pilla : c'est la bonne question, pourquoi ce système, qui a équipé de nombreux moteurs aux USA fin 19ème début 20ème je ne pige pas l'avantage, c'est fragile, difficile à régler, plus difficile à faire que des pignons et des cames mais c'est plus spectaculaire !
un autre système existe, sans engrenages aussi avec un disque à 2 rainures dont une seule porte la came, dans lequelles un coulisseau glisse de l'une à l'autre :
et encore un autre avec une came très ingénieuse (un brevet des frères Wright) décrite ici :
http://www.modelenginemaker.com/index.php?topic=3881.0

bref, on dirait que les engrenages ont du faire peur pendant pas mal de temps !
La soupape d'admission automatique a équipé beaucoup de moteurs réputés, jusque après la guerre 14-18; j'ai bien réalisé la difficulté de réglage, tout est dans le bon ressort...mais j'en ai jamais fait ça me tentait aussi !

 

[françois44]

Surprenant ce principe de commande des soupapes mais très intéressant ; et je trouve que ça colle tip top avec l'esprit de ce moteur ! Bravo, je vais suivre ça de près, le mien attend encore sur son étagère que je m'occupe de lui...

 

[didou]

Bravo belle initiative, la came Wright m'a l'air plus simple à réaliser, ces système ne peuvent fonctionner qu'avec une soupape d'admission automarique car si la l'unique came rate un tour ce n'est pas bien grave

Tu pourrais peut être aussi réaliser un allumage piezo avec un élément de briquet de récup, si ça ne tourne pas trop vite

 

[Gedeon Spilett]

C'est sûr que je n'ai pas choisi le système le plus simple, mais j'avais fini les dessins avant de voir la came des Wright bros. et la came à rainure...
pour l'allumage je n'ai pas de souci, simplement je n'aime pas l'idée d'une étincelle par tour, mais je suis coincé avec ce dispositif.
Il est impératif que mon moteur tourne au ralenti, disons, 500 rpm max, mais plutôt moins, sinon je ne suis vraiment pas sûr de la bonne marche...
Je pourrais rajouter une régulation genre hit & miss, mais faudrait d'abord qu'il tourne...essais en janvier maintenant !
à une vitesse de 5Hz une étincelle piézo est possible, à 10Hz c'est moins sûr !
Il y a aussi l'allumage de briquet électronique décrit par Jan Ridders sur son site, vraiment compact et tentant !

 

[didou]

Il y a aussi l'allumage de briquet électronique décrit par Jan Ridders sur son site, vraiment compact et tentant !

C'est à ça que je pensais en démontant un de ces fameux briquets, il faut un système qui vienne frapper la cartouche pièzo pour générer l'étincelle, comme une sorte de came en spirale qui libère d'un coup un petit marteau et pas besoin de source d'électricité extérieure, bien sur on doit être limité en régime

 

[ZAPJACK]

Très beau projet, bravo !!
De mémoire, ce type de mécanisme est appelé "Croix de Malte" ou me gourre-je?
LeZap

 

[Gedeon Spilett]

si on regarde sur Wiki la croix de malte sert pour produire un mouvement saccadé (pour les projecteurs ciné par ex)
belle analyse ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Croix_de_Malte_(mécanisme)

Ici, c'est simplement la forme de ma butée poussoir qui a la forme d'une croix de malte, j'ai simplifié le système vu sur les vidéos qui comporte une butée à 8 dents, (et à 16 dents sur le cliquet) mais trop dur à faire si petit...donc j'ai mis 4 dents et 8 dents sur le cliquet, j'ai passé du temps à essayer avec seulement 2 dents et un cliquet à 4 dents donc 90° par tour, mais il fallait changer tout le système d'ancrage et j'ai pas trouvé la bonne combine...
Je me suis bien amusé à concevoir et faire ce bidule mais plus compliqué que je croyais !

 

[Gedeon Spilett]

Pour l'allumage piézo, sans batterie, il y a une description du fonctionnement ici
c'est un fabriquant de moteur 2T butane, jolis moteurs sympa à voir tourner mais assez chers...

http://maier-mechanic.com/en/technical-background/
ce système est quand même pas très discret malgré tout.

 

[gégé89]

bonsoir
j'aime bien celui là aussi avec en plus le systeme de regulation

 

[Gedeon Spilett]

Merci Gégé pour le lien;
très joli plan comme tous les plans par Philip Duclos, en plus je l'avais, j'aurais pu regarder !
La régulation Hit & Miss, avec le levier qui s'intercale dans la commande d'échappement très ingénieux.
il a réussi à faire le mécanisme à 2 positions au lieu de 4 sur le mien...chapeau.

 

[Gedeon Spilett]

Bonne Année 2016 à tous...

Bon, j'ai avancé, mis un réservoir, un carbu et un rupteur, le moteur est donc pratiquement fini...
Mais hélas il ne tourne pas (encore !) .
Beaucoup de pétarades quand il est entrainé par une perceuse, mais il n'arrive pas à tourner tout seul, pas de force dans les explosions...
Apparemment mon système de cliquet marche bien, pas de fausse note, mais en fait il y a peut être un problème de cycle, je ne peux pas obtenir un échappement sur plus de 180°...et quant à la soupape auto d'admission, c'est l'inconnue, elle a "l'air de marcher", ça aspire bien, mais bien sûr impossible de contrôler les angles !
Bref : une mise au point qui promet des problèmes...

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[bomberguck]

salut,

gedeon, ce que tu en a fais est top! décidément ce "bloc" moteur sert à l'expérimentation! entre les soupapes rotatives, commandées ou sans AC!
et même si il y a des pb cela reste du super boulot! (la couleur est vraiment belle en plus)

j'aurais aimé prendre ce sujet plus tôt...
Je pense de mon coté à faire une distribution traditionnel avec soupape auto, j'ai fais d'autres essaie en rotatif, cela ne me convient pas

 

[Charly 57]

Bonjour

Je me risque à dire une bêtise : le volant d'inertie me semble petit.
(un peu comme essayer de démarrer une tondeuse sans la lame : elle ne veut rien savoir)

 

[Gedeon Spilett]

Le volant trop petit ? possible, 75 mm de dia, en fonte, et le moteur n'est pas gros, 9 cm3. En fait je pensais en mettre 2, un de chaque côté, mais j'ai coupé le vilo un peu vite d'un côté... mais je peux facilement tester ça en rajoutant un autre volant....
j'ai déjà changé pas mal de truc, et surtout le réglage d'ouverture de l'échappement et les ressorts des soupapes je verrais après demain pour des nouveaux essais. Il va tourner bien sûr, mais il faut trouver les conditions !
il me semble que ne pas pouvoir ouvrir l'angle d'échappement plus de 180° est un sérieux problème, l'échappement s'ouvre bien un tour sur deux, mais à la vitesse du vilebrequin, et pas à demi-vitesse comme avec un aac !

Salut Arnaud ! et oui, si j'avais mis des pignons et un aac, il tournerait déjà...

 

[Fluck26]

Bonsoir,
Le plan du hit'n miss de Phillip Duclot est trouvable quelque part?
Je ne trouve que des videos et photos.
Merci.

 

[Gedeon Spilett]

Bonjour,
mon moteur ne tourne toujours pas, mais je m'aperçois que l'allumage est nase. les étincelles s'arrêtent, le rupteur ne suit pas du tout, c'est à refaire ! j'ai commandé un rupteur de mob c'est plus encombrant mais au moins le ressort fonctionne !
on dirait que le froid revient, pas super pour aller dans le garage faire de de l'usinage, brrrr.....

Le plan du moteur "gearless" de Philip Duclos se trouve dans le livre "Two Shop Masters, Frank McLean and Philip Duclos" avec 3 autres moteurs H&Miss. Ce livre est toujours ne vente, "village press". je n'ai que qq extraits en copie d'écran de l'article, dans les 30 pages on dirait.
je vois que l'on peut télécharger le livre si on est inscrit sur "Scribd" . Il a apparemment publié tout son travail et ses plans dans la revue US "Home Shop Machinist ".
Il y a des posts sur la construction de ce moteur sur le forum us HMEM...

 

[Fluck26]

Merci Gedeon.
Je me suis inscrit sur Scribd, effectivement on peut télécharger ce livre entièrement, ainsi que beaucoup d'autres de la série The Shop Wisdom.
Merci pour le tuyau!

 

[Gedeon Spilett]

Bonjour,
bon ces derniers jours, c'était plutôt la cata avec mon moulin, j'ai serré trop fort la bougie dans son puits et le pas de vis (1/4" x 32) a bien sûr foiré, complètement foutu, impossible de visser la bougie sans fuites ! et bien sûr il n'y a pas la place de mettre une bougie plus grande, CM6 par ex ! trop compliqué à réparer sans abimer les passages de soupapes, un des sièges est à 0.5 mm du filetage de bougie.
Donc il fallait refaire une culasse entière, mais pas si simple car elle était venue de fonderie ! j'ai du faire un modèle en bois, (en changeant en plus la position de l'échappement et du puits de bougie), et couler une culasse en alu...de la routine pour certains sur ce forum mais pas pour moi !
C'est super sympa en fait, j'aimerai bien en refaire mais il me faudra faire un four ad hoc, avec le chalumeau propane je suis limité à une petite gamelle, 1/4 de litre grand maximum.
Il me semble que la fonderie s'est bien passé, la surface n'est pas brillante, mate et un peu rugueuse, (moule trop froid ?) et donne des copeaux en forme de nouilles coquillettes et de torsettes, pas de long ruban spiralé. L'alu fondu est de composition totalement inconnue, des chutes d'usinage.
Bon, j'ai maintenant une culasse neuve et il faut bien sûr tout refaire...je ne pourrais pas extraire les guides de soupapes de l'ancienne sans les massacrer, bref, je repars du bon pied.

Voila les images de la manip "fonderie" !

 

[didou]

Tu vas aimer ça la fonderie, le chalumeau au dessus d'une gamelle c'est pas le top il y à trop de déperditions, j'ai vite fait un four avec de simples briques réfrataires

Il faut éviter au possible de fondre de l'alu issu de barres, profilés, plaques ... car ça reste pateux et ne coule pas bien, il faut plutot fondre des pièces d'alu déjà de fonderie

 

[Gedeon Spilett]

J'ai jusque là coulé de l'alu dans des boites de conserve pour me faire des blocs à usiner !
C'est la première fois que je coule de l'alu avec du sable et un modèle en bois, c'est sûr que ça me plait ! c'est super...
je me suis bien documenté, grâce au forum évidement ! mais le retrait était un peu plus fort que prévu, (le modèle bois fait 54 de dia pour une pièce finie à 52 mm) je suis vraiment juste à la cote de la pièce finie avec une petite passe, comme sur la dernière photo. j'aurais préférer un poil de plus pour blanchir complètement le tour de la culasse.
J'ai bien noté pour la source du métal à fondre, j'ai du stock d'alu de pièces de fonderies, mais le problème c'est les peintures, souvent très résistantes, (j'aimerais bien que les miennes tiennent aussi bien !) et en brûlant, beurk, les fumées sont vraiment dégueues !

Fluck26: J'ai moi aussi téléchargé hier les livres de Phil Duclos, ils sont vraiment fabuleux, en plus des moteurs superbes, (dommage qu'il n'y ai jamais une vue d'ensemble) les trucs d'atelier : p 54, le mandrin de reprise avec un plat et une pige pour bloquer la pièce, c'est génial, je vais rapidement essayer ce truc !

 

[the_bodyguard1]

Bonjour,
N'est il pas possible de mettre ce fichier sur notre forum???

 

[didou]

Il aurait fallu que tu coules ta pièce dans un châssis double avec l'arrivée de la matière en forme d'entonnoir par le bas et bien sur des évents comme ça le retrait se serrait plus concentré dans l'entennoir

Couler directement par le haut ce n'est pas top