Brevet FR2454521A1 — publié le 19801114

La présente invention concerne la réalisation d'un moteur i combustion interne, à piston alternatif, dont le cycle mécanique à deux temps est principalement réalisé par une chambre de pre- compression disposée à ltintérieur du piston moteur0 A titre de produit industriel nouveau, le déposant utilise pour cette réalisation, le système bielles et piston d'un brevet de. son invention, traitant un compresseur bi-étagé, déposé à Paris sous le numéro - 1.605.313 - PV. 95307. On connait actuellement des moteurs thermiques fonctionnant selon le cycle mécanique à deux temps. A cylindrée égale, ces moteurs devraient fournir une puissance qui soit le double de celle développée par un moteur à Quatre temps. En Réalités les moteurs deux temps respirent difficilement, car les phénomènes d'admission et d'échappement y sont beaucoup plus courts et moins énergiques que dans les moteurs à quatre temps, et de ce fait, leur puissanee éffective leur est peu supérieure. Du fait de leur conception, les moteurs deux temps ont une gamme de régimes d'utilisation plus limitée que celle des moteurs à quatre temps. La présente invention à pour bit de remédier en grande partie à ces inconvénients et concerne à cet effet, à titre de produit industriel nouveau, un moteur thermique deux temps, caractérisé par ce qutil comporte un dispositif de cylindre, piston, culasse, soupapes, clapets, tubulures, ce qui permet la conception d'une chambre de précomtpression et notamment, une aspiration et une entrée d'air ou de gaz plus importante s'effectuant hors du carter moteur, un balayage plus énergique des gaz usés, une marche plus régulière aux différents régimes, l'adaptation éventuelle plus facile d'un compresseur de suralimentation, permettant ainsi de meilleures performances. Le dispositif, objet de l'invention, comporte une culasse de moteur - I - avec sa soupape d'échappement - -2 - et sa tubulure d'échappement - I3 -. Un cylindre moteur - 3 -, plus court que le cylindre traditionnel, du fait qu'il ne guide que la tète et les segments du piston -4-. Un piston moteur - 4 - avec ses segments et sa soupape d'admission - 5 -. La partie intérieure du piston est cylindrique, ce qui lui permet de glisser et de coulisser sur la tubulure segmentée - IO -, ce qui assure au moteur une chambre de précompression -9 -. Deux biellettes - 6 - ancrées de part et d'autre des cotés du piston - 4 - et du palonnier - I2 - par des axes - 7 -. Ces biellettes peuvent ètre également accouplées directement sur deux manetons du vilebrequin. Une tubulure segmentée - IO - avec son clapet d'aspiration 8 - qui débouche perpendiculairement sur une tubulure d'admission - II -, laquelle peut ètre reliée, soit à un. filtre à air, soit à un carburateur ou à tout autre système d'injection.lle peut simultanément, si on le désire, recevoir un compresseur de suralimentation, puisque elle possède en fait deux sorties hors du carter moteur. Un système d'attelage au niveau du maneton du vilebrequin - I4 avec un palonnier - I2 -, qui permet une répartition constante et rigoureuse de la charge exercée par la pression du piston sur les biellettes. Ce système d'attelage est présenté à titre indicatif. Le -iispositif conforme à l'invention est donné à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints, dans lesquels : La figure - I - est une vue en élévation-coupe longitudinale des différentes pièces du moteur, ainsi que du maneton du vilebrequin . Le type d'ancrage des biellettes sur le palonnier du maneton ainsi que sur le piston, peut s'effectuer de plusieurs façons. Le repaire - 27 - indique un coté du carter moteur, et le repaire - 20 le butoir qui détermine la hauteur d'ouverture de la soupape d'ad- mission - 5 -. La figure - 2 - est une vue en élévation-coupe transversale du piston, des bielles, de l'attelage sur le palonnier, du maneton I4 - et du tourillon - I5 - du vilebrequin. La tubulure d'aspira- tdon et d'admission du moteur y figurent en pointillés. La figure - 3 - interprète, sous une autre forme de conception, l'ancrage des biellettes sur le piston d'une part, et d'autre part, l'ancrage des biellettes sur le palonnier d'attelage, disposé d'une autre façon que ce-lle que l'on trouve sur la figure - 2 -. La figure - 4 - est une représentation schématique, indiquant notamment divers points centraux des axes du piston, du maneton et du tourillon du vilebrequin, durant un tour complet, ( 360 degrès ) de l'arbre manivelle, les lignes centrales des biellettes, du palon -nier~et de la course du piston, ainsi que les phases succéssives de la distribution consernant l'admission, le transvasement et ltéchappement des gaz. Tous les points de réglage indiqués pour la distribution, sont oblioatoirement en rapport avec la hauteur d'ouverture de la soupape d'admission - 5 -. Cette hauteur, figurant au repaire - 20 - est, sur le schéma, de l'ordre de quatre millimètres. 20I Ce repaire/est reporté sur la circonférence de rotation du maneton, pour éterLiner les degrés d'angle d'ouverture et de fermeture de cette soupape, ce qui permet ainsi de calculer la vitesse du piston au moment du contact de la tige de la soupape avec le butoir 20 - situe sur le clapet d'aspiration - 8 -. Avec ce réglage, nous obtenons un angle de 75 degrés dont le centre est le point mort bas - 26 -. Dans le cas d'un moteur suralimenté, on peut intervenir et retarder la fermeture de la soupape dtadmission à partir du clapet d'aspirations et permettre ainsi au cylindre moteur un plus grand remplissage. La figure - 5 - représente en coupe horizontale, une demi-circonférence du piston au niveau central de son axe - 7 - avec un système d'ancrage de bielle correspondant à la figure - 2 -. La figure - 6 - représente en coupe horizontale une demi-cir conference du piston au niveau central de son axe - 7 - avec un système d'ancrage de bielle correspondant à la figure - 3 -. La figure - 7 - est une représentation schématique du genre de la figure - 4 -, indiquant les divers points centraux des axes du piston, du maneton, du palonnier, du tourillon du vilebrequin, ainsi que la ligne centrale des bielles à partir d'un; ystème d'ancrage, représenté par les figures - 3 - et - 6 -, permettant un montage croisé des dites bielles, ce qui donne notamment l'avantage de se servir du palonnier pour répartir le couple dû à la pression du piston sur les bielles, et stabiliser celui-ci au cours de son t, travail de va et vient en lui évitant le maximum de frotement sur le guide d'aspiration - IO -. La figure - I - représente les différents organes du moteur, la position du piston se situant au point mort haut. On décrira, cidessous, son fonctionnement dans un cycle mécanique deux temps, en indiquant les phases successives de la distribution, concernant principalement l'aspiration, le transvasement des gaz, l'échap- pendent, l'ouverture et la fermeture des soupapes, schématisé, à titre d'exemple, sur la figure -'4 -. On remarqueras, sur cette figure, que certains points de repaire correspondant à la course du piston entre le point mort haut - 16 - et le point mort bas - I8 -, sont rapportés sur la circonférence de rotation décrite par le maneton du vilebrequin.Ainsi, sur cette circonférence, le point central du maneton au point mort haut est le repaire - 24 - au point mort bas le repaire - 26 -, et a 270 degrés le repaire - 25-. les repaires - 20I et 2II -, sont déterminés par le point - 20 -, lequel, comme on l'a vu précédemment, est le butoir qui fixe la hauteur d'ouverture de la soupape d'admission. Premier temps : Le piston - 4 - étant au point mort bas - I8 -, la soupape d'échappement - 2 - est ouverte, et les gaz brulés finissent de s'échapper du cylindre - 3 -. On peut éventuellement situer sa fermeture au point - 23 -.. La soupape d'admission - 5 est également ouverte, et le transvasement des gaz frais entre la chambre de précompression - 9 - et le. cylindre - 3 - continu de s'effectuer Jusqu'au point - 211 -. le piston, continuant sa course vers le point mort haut, la soupape - 5 - se ferme à son tour, le clapet - 8 - se soulève pour permettre l'aspiration d'une nouvel -le charge dans la chambre de précompression - 9 - par l'intermédiaire des tubulures - IO - et - II -. Ainsi- du fait de sa course vers- le point mort haut - I6 -, nous aspirons à l'intérieur du piston -4 - dans la chambre de précompression - 9 -, une quantité d'air ou de gaz frais, et sinLultanément, nous compressons. la charge transvasée dans le cylindre - 3 -. Rèsumé du premier temps : Fin de la phase d'échappement. Fin du transvasement des gaz. Aspiration d'une nouvelle charge de gaz frais. Compression de la précédente charge dans le cylindre moteur. Deusieme temps : Temps moteur. Peu avant le. passage du piston au point mort haut - 16 - en fin de compression, les gaz sont enflammés. Dès que le point mort haut est atteint - 26 -, le clapet d'aspiration - 8 - s'est refermé. Au fur et à mesure que le piston - 4 - poursuit sa course vers le point mort bas - I8 -, la charge d'air ou Je az enSermáe dans la chambre de précompression - 9 vas se comprimer. Lorsque le maneton atteindra le point - 22 - la soupape d'échappement - 2 - s'ouvrira, et les gaz brulés vont s'échapper du cylindre - 3 -.Juste après cette première phase, la soupape d'admission - 5 - entre en contact avec le butoir - 20 - et vas libérer la charge préeompressée contenue dans la chambre - 9 La pression de cette charge seras calculée de façon qu'elle permette un balayage de bas en haut du cylindre - 3 -, afin d'évacuer les gaz usès et les remplacer par les gaz frais. L énetgie de ce balayage déterminera le point - 23 - pour la fermeture de la soupape d'échappement - 2 -. Le butoir - 20 - conditionne la hauteur d'ouverture de la soupape - 5 - et, sur la figure - 4 , les points - 20I et 2II -. La flèche - 19 - indique le sens de rotation.Le point I7 - le centre des axes du piston lorsque le centre du maneton - 14 - se trouve au point - 25 -- lequel est situé à midistance du point mort haut et du point mort bas ( 90 ou 270 degrés, Résumé du deuxième temps : Combustion. Détente des gaz. Précompression des gaz frais. Début de- l'échappement des gaz usés. Première partie du transvasement des gaz frais-. Ainsi, les différentes phases du cycle mécanique deux temps sont obtenues par deux courses successives du piston, nécessitant un tour complet de l'arbre manivelle. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au dispositif décrit ci-dessus; il est évident que l'on pourra concevoir d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'inventions Par exemple, le refroidissement à air du moteur, l'utilisation d'autres types de clapets, soupapes de formes spéciales, assortis à des commandes mécaniques, hydrauliques ou électromagnétiques;Des rails de guidage au niveau des axes de piston, le nombre et la forme des segments, le rapport volumétrique de la chambre de précompression, afin d'obtenir la pression voulue, correspondante à la vitesse de balayage du tranvasement des gaz; la jupe du piston éventuellement plus allongée sur le coté du sens de rotation, dans le cas dtune seule sortie hors du carter moteur, de la tubulure d'admission; la tette du piston avec ses segments, indépendante de sa jupe, permettant un accés plus facile de la soupape d'admission et du clapet d'aspiration; l'équipement du moteur avec un système de bielles croisées, en combinant une partie de l'ancrage des bielles indiqué sur les figures - a;et 6 -, et schématisé par la figure - 7 -. Des -jupes de guidage - 28 -, figures - 2 - 5 - et 6* Le bas du piston - 4 -, au niveau des axes - 7 -, est aidé lors de son coulissement, par les dites jupes de guidage - 28 - qui protègent le cylindre, le piston et la tubulure d'aspiration - IO + d5nae ovalisation normale et qui permettent éventuellement de réduire le diamètre de la partie de la dite tubulure située au dessous des segments afin que le bas du piston ne frotte que sur les jupes. Le coulissement sur quelques millimètres de la tige - 29 - du clapet d'aspiration, dans la tète mème du clapet - 8 -. La suppression éventuelle du clapet d'aspiration, dans l'option d'un équipement de moteur suralimenté avec un ou plusieurs compresseurs, ledit clapet pouvant être remplacé par d'autres clapets que l'on fixerait sur l'une ou les deux entrées de la tubulure d'admission - Il -. L'adjonction d'un refroidissement de la partie extérieure de la jupe du piston et de la tubulure d'aspiration facilement réalisable par la projection de jets d'huile. Ce dispositif de moteur à combustion, objet de l'invention, peut être utilisé pour la traction, la propulsion, ou l'entrainement de différent matériels fixes ou mobiles ainsi qu'a la compression, au pompage et au mélange de gaz ou de liquides. R ICATIONB I moteur à combustion interne deux temps, à piston alternatif, comportant un bloc d'au moins un cylindre, caractérisé en ce que le piston moteur est conçu pour réaliser une chambre de précompression en coulissant sur une tubulure d'aspiration - IO -, des soupapes ou clapets étant prévus, permettant à une charge dtair ou de gaz d'être absorbée à l'intérieur du piston par le canal d'une tubulure d'admission, débouchant à l'extérieur du carter moteur, au bout de laquelle peut se fixer un carburateur, un filtre à air, ou un compresseur.Le moteur est également équipé d'une culasse eom- portant au moins une soupape d'échappement, defdeux biellettes ancrées de chaque côté du piston et dont la poussée est équilibrée par un palonnier s'articulant sur le maneton du vilebrequin. 2. - Dispositif selon la revendication précédante, caractérisé en ce que la chambre de précompression - 9 - contituée par le volume délimité entre la tubulure segmentée - IO -, débouchant perpendiculairement sur une tubulure d'admission - Il - d'une part, et d'autre part, de la partie intérieure du piston moteur - 4 - coulissant sur ladite tubulure segmentée, qu'une soupape d'admission - 5 - est en outre prévue sur ledit piston, de telle sorte que la chambre de précompression, en comprimant les gaz au cours du temps mo teur, permet un transvasement et un balayage plus rapide èt plus complet dans le cylindre tout en conservant un temps d'aspiration et un temps moteur égal à celui d'un cycle à quatre temps. 3. - Dispositif selon les revendications I et 2 , caractérisé en ce qu'un clapet d'aspiration - 8 - est disposé sur la tubulure ssgrentée - IO - et comporte un butoir - 20 -, solidaire de la tige - 29 - destin à assurer l'ouverture de la soupape d'admission - 5 - lorsque le piston arrive au point mort bas. 4 - Dispositif selon la revendication I , caractérisé en ce que les bielles ancrées de chaque coté du piston - 4 -, sont également ancrées de part et d'autre du palonnier - I2 -, par des axes - 7 5. - Dispositif selon la revendication k , caractérisé en ce que les dites biellettes - 6 -, présentent un montage croisé. 6* - Dispositif selon/des revendications précédantes, caracté- risé par le fait que le bas du piston, au niveau des axes, est ai / 28 / dé lors de son coulissement, par des jupes de guidage qui protègent le cylindre, le piston, la tubulure d'aspiration d'une ovalisation normale qui se produit d'ordinaire, et permettent éventuellement de réduire le diamétre de la partie de la tubulure située au-dessous des segments, afin que le bas du piston ne frotte que sur les jupes. 7. - Moteur selon la revendication I , caractérisé en ce qu' il comporte un dispositif de refroidissement de la jupe du piston et de la tubulure d'admission, ainsi que de la tubulure dtaspiration à partir de jets dthuile. 8. - Moteur selon la revendication I , caractérisé en ce que dans le cas où il est suralimenté, la tubulure d'admission - Il - comporte un clapet d'aspiration sur au moins une de ses deux entrées. 9. - Moteur selon la revendication 2 , caractérisé en ce que la tubulure d'admission - II - comporte deux entrées. IO. - Moteur selon les revendications 2 et 9 , caractérisé en ce que la tige - 29 - du clapet d'aspiration, coulisse dans la tête mème du dit clapet