Brevet FR2257015A1 — publié le 19750801

L'invention a pour objet un moteur à combustion interne à piston animé d'un mouvement alternatif. On connatt de nombreux moteurs à combustion interne en vue d'obtenir soit un mouvement de va-et-vient, soit un mouvement de rotation. Afin d'obtenir ces mouvements, il était généralement nécessaire d'avoir une structure de type particulier agencée spécialement en vue de procurer uniquement un mouvement de va-etvient ou, en variante, agencée pour fournir uniquement un mouvement de rotation.De plus, dans les moteurs à combustion interne antérieurs ayant des pistons qui se déplacent selon un mouvement de va-et-vient, le mouvement de retour est assuré traditionnellement par l'inertie d'un volant ou par l'entrainement d'un vilebrequin par un autre d'un ensemble d'autres pistons actionnés au moyen d'un allumage coordonné de façon à pousser le vilebrequin sur une autre partie de tour en agissant sur le piston déjà actionné, chacun des pistons distincts exigeant son propre mécanisme d'allumage individuel, conjointement avec des soupapes et analogues à cet effet. Egalement, dans les moteurs à combustion interne antérieurs, ce n'est qu'au moyen de compresseurs à air distincts recevant éventuellement par différents leviers d'interconnexion une force d'entratnement à partir de l'arbre moteur des pistons du moteur à combustion interne, que lesdits moteurs ont pu avoir et utiliser des compresseurs d'air en vue d'améliorer le rendement et le fonctionnement du moteur en ce qui concerne le carburateur, l'admission de carburant, et analogues. C'est un but de la présente invention de surmonter une ou plusieurs des insuffisances, imperfections, difficultés et problèmes des moteurs àNcombustion interne antérieurs, tout en obtenant des avantages nouveaux et souhaitables. Un autre but de l'invention est d'obtenir un moteur à combustion interne de faible encombrement. Un autre but est d'obtenir un moteur à combustion interne nouveau et plus efficace en raison à la fois de la conception des chambres de combustion, des pistons, des mécanismes d'entraine- ment, ainsi qu'un carburateur, un mélange de carburant et une admission dans le moteur lui-meme, perfectionnés. Dans sa forme la plus générale, la présente invention a pour objet un moteur qui compor-te, alignés axialement l'un avec l'aùtre, deux cylindres de piston et des pistons montés à va-et vient dans les chambres de piston respectives en vue d'un mouvement de va-et-vient en synchronisme simultanément dans des directions communes, avec une chambre de combustion commune entre et séparant les pistons consécutifs opposés, la chambre de combustion comprenant une bougie d'allumage et une soupape de chambre, de préférence une soupape à bille qui se déplace d'un orifice d'admission et d'échappement adjacent à une chambre de piston jusqu'à une extrémité opposée de la chambre de combustion vers un orifice communiquant avec la chambre de piston opposée.Lors de l'approche d'un piston, en raison du piston opposé s'éloignant de la chambre par suite des gaz se détendant en vertu de la chaleur de détente provenant de l'allumage à l'intérieur de la chambre de combustion, le mouvement d'approche d'un piston sert à comprimer des vapeurs de carburant nouvellement introduites. Eventuellement, lorsque le cylindre approchant atteint l'extrémité de la chambre de piston communiquant avec la chambre de combustion, les gaz comprimés sont sensiblement comprimés à l'intérieur de la chambre de combustion immédiatement avant leur allumage par les bougies d'allumage.Après l'allumage, le piston est ainsi poussé vers l'extrémité éloignée de la chambre de piston par suite de la détente des gaz de combustion et lorsqu'il approche de la fin de son cycle d'extrémité distale, l'autre cylindre approchant a comprimé les gaz de carburant nouvellement introduits de telle sorte que la soupape à bille est déplacée vers l'extrémité opposée de la chambre de combustion.Durant son cycle respectif, chacun des pistons, lorsqu'il se déplace vers la chambre de combustion, sert à aspirer de l'air dans la partie de la chambre à partir de laquelle il se déplace à travers un conduit possédant une soupape d'admission d'air à une voie et lors du mouvement de retour du piston vers l'extrémité éloignée de la chambre de piston (en s'écartant de la chambre de combustion) l'air sur le cté du piston écarté de la chambre de combustion est comprimé dans ce mode de réalisation préféré et poussé dans un conduit par l'intermédiaire d'une soupape à une voie vers et dans la chambre de mélange.air-carburant du carburateur et/ou dans un venturi créant un vide dans lequel la parsie de vide du venturi est reliée à la sortie du carburateur, et la sortie du venturi est reliée à un conduit comprenant une soupape pour délivrer alternativement un mélange de carburant aux chambres de piston opposé suivant une fréquence déterminée, chaque conduit menant à la chambre de piston respective comprenant une soupape à une voie. Egalement, de préférence, une partie de l'air comprimé est utilisée pour provoquer le décalage de la soupape d'admission de carburant qui suit le carburateur et le venturi, de telle sorte que lors de la compression de l'air, la soupape est décalée par suite de l'action du piston. pour ouvrir un conduit menant à une chambre de piston et pour fermer l'autre conduit menant à l'autre chambre de piston et vice versa. En plus de l'entrée d'air forcé, il peut y avoir une ou plusieurs admissions supplémentaires pour l'air dans le carburateur.De préférence, les gaz d'échappement provenant des cylindres de piston respectifs sont canalisés à travers des conduits renfermant une soupape à une voie avantageusement réunis après les soupapes à une voie en un conduit commun qui se divise ensuite en deux conduits distincts, chacun des conduits distincts ayant des soupapes à une voie, et un des conduits constituant un conduit d'échappement vers l'atmosphère extérieure, tandis que l'autre conduit délivre une partie des gaz d'échappement, conjointement avec les gaz de combustion incomplète, dans le conduit alimentant le carburateur et/ou dans le carburateur, comme moyen de recyclage de la partie des gaz de combustion, jouant ainsi deux roules. Tout d'sabord la partie recyclée des gaz de combustion bruIe à nouveau au moins partiellement les gaz de combustion incomplètement bru- lés, et deuxièmement les gaz de combustion chauffés appliqués dans le carburateur servent à préchauffer le mélange de carburant pour une combustion plus complète du mélange de carburant lorsqu'il atteint les chambres de piston respectives avant sa compression et sa combustion On comprendra que les pistons animés d'un mouvement alternatif, fixés l'un à l'autre afin de réaliser le mouvement simultané et afin que le mouvement forcé a d'un des pistons soit transmis à l'autre pour obtenir la compression de son mélange de carburant particulier, peuvent entre utilisés soit pour la réalisation d'arbres animés d'un mouvement alternatif et/ou soit d'arbres à mouvements inverses, mouvements qui peuvent etre utilisés l'un ou l'autre selon des principes classiques comme source de locomotion ou d'autre énergie. En conséquence, les moyens associés aux pistons coulissants peuvent agir sur des billes, ou autres surfaces de palier qui, en association avec un arbre cannelé,- impriment un mouvement de rotation à l'arbre, ou en variante l'arbre luimême peut être fixé à la structure de piston et peut coulisser en va-et-vient pour le mouvement de puissance à utiliser de façon classique. Grace à la présente invention, une course utile est obtenue avec chaque déplacement terminal des pistons reliés entre eux, offrant un accroissement sensible de puissance et l'absence de glissement, et un rapport de compression amélioré, ainsi que d'autres avantages discutés ci-dessus. La présente invention, bien qu'envisagée principalement pour les moteurs à essence, peut également être utilisée pour les moteurs diesel. La présente invention fournit un moteur dans lequel chaque course est une course utile, éliminant ainsi les courses consommatrices de puissance et un gaspillage de course utile. Le fait qu'il-n'y ait pasde gaspillage de courses ou de déplacement, offre davantage de puissance.et un rapport de compression plus élevé ainsi- qu'un fonctionnement plus régulier avec moins de vibration. Le fait qu'il y ait davantage de puissance avec moins de mouvement perdu signifie une plus grande économie. La compression plus élevée offre une meilleure combustion et se traduit par une puissance accrue. Egalement la chambre de combustion centrale immobile, montée entre les pistons opposés se déplaçant, procure une combustion dans les deux directions de va-et-vient du piston-tiroir.De plus, comme exposé ci-dessus, l'inventiôn procure dès chambres de compression d'air sur l'extérieur des rebords du tiroir pour fournir de l'air comprimé -en vue de l'injection et de l'émission des gaz. Chaque course unique du moteur-de la présente invention constitue une économie et procure un meilleur rendement du fait du mélange de carburant et d'air, de l'injection du mélange de carburant, de la conversion ainsi que de la combustion et de l'émission des gaz. Chaque course est'ainsi l'équivalent d'environ quatre courses du moteur à arbre à cames classique. Le moteur peut être refroidi par air ou par liquide. En ce qui concerne les types et la disposition, ceux-ci peuvent être uniques, en ligne, modulaires ou radiaux, offrant ainsi une large gamme de dimensions et de puissance. Bien qu'une bougie d'allumage soit prévue pour la présente invention , il est également possible d'utiliser le principe de combustion par la chaleur résiduelle engendrée p.ar la compression élevée. Le moteur à combustion interne selon l'invention est de conception simple, de fabrication économique, facilement accessible pour l'entretien et les réparations, comporte un petit nombre de pièces, est petit et léger, possède une meilleure combustion pour un fonctionnement plus rentable et une puissance accrue, et tourne régulièrement et de façon sure sur une longue période de temps. L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue latérale en coupe transversale d'un premier mode de réalisation d'un moteur à combustion-interne à piston-tiroir selon la présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale partielle le long de la ligne 2-2 de la figure 1, illustrant en particulier le mécanisme à engrenage interne commandant les soupapes - la figure 3 est une vue en coupe transversale le long de la ligne 3-3 de la figure 2, illustrant en outre la position rela tive du mécanisme de soupape ;; - la figure 4 est une vue latérale partielle du mécanisme de soupape et à engrenage des figures 1 et 2 - la figure 5 est une vue latérale en partie en coupe trans versale et en partie arrachée d'un second mode de réalisation de la présente invention comprenant les liaisons, les conduits et les soupapes associés au carburateur - la figure 6 est une vue-en coupe transversale partielle d'une variante du mécanisme du mode de réalisation de la figure 1, le mode de réalisation de cette figure ayant pour résultat un mouvement de rotation pour entraîner les engrenages tout en ayant un mouvement de va-et-vient en tant que mouvement d'entralnement principal provenant du moteur à combustion interne d'une concep tion selon la figure 5, qui est par ailleurs similaire à celle de la figure 1 pour fournir un mouvement d'entrainement en rota tion - la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 1 mais pour uné autre forme de réalisation - la figure 8 est également analogue à celle de la figure 1 mais pour encore une autre forme de réalisation. Dans la description qui suit, on se réfère tout d'abord au mode de réalisation illustré sur la figure 5 en vue d'une dis cussion tout à fait générale de la présente invention et du prin cipe de fonctionnement du moteur selon l'invention. Sur la figure5 est représentd un piston-tiroir 7, une chambre à huile 8 possédant des perçages pour lubrifier l'arbre, le chemin de déplacement et le piston, une bougie d'allumage 9,des joints d'étanchéité 10, l'élément de combustion central immobile 11, l'écrou de fixation 12, la tige cylindrique 13 ayant une surface 59 délimitant la chambre 8, une bille 14 de transmission de puissance suivant le déplacement logée à l'intérieur d'une cavité 45 de l'élément 60 reliant les extrémités opposées 7a et 7b, constituant tous le tiroir 7.La bille 14 peut se déplacer dans un canal 15 s'enroulant hélicoîdalement en va-et-vient autour de la surface 59 de telle syrte qu'un mouvement de va-et-vient de l'élément 60 à coulissement autour de la surface 59 imprime un mouvement de rotation à la surface 59 de l'élément pouvant tourner 13. La chambre de combustion 16 est de forme telle qu'une bille 17 de soupape peut rouler en va-et-vient entre des débouchés 59a et 59b de la chambre 16, les débouchés 59a et 59b étant chacun d'un diamètre en section droite plus petit que le diamètre de la bille de sorte qu'une force de compression derrière la bille dans la cavité 63 (entre les extrémites opposées 7a et 7b) sert à pousser la bille dans une extrémité opposée de la chambre 16 dans le débouché 59b de blocage en position verrouillée.Lorsque l'allumage des gaz comprimés à l'intérieur de la chambre 16 se produit à la suite d'une étincelle provenant de la bougie d'allumage 9, la force d'explosion maintient la bille 17 sur son siège tout en poussant vers l'extérieur à partir de la chambre 16 la paroi 7a ou 7b la plus-proche, provoquant le coulissement du tiroir dans une première direction et ensuite dans un sens opposé lorsque la bille se décale vers l'extrémité opposée de la chambre en raison de la compression provoquée par la paroi approchant 7a-, lorsqu'elle se déplace vers la bille 17 et lorsque la compression à l'intérieur de la chambre de combustion et l'espace de détente entre la paroi 7b s'écartant de celle-ci continuent à décroître. L'espace 18 adjacent à chaque chambre et l'espace 19 situé dans la face de chacun des éléments 7a et 7b servent à fournir des surfaces supplémentaires contre lesquelles les gaz comprimés et/ou se dilatant peuvent agir tout en procurant un volume supplémentaire minimal dans lequel le mélange air-carburant est comprimé et à partir duquel la détente se produit lors de l'allumage. Chacun des espaces fermés 20a et 20b adjacents aux extrémites opposées des parois 7a et 7b sont alternativement comprimés ou dilatés à l'intérieur de la structure de montage 21. Le mélange air-carburant peut s'écouler à travers les orifices d'admission 22a et.22b respectivement- alternativement, un retour dans ces orifices de mélange de carburant étant évité par des soupapes à une voie 23a et 23b. Le choix en ce qui concerne celui des orifices a d'admission 22a et 22b qui est alimenté à un instant particulier par le mélange decarburant provenant du carburateur 36 dépend de la soupape 43 animée a d'un mouvement alternatif avec ses pistons 44a et 44b actionhés par l'air comprimé s'écoulant depuis les chambres 20a et 20b, respectivement, selon la compression des espaces 20a et 20b poussant l'air à l'extérieur à travers les orifices d'échappement 26a et 26b.C'est durant la phase de dilatation des es paces 2Qa et 20b, respectivemént, que l'admission d'air.est effectuée à travers les conduits d'admission d'air 27a et 27b par l'intermédiaire des soupapes à une voie 28a et 28~. Une compression de l'air comprimé provoque le va-et-vient de la soupape 43 par les pistons 44a et 44b.Toutefois, l'air comprimé trouve son orifice d'échappement en se déplaçant depuis l'orifice d'echappement 26a et 26b, respectivement, à travers des soupapes à une voie 33a et 33b, respectivement, de conduits 32a et 32b qui se réunissent pour former un conduit 34 qui sert à mélanger de l'air supplémentaire au carburant provenant du conduit de sortie du carburateur 39, le conduit 34 étant positionné par rapport au conduit 39 de telle sorte qu'un effet de venturi 38 résulte du gaz se déplaçant rapidement à travers le conduit 34, provoquant un vide sur le- conduit 39 pour retirer ainsi le mélange de carburant à travers le conduit 39 du carburateur 36.Un orifice d'admission 37b d'air supplémentaire délivre une quantité prédéterminée d'air à prémélanger avec le carburant admis à travers le conduit 37a d'admission de carburant du carburateur. De plus, il est de préférence prévu un conduit 35 d'alimentation de combustion résiduelle qui reçoit esgaz d'échappement de chacun des orifices des gaz d'échappement 24a et 24b par l'intermédiaire de soupapes à une voie 25a et 25b. Une soupape 31 et une soupape 30 sont disposées l'une par rapport à l'autre de manière telle qu'une quantité prédéterminée de gaz d'échappement est aspirée à travers le conduit 35 en raison des pressions d'échappement tandis que le reste des gaz d'échappement est envoyé dans l'atmosphère à travers l'orifice d'échappement 29.Les gaz d'échappement aspirés par le conduit 35 sont recyclés à travers le carburateur 36 dans lequel des gaz incomplètement brûlés sont mélangés avec de l'air péne- trant à travers le conduit 37b et avec du carburant pénétrant par le conduit 37a, le mélange de carburant sortant à travers l'orifice de sortie 39 de- mélange de carburant du carburateur. De l'huile fournie à travers le conduit 8 circule à travers des ouvertures 63a et à travers un canal de graissage 56, par exemple. Les surfaces annulaires 10 sont représentées en coupe transversale sous forme d'éléments 57. Le mode de réalisation représenté sur chacune des figures 1-,2,3 et 4 est une variante de celui de la figure 5 ; le mode de réalisation des figures 1 à 3 et la disposition ainsi que le fonctionnement des soupapes sont similaires. En particulier, l'arbre tournant 47 tourne par le fait de la pénétration de la bille 45' dans l'échancrure 14' de la paroi -60' du tiroir à l'intérieur de l'espace 15' de l'é-lément 59'. L'élément annulaire denté 48 monté sur l'arbre 47 imprime un mouvement de rotation à la roue dentée 50a qui, d son tour, imprime un mouvement de rotation à la roue dentée 50b. La roue dentée 90a imprime un mouvement de rotation à l'arbre 54, tandis que la roue dentée 50b imprime un mouvement de rotation à l'arbre 53.Ce dernier comprend un ps- sage aligné 53a pouvant être aligné en un point particulier de la rotation de la roue dentée 50a, et de façon similaire l'élément 54 peut être aligné avec un passage 54a lorsque la roue dentée 50b est située de façon appropriée en une position prédéterminée~en un point de la rotation. En conséquence, l'arbre 53 et le conduit 53a servent de soupape et de façon similaire arbre 54 et le conduit 54a servent en tant qu'autre soupape. Les soupapes 53 et 53a commandent l'orifice d'admission d'air 22bà travers l'orifice d'entrée 62 de la chambre, tandis que les soupapes 54 et 54a commandent l'orifice de sortie des gaz d'échappement à travers l'orifice de sortie 61 de la chambre à travers le conduit 24b. I1 existe une disposition similaire de soupapes sur l'extrémité éloignée de l'arbre commandant l'ouverture et la fermeture d'orifices d'admission et d'échappement d'air pour l'orifice d'admission 62' et l'orifice d'échappement 61'. Les soupapes à une voie 26a', 26b', 28a' et 28b' sont de simples soupapes de retenue à bille. La figure 4 représente une vue partielle de l'arbre 54 renfermant la soupape et la roue dentée 50b. Le mode de- réalisation de la figure 6 diffère principalement seulement dans le fait que le mouvement- de rotation est utilisé seulement en vue de la réalisation d'un entrainement en rotation de. la roue dentée 48' et des roues en série avec elle, telles que 49', 50' et analogues. Egalement l'arbre 47' n'est pas un arbre tournant, mais un arbre animé d'un mouvement de va-etvient par suite de l'arbre 47' fixé à la paroi de tiroir 60" et à la paroi de tiroir 7a" si bien que le mouvement de va-et-vient de la paroi 7a" et 7b" provoque concurremment le coulissement en va-et-vient -de l'arbre 47' à l'intérieur de l'élément cylindrique creux 59", et la réception à coulissement de la surface 59 par l'espace 46 lorsque le corps 60" va et vient le'long de la surface 59". Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 7 les parties du moteur analogues à celles de la réalisation selon la figure 1 portent les mêmes références que sur cette dernière. Dans cette forme de réalisation, cependant, la bille d'entrainement 45' logée dans la paroi du tiroir est guidée dans une creusure 15" ménagée dans la paroi 21' de la chambre de piston. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 8, la bille 45" est logée dans l'élément central 11 et ourla paroi du tiroir est ménagé un canal 15"' avec lequel coopère la bille 45". Dans cette forme de réalisation, également, l'extrémité' de l'arbre 47 est percée de forages 70. REVENDICATIONS 1. Dispositif de moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison : un carter délimitant deux cellules de piston consécutives en série l'une avec l'autre séparées par une chambre d'allumage commune ayant des orifices de sortie opposés dans chacune des chambres de piston opposées; une soupape pour fermer l'un desdits orifices de sortie tout en ouvrant l'autre et pour fermer l'autre desdits orifices de sortie tout en ouvrant ledit premier orifice de sortie, alternativement un organe d'allumage monté à l'intérieur de ladite chambre d'allumage ; un premier piston monté dans l'une des deux chambres de piston et un second piston monté dans la seconde desdites chambres de piston , une ouverture de traversée entre la première desdites chambres de piston et la seconde desdites chambres de piston à travers les moyens d'allumage de séparation ; des moyens rigides d'interconnexion reliant ensemble les premier et second pistons en vue d'un mouvement de va-et-vient synchronisé commun et un orifice d'admission de carburant et un orifice d'échappement dans chacune desdites chambres. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite soupape est constituée par une soupape à bille sphérique pouvant reposer alternativement dans chacun des orifices de sortie de ladite chambre d'allumage, ladite chambre d'allumage étant agencée de manière telle que ladite soupape à bille soit mobile depuis l'un des orifices de sortie jusqu'à l'autre orifice de sortie de la chambre d'allumage et depuis l'autre orifice vers le premier en réponse à une pression de gaz comprimé lors du déplacement d'un piston vers ladite soupape à bille. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit organe d'allumage comporte une bougie d'allumage agencée pour pouvoir enflammer un mélange de carburant comprimé à l'intérieur de ladite chambre d'allumage. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre d'entrainement pour transmettre le déplacement desdits pistons, lorsqu'ils vont et viennent, à un organe d'utilisation du mouvement. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un organe de conversion de mouvement en vue de convertir le mouvement de va-et-vient desdits pistons en un mouvement de rotation dudit arbre d'entrainement. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacune desdites chambres de piston comprend en plus un orifice de sortie de gaz comprimé en plus dudit orifice de sortie des gaz d'échappement. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des conduits reliant entre eux ledit orifice de gaz comprimé et un carburateur de mélange air-carburant, conjointement avec des soupapes en vue de permettre l'admission d'air et en vue de diriger l'air comprimé vers le carburateur, et pour permettre l'échappement d'une pression excessive depuis le système de canalisatipns fermé, et pour diriger une quantité prédéterminée d'air comprimé vers un dispositif de venturi pouvant faciliter le déplacement de gaz à travers le carburateur et pour recycler un pourcentage prédéterminé de gaz d'échappement à travers ledit carburateur en-mélange avec les gaz comprimés passant à travers le carburateur. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape à clapet fournissant alternativement un mélange de carburant provenant du carburateur à la première et à la seconde des deux chambres de piston. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mouvement desdits pistons vers ladite chambre de combustion comprime un mélange de gaz de carburant à l'intérieur de la chambre de piston respective, les gaz comprimés provoquant l'éloignement de la soupape à bille du piston approchant et la fermeture de l'orifice de sortie de la chambre d'allumage distante du piston approchant, le mélange de carburant à l'intérieur de ladite chambre d'allumage entre le piston approchant et la soupape à bille étant comprimé. 10. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit arbre d'entrainement est fixé auxdits premier et second pistons et se déplace axialement de façon coulissante selon unmouvement de va-et-vient par le mouvement de va-et-vient des pistons 11. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des pignons circulaires dentés et -une soupape tournante pour alimenter en temps voulu en carburant ladite chambre de combustion, pour faire échapper les gaz de combustion résiduels de la chambre de combustion, lesdits pignons circulaires étant montés pour imprimer le mouvement de rotation dudit arbre à ladite soupape tournante.