Brevet FR2458681A1 — publié le 19810102

La présente invention concerne les moteurs à combustion interne et à explosion de cycle 2 temps. Dans les moteurs connus de ce type, la poussée sur les pistons, se transmet A 11 arbre moteur par l'intermédiaire de tige de piston ou d'axe de piston attelées à une bielle elle même attelée à un arbre manitelle (vilebrequin). Les pistons dans leur course, déterminent deux points morts haut et bas de course. Le mouvement moteur (poussée) des pistons est un mouvement rectiligne alternatif, transformé en mouvement circulaire. La commande des pompes d'injection se fait par arbre à cames. Le réglage de l'avance à l'injection ou de l'allumage se fait moteur arr8té. La disposition des cylindres implique des côtes d'encombrement importantes. Le moteur suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients en réduisant au maximum les attelages, en supprimant les points morts, d'ou amélioration du couple moteur. Le mouvement circulaire est directement donné à l'arbre moteur, par les aubes, nouvelle amélioration du couple mo- tour. L'arbre à cames des pompes d'injection est remplacé par une came unique. Le réglage de l'avance à linjection ou de l'allumage, peut s'ef- fectuer moteur en marche. La disposition des cylindrées dans un même cy- lindre, réduit les côtes d'encombrement. Par définition s le point mort haut devient le point Oo le point mort bas devient le point 1800 le sens de rotation de OC vers 180 en passant par l'échappement. Arbre Rot or s L'arbre rotor est d'une seul. pie ce. Le rotor reçoit les logements des aubes (3) avec leur segment de tette (11), les rouleaux (16) d'étanchéité et de compenssation de la poussée sur les aubes, les évidements (10) (voir Fig. 3), ou viennent se loger les injecteurs ou les bougies, les gorges d'étanchéité (28) entre lui-mame et les deux plateaux de cylindre. Il est percé en son centre pour recevoir la bute des aubes (20). L'arbre solidaire du rotor possède un épaulement (42) (plateau des pompes d'injection ou plots dtallumage), il est percé en son centre pour recevoir la bute des aubes (20) et son entretoise de blocage (37), ainsi que l'arrivée de graissage (15). Il est percé au ras du rotor de canaux de graissage (13) pour le graissage entre rotor et plateaux de cylindre. L'arbre rotor est percé de différents canaux pour l'arrivée du combustible, pour la sortie des égouttures d'injecteur ou pour le passage de fils conducteurs, isolés pour les bougies ainsi que d'un canal de sortie d'huile de graissage à sa boite étanche (38). Il reçoit les boites étanches (38 - 39 - 40) Il reçoit également les portées de paliers de ligne d'arbre (47) et les portées de paliers moteur (23). L'entretoise de blocage de la butée des aubes reçoit le dispositif de graissage (y kg) des segments de tête des aubes (voir graissage) et (31 à 36). Aubes: Elles reçoivent les segments de tête (71), les segments de pied (12) et les segments de champs. Elles sont perces de canaux de graissage -arec clapets qui reçoivent la surpression y kg de graissage (roir fig. 1 - 2 et 6). Dans leurs déplacements elles frottent contre les parois de leur logement et contre les deux plateaux de cylindre, mais roulent sur la circonférence du cylindre. Cylindre Il reçeit avec sa cale de compression (9) la chemise (4) centré et bloquée par les ergots (8), les lumières d'échappement (7), avec leur nervures (21) et l'enveloppe de@cylindre (5) dans laquelle circule d'eau de réfrigération (fig 7). Il reçoit sur l'enveloppe les goujons de fixa- tion des plateaux de cylindre. plateaux de cylindre : Un plateau AV et un plateau AR, ils ferment la cylindrée et assurent l'étanchéité entre le cylindre, l'arbre rotor et les aubes. Ils reçoivent les logements, pour les roulements à bille (2)), les garritures d'étanchéité (24), le chapeau de blocage (25), de sortie d'arbre rotor, et les plaques coup de feu. Ils possèdent un évidement circulaire à l'intérieur pour recevoir l'eau de réirigération (fig 7), de plus ils reçoivent les lumières de balayage (6). Ces lumières de balayage servent de porte de visite, pour le contrôle, la mise en place et le démontage des injecteurs ou des bougies. Ils reçoivent les trous de passage des goujons de fixation plateaux de cylindre avec enveloppe cylindre. Iniecteurs t Les injecteurs sont directement montés, sur l'arbre roter dans leurs logements (10), chaque cylindre possède son injecteur soit six dans le cas de l'invention. Ils reçoivent au travers de l'arbre rotor, les canaux d'arrivée et d'égoutture de combustible. Alimentation en cimbustible t Une pompe d'alimentation générale refoule le combustible par l'intermédiaire d'une boite étanche (40) jusqu'à la rampe (43) d'alimentation des pompes d'injection. Pompes d'injection : Elles soont directement montée sur l'arbre rotor (épaulement 42) et calées à 600 l'une de l'autre. Chaque cylindrée ayant sa propre pompe d'injection. La came unique de commande des pompes est calée au point commun d'injection des six cylindrées. Cette came oscille d'avant en arrière suivant la circonférence déorite par les galets poussoirs, de pompes dtin- jection pour le réglage de l'avance à l'injection. Cette came règle direc- tement la course des pistons de pompes qui règle ainsi le débit de ces pompes (voir fig 3 et 4). Les pistons de pompe sont des pistons "droit" sans rampe on supprime ainsi la rotation des pistons qui détermine le débit dans les pompes à rampe traditionnelle. Les pompes refoulent le combustible au travers de l'arbre rotor par les canaux prévus à cet effet. Allumage moteur à explosion Le même procédé que pour le moteur à combustion interne est utilisé. Des plots de contact sont montés à la place des pompes d'injec- tion. Chaque plot alimente une bougie montée à la place de l'injecteur. Chaque cylindre ayant sa bougie. Des fils conducteurs isolés électri- quement relient au travers de l'arbre rotor les plots aux bougies. Un doigt distributeur remplace la came ce doigt oscille dans les mêmes conditions que la came pour le réglage de l'avance à l'allumage (voir fig. 3 et 4). Carburateur : (voir fig. 9) L'admission de gaz carbure se fait directement dans la cylindurée (1 - 2) au début de la compression l'arete de la lumière de balayage est supperposée avec l'arête AV de 2. L'arete AR de 1 en concordance avec l'arete AR de l'orifice B. Rin d'admission gaz carbure l'arete AV de 1 en concordance avec l'arete AV de A. Début mise pression du carburateur par l'orifice B jusqu'i ce que l'arete AV de 2 soit en concordance avec l'arete AV de B et que l'arete AR de 1 soit en concordance avec l'arete AR de A. La mise en pression du carburateur ce fait après, par l'orifice A jusqu'à oe que l'arete AR de 2 vienne en concordance avec l'arote AR de B, on recommence un nouveau cycle pour la cylindre suivante (2 - 3) Avantage de ce système la mise en pression du carburateur (pression nettement supérieure à la pression rognant dans la cylindrée à alimenter) ce qui fait qu'à l'ouverture de l'orifice B on a une bonne pén- tration du mélange carburé, une brusque décompression se fit à l'avant des gicleurs l'appel d'essence se fait de manière franche, aidé par la pression venant de A.Une coupure nette de l'admission du mélange quand AV 1 en concordance avec AV A. L'air à l'entrée du carburateur est remplacé par un mélange carburé. L'admission commence au début de la compression pas de perte de combustible vers l'échappement. Inconvénient perte de pression de compression dans la cylindre en fin de compression, mais que l'on peut compensser en jouant sur la cale de taux de compression. De plus cette perte est relative car si on la perd en fin de compression, on la récupère en début de compression. bLioction moteur à explosion Si l'on utilise l'injection on pourra également faire le montage suivant le même procédé avec toutefois, un calage différent des pompes d'injection et des bougies. On pourra utiliser une injection fixe qui servira pour les six cylindrées, celle-oi sera alors directement montée sur l'enveloppe et le cylindre. Cale de taux de compression t trois buts t - Augmentation du taux de compression - Diminution de la surtace AR (aube) de la cylindrée d'oa dimi nution de la contre poussée (voir fig 8) ~ Protection contre les coups de feu Le taux de compression varie, suivant ltépaisseur de cette cale qui peut 8tre supprimée dans les moteurs à explosion (taux plus faible). Cales de rattrapage d'usure : Composées d'une cale mère et de plusieurs elles plus fines (quelques centièmes) pour le rattrapage de l'usure entre les plateaux de cylindre, les champs des aubes et les joues de l'arbre rotor. Les cales fines pourront être en deux parties pour faciliter la pose on dépose. Un joint d'étanchéité est associé aux cales. Etanchéité : La cylindre est définie par le volume compris entre la circonférence interne dgr cylindre, la circonférence externe du rotor, les deux joues des deux plateaux de cylindre et deux aubes à 60 l'une de l'autre. L'étanchéité de cette cylindrée est assurée par les segments de tête, de pied et de champs des aubes, par les rouleaux de compenssation, par les gorges d'étanchéité du rotor avec les deux plateaux de cylindre et enfin par les deux garnitures étanches de sortie de l'arbre rotor. graissage Une pompe attelée débite une pression de x kg à l'intérieur de 11 arbre rotor et assure le graissage des aubes et du rotor avec les pla- teaux de cylindre ainsi que des paliers moteur. Ce graissage assure ainsi l'étanchéité entre rotor et plateaux de cylindre, et pousse les aubes pour venir en contact avec la circonférence du cylindre. Les différences de pression provoquées par le déplacement des aubes dans leurs logements et surtout au passage devant la cale de taux de compression sont atténuées, par le piston amortisseur. Ce dernier percé d'un orifice calibre permet une circulation réfrigérante d'huile à une pression x kg constante.Pour le graissage des segments de tête des aubes une tige cylindrique commandée par nne came attelée au moteur (tournant à N tour)* vient obstruer l'orifice calibré du piston amortisseur et pousse ce dernier, créant une surpression (y kg) supérieure à x kg, le clapet de non retour, place au refoulement de la pompe de graissage se ferme, les clapets des aubes s'ouvrent pour un graissage des segments de tête. La came n'attaquant plus la tige la pression x kg s'éffectue à nouveau. Le calage de la came et le nombre de tour, seront de telle sorte que le graissage des segments de tête, ne s'éffectue pas toujours au mame endroit, par rapport à la circonfér@nce du cylindre. La sortie d'huile de graissage se fait par une boite étanche, à l'aspira- tin de la pompe à huile attelée, celle-ci dispose d'un clapet de décharge réglable pour maintenir une pression à x kg constante. Au lancement de noteur les aubes risquent de ne pas entre au contact avec la circonférence du cylindre (pression x kg dans ce cas égale à zéro) une pompe indépendante créera la pression x kg nécessaire avant le démarrage et stoppera sitôt, cette pression établie la pompe attelée prenant le relai. La caisse à;huile se trouvera en charge, le réfrigérant d'huile à l'aspiration de la pompe. Réfrigération : La même pompe à eau effectue la circulation dans les enveloppes du cylindre et des deux plateaux de cylindre, le retour passe par un réfrigarant avant l'aspiration de la pompe. Un clapet réglable de décharge entre l'aspiration et le refoulement sera installé, afin de régler le débit. Dans les hauts d'enveloppe de cylindre des orifices, seront percés pour mettre ces enveloppes en communication avec la caisse à eau (dégagement d'air). La criculation se fera dans l'enveloppe du cylindre et les plateaux de cylindre entre : fin d'admission début de compression#balayage#échap- pement#combustion#fin de compression et sortie. L'eau réfrigérée arrive en premier à hauteur de l'admission d'air (régrigération de cet air d'ou gain de puissance) puis échappemeent (facilite la sortie des gaz brûlés) l'eau est déjà réchauffée quand elle arrive à hauteur de la combustion (diminution des contraintes thermiques) l'eau est très chaude à la fin de compression (gain de compression). Alimentation en air frais Par pompe attelée de balayage alternative au rotative. Le bala yage se fait de chaque c8té de la cylindrée par des ouvertures faites, dans les deux plateaux de cylindre (AV et AR) d'ou deux flux opposés qui facilitent l'évacuation des gazes brûlés et donne un meilleur remplissage de la cylindre en air frais. Une turbo soufflante entraînée par les gaz d'écha- pement peut être installée, en plus de la pompe de balayage. Echappement ; Des nervures (21) sont prévues sur les lumières, pour ne pas diminuer la résistance du cylindre et pour faciliter le passage des aubes devant le collecteur d'échappement. Les gaz d'échappement sont réfrigés à leur sortie pour en améliorer celle-ci. Lancement s Une pompe à huile indépendante, sera installée (voir paragraphe graissage). Le lancement pourra être pneumatique au mécanique, dans le premier cas, une soupape de lancement sera installée sur le cylindre et collée en fonction de l'injection. Décompresseurs : de compression Ils seront situés sur le cylindre dans la zone ,/ de façon à éli- miner toute compression (on peut avoir jusqu'à 3 cylindrées à la compression). Fixation au bâti moteur s L'enveloppe de cylindre sera directement fixe au bâti moteur. Volume maximum cvlindrée s Côte du diamètre du cylindre par rapport à la oCte du diamètre de l'arbre rotor. Dans le schéma de l'invention elle est d'un rapport de 8/10. Course moteur t Dans le schdma de l'invention elle est de 9/10 ou 145 Emplacement lumières d'échappement et de balayage : Dans le schéma de l'invention elle est : lumière échappement de 145 à 185 lumière balayage de 148 à 188 On a ainsi un échappement et un balayage sur prbs de 100 degrés. Augmentation de la cylindrée s On augmente la cylindrée Soit en augmentant proportionnellement les diamètres du cylindre et de l'arbre rotor. Soit en augmentant l'écartement entre plateaux de cylindre AV es AR. Dans ce cas l'écartement augmentant les flux de balayage s'éloi- gnent l'un de l'autre, diminuant le rendement du blayage. On peu compensser cette perte de balayage en additionnant une ou plusieurs lumières do balayage (comme pour les lumières d'échappement sur la périphérie du cylindre) au travers du collecteur d'échappement d'une manibre équidistante et qui auront leurs arêtes d'ouverture ét de fermeture à la m8me hauteur que celles des lumières situes sur les plateaux de cylindre. Plusieurs injecteurs ou bougies peuvent être mis dans ce cas, dans une même cylindrée. L'avantage de l'addition de lumières de balayage sur la périphérie du cylindre c'est de faire des moteurs "Hyper carré" et de conserver des côtes d'encombrement aceeptables, pour une augmentation importante de la cylindrée. Nota Les cales et plaques "coup de feu" ne sont utilisées que pour les moteurs à combustion interne. - le jeu au point zéro entre le cylindre t l'arbre rotor, sera le plus faible possible. - Dans le cas de moteur suralimenté (turbo soufflante), l'ouver- ture des lumières de balayage se rapprochera du point 1800 afin de limiter au maximum, la perte d'air frais vers l'échap- pement et d'assurer le remplissage maximum en air frais de la cylindrée, avant la compression. - La différence des diamètres cylindre et arbre rotor, est li mitée, car il faut que les aubes est un portage suffisant dans leurs logements, dans le rotor au point 180 et que ceffe lon tueur de portage, soit assez grande pour mettre les segments d'étanchéité (segment de pied des aubes). - Le plateau des pompes d'injection, ou plots d'allumage pour ra être en deux parties, pour faciliter le Montage et démon- tage. REVENDICATIONS 1) Dispositif permettant une rariation de volume de la cylindrée avec un taux de compression qui atteint les taux exigds dans les moteurs à explosion et à combustion interne, aveo une étanchéité suffisante dè cette cylindrée pour admettre la compression, l'explosion ou la combustion ddtente sui- vant le cycle 2 temps. Caractérisé par le fait que cette variation de rolume est obtenue Dar 1 t4nostv de l'axe de l'arbre rotor par rapport à l'axe du cylindre. 2) Dispositif selon la revendication 1 áractérisé par le fait que cette variation de volume est obtenue par l'adjonction d'une cale de taux de compression. 3) Dispositif selon la revendication 1 Carac@érisé par le fait que cette variation de volume est obtenue par le ddplacement des aubes, dans l'arbre rotor et dans le cylindre et qui ce déplacement est limité d'une part par le cylindre, d'autre part par la butée des aubes. 4 > Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait que l'étanchéité de cette cylindrée est obtenue par les segments de toute, de pied et, de champs des aubes, que les seg- ments de tête et de pied sont à rattrapage automatique d'usure et que les segments de tête, au lieu de frotter sur la circonférence du cylindre, roulent sur celle-ci, et qu'ils sont articulés de façon à air une mê- me surface portante sur toute la circonférence du cylindre. 5) Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait que l'étanchéité de cette cylindrée est obtenue par les rouleaux des logements de tette des aubes dans le rotor qui de plue compensse la poussée sur ces aubes. 6) Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait que l'étanchéité de cette cylindrée est elle et, rectifiée par des cales de rattrapage de l'usure entre plateaux de cylindre et rotor avec ses aubes. Cales qui possèdent dans leurs logements un Joint d'étanchéité. 7) Dispositif permettant un graissage à pression constante, des pièces en mouvement et une réfrigération de ceux-ci, plus un graissage en surpres- sion des segments de tête des aubes et assurant un compliment d'étanché- ité de la cylindrée. Caractérisé par le fait que le circuit principal de graissage et de réfrigération s'effectue à pression constante, à l'aide d'une pompe attelle et d'un piston amortisseur percé d'un orifice calibré. 8) Dispositif selon la revendication 7 Caractérisé par le fait que le graissage en surpression des segments de tête est assuré par une tige poussoir, commandée par une came attelée à l'arbre rotor qui règle le débit, la période, et la la position par rapport à la circonférence du cylindre, de ce graissage en surpression, en fonction de son calage et de sa vitesse de rotation. 9) Dispositif selon la revendication 7 Caractérisé par le fait que l'étanchéité entre l'arbre retor et les pla teaux de cylindre est complétée par la pression de graissage entre ces derniers, pression de graissage qui assure aussi à la iois, le graissage et l'étanchéité des sorties d'arbre rotor dans les plateaux de cylindre. 10) Dispositif permettant d'voir plusieurs cylindrées dans un mSie cylindre avec une injection ou un allumage qui suivent chaque cylindre et dont l'avance à l'injection ou à l'allumage puisse se faire mateur en marche par, une came unique ou un doigt distributeur fixe, mais réglable. Caractérisé par le fait que c'est le nombre d'aubes dans l'arbre rotor, qui détermine le nombre de cylindrée. 11) Dispositif selon la revendication 10 Caractérisé par le fait que l'injection ou l'allumage est déterminé par des pompes d'injection ou des plots de distribution attelés, tournant avec arbre rotor, envoyant au travers de l'arbre rotor le combustible par des canaux, ou le courant à haute tension par des fils électriques isolés aux injecteurs ou aux bougies fixés sur l'arbre rotor dans cha- que cylindrée. 12) Dispositif selon la revendication 10 Caractérisé par le fait que l'avance à l'injection, ou l'avance à l'al- lumage s'effectue à l'aide d'une came unique ou d'un doigt distributeur fixe mais réglable et que ses avances, peutent s'effectuer moteur en marche. 13) Dispositif permettant d'avoir un carburateur sous pression ou l'air irais à la P.A à l'entrée de celui-ci est remplacé par un mélange carbure sous pression et ou l'admission des gaz carburés dans la cylindrée, se fait au début de la compression sans perte de carbursnt, vers l'échappement. Caractérisé par le fait que c'est le passage des aubes sur les orifices d'entrée et de sortie du carburateur, qui règle la distribution, permettant la mise sous pression du carburateur par gaz carburé et l'admission du gaz carburé, saris perte de carburant dans la o@lindrée concernée, au début de la compression. 14) Dispositif permettant d'augmenter le volume des cylindrées, d'une façon importante, tout en conservant des côtes d'encombrement acceptables. Caractérisé par le fait qu'il suffit d'augmenter l'écartement entre pla teaux de cylindre et, les cêtes de largeur du rotor avec ses aubes, et d'ajouter des lumières de balayage sur la périphérie du cylindre, pour conserver un balayage efficace. 15) Dispositif selon la revendication 14 Caractérisá par le fait que l'on augmente le volume des cylindrées, quand on augmente d'une manière preportionnelle les diamètres de 11 arbre rotor et du cylindre.