Brevet FR2004998A1 — publié le 19691205

La présente invention a pour objet des. moteurs à combustion interne à piston rotatifs âu type comportent un carter à n lo"b®8p un arbre moteur dont l'axe est confondu avec l'axe longitudinal du carter| ou lui est parallèle9 un piston possédant (n ■¥ 1) faees 5 latérales y et pouvant tourner dans le oartur* cossae satellite d'un excentrique disposé sur l'arbre, et des organes d'Injection pour l'introduction du carburant dans le carter. Ce moteur sera désigné ci-après par l'expression "3moteur à piston rotatif du type spécifiéK« 10 L'invention-concerne plus particulièrenent9 sais pas exclusi vement, un mot eus? à combustion interne à pistoa rotatif fonctionnant selon un cycle de eomprossion-ailassage 9 et âoat le pistoa à trois faces latérales tourne dans un carter* dont la fae© périphérique interne a deux lobes, et a un. profil essentiellement épitro=---15 choïdal. Dans la présente description, il doit ôtre entendu que le terme "face latérale appliqué au piston d£un. sstsur à piston tif, désigne les faces du piston qui5 avec le carterp délimite-aï les chambres motrices du moteurs 20 Dans un moteur à piston rotatif âu type .spécifié s chaque face latérale du piston rotatif peut âtrs divisé© en deux partie égales, par une ligne parallèle h, l3a::e du piston s la partie avant, par rapport au sens normal de rotation du piston, sera Cosignée ci-après par 1 «expression "ssitié avant de la face latir;v,c, 25 du piston", at la partie arrière par X8expression "ikoltié arrik?;:-:c Gonformément à la présente inve3atioa9 dans un aot©ar à v5i rotatif du type spécifié, le piston est pourvu, dans chacune ds ses faces latérales, dÊune chambre de cocfeustion ayant la forme d'une cavité dont la presque totalité se trouve dans la partis 30 avant de la face latérale du piston5 et 1'ensemble est disposé façon qu'en cours de fonctionnement;, pratiquement tout le eombsï-tible injecté par les organas injeeteurs 9 sst amené dans eetts cavité. La profondeur de la cavité peut fctre cssentielleiaent unifar-35 me, ou bien augmente?» soit aalfora/.«c-r-tP •*©;*■% p-r "ii lœ BAD ORIGINAL^ 04318 2004998 rrJJLer, dans le sens .^uno ligne parallèle au plan du piston, allant de la moitié arrière à la moitié avant de la face latérale du pdstouo Un mode préféré de réalisation â© l'invention prévoit au Hùsins un conduit, sur une partie au mijm de la moitié arrière de la face latérale du piston, dans une direction essentiellement parallèle à ladite ligne*'et débouchant dans la cavité. Il peut donc .7 avoir un ©@ul conduit placé soit radialement, soit tangentiellsmsnt - à la cavitéo Ou bien il peut y avoir deux «oMuits placés tengentiellernsnt à la cavité* Da,is le cas d?an -seul conduit plseé radialement» la paroi de 3.3 cavité opposée au conduit eor© de préférence pourvue d'une partie rentrants % â&e parties rentrantes pourront également être Esaagées dsac la gsrcd de la cavités de part et d'autre de l'en-u"„:sit oîi déboucha le coudait o Quand 1?- conduit eoFKel'e an ou. plusieurs palier comme il a ï'A -lit ci-d&asus, ohacun d'eux ssra pourvu d© préférence d'une i.-irtie centrante,, opposée 'à la partie rentrante de la paroi de la cavité* Ses organes d'infection de carb-srant peuvent comprendre un i-:-Ljeot©îir à plusieurs orificess pouvant chacun produire un jet de ç. erteraîst e hem dimensions et; 1« r:?part'i*''ic« de® orifices sera choisie go p?éfére;-ic& de façon .qu'fa aarche, la longueur d'un jet de car- • î,;5!*£iî.t proouii par vsi orifiwe détesssiné» sera approximativement ..• -oportionikslXe à la C-istarvOQ». dans" le sens dit Jet s - entre l'orifi-s-ô la dél'ij-rlscoîv 1s. savitéc lie m L pJî-ïfr -a i.it.til cwaprmdra âe préférence un pis-- --E. trois i.âOt-,3 latérales? te ornant dans un carter dont la • -rfeee pe âp.érxqi'a interne «?t «s sontiellement épitrochoîdale, ve ocap :rî;9 deux 1 l s? ers, destiné à -fonctionner selon un ercl^ & compree siea=î>XlvEa£€> c - • S'inventloi- vç -Hià-rt être décrite ai se référant aux -Sassiae arusrés, donnés uai sussent à titre d6exemples, et dans Xi.-a-jaela s BAD ORIG/NAL 69 04318 3 2004998 - la figure 1 est une coupe schématique transversale d'un moteur à combustion interne à piston rotatif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus d'une face latérale du piston rotatif du moteur de la figure 1 ; 5 - la figure 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue de dessus agrandie, d'une partie de la face latérale du piston rotatif de la figure 2 ; - la figure 5 est une vue de dessus d'une variante d'une 10 face latérale de piston, telle que celle de la figure 2 ; et - la figure 6 est une vue de dessus d'une autre variante d'une face latérale de piston, telle que celle de la figure 2. Sur les figures, le sens normal de rotation du piston est indiqué par les flèches Y. 15 La figure 1 représente un moteur à combustion interne à pis ton rotatif, destiné à fonctionner selon un cycle de compression-allumage, comprenant un piston 10 à trois faces latérales, monté rotatif sur un excentrique 12 disposé sur un arbre moteur 14, tourillonné dans les flasques latéraux (non représentés) d'un 20 carter 16, dont la surface périphérique interne 18 est épitrochoî-dale, et à deux lobes. Le carter 16 est muni d'une lumi ère d'admission 20, par laquelle de l'air, qui a été précomprimé, de façon connue, peut pénétrer dans le carter 16 pour y être comprimé par le piston 10 ; d'organes d'injection de combustible 22, par 25 l'intermédiaire desquels du combustible peut être injecté dans l'air oomprimé dans le carter 16, de façon à amorcer la combustion; et d'une lumière d'échappement 24» par laquelle les gaz d'échappement peuvent être chassés du carter 16 par le piston 10. Le piston 10 possède trois faces latérales actives 26, défi-30 nissant entre elles trois faîtes ou arêtes 28. Chaque arête 28 est pourvue d'une rainure axiale 30, contenant une plaquette d'étan-chéité 32, mobile radialement, et mise en contact étanche avec la face interne 18 du carter 16, par un ressort à lame 34 légèrement incurvé, logé dans le fond de la rainure 30. Chaque face latérale 35 26 est pourvue d'une chambre de combustion constituée d'une cavité 69 04318 4 2004998 36, une seule de ces cavités étant représentée sur la figure 1. Le bord avant de la cavité 36 sera de préférence placé aussi près que possible de l'arête adjacente 28, sans risquer de surchauffer la plaquette d'étanchéité 32. 5 Les organes d'injection sont constitués par un injecteur 38» disposé dans une cavité 40 du carter 16, placée de préférence, ainsi qu'on le décrira ci-après, immédiatement après la jonction des lobes du carter 16, dans le sens de rotation du piston 10. L'injecteur 38 possède une tuyère 42, munie de plusieurs petits 10 orifices 44» pouvant chacun produire un jet de carburant, les dimensions et la répartition des orifices 44 étant choisies de façon que les directions des jets fassent des angles entre elles, et aboutissent dans les cavités 36, ainsi qu'on le décrira ci-après. 2,5 Les figures 2 et 3 montrent plus en détail une des faces latérales 26 du piston 10. La paroi latérale 26 peut être divisée en deux moitiés par une ligne parallèle à l'axe du piston, à savoir une moitié avant 50, et une moitié arrière 52. On peut voir qu'essentiellement toute la cavité 36 (représentée en traits 20 pleins) est située dans la moitié avant 50. La cavité 36 est essentiellement ovale, vue en plan, sa profondeur est essentiellement uniforme, et sa longueur, dans le sens de rotation du piston 10, est déterminée ainsi qu'il sera expliqué plus loin. Un canal 54 ménagé dans la moitié arrière 52 25 de la face latérale 26 ; ce canal s'étend essentiellement radialement àla cavité 36, et essentiellement parallèlement au plan du piston 10, et il débouche dans la cavité 36 ; il s'étend sur au moins une partie, allant par exemple de un tiers à la moitié, de la moitié arrière 52 de la face latérale 26, . 30 Des variantes de profondeur de la cavité 36 sont représentées en traits interrompus ou en points et traits. C'est ainsi que la profondeur de la cavité 36 peut augmenter lentement et uniformément, en direction d'une ligne parallèle au plan du piston 10, depuis la moitié arrière 52 jusqu'à la moitié avant 50 de la face 35 latérale 26 du piston.10, ainsi que le représente la ligne en COPY J 69 04318 5 2004998 traits et points, ou. bien elle peut augmenter dans le même sens, par des paliers 56, 58, ainsi que le représente le trait interrompu. De même, la profondeur du canal 54- peut augmenter lentement et uniformément dans le même sens, ainsi que le représente 5 la ligne en points et traits. Quand le moteur fonctionne, de l'air précomprimé est envoyé à la lumière d'admission 20, et aspiré, puis encore comprimé, dans le carter 16 par le piston 10. Quand le piston 10 atteint une position dans laquelle l'arbre 14- est à environ 40°- à 60° 10 avant le point mort supérieur (sur la figure 1, il est représenté à ce point mort supérieur), l'injecteur 22 commence à injecter du carburant, et cette injection se poursuit pendant une révolution de 30° au maximum, du piston 10. La figure 4- montre les positions relatives de la cavité 36 15 et de l'injecteur 22, pendant l'injection du carburant. C'est ainsi que, quand la position du bord avant de la cavité 36 a été déterminée, ainsi qu'il a été expliqué plus haut, et que le piston 10 occupe la position dans laquelle on désire commencer l'injection, l'injecteur 22 est placé dans le carter 16 de façon à 20 occuper la position A par rapport à la cavité 36, c'est-à-dire de façon que le plus long jet de carburant Jl, dans le sens de rotation du piston 10, soit dirigé dans la cavité 36. A la fin de la période d'injection de carburant, l'injecteur occupe la position B par rapport à la cavité 36, dont le bord arrière est alors placé 25 cle façon que le plus long jet de carburant J2, dans le sens opposé au sens de rotation du piston 10, soit dirigé dans la cavité 36. On voit donc que la longueur de la cavité 36 dans le sens de rotation du piston 10, est déterminée par la valeur angulaire de la période d'injection, et par l'étendue angulaire totale, dans le 30 - plan'dû'piston 10, des jets 70, 72, produits par l'injecteur 22. La-répartition et la longueur des jets de carburant produits par "Tes-'orifices 44 de l'injecteur 22, sont également représentés : -sur-la ;-figure 4. On notera que ceux de ces jets dont le sens a ' une-"composante dirigée selon l'axe du piston 10, sont plus courts 35 "que i'cëùx dont le sens est entièrement dans le plan dudit piston. COPVj i, 4316 2004998 2ù faitP la longueur de chaque jet ses.*®, ae préférence approxima- • tivement pïoportioxïKelle à la distan.ce, daas le sens du jet, entre i-orifice ûoat il cet- tsm?5 et la a«rfsee définissant la cavité *•6, ce qui assure un mélange satisfaisant à8air et de carburant® On remarquera qu&, pratiquement, la totalité du carburant Injecté par l'injecteur 22 est dirigée dans la cavité 56s de sorte CiU5aussi peu de carburait ' que possible se dépose sur la face latéral© 26 du piston 10 entourant la cavité 36® la pression et la température élevée û- l'air, dans l'espace do combustion, sert- à pmox-çex la combustion du carburant. Lorsque le piston 10 £8approche du point mort supérieur, l'air çui était contenu dasis l'espace eatrs la moitié arrière 52 de la paroi latérale 26 et 1® ùarter 16s e«t contraint de s9écouler par 1s can&I 54 9 ponts* gagaer 3% cavité 55, la section transversale du -'j-j-aiel 54 étant choisit* pour produire- des vitesses d'écoulement vlevéeSo Cet écoulement produit ua® turbulence considérable dans in ^«nt| 36, et cette turbulence accentue le mélange de l'air le carburant® uaas les -variantse de 1-invention, où la cavité «.•jBîporte tes pâlie i*-a :ï6s osos-ai contribuent à augmenter la ■; -rbulence à 18 intérieur de la ca?its ?6® Les produits de la eomaus-eion, an se détendant, font tourner 1-5 piston ;msqu5à ce que la lusdèr© d'échappement 24 soit décou- -f?.-rte, après quoi ils sont chassés du carter-16 par le piston 10® Û Le dispositif de la présente invention p?ésente plusieurs fct'-'ân6ag«s sui* les dispositifs connus jusqu'ici® G9est ainsi que, v' :-Sv>ns 1? ïv/o?.. es:.-m se. le jU'^Y.cs portante du piston, et la ç-: ~rv ctuï-e àa&olièi^fe d*» s-èx'î sl&isentourant coaxialement cette i- jfiace «it«.-ti:ntte5 «.a pjr&etwsnt pe la réalisation de 'cavités peu fj.'-.ïÂond^'S ét crss cxlùngc >s pex-fcee caiozifiqu.es importantes, Pnr contre,. dens lc~s œotoura à piston rotatif de la présente invention» la chazibr'i d? BAD ORIGNAL 69 04318 7 2004998 située dans la moitié avant de la face latérale du piston, cette cavité peut être plus profonde et plus compacte, améliorant le mélange d'air et de carburant, et diminuant les pertes calorifiques. Le fait que la profondeur à laquelle on peut creuser le 5 piston augmente en direction de ses arêtes, est mis à profit dans les variantes du profil de la cavité 36, représentées en tirets ou en points et traits sur les figures 2 et 3* En outre, la localisation de la cavité dans la moitié avant de la face latérale du piston, permet aux produits de combustion, 10 en se détendant, d1exercer un plus grand couple sur le piston, et réduit la possibilité d'un retour de flamme tendant à inverser le sens de rotation du piston. De plus, le dispositif selon la présente invention améliore encore le mélange, par le fait que de l'air pur est poussé de 15 l'espace situé au-dessus de la moitié arrière de la face latérale du piston, vers celui situé au-dessus de la moitié avant, pour s'y mélanger au carburant en cours de combustion, ainsi qu'on l'a décrit plus haut : une cavité compacte, dans la moitié arrière, poserait le problème de l'écoulement des produits de combustion en 20 cours de détente, depuis la moitié arrière jusqu'à la moitié avant, ce qui, non seulement augmente les risques de retour de flamme, ainsi qu'on l'a déjà dit, mais encore a un effet préjudiciable sur le mélange. Enfin, la présente invention réduit la fuite des produits de 25 combustion entre les chambreH motrices du moteur, grâce à la cavité dans laquelle l'injecteur est monté, puisque la position de l'injecteur est telle que, quand le joint situé à l'arête du piston franchit l'injecteur, la différence de pression, de part et d'autre du joint, est relativement faible. 30 La figure 5 montre une variante du piston 10. La paroi de la cavité 36 possède une partie rentrante 60, en face du canal 54» et deux autres parties rentrantes 61, de part et d'autre de l'endroit où. débouche le canal 54. Les dispositions relatives à la profondeur de la cavité 36 et du canal 54 peuvent être l'une de 35 celles décrites à propos des figures 2 et 3 » dans le cas de 69 04318 8 2004998 l'existence de paliers 56, 58, il peut y avoir des parties rentrantes 62, 64, faisant face à la'partie rentrante 60. La figure 6 montre une autre variante du piston 10. Dans cette variante, le canal 54 s'étend encore parallèlement au plan 5 du piston 10, mais il est déporté de façon à être tangent à la cavité 36. On peut, si on le désire, prévoir un second canal (représenté en traits interrompus) 54a,. parallèle au canal 54» mais déporté dans le sens opposé,-et également tangent à la cavité 36. - Ainsi qu'on l'a dit à propos de la figure 5, la profondeur de la 10 cavité 36 et des canaux 54, 54a peut prendre n'importe laquelle des formes décrites à propos des figures 2 et 3. Le fonctionnement du piston conforme aux variantes des figures 5 et 6, est essantiellement le même que pour les autres formes de réalisation déjà décrites. Cependant, quand la cavité 15 prend la forme représentée à la figure 5, les parties rentrantes 60, 61, de la paroi de la cavité 36, provoquent un écoulement circulaire, et améliorent ainsi le mélange air-carburant dans la cavité, quand l'air y pénètre en provenance du canal 54. Cet écoulement circulaire s'accentue quand le système possède les paliers 20 56, 58, avec leurs parties rentrantes respectives 62, 64. De même, dans le mode de réalisation de la figure 6, la situation tangen-tielle des canaux 54, 54a produit un écoulement circulaire. On comprendra aisément que la présente invention ne s*applique pas seulement aux moteurs à combustion interne à piston rota-25 tif du type compression-allumage. Par des modifications convenables, l'invention s'applique à tout moteur à piston rotatif du type comprenant un piston ayant (n + 1) faces latérales, et tournant dans un carter ayant n lobes. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la 30 description qui précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier. 69 u4318 s 2004998 kBVlRBIQâSIOSIS l5) Moteur à «iombustioa interne t injection ds carburantp ^ piston rotatif; à (a -t- 1) faces latérales tournant excentrique-ment, dans un carter à a lobes, autour d9«n arbre moteur, cara>i 2®) Moteur à pis-son rotatif selon la revendication. 1,. cassa» 10 téri3é en ce que la profondeur de ladixe cavité est uniforme. 3°) Moteur à piston rotatif selon la revendication 1, earae-= térisé en ce que la profondeur de ladite ca'sfité augmente uniformément, dans le sens &s\m& ligne parellèls aa plan da piston, depuis la moitié arrière j"isqu8à la Tant de la face laté= 15 raie du piston. 4e) Moteur à piston rotatif salon la revend!cation 1, caractérisé en ce que la profondeur do la dit o cavit® augments par au moins un palier dans le sens d'une ligne parallèle au plan du ...... • • ton, depuis la moitié arriéra jusqu'à la Eoitil avant de la f&e-i 20 latérale du piston. 5°) Mots ur à piston rotatif selon un® clos revendications 1 h 4i caractérisé en oe que-, dans chaque face latérale du piston, il est prévu au moins un canal s6étendant sur au moins une partie de la moitié arrière de ladite face, dans un sens ©ssentielleaiî-io 25 parallèle à la ligne précédemment définie, et débouchant dans ladite cavité. 6°) Moteur à piston rotatif selon la revendication 5s caras-térisé en ee qu'il est prévu un seul eaaal situé radialement à ladite cavité» 30 7°) Moteur à piston rotatif selon la revendication 5, carac térisé en ce qu'il est prévu, un seul canal tangent â ladite cavité. 8°) Motoar à piston rotatif selon la 5--3vs»* BÀG original'' 69 04318 2004998 9®; Mot'-»or à pistou, rotatif selon la r-évmdication 6, caractérisé en ce que la paroi de la cavité opposée au canal, possède ua* partie rentrants* 1CP) uotear à piston rotatif selon la revendication 9» carac-5 'uôrisé ea ee que le ou. ehaq.ua palier possède une partie rentrante opposée à la partie rentrante de la paroi -de la cavité»' 11e) Moteur à X'is-cop.'rotatif selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en v-& qu'une partie rentrante sup-p^éiaontaire est prévue dans la parox de la oavité, de chaque côté 13 âe l'endroit o-û déVtiic&e 1-s canal» 125) Mo taur à piston rotatif selon me quelconque des reven-» dXcations précédent©30 caractérisé en oe que le dispositif d'injection de carburant comprend un injjecteur possédant plusieurs orifices produisant chacun uss. jet de carburant. 15 33®} Moteur à piston rotatif selon la revendication 12, ca ractérisé an ce que,, en fone-ti-*>nn®fliônt, la longueur du jet de O'Tî^aras.t produit par un de «dit ^ orifices est approximativement ' proportionnel à la disbanoe^ dsns la direction du jets entre ledit c-i.-ifiee et I& surface d^iri?S3nt la cavité® :£0 14e) .Moteur à piston rotatif selon une Quelconque de» reven- -.oatic-.-iS .vréoéëentfî'?; ?~ra*Séris!£ or c-c ee'iX comporte un. piston * I;» tie fe. esc lrté:'ol'.a 1^^=- ou carter de surface interne . ..iirocîioS-2&1& k dots; 15"-) ."otï-ur à pi-T,o.u gelnr la revendication 14? carae- "" - --.risé 16°) r3st..mi. à c:": lue. revendications 14 ou 5,-.«s caractérisé ®n && que 18injecteur -sst placé à9 ou au-delà de, ? • fonction des lot s s du oar-t^.v s. la' chambre de cosbus- 11 ' '