Brevet FR2492454A1 — publié le 19820423

PREAMBULE La présente invention concerne tous les moteurs thermodynamiques et toutes leurs utilisations, qu'ils soient marins aviations, automobiles; de chantier ou toute autre utilisation. Je revendique l'invention des cycles à six ou huit temps ou plus quel que soit les moyens d'obtention de ces cycles. Je revendique l'invention de l'arbre à cames à vitesse variable comportant plusieurs programmes - freinage moteur compris - et le choix de l'un d'eux par déplacement longitudinal ou tout autres moyens. Par la combinaison de ces deux inventions je revendique celle de l'utilisation partielle de la puissance des moteurs, au moyen du déplacement longitudinal de l'arbre à cames. Le cycle BEAU DE ROCHAS appelé OTTO en Allemagne et plus communément cycle à quatre temps, ne parait pas avoir été remis en question depuis ...I862 !. Pourtant il laisse dans la chambre d'explosion un volume non negligeable de gaz brulés à une pression variant avec l'utilisation du moteur. Géométriquement parlant, un moteur diésel dont le taux de compression est 22 conservera un minimum de 4,5% de gaz boulês dans la " chambre d'explosion" contre II,II% pour un moteur à essence de taux de compression 9 Non seulement ces gaz brulés sont inactifs, mais ils perturbent la qualité de la combustion et l'on peut sans crainte d'exagérer, dire qu'ils la perturbent de la meme valeur que leur présence. Celà fait un minimum de 22% pour le moteur à essence.Si, au lieu d'introduire de l'air carburé des apres le temps d'échappement cycle BEAU DE ROCHAS l'on introduit de l'air frais selon l'invention six ou huit temps, géométriquement parlant il ne restera plus que I/9 de II,II% soit I,23 % pour le six temps et pour le huit temps I/9 de I,23 z soit O,I36 z de gaz brulés - ce qui devient négligeable Les laboratoires avec des moteurs à volant lourd pourront aller beaucoup plus loin et l'on saura plus exactement ce qui se passe dans une chambre d'explosion - ou de combustion Les taux de compression, la diminution de la polution, les taux de rendement, le plomb tétra-éthyle!?. I1 reste du travail et ... des surprises....Meilleur rapport alésage course Vitesse de propagation de la flamme etc etc I1 n'en reste pas moins que nous devons et que je rends un humble hommage à BEAU DE ROCHAS . . . 1862! Au passif des cycles six ou huit temps selon l'invention la régularite cyclique d'un six cylindres devient celle d'un quatre par l'emploi du six temps et celle d'un trois par le huit temps. I1 en est de même pour la cylindrée. Un I.500 cm3 devient un I.000 cm3 en six temps et un deux litres n'en fait plus qu'un en huit temps d'où la possibilité du moteur à charge partielle à grande ouverture. Le frein moteur est diminué. La puissance massique du six temps ?! le global peut réserver d'agréables surprises. L'inertie du volant devra être reconsidérée dans certains cas bien que les tours des cycles selon l'invention n'ont lieu que soupapes ouvertes. REALI SATIONS Pour le cycle à six temps l'arbre à cames tournera au tiers de la vitesse du vilbrequin. I1 comportera, par cylindres, deux bossages pour l'admission et également deux pour l'échappement. Ils seront au profil judicieux, provoqueront l'avance ou le retard obtimum expérimental et seront décalés de I200 un bossage par rapport à l'autre. Pour le cycle à huit temps l'arbre à cames tournera au quart de la vitesse du vilbrequin. I1 y aura trois bossages par cylindres tant pour l'admission que pour l'échappement. Ces bossages seront décalés de 900 entre eux. Pour le choix opportun entre six ou huit temps ce qui permet l'utilisation partielle de la puissance des moteurs - suivant la route et la charge - l'arbre à cames comporte montés -libres sur lui , longitudinalement et en rotation deux pignons l'un donnant le rapport I/3 l'autre I/4 de la vitesse du vilbrequin. En vue de ltentrainement en rotation de l'arbre à cames, ces pignons, dans leur épaisseur sont ajourés de façon à faciliter l'encrabotage à une position angulaire unique par rapport au vilbrequin. Entre ces deux pignons complètement libres est claveté et immobilisé longitudinalement un plateau à toc unique.Monté à sa place definitive dans ses coussinets, l'arbre à cames doit pouvoir se déplacer longitudinalement de façon à permettre à la fois dans un sens le cycle à six temps; dans l'autre, le cycle à huit temps correspondant aux cames six ou huit temps qui viennent par ce même déplacement longitudinal prendre contact avec culbuteurs ou poussoirs. Accessoirement, au milieu de ces deux cames, une troisieme. Elle aura trois bossages si entrainée par le pignon six temps, quatre si entrainée par le pignon huit temps suivant le moment de sa fonction. Elle sera d'une largeur nécessaire. Son profil judicieusement adapté, admission comme échappement à l'objectif frein moteur.Son entrainement en rotation pourra éventuellement être commandé de l'intérieur ( arbre creux ) Toutes les cames sont profilées; chanfreinées; étudiées pour un facile déplacement longitudinal de l'arbre à cames obtenu par un quelconque moyen et commandé automatiquement ou non. Dans certains cas, culbuteurs ou poussoirs également bien chanfreinés peuvent êtres commandes en position favorable pour faciliter le déplacement longitudinal de l'arbre à cames. L'injection d'essence à un injecteur par cylindre convient parfaitement aux cycles six et huit temps. I1 est ceiendant utiIe de'oréciser aue les essais ont été realisés récemment avec un petit générateur électriaue. un vieux compteur et un radiateur. L'amélioration du rendement thermodynamique a constamment été voisin de 20% pour le cycle à six temps avec un moteur à soupapes latérales et carburateur - la mise à l'air libre pour : 5e DT - PMH - PMB - OA - FA réalisée par électro vanne à deux voies forte section au plus près du cylindre solution meilleure que l'emploi d'électro vanne stoppant l'arrivée d'essence ou sa sortie du gigleur. L'arbre à cames étant en place, les pignons montés fous sur lui se trouveront positionnés longitudinalement. CONVENTION DES SIGNES POUR L'OBTENTION DES CYCLES SIX ET HUIT TEMPS I DT Premier demi tour 2 DT Deuxieme demi tour 3 DUT Troisième demi tour etc etc PNH Le piston est au plus près de la culasse PMB Le piston est au plus près du vilbrequin ES Essence I) Diesel INJ Injection AL Allumage CAR Carburateur plus électro vanne OA Ouverture admission FA Fermeture admission OE Ouverture échappement FE Fermeture echappement MAL Mise à l'air libre - admission d'air non carburé par la combinaison éventuelle de I'électro vanne de CAR CARO Carburateur ouvert CARF Carburateur fermé DESCRIPTION DES CYCLES SIX OU HUIT TEMPS Angle total Observations Rotation O I DT PMH OA - INJ si ES ou CARO L'admission commence I80" 2 DT PMB FA - CARF l'admission est terminée la compression commence 3600 3 DT PMH La compression est terminée AL si ES INJ si diesel - le seul temps de détente et de travail commence 5400 4 DT PNB OE - La détente est terminée l'échappement commence 720 5 DT PMH L'échappement est terminé. I1 reste dans la chambre de combustion ou d'ex plosion un volume de gaz brulés non négligeable. C'est la fin du cycle BEAU DE ROCHAS Le cycle six ou huit temps commence selon l'invention FE - OA - MAL .L'admission d'air frais non carburé commence 9000 6 DT PMB FA l'air frais a dilué les gaz brulés et un refroidissement interne en résulte - OE 10800 6 DT PMH FE l'échappement est terminé il ne reste plus que très peu de gaz brulés le cycle à six temps est réalisé et l'on recommence en I DT 0 degré Cycle à huit temps continuation sans carburation I0800 6 DT PMH FE - OA - MAL I2600 7 DT PNB FA - OE Pour la deuxième fois l'air frais dilue les gaz brulés I4400 8 DT PMH FE - OA - INJ si ES ou CARO Le cycle huit temps est terminé selon l'invention. La chambre d'explosion est pratiquement vidée des gaz bru-lés. La combustion qui va suivre est proche de la perfection. Le moteur n'est utilisé que partiellement - vieux rêve encore recherché notamment par les Américains. FREIN MOTEUR Position PMH Oo 400 FE A chaque tour du I400 OA vibrequin, à obtimiser 2000 FA suivant moteurs 3200 OE Voilà de quoi intéresser les constructeurs de petites motos, au lieu d'un deux temps qui ne freine pas, consomme beaucoup, pollue le sol ( condensation d'huile non négligeable ) fait un bruit parfois infernal . Le simple six temps, par son économie peut résoudre ce problème. La commande de l'arbre à cames exposée dans le texte et dessin n est évidemment pas limitative. Elle nta dans sa simplicite que l'objectif de faciliter la compréhension des traductions. Le changement de vitesse peut évidemment bdné- ficier des techniques avancés connues des techniciens pour les changements de vitesse. L'arbre à cames I peut se déplacer longitudinalement vers 2 ou 3, ou être en position 4 comme sur le dessin. Dans cette dernière position, il ne tourne pas. S'il se déplace vers 2 d'une valeur un X il se trouvera entrainé en rotation par le pignon 5 Vitesse I/3 du vilbrequin par l'intermédiaire du plateau porte toc 6 solidaire de l'arbre à cames I . Si l'arbre revient en position 4 et se déplace en plus d'une valeur un X vers 3 la came frein moteur tournera avec lui mais seulement si celà est souhaité. Si de nouveau l'arbre à cames I se déplace d'une valeur un X ( celà fera deux valeurs X vers 3 ), les cames frein moteur ne seront plus en regard des poussoirs ou culbuteurs, mais ce seront les cames six ou huit temps.Dans ce déplacement longitudinal de deux X l'arbre à came I a toujours tourné à la vitesse un quart du vilbrequin par l'entrainement du pignon 7 . Le choix inverse peut être fait Les poussoirs ou culbuteurs 8 dans la position du dessin sont en contact avec les cames de frein moteur 9 l'arbre à cames IO en se déplaçant longitudinalement vers II fera prendre contact aux cames I2 qui correspondent au cycle selon l'invention six temps ( vitesse de l'arbre à came 113 du vilbrequin ) .Si l'arbre à cames IO se déplace de deux ou trois X il tournera à la vitesse un quart du vilbrequin ce qui correspond au cycle selon l'invention huit temps par les cames I3 qui entrent en contact avec les poussoirs ou culbuteurs 8 La came frein moteur 9 peut etre libre sur l'arbre à cames 10 ou crabotée intérieurement par la tige axiale 14. Elle peut également être clavetée et immobilisée longitudinalement sur l'arbre à cames IO .La tige axiale I4 peut être commandée par des moyens divers ( manuellement ou electriquement ) Toutes les cames sont chanfreinées et profilées pour en faciliter le déplacement longitudinal L'arbre à cames peut ne comporter que le cycle à six temps : c' est l'amélioration A Il peut comporter en plus les cames du cycle frein moteur c'est l'amélioration B I1 peut ne comporter que les cames des cycles six et huit temps : c'est l'amélioration C I1 peut comporter en plus les cames du cycle de frein moteur: c'est l'amélioration D L'arbre à cames peut ne comporter que les cames pour le cycle huit temps ou plus, c'est l'amélioration E bénéfique aux gros moteurs marins et autres Il peut comporter le cycle quatre temps plus le cycle six ou huit temps, c'est l'amélioration F qui précisera F 64 ou F 84 8 ou F 4 - 8 . Si en plus, il y a les cames frein moteur celà devient FF 4 - 6 par exemple REVENDICATIONS I. Dispositifs de distribution permettant de faire fonctionner un moteur à combustion interne selon le cycle de 6 ou 8 temps caractérisé en ce qu'il est constitué d'un arbre à cames soumis à l'action d'un organe assurant son déplacement longitudinal et en ce que le dit arbre à cames est pourvu d'une part de moyens permettant son entrainement a vitesse I/3 et I/4 du vilbrequin et, d'autre part de plateaux porte cames agissant à tour de rôle sur un meme pous -soir cu culbuteur. 2. Dispositif de distribution selon revendication I caractérisée en ce que l'arbre à cames comporte en outre un plateau de frein moteur. 3. Dispositif de distribution suivant I ou 2 caractérisé en ce que les moyens d'entrainement à vitesse variable sont constitués d'un plateau porte toc solidaire de l'arbre à cames destiné à venir prendre opportunément le mouvement par crabotage de l'un ou l'autre des pignons montés libres sur l'arbre à cames et entrainés à des vitesses différentes par le vilbrequin, les dits engrenages étant ajourés et fraisés dans leur épaisseur pour assurer l'encrabotage à une position angulaire unique par rapport au vilbrequin. 4. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'arbre à cames est prévu et supporté par des coussinets permettant son déplacement longitudinal. 5. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes caracterisées en ce que les cames sont chanfreinées pour faciliter leur déplacement longitudinal. 6. Dispositif de distribution selon la revendication 2 caractérisée en ce que le plateau de came de frein moteur est disposé entre deux plateaux de cames et son entrainement en rotation est commandé de l'intérieur par une tige axiale reliée à un moyen d'actionnement. 7. Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes destinées à fonctionner selon un cycle à six ou huit temps carac -térisé en ce que les pignons d'entrainement tournent respectivement à vitesse I/3 ou I/4 de la vitesse du vilbrequin et en ce que les plateaux porte cames admission et écnapement comportent par cylindre et respectivement deux bossa -ges décalés respectivement de I200 l'un par rapport à l'autre et trois bos -sages décalés de 900 entre eux.