Brevet FR2053392A1 — publié le 19710416

La présente invention concerne un distributeur pour moteur à combustion interne sans soupapes. Dans les moteurs à combustion interne courants (moteur à explosion et moteur Diesel), l'admission de l'air, (et du combus tible dans le cas d'un moteur à essence) et ltéchappement des gaz brûlés sont généralement commandés par des soupapes actionnées par un arbre à carres. On connaît également des moteurs dits "sans soupapes" dans lesquels l'admission et l'échappement des gaz se font par des orifices ou lumières percés dans la paroi des cylindres et qui sont obturés non par des soupapes mais par des cylindres ou chemises minces disposés à l'intérieur des cylindres principaux. Là encore, le mouvement combiné des chemises (deux par cylindre) qui masquent et démasquent les lumières, est commandé par un arbre à cames. Tous les dispositifs connus qui commandent l'admission et l'échappement des gaz dans les cylindres de ces moteurs ront donc appel à des mécanismes relativement complexes comportant des pièces animées de mouvements alternatifs et qui posent de ce fait des problèmes aux régimes élevés. La présente invention vise à remédier à ces inconvénient en procurant un dispositir de conception particulièrement simple et qui permet de commander l'admission et l'échappement des gaz sans pièces animées de mouvements alternatifs. A cet effet, ce distributeur pour moteur à combustion interne sans soupapes est caractérisé en cc qu'il comporte un corps formant culasse, surmontant le bloc moteur et qui est percé d'un alésage cylindrique paral]èle à l'arbre du moteur, alésage dans la paroi latérale duquel débouchent, au droit de chaque cylindre, un conduit d'admission, un conduit d'échappement, et, entre eux, une lumière intermédiaire étcblissant une communication avec la chambre de combustion du cylindre, et un rotor cy lindrique ajusté étroitement dans l'alésage de ce corps et accouplé à l'arbre du motcur, ce rotor étant percé, au droit de chaque cylindre, de plusieurs conduits indépendants déboucilant dans sa surface latérale, reparti régulièrement autour de son axe et dont les orifices sont disposés de telle façon que chaque conduit établisse, pendant un angle dc rotation déterminé du rotor, une communication entre le conduit d'admission et la lumière intermédiaire, et, pendant un autre angle de rotation du rotor, une communication entre le conduit d'échappement et ladite lumiè re. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le rotor, porcé de n conduits répartis suivant une symétri@ dordre n, 360 présente successivement, le long d'un are de de sa périphé rie, une partie pleine s'étendant sur , un premier orifice d'un conduit s'étendant sur un arc de , une partie pleine s'étendant sur un arc de 5 x , et enfin un deuxième 360 orifice du même conduit s'étendant sur un arc de 360 , et le rap port entre la vitesse de rotation du rotor du distributeur et la 1 vitesse de rotation de l'arbre du moteur est égal à . Les 2n orifices des conduits d'admission et d'échappement et la lumière intermédiaire s'étendent également chacun, le long de la périphé 360 rie de l'alésage, sur un arc de et les centres des orifices 8n d'admission et d'échappement sont disposés symétriquement par rapport à l'axe de la lumière intermédiaire. Le distributeur suivant l'invention offre l'avantage de ne comporter, pour un moteur -à- plusieurs cylindres, qu'un t seul rotor cylindrique tournant d'une manière continue à l'inté rieur d'un alésage et commandant, par ses divers conduits, l'ad mission d'air et de combustible dans les chambres de combustion, pendant les phases d'admission, et, par ces mêmes conduits, l'échappement des gaz engendrés par la combustion, pendant les phases d'échappement. Du rait qu'il ne comporte aucune pièce animée d'un mouvement alternatif, il peut donc être appliqué avantageusement à des moteurs tournant à des régimes élevés. Par ailleurs, il est exempt de tous les défauts de fonctionne ment inhérents aux soupapes et à leurs mécanismes de commande et il entraîne la suppression des bruits dus à ceux-ci. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'cxécution de la présente invention, en référence au dessin annexé qui en est une vue en coupe schématique transversa- le dans un plan passant par l'axe du piston d'un cylindre. Sur le dessin est représenté un bloc moteur 1 d'un moteur à plusieurs cylindres 2. Dans chaque cylindre est monté mobile un piston 3 relié par une bielle 4 à un vile @requin Le distributeur suivant l'invention comporte un corps 6 formant culasse et surmontant le bloc moteur 1. Dans ce corps 6 est percé un alésage cylindrique 7 dans lequel tourne Ln rotor 8 de même diamètre. Ce rotor 8 est solidaire d'un pig@on 9 qui est accouplé au vilebre@uin 5 du moteur par un dispositif de @ransmis- sion approprié c@@ @rtant, par exemple, un autre pigne 11 solidaire du vil@brequin @ et une chaîne 12 passant sur ces deux @u@nons. Au droit de la chambre de combustion @@ de chacun des cylindres, le corps 6 est pere@ d'un conduit d'admission 14 et d'un conduit d'échappement opposé 15 qui font communiquer respectivement l'alésage 7 avec des tubulures d'admission et d'échappement non représentées, ainsi que d'une lumière intermédiaire 16 faisant communiquer la partie inférieure de l'alésage 7 avec la chambre de combustion 13. Les conduits d'admission 14 et d'échappement 15 sont disposés symétriquement par rapport au plan longitudinal et vertical de symétrie x-y du moteur. Quint à la lumière intermédiaire 16, son axe est contenu dans ce plan. Le rotor 8 est percé de plusieurs conduits transversaux courbés 17, destinés a mettre en communication la lumière intermédiaire 16 tantôt avec le conduit d'admission 14, tantôt avec le conduit d'échappement 15, lorsque le rotor 8 tourne dans le sens des ai?-,uilles d'une montre en étant entraîné par le vilebrequin 5 du moteur. Dans la forme d'exécutlon non limitative représentée sur le dessin, le rotor 8 est percé, pour chaque cylindre 2, de trois conduits 17 et il présenté une sym6.trie d'ordre 3. Dans ce cas, un cycle comnlet à quatre temps du moteur correspond à une rotation de 3600 :3 = 120 du rotor 8. Le rotor est représenté sur le dessin d?ns la nosition qu'il occupe au début d'un cycle de fonctionnement, lorscue le piston 3 est au point mort haut, c'est-à-dire uste au début de la phase d'admission. Dans ce cas, le rotor 8 présente en regard de la lumière 1Ç, une partie pleine définie par un arc A-3 de sa périphérie, les points A et B étant situés en regard respec tivement des extrémités gauche et droite de la lumière @ 16. A cette partie pleine fait suite un premier orifice d'un conduit 17, s'étendant sur un are B-C, puis une, partie pleine plus grande s'étendant suivant un are C-D, et enfin le deuxième orifice du conduit 17 s'étendant sur un arc D-E. L'arc A-E de la périphérie du rotor est égal à 120 dans le cas considéré. La première phase ou phase d'admission du cycle du moteur à quatre temps, qui correspond au dépîccerent du piston 3 du point mort haut au point mort bas, se traduit par une rotation du rotor 8 d'un angle égal à 120 : 4 = 30 . Au cours de cette rotation, l'orifice B-C du conduit 17 se déplace en regard de la lumière 16 et la section de passage à travers cette lumière re croft de zéro jusqu'à un maximum, lorsque l'oririce B-C coln- cide exactement avec la lumière 16, pour décroître ensuite jusqu'à zéro lorsqu'après une rotation de 300, le point C vient à l'endroit où se trouvait initialement le point A, c'est-à-dire lorsque la lumière 16 est obturée totalement par la partie pleine C-D. Pendant cette rostlnn de 300, l'autre orifice D-E du conduit 17 se déplace égalenent en regard de l'orifice du conduit d'admission 14 et la section de passage croît également de zéro jusqu'à un maximum pour ensuite retomber à zéro. Par conséquent, au cours de cette première phase, le conduit 17 établit une com- munication entre le conduit d'admission 14 et la chambre de combustion 13, par l'intermédiaire de la lumière 16, la section de passage offerte au mélange gazeux combustible,croissant de zéro jusqu'à un maximum et retombant ensuite à zéro. Ensuite a lieu la course de compression lorsque le plsX ton 3 se déplace du point mort bas au point mort haut. Pendant cette phase, la partie pleine C-D se trouve toujours devant la lumière 16 et cette dernière reste donc obturée. te mélange gazeux se trouvant dans la chambre de combustion est alors comprimé par le piston 3. Ensuite a lieu l'allumage de ce mélange gazeux et la détente, si bien que le piston 3 est repoussé du point mort haut vers le point mort bas, Pendant cette troisième phase de détente, la partie pleine C-D continue à défiler devant la lumi ère 16 et au moment où le point mort bas est atteint par le piton 3, le point D se trouve en regard de ltextrémité droite de la lumière 16, c'èst-à-dire à l'emplacement initial du point B sur le dessin. A partir de ce moment se déroule la quatrième et dernière phase du cycle, c'est-à-dire la phase d'échappement. L'orifice D-E du conduit 17 commence alors à défiler en retard de la lumière 16 et la section de passage offerte aux gaz de combustion, laquelle correspond à la surface de recouvrement de l'orifice D-Eetdela lumière 16, croit de zéro jusqu'à un maximuln, lorsque 1' l'orifice D-E coincide rigoureusement avec la lumière 16, pour diminuer ensuite jusqu'à zéro lorsque le point E vient se placer en regard de l'extrémité gauche de la lumière 16 (emplacement initial du point A). Pendant ce temps, le premier orifice B-C du conduit 17 se déplace devant l'orifice du conduit d'échappement 15 et là encore la section de passage offerte aix gaz de combustion augmente progressivement de zéro jusqu'à un maximum, lorsque l'orifice B-C coïncide ritoureusement avec celui du conduit d'échappement 15, pour décroître ensuite jusqu'à zéro. Le même processus que ci-dessus se déroule pour chacun des conduits 17 du rotor. On voit donc que chaque conduit 17 joue alternativement le rôle d'un conduit d'admission et celui d'un conduit d'échappement. Dans le cas d'un rotor 8 à trois conduits 17, ainsi qu'il a été décrit ci-dessus, on a les valeurs numériques suivantes pour les diverses caractéristiques dimensionnelles - arc A-B de la partie pleine 15 - arc B-C du premier orifice du conduit 17 15 - arc de la partie pleine C-D 75 - arc DE du deuxième orifice du conduit 17 15 soit au total un.arc A-E de 1200. Par ailleurs, les orifices des conduits d'admission 14 et d'échappement 15 et de la lumière 16 s'étendent également sur des arcs de 150. I,es axes des conduits 14 et 15 sont disposés à 900 par rapport à l'axe de la lumière 16, du fait que les milieux des deux orifices B-C ct D-F d'un conduit 17 sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre de 900. Dans Je cas illustré précédemment où le rotor 8 est percé de trois conduits 17, caque cycle à 4 temps du moteur qui correspond à deux tours du vilbrequin 5, a lieu pendant une rotation d'un tiers dn tour du rotor 8. Auto ment dit, ce dernier doit effectuer un tour pendant que le vilebrequin 5 tourne de six tours ct le rapport entre la vitesse du rotor 8 et celle du vile- brequin 5 (rapport de transmission entre les pignons 11 et 9) doit donc être égal à 1/6ème. Dans le cas général où le rotor 8 serait percé de n conduits 17 répartis régulièrement autour de son axe, le raisonne. ment précédent montre que l'on doit alors avoir les valeurs suivantes des caractéristiques dimensionnelles - arc AE 3600 n - arc de la partie pleine A-B 360 - arc de l'orifice B-C du conduit 17 5 x 360 - arc de la partie pleine C-D 360 - arc de l'orifice D-E 8n 8n - arc des orifices des conduits 14 et 15 et de la lumière 16 8n - rapport entre la vitesse de rotation du 1 rotor 8 et la vitesse de rotation du . 2 n vilebrequin 5 - angle formé par l'axe de la lumière 16 et l'axe du conduit 14 ou du conduit 15 : 6 x 8n Naturellement, le rotor 8 et le corps 6 doivent être réalisés dans des alliages présentant des coefficients'de dila-. tation pratiquement nuls pour éviter les coincements et les fui- tes intempestives entre la périphérie du rotor 8 et l'alésage 7. Par ailleurs, des joints appropriés peuvent être disposés autour des orifices des conduits d'admission et d'échappement et de la lumière 16. Un tel Joint est indiqué en 18 sur le dessin. I1 est bien entendu que les modes dc réalisation qui ont été décrits ci-dessus, en référence au dessin annexé, ont été donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Un distributeur pour moteur à combastion interne sans soupapes caractérisé en ce qu'il comporte un corps formant culasse, surmontant le bloc moteur et qui est porcé d'un alésage cylindrique parallèle à l'arbre du moteur, alésage dans la paroi latérale duquel débouchent, au droit de chaque cylindre, un conduit d'admission, un conduit d'échappement, et, entre eux, une lumière intermédiaire établissant une communication avec la chambre dc combustion du cylindre, et un rotor cylindri- que ajusté étroitement dans l'alésage de ce corps ct accoupld à l'arbre du moteur, ce rotor étant percé, au droit de chaque cylindre, de plusicurs conduits indépendants débouchant dans sa surface latérale, répartis régulièrement autour de son axe et dont les orifices sont disposés de telle façon que chaque conduit établisse, pendant un angle de rotation déterminé du rotor, une communication entre le conduit d'admission et la lumière intermédiaire, et, pendant un autre angle de rotation du rotor, une communication entre le conduit d'échappement et ladite lumière. 20 Un distributeur suivant la revendication 1, caractérisé en cc que le rotor, percé de n conduit répartis suivant une symétrie d'ordre n. présente successivement, le long d'un arc de 360 de sa périphérie, une partie pleine s'étendant 360 n sur , un premier orifice d'un conduit s'étendant sur un arc de , une partie pleine s'étendant sur un arc de , et enfin un deuxième orifice du même conduit s'éten 360 dant sur un arc de , et le rapport entre la vitesse de 8 n rotation du rotor du distributeur et la vitesse de rotation de 1 l'arbre du moteur est égal à . 2 n 3 Un distributeur suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que les orifices des conduits d'admission et d'échappement et la lumière intermédiaire s'étendent également chacun, le long de la périphérie de l'alésage, sur un arc de 360 et jes centres des orifices d'admission et d'échappe 8 n ment sont disposés symétriquement par -apport à l'axe de la lumière lntermédiaire. 4 Un distributeur suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'angle Corné par l'axe de la lumière intermédiaire et l'axe du conduit d'admission ou d'échap360 pement est égal à 6 x . 8 n 50 Un distributeur suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce ou'un joint d'étanchéité est prévu dans le corps autour de la lumière intermédiaire et éventuellement autour des orifices des conduits d'admission et d'échappemcnt.