Brevet FR2477224A1 — publié le 19810904

La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne qui comprend au moins deux cylindres de travail, à quatre temps, des soupapes d'admission et d'échappement ainsi qu'un dispositif pour suralimenter les cylindres de travail en mélange air-gaz combustible. Pour augmenter la puissance d'un moteur à combustion interne des dispositifs de suralimentation réalisés suivant diverses modalités sont connus. En général, il s'agit d'une suralimentation par turbo-compresseur, IO dans laquelle une turbine du système d'aspiration, qui est entraînée par une deuxième turbine du système d'expulsion, projette dans les cylindres de l'air additionnel. De cette façon, le taux de remplissage en mélange est:accru et un surplus de puissance est développé à chaque course des I5 pistons. De tels dispositifs de suralimentation par turbo- compresseur ne sont avantageux que pour des vitesses de rotation élevées et ils exigent des organes complémentai- res en quantité non négligeable. Le but de l'invention est de réaliser un moteur à combustion interne muni d'un dispositif de suralimenta- tion, dans lequel un accroissement important de la puissance est rendu possible de façon simple et avec une pleine sécurité, sans que des organes complémentaires doivent être utilisés pour assurer la suralimentation. Le moteur à combustion interne suivant l'invention est caractérisé en ce qu'aux deux cylindres de travail est associé un cylindre de suralimentation, fonctionnant à deux temps, à partir duquel deux canaux d'admission conduisent aux cylindres de travail respectifs, et en ce que le maneton d'actionnement du piston de suralimentation est décalé de I800 par rapport aux mane- tons prévus sur le vilebrequin pour les pistons des cylin- dres de travail. Dans un tel moteur à combustion interne est ainsi incorporé le dispositif de suralimentation. On obtient un accroissement de puissance, en particulier pour des vitesses de rotation faibles, à l'inverse de ce qui est le cas des turbo-compresseurs & gaz d'échappement. Dans le mode d'exécution du moteur à. combustion interne proposé par l'invention, un accroissement du taux de remplissage des cylindres de travail et de la masse dé -suralimentation est acquis automatiquement, ce qui produit une augmentation de puissance sur toute la plage des vitesses de rotation. Grâce à l'intégration-réalisée suivant l'invention du dis- positif de suralimentation, les organes complémentaires que seraient dés conduits de fluide, des récipients de pression, des pièces de robinetterie, des moyens d'entrai- IO nement etc. ne sont plus nécessaires. Il en résulte un groupe d'entraînement suralimenté remarquablement compact Le cot supplémentaire se tient dans des limites accepta- bles. Du fait que le dispositif de suralimentation travail- le à deux temps, et que les pistons des cylindres de tra- val et le piston du cylindre de suralimentation ont des courses relatives uniformes, un processus de suralimenta- tion commandé avec précision est rendupossible. Le piston de suralimentation dessert alternativement l'un et l'autre cylindres de travail en correspondance avec la cadence de travail du moteur. Par l'effet du montage intégré du dispo- sitif de suralimentation réalisé suivant l'invention, les avantages obtenus sont optimaux. Le volume aspiré par le cylindre de suralimentation peut être facilement adapté à des conditions prédéterminées. Ce volume peut par exem- ple être égal à une valeur égale à 1,5 et jusqu'à deux fois celui de chaque cylindre de travail. L'application peut être. faite indifféremment à des moteurs à explosion interne ou à. des moteurs Diesel. Il est avantageux que le cylindre de surali- mentation ainsi que son maneton soient disposés entre les ensembles formés par chaque cylindre de travail et son propre maneton. A partir du cylindre de suralimenta- tion des canaux d'admission conduisent aux soupapes d'ad- mission des cylindres de travail, la soupape ouverte donnant librement passage au mélange dans le cylindre de travail correspondant. Dans le cas d'un moteur Diesel, il s'agit du passage de l'air qui doit être comprimé. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, il peut être prévu dans le canal d'aspiration du cylindre de suralimentation un dispositif de réglage de débit,par exemple un papillon. Il est ainsi possible d'adapter la puissance aux circonstances d'une charge varia- ble, comme c'est le cas dans les moteurs de véhicule. Le papillon de réglage a comme fonction de réduire ou d'accroi- tre la section de passage du canal d'aspiration. Par l'effet IO de cette régulation de la section d'admission, le taux de remplissage dans- la zone de suralimentation est simultané- ment modifié. Un moteur de véhicule conforme à cette dispo- sition donne un maximum d'économie de combustible. La cin- quième vitesse et la présence de cylindres susceptibles I5 d'être mis hors d'action sont superflue. L'invention propose donc un moteur hautement éoonomïque. Le cylindre de suralimentation dont le diamètre est plus grand que le diamètre des cylindres de travail peut être pourvu de plusieurs soupapes d'admission, de maniè- re que soient obtenues dans la mesure du possible de gran- des sections d'admission et par conséquent des pertes dues à. l'écoulement qui soient minimales. L'ouverture et la fer- meture des soupapes se produisent alors simultanément. Le moteur à combustion Interne suivant l'invention est avanta- geusement exécuté sous la forme de moteur à deux cylindres en ligne ou de moteur à quatre cylindres horizontaux montés en opposition.On obtient ainsi de façon simple une forte augmentation de puissance à couple élevé et avec une compres- sion importante, l'accroissement de puissance pouvant at- teindre 50% et davantage. L'invention sera maintenant explicitée sur la base de l'exemple d'exécution représenté au dessin, dont la Figure unique représente en coupe et de façon schématique un moteur à. deux cylindres en ligne. Le moteur 1 à deux cylindres travaillant à quatre temps et qui est pourvu d'un dispositif de surali- mentation comporte les cylindres de travail 2 et 3 qui sont chacun pourvu d'une soupape d'admission 4 ou 5 et d'une soupape d'échappement 6 ou 7 adjacente aux canaux d'échap- pement 8 ou 9. Entre les cylindres de travail 2 et 3 est disposé un cylindre 10 contenant un piston de suralimenta- tion 11. Le vilebrequin commun 12 a alors une disposition telle que le maneton 13 pour l'actionnement du piston de suralimentation 11.est décalé de 180 par rapport aux manetons 14 et 15 associés aux pistons 2a et 3a des cylin- dres de travail 2 et 3. La bielle reliant chaque piston IO au maneton correspondant est désignée par 16. Le vilebrequin 12 est monté dans les paliers 17. Grâce au décalage du maneton 13 du piston de suralimentation 11 par rapport aux manetons 14 et 15 des pistons de travail 2a et 3a, il est possible de réaliser la compensation des masses autour du I5 vilebrequin de façon optimale. Le cylindre 10 contenant le piston de surali- mentation 11 comporte au moins une soupape d'admission. Dans l'exemple représenté, il est prévu deux soupapes d'admission 18a et 18b qui sont reliées à un canal d'aspiration 19 com- a b mun. L'ouverture et la fermeture des soupapes 18 et 18 se produisent simultanément. Toutes les soupapes sont soumi- ses à l'action de ressorts de fermeture 20, la distribution ayant lieu sous l'effet d'un arbre à cames non représenté. Les soupapes sont logées dans la culasse 21, qui est fixée de façon classique au carter 22 du moteur. Au-dessous du vilebrequin 12 se trouve également de façon classiqueile carter d'huile 23. Au lieu de soupapes, on peut utiliser des distributeurs tournants ou des membranes pour commander l'admission. A partir du cylindre de suralimentation 10, des canaux d'admission 24 et 25 conduisent aux soupapes d'admission 4 et 5 des cylindres de travail 2, 3, chaque soupape en position ouverte donnant libre passage au mélange jusqu'au cylindre de travail correspondant. A l'é- gard des cylindres de travail qui sont commandés suivant un cycle à quatre temps, le dispositif de suralimentation 10, 11, 18a 18b travaille suivant un cycle à deux temps, les pistons 2a, 3a des cylindres de travail et le piston il du cylindre de suralimentation ayant toujours des courses opposées, ce qui rend possible un processus de suralimenta- tion conduit de façon précise. Le piston de suralimentation il dessert donc alternativementle piston de travail gauche et le piston de travail 3 au rythme correspondant des cour- ses de travail des cylindres de travail qui se succèdent au cours d'un cycle à. quatre temps. Dans le moteur à combustion interne représenté IO comportant un dispositif de. suralimentation intégré et à puissance variable, â. vitesse de rotation constante, la présence d'un papillon de réglage 26, commandé autour de l'axe 27, dans le canal d'admission 19, constitue un avan- tage particulier. La puissance du moteur peut ainsi être I5 adaptée aux données d'une charge variable comme c'est le cas dans un moteur de véhicule. Le papillon de réglage 26 a comme fonction de réduire ou d'augmenter la section d'ad- mission du canal d'aspiration 19. Par l'effet d'une telle régulation de la section d'admission le taux de remplissage dans la zone de suralimentation est en même temps modifié. Pour cette régulation, un tiers environ de la puissance du moteur suralimenté est disponible Le papillon de réglage peut avantageusement être commandé par un ordinateur en correspondance avec chaque demande de puissance. De tels moteurs doivent de préférence être équipés d'un carburateur à.pression constante, qui fournit la quantité de combustible correcte en correspondance avec la quantité d'air requise, de telle sorte qu'un mélange maximal puisse être obtenu. Grâce. à son faible encombrement, le moteur à combustion interne proposé par l'invention peut être réalisé sous une forme. robuste et avec un dispositif de suralimen- tation à haut rendement, pour un moteur à combusion interne ou un moteur Diesel. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne comprenant au moins deux cylindres de travail, à quatre temps, des soupapes d'admission et d'échappement ainsi qu'un dispositif pour suralimenter les cylindres de travail en mélange air-gaz combustible, caractérisé en ce qu'aux deux cylindres de travail (2,3) est associé un cylindre de suralimentation (10), à 1 temps, à partir duquel deux canaux d'admission (24,25), conduisent aux cylindres de travail (2,3) respec- tifs, et en ce que le maneton (13) d'actionnement du piston de suralimentation (11) est décalé de 1800 par rapport aux manetons (14,15) prévus sur le vilebrequin pour les pistons (2a, 3a) des deux cylindres de travail (2,3). 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre de suralimentation (10) ainsi que le maneton (13) qui lui est associé sont disposés entre les ensembles formés par chaque cylindre de travail (2,3), et son propre maneton (14,15), en ce que, à partir du cylindre de suralimentation (10) chaque canal d'admission (24,25) s'étend jusqu'à la soupape d'admission (4,5) du cylindre de travail correspondant (2,3), et en ce que le piston de suralimentation (11) dessert alternativement l'un et l'autre cylindre de travail (2,3). 3.Moteur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans le canal d'aspiration (19) du cy- lindre de suralimentation (10) est prévu un dispositif de réglage de débit (27), par exemple un papillon. 4. Moteur suivant l'une des -revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamètre du cylindre de suralimen- tation (10) est plus grand que le diamètre des cylindres de travail (2,3). 5.Moteur selon l'une des revendications 1 à 4, ca- ractérisé en ce que le volume d'aspiration du cylindre de suralimentation (10) est dans un rapport compris entre envi- ron 1,5 et 2 avec le volume de chaque cylindre de travail (2,3). 6. Moteur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cylindre de suralimentation (10) est pourvu de plusieurs soupapes d'admission (18a, 18b) et en ce que l'ouverture et la fermeture des soupapes (18a, 18b) se produisent simultanément. 7. Moteur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne est exécuté sous la forme d'un moteur à deux cylindres en ligne. 8. Moteur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne est exécuté sous la forme d'un moteur à quatre cylindres hori- zontaux montés en opposition. 9. Moteur suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne est un moteur à carburateur ou un moteur diesel.