Brevet FR2484017A1 — publié le 19811211

a/ b/ c/ e/ g/ h/ DESCRIPTION La présente invention se rapporte à un système de soupapes rotatives et contre piston constituant la culasse de tout type de machines volumétriques à piston. Elle peut être utilisée en particulier sur un moteur à cycle Beau de Rochas à 4 temps ou à un cycle Diesel 4 temps, dans ce cas deux soupapes rotatives plus contre piston. Sur un moteur à cycle deux temps Diesel dans ce cas une seule soupape plus un contre piston pour l'échappement. Nous examinons ici à titre descriptif le cas d'un moteur 4 temps à allumage commandé. Un dessin annxé donné uniquement à titre d'exemple aidera à la compréhension. Ce moteur présente un système dè transformation d'énergie thermique en energie mécanique classique : système bielle-manivelle constitué dsun piston 1 guide dans un alesage 2 relié à un vilebrequin 3 par une bielle 4. La distribution dans le temps des différentes phases du cycle thermodynamique est donnée par des "soupapes rotatives'9 5 5' et un contre piston 6 dont la fréquence du mouvement est la moitié de celle du vilebrequin 3 (voir shema de distribution). Le dispositif d'alimentqtion est donc constitué de - un cylindre 7 dans lequel se déplace le contre piston 6 anime d'un mouvement donne par un système de bielle manivelle 8 - 9. Ce cylindre comporte deux lumieres 10 (coté admission) il (coté échappement). Des barrettes disposées verticalement dans les lumières améliorent le guidage des segments du contre piston. Dans son mouvement, le contre piston determine une partie du diagramme de distribution (ouverture échappement et fermeture admission) shéma II et IV. - les tubulures d'admission et d'échappement sont obstruées périodique- ment par les soupapes rotatives 5 5'. Une soupape rotative est constituée d'un alésage cylindrique d'axe perpendiculaire ou non à la tubulure considérée et dans lequel tourne un cylindre plein dont on a oté une certaine partie afin qu'au cours de sa rotation synchronisée avec le vilebrequin elle ne laisse passer les gaz qu'à un instant voulu. Les soupapes rota,tives déterminent la fermeture de l'échappement et l'ouverture de l'admission (shéma III). Les avantages d'un tel système sont : sont - Tous les mouvements des pièces du moteur/commandees il n'y a aucun risque de résonnance du système masse ressort. v - L'absence de soupape classique permet de diminuer sensiblement les pertes de charge dans les tubulures de passage des gaz. - La présence de deux pistons au point mort haut à la fin de la compression permet de réduire les volumes morts et d'avoir une chambre de combustion de faible surface donc à haut rendement thermodynamique. L'absence d'usinage en fond de culasse permet d'envisager une conception bloc moteur culasse sans joint d'où diminution des risques de panne. Un tel moteur présente donc la possibilité de hauts régimes de rotation, donc une puissance spécifique élevée tout en conservant une consommation minimale. le coefficient de remplissage du cylindre étant amélioré, une grande souplesse à bas régime est à attendre. Toute architecture de moteur pourra être réalisée sur cette base. A titre d'illustration des dessins sont joints d'un type de moteur 4 temps à soupapes. Type de moteur 4 temps à soupapes rotatives et contre piston. Soupapes rotatives : usinage facile, réglages et changement de diagramme de distribution aisés, pertes de charge diminués par support aux soupapes classiques d'où meilleur remplissage, aucun risque de résonance (absence de ressort) Contre piston : assure l'étanchéité par segments donc élimine le besoin d'étanchéité au niveau des soupapes. Une chemise avec barrettes assure le guidage des segments au passage des lumières. Suppression du joint bloc-culasse, le cylindre en alliage léger subissant un traitement de surface (Chromage, Nickasil) Fonctionnement théorique (A.O.AFR.F.A=A,O.E=R.F.E=O') schéma I : fin de compression petit piston P.X.H. gros piston P.M.H. espace mort réduit au m > imum. le petit piston ferme les 2 schéma II: fin de détente début d'échappement petit piston demi course descendante, gros pistonPMB le petit piston commence à découvrir la tubulure d'échappement, la soupape rotative d'échappement est ouverte, celle d'admission est fermee. schéma III: fin d'échappement, début d'admission petit piston P, gros piston P, la soupape rota tive d'échappement ferme la tubulure échappement, celle d'admission ouvre la tubulure admission. schéma IV: début de compression petit piston demi course montante, gros piston PNB le petit piston ferme les 2 tubulures. REVENDICAIIONS I - Moteurs à 4 ou 2 temps, compresseur, machine volumétrique à pistons alternatifs, motrice ou réceptrice comprenant par cylindre deux conduits d'écoulement aboutissant à une chambre de travail caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison - Une paire de soupapes rotatives, disposées chacune dans un conduit d'écoulement (admission et échappement), - Un moyen de transformation du mouvement de rotation en un mouvement de translation entraînant un contre piston se déplaçant dans un qlésage où débouchent les tubulures d'admission et d'échappement, - Un moyen de transmission destiné à provoquer le mouvement synchrone des soupapes rotatives du contre piston et du vilebrequin moteur. II - Machine suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'entrainement de soupapes rotatives et du contre piston à une fréquence qui est la moitié de celle du vilebrequin. III - Machine suivant la revendication 1 caractérisée en ce que l'axe de rotation de soupapes rotatives fait un angle avec les tubulures coupées, fixé en vue d'assurer un écoulement optimum de gaz et un replissage maximum du cylindre. IV - Machine suivant la revendication 1 ou 3 caractérisée en ce que les tubulures d'admission débouchent dans le cylindre rapporté ou non guidant le contre piston à travers les lumières comportant des barrettes de guidage des segments du contre piston. V - Machine suivant revendication 1 destinée à constituer un moteur caractérisé en ce que la chambre de combustion est constituée par une pièce dans laquelle sont fourrés les deux cylindres sans joint de culasse. VI - Iiachine selon revendication 1 caractérisée en ce que les moyens d'entraînement du contre piston sont constitués d'un système bielle manivelle.