Brevet FR2244077A1 — publié le 19750411

@ DISPOSITIF PERMETTANT LA @UBRIFICATION INDEPEND@NTE ET LA MODIFICATION DU CO@PORTEMENT DES GA@ DANS LES MOTEURS DU CYCLE @ DEUX TEMPS @ La présente invention concerne un procédé améliorent considér@blement les résultats obtenus à ce jour dans l'utilisation des moteurs deux temps en leur procurant à la fois une lubrification indépendente parfaite et un mouvement des ga- où de l'air pur admis à toutes les phases de leur état, admission, prQcom- pression sous le piston, transfert dans le cylindre oas balayage en équiccurant et échappement sous plus faible pression et température ce qui en augmente le rendement ther@ique. Les mesures nulApose le présent procédé Pe pettent notamment la réalisation de moteurs 2 temps fonctionnant en Diésel sans aucun pré compresseur d' aucune sorte ni limitation de 1 dépression à l'échappement. D@ns l'état @ctuel de l@ technique et de réalisation de moteurs de ce cycle à 2 temps, les imperfectionnements de fonctionnement proviennent des moyens employés pour effectuer les diverses phases nécéss@ires au parfait comportement du cycle, ce nui à pratiouement limité leur application à des productions de moteurs de petite cylindrée dans lesouels la lubrification est théori@uement @ssurée par adjonction d'huile spéci@le dans le carburant. M@eme dans les ess@is faits avec des moteurs à l@brification indépendante, le grais- sage devient forcément défectueux puis@u'il dépend toujours d'une pression interne oui ne correspond pas exactement aux nécéssités du moteur, belles-ci dépendant de l'état de la route, des pentes où montées, de l'altitude, etc Por pilleurs ln précompression des gas admis sous le piston est toujours insuffisonte pour chasser les g@@ brulés présents dans le cylindre, et c'est en f@it les ga@ brulés nui en s'échappant créent derrière leur colonne gaveuse une dépression qui aspire les gas fr@is Un @utre obstacle oui lui limite les régimes et le rendement provient de ce aue les iumiéres d'éch@ppement et de transfert se trouvant sur un même plan, empéchant ainsi d'obtenir des sections de passage de g de largeur suffisantes pour limiter leur hnuteuri'qui conditionne le rendement puisqu'il n'y à plus d'effort produit à l'ouverture de 1 lumiére d'échappement découverte par le piston en course motrice descendante. Bien des solutions ont été trouvées, plus où moins valables parceoue les recherches et ré@lisations n'ont jam@is porté sur un probléme qui est total mais seulement sur des solutions partielles d'amélioration qui mEme valables en elles memes aggravaient le probléme au lieu de l'améliorer. Pour pr4ciser, la lubrific tion à été réalisée sous pression sans melan- ge avec le carburant, mais elle n'était pas efficace à tous les régimes et notsmment lorsoue le moteur s'emballe à vede, sans tirer, dans une forte descente par exemple, il n'y avait pas barbotage, seul moyen sûr d'assurer sa fonction. Par l'application de ce nouveau procédé, on aboient efficacement 10.- Une lubrification p@rfaite par barbotage et va@eure d'huile dans toutes les Parties en mouvement mécanique et ouel aue soit le mouvement mécanique utilisé, cette circulation d'huile n'étant jamais en contact avec les g@@ où l'sir admis ce qui évite par ailleurs a pollution créée par l@échappement d'huiles brulées pollution souvent plus nocive que celle de l'es@ence. 2 .- Une admission volumétriauement supérieure sous le piston à la cylindrée du moteur. Ceci joint à l@ suppression presoue totale des volumes morts sous le piston au P.M.B. ( point mort bas ) permet une pression au moment du transfert oui est suffisante pour faire fonctionner ces moteurs en Diésel, sans le secours de surcompresseurs extérieurs, et qui de toure maniére assure une surcompression dans le cylindre de trav@il. 3 .- Le balayage s'effectue non seulement sous pression élevée, mais en énuicourant et par l'intérieur meme du piston, ce oui f-it due non seulement les gaz brulés sont vr@iment ch@ssés d'une maniére effic@ce, mais que toute la circonférence du cylindre pouvant servir pour l'échappement, les lumiéres peuvent entre multipliées en lPrgeur et diminuées en hauteur, augmentent ainsi l'angle du diagr@mme de trav@ile positif qui pouv@nt @etre r@mené à 145 par R tout d'arbre @uel que soit 1 nombre de cycles au tour, atteint le rendement des moteurs du cycle à 4 temps. L'ensemble de ces trois résultats fait que le fonctionnement d'un moteur du cycle à 2 temps n'@yant plus les inconvénients des deux temps classioues,est d'un rendement thermique au moins égal à celui des 4 temps, mais d'un rendement volumétrioue double à égalité de vitesse de course des pistons.Mais dans le fonctionnement par moyen mécanique classique p@r bielle et vilebreouin, si le régime atteint peut être sensiblement le même que celui des moteurs à 4 temps, est il est inférieur à celui qui/atteint avec les mêmes moyens dans les 2 temps classiques en r@ison de l'augmentation du poids du piston cue nécéssite le pré- sent procédé dont l'avantage peut devenir total si l'on utilise un autre moyen mécanique que celui par bielle et vilebre@@in, par exemple le mouvement transrotatif ayant fait l'objet de brevets indépendants. Pour expliquer le fonctionnement de ce procédé qui réalise l'ensemble des avantages décrits précédemment, la figure 1 montre le processus des gaz. la figure 1 est un plan pris par moitié à droite de l'@xe vertical, sous le piston supposé nu point mort h@ut PME; tandis nue 1 moitié puche de cette même figure est-pris sur le piston supposé au point mort bas P"B. Tes floches indiquent en @ l'entre schématiqne de l'@ir où des gRv oui s'effectue pend-nt la montée du piston. Cet nir où g@@ se compriment pend@nt la descente, s'engouffrent dlns les c@n@ux de transfert T - 5, sont libers sous pression élevée en leur p@rtie haute et chassent dans le cylindre 1 dont la section en plan est une couronne, les gaz brulés pouvnnt rester en partie basse s'échapp@nt en E - 18 Le transfert en éouicour@nt est insi ré@lisé. Les ga@ où -ir ne contiennent aucun lubrifiant à @ucun moment de leur processus, le cycle est parf@it. Cette figure est indi@uée @vec une chemise 2 de refroidissement par e@u @ui peut être effectué autrement vec des @ilettes, ceci étant independ-nt des MOYENS du procédé. 3 figure le dessus du piston oui n'à ou'une section de tra- vail CT ( cylindrée de travail 1 comprise entre la paroi du cylindre 1 d'une part et 1 paroi 4 du can 1 de transfert d'autre part.Pour les besoins de 1' usinage et du montage, ce canai de transfert est obtenu par évidement lors du coulage du piston dont il fait psrtie et il comporte des rainures verticales intérieures 7 oui le centre ainsi nue le piston sur la cheminée centrale o' tube 22 dans l'intérieur ll duouel se trouve la commande du mouve- ment mécanioue utilise et oui est figuré ici en mouvement transrotatif commandans la rotation directe d'un arbre central 10 Dans les rainures de centrage 7 il est possible de percer des trous de trés Petit diamètre 8 fais-nt communi@uer la pprtie lubrifiée de la cheminée 11 avec le fond de rainure d'un des segments afin d'assurer si nécéss@ire la lubrification des segments spéciaux. la cylindrée d'@dmission CA, sous le piston ne comportent pas en plan de canal de trahsfert offre une section plus importante que celle de tr--voil CT ce oui produit un effet de surcompression soit d'air rur, soit de mélange gazeux La figure 2 représente une coupe en long d'un moteur, dessiné en @uppo- sant que le mouvement mécanique de ce moteur est choisi transrotatif parcequ'en fait c'est ce mouvement qui procure le maximum d'avantage dans l'emploi du pro sent dispositif. En partant de l'axe longitudinal de l'arbre 10, la parti supérieure su dessus de cet @xe représente le piston 3 à son P.M.B., t@ndis aue 10 partie au dessous de cet aie représente le même piston au P.M.H.Le c prcessu8 dea ga@ où de l'air, ce nui est préférable, est aspiré en Â 17 par suite de la dépression causée par la montée du piston, dans une série de lumiéres basses répar- /au tour ties tout du cylindre et dont l'obturation peut entre réglée par le mouvement de rot@tion, ce cui ne peut se produire @u'avec l'emploi du mouvement transrotatif. te volume @dmis est fonction de la section C*. plus grande sur la partie située sous le piston @ue celle CT rest@nt au dessus de ce même piston. Il est donc admis dans ce moteur un volume d'air où de ga7 supérieur à la la cy- lindrée ruelle de travail lorsou'il est nécéss@ire de produire un moteur suta- limenté lorsaue l'on admet un mélange gsveux, @ù de réaliser une Pression d'air pouvant entre d'environ 1,5 kgs/cm2 lorsque l'on veut un fonctionnement par injection ce oui est facultatif pour le onctionnement à l'essence, mais absolument indispensoble lorsque l'on fonctionne en Diesel où semi-Diésel. Te fluide admis sous le piston et comprimé par la descente de celui-ci est dirigé par les can@ux de transfert T - 5 . Te rapport de compression sous le piston est obtenu à volonté Par les dimensions oalculées en conséouence de la masse circulaire volumétrioue 14, cette masse pouvAnt etre pleine où évidée comme figurée sur ce dessin oui ne montre que le profil de principe, la différence entre le volume admis et le volume de tr@vail où cylindrée n'est d':illeurs pas nécéss@ire lorsque l'on admet directement des gaz évitant l'injection mais nécéssitant carburateur.Dans ce cas, le dismétre extérieur des parois du transfert 4 des canaux 5 doit entre égal à celui du diamétre du carter de mouvement, pris à 1P section où s'effectue l'étanchéité par le moyen des segments 23 nui s'opposent aux pénétrations d'huile entre le carter contenant le mouvement méc nique auel qu'il soit, et le circuit du fluide utilisé ( air o ga@ ) Dans cette figure, l'allumage est supposé effectué por bougie 24 oui Deut aussi bien être l'élément à résistance chauffante nécéssaire dans les Diésels pour les departs à froid.Le circuit des gae est celui décrit dans la figure 1, l'échappement E se fais@nt en 18 en un où plusieurs points collecteurs des g@@ sortent des lumiéres. Toutes les outres références se rapportent à l'identité des explications de 1 figure précédente. 8 est un trou de percement d'un petit conduit de gr@iss@ge des segments @ontre les p@rois uu cylindre 1, qui est figure ici à refroidissement par eau contenu en chambre 2, le cylindre de graissage 11 entre l'arbre 10 et l'intérieur du rotor porte-piston 9 est le cylindre d-ns lenuel se déplace l'ensemble hut du piston 3 , 1' arb@e 10 comporte deux sorties repos-nt chacune sur un point d'appui dans le cas supposé ici d'utilisation du mouvement transrotatif, et un espace vide 13 où carter plus où moins large permet de loger directement sur l'arbre une où des cames non figurées ici pour l@ commande directe avec où sSns culbuteur d aiguilles uniques où multiples 15 pour l'injection du carburant utilisé L figure 3 représente schématiquement un ensemble moteur à cylindres opposés. 14 est le logement du mécanisme commandant les 2 pistons, soit par le systéme cl ssiaue à bielles et vilebreauin, soit par le systéme trsnsrota- tif. Les cylindres 1 et l; sont montés sur ce carter et les culasses 16 et 16' également. Mis les sorties d'arbre 10 et 10' ne sont animées d'un mouvement rotatif que lorsaue que le mécanisme adopté est celui du mouvement transrotatif, annuel cas il n1à ou'un arbre unique traversant de bout en bout l'ensemble. 9i par contre le mouvement mécanique choisi est celui classique à bielles et vilebrequin, les sorties d'arbre ne sont qu'animées d'un mouvement alternatif seul ne servant qu'à admettre et comprimer en mono où bi-étage un liouide où fluide, ce qui sort du cadre de la présente invention. L'ensemble des dispositifs du présent procédé permettent donc une gRne- ralisation de la construction et de l'emploi en toute sécurité de moteurs du cycle à 2 temps dans toutes les éventualités d'odmission, de distribution, de fonctionnement, solutionne tous les problémes nue pose la ré@lis@tion d'un moteur thermique, égalise et surpasse même le rendement therminue des moteurs à 4 temps, en double la puiss@nce à égalité de cylindrée, donc en diminue le Poids, l'encombrement, le prix de revient à puissance égole; ;accroit les possibilités de producsion, simolifie oii supprime des org nes nui ét@ient à ce jour indispens@bles -vec les procédé cl-ssioues, tels nue les turbo-compresee seurs jusqu'ici ici utilisé pour l@ production en moteurs Diésel. @ E V E N D I C A T I O N S I - Dispositif permettant la lubrification indépendante et la modification de l'action des ga@ dans les moteurs du cycle à deur temps, c@r@ctérisé par l' emploi de piéces usinées pour obtenir en fonctionnant - Une étPnchéite avec segments 25 entre 1^ partie mécani@ue celui contient@e mouvement méc@nique ouel qu'il soit, d'une part, et la partie fonctionnalle du moteur dans l@@uelle se preduit les différentes ph@ses de modification des gas d'autre p@rt. - Une masse volumétricue inerte de profil 14 dont la fonction est de réaliser une suppression du volume mort sous le piston à un taux voulu et déterminé d'une port, et de compléter @@ permettre l'obtention ae l'étanchéité à l'huile en assurant aux segments 23 une section circulaire leur donnant l'efficacité - Une différence entre la cylindrée d'admission et la cylindrée de trav-il proprement dite de maniére à ce cue les gaz o@ air admis sous le piston ou@ se dilatent forcément par réch@uffage ge au contact des parois chaudes, dessous de piston, propogation de 1 ch@leur des gaz d'échappement qui peut d'ailleurs être utilisée pour un préchauffage complément ire des gez; entrent par leur transfert sous une pression suffisante dan le cylindre de tr@v il, cette pre Pression compensant la dilatation des gaz et assurant dans le cylindre un rem plissage égal à celui que produirait un gaz frais entre airectement. II - Dispositif suiv nt revendic tion I permett@nt d'obtenir @ne différence de section, donc de volume, d@ne un cylindre de même di métre, par le moyen d' une cheminée centrale ircul ire ae p roi 4, existant seulement u dessus du piston, dons lacuelle sont .enag$ les rainures lo@gitudinales 5 fors nt canaux de transfert des gaz at assurant ainsi un balayage en écuicourant. III - Dispositif suivant I et II pr@cisant uue l'admission à un volume plus gr-nd oue celui de la cylindre de tr vail n'est pas limitée au moyen décrit le même résult@t pouvant @etre obtenu par tout @utre moyen méc nique connu tel cue par exemple un piston ui omporter@it 2 di@métres di@@érents, ce oui re vient au m@eme schéma de l@ figure 2 qui d@@ontre une différence de @i métre entre la cheminée centrale de transfert de paroi circulaire 4 plus grande que celle 2@ du support sous piston Dans ce cas, le transfert central Deut être su@primé pour les petits moteurs économi@ues de faible cylindrée, toutes les lumiéres ét@nt sur le même plan, l'@vant@ge du bal y ge en é@uicour@nt n'est plus indispens ble, mais les compensations volumétri@ues des gaz demeurent, ainsi @ue le systéme de lubrification, les 2 c r@ctéristiaues essentielles de l'invention, le b@laydage en é@uicourant ne constitu@nt @u'un avant@ge de rendement permettant l'abaissement des lumiéres. IV - Dispositif suiv nt l'une @uelcon@ue des revendic@ations I, II, III permet tant par l'utilis tion d'un procédé de tr@nsfert en écuicourant une modification du di@gramme de fonctionnement courent en conserv@nt les sections de passage des ga@ nécéssaires à l'obtention des régimes, mai en diminuant ces lumié- res dans le sens de l@ hauteur et en co@pensant par un plus grand développeme ment a!culoire, ce nui, ret@rdant l'ouverture de l'échappement utilisée dans les moteurs classiques permet une olus importante détente des g@@, une plus forte pression de tr@nsfert, facteurs @ui @ugmentent le rendement thermique oui devient ainsi é@uivalent de celui des moteurs du cycle à 4 temps V - Dispositif suivant l'ensemble des revendications I, Il et IV suivant lesruels les moteurs construits selon l'invention sont polycombustibles.Ils peuvent entre limentés soit en air, ce oui nécéssite une injection, soit en ga@ ce qui nécéssite un o@ des carburateurs. Leur fonctionnement peut aussi bien être assuré par allu@@ge, en Dissel o@ semi-diésel, même en auto-allumage et utiliser tous combustibles liquides, huiles lourdes pour les Diésels, essence et alcool pour les moteurs à allum ge et à @uto-allumage. VI - Un même moteur, construit pour @llum@ge par étincelle peut avoir un @aux de compression de 8/1 @inimum pour pouvoir utiliser indif@érement et s@ns @ucune modification un c@rburant es@ence o@ un c rburant aloccol.Dans cette derniére éventualité, pour aue les dép- rts à froid demeurent norm@ux, il est f@cile d'incorporer sous le piston, sur la masse volumétrieue 14, une r@sistan- ce chauffante électri@ue comm@ndée par mise en cont@ct extérieur et qui agit à la dem@nde du conducteur seulement en c s d'emploi à l'-lcool. VII - Dispositif suivant les revendic@tions I, II et III préconisant de préférence l'adoption d'un mouvement méc@ni@ue tr@nsrot tif@ feis@nt l'objet d'@ une demande de brevet indépendante, ce mouvement permettent l'obtention d'un mouvement transrctatif du piston, ce nui permet de lui donner des crantages soit dans 1 partie bosse de 1- june pour obtenir une admission distribuée, soit sur soh arete du côte tr@v@il, ce nui permet de décaler les temps d' échappement, l'ensemble de ces mesures o l'utilisation de l'une d'entre elles seulement permettant de fonctionner en diagramme asyétrieue à volonté. VIII - Dispositif selon les revendications I, III et IV selon le@uel l'aie o support de piston 22 ocut entre creux pour permettre la circul@tion d'huile enG tre tous les points de l@ mceni"ue et du frottement même des segments oui peuvent être lubrifiés par le moyen d'un petit conduit perce en fond d'une des gorges de segment, ce conduit 8 dêbouch@nt dans le canal de lubrification central IX - @ispositif suivant revendication VII où le mouvement étant tr@nsrotatif, les segments ne peuvent cue difficilement être ergotas pour le pass@e des lu@i@res, ce nui conduit à adopter à avoir des lumiéres comportent des parois verticnles de maniére à ce oue le vide entre 2 lumiéres ne permette pas une augmentation anormale de 1- flexibilité du segment oui occ@sionner it des chocs @ux --rêtes Eg lement pour cette r ison, les segments doivent entre ch@nfreinés sur leurs @rétes h ute et b-sse et leur joint doit être à recouvirement horizont@l dns le sens de 1- rot--tion, le recouvrement ét@nt posé dans le sens inverse à 1 rotation X - Dispositif suiv@nt l'une @uelconaue des revendications précédentes et permett@nt en raison de l'absence de soup@pes et de lumiéres sur@l cul@sse de multiplier si on le désire les points d'allumage o d'injectIon ce nui est facilitP par le grand développe ent circulaire de la cul-sse 16, ces divers éléments fonctionnels Douvant agir ensemble o- séparément soit pour favoriser une meilleure répartition thermique des contraintes, soit pour accélérer la vitesse d'inflammation des ga@ et par suite l'@ugment@tion des régimes.