Brevet FR2507249A1 — publié le 19821210

La présente invention concerne le domaine des machines thermiques, en particulier des moteurs à combustion interne, et a pour objet un tel moteur suralimenté. Actuellement, les moteurs existants de ce type sont qénéralement équipés d'un compresseur ou d'un turbocompresseur entraîné mécaniquement ou par l'intermédiaire des gaz d'échappement, et présentent des cylindres pouvant être disposés de diverses manières, et dans lesquels se déplacent des pistons alternatifs reliés à un système d'embiellage. Cependant, dans ces moteurs connus, la plage d'utilisation à un régime économique, c'est-à-dire à un rendement énergétique optimal, est très faible, et seule leur utilisation à haut régime est avantageuse. En outre, ces moteurs connus sont exposés à une usure rapide de leurs organes en mouvement du fait des pressions et des températures de fonctionnement. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un moteur à combustion interne suralimenté caractérisé en ce qu'il est constitué par un cylindre formé par deux parties identiques, assemblées entre elles, symétriques suivant un axe perpendiculaire à son axe longitudinal, et traversé suivant cet axe longitudinal, par un arbre moteur, par deux pistons alternatifs rotatifs guidés dans le cylindre et sur l'arbre moteur, et entraînant ce dernier en rotation, par deux chambres d'explosion disposées chacune à une extrémité du cylindre, sur sa périphérie, dans chacune desquelles se déplace un piston alternatif, et dans lesquelles débouche un injecteur de carburant, par un turbocompresseur entraîné mécaniquement par l'arbre moteur, et dont les sorties d'air sont reliées aux tubulures d'aspiration de chaque partie de cylindre, et par deux orifices d'échappement à soupape commandée reliés chacun à une tubulure d'échappement, le cylindre étant entouré, de manière connue en soi, d'un dispositif de refroidissement à air forcé ou à eau. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation latérale, partiellement en coupe, d'un moteur conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en élévation frontale et en coupe du moteur de la figure 1, à plus grande échelle, et la figure 3 est une vue en élévation latérale d'un piston alternatif rotatif, également à plus grande échelle. Conformément à l'invention, et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, les figures 1 et 2 des dessins annexés, le moteur à combustion interne suralimenté est essentiellement constitué par un cylindre 1 formé par deux parties identiques assemblées entre elles suivant un joint 2 et symétriques par rapport à ce joint, par un arbre moteur 3 s'étendant coaxialement à l'intérieur du cylindre 1 et portant deux pistons 4 alternatifs et rotatifs, qui sont auidés à l'intérieur du cylindre 1 et sur l'arbre moteur 3, et entraînent ce dernier en rotation. A chaque extrémité, le cylindre 1 est muni, d'une chambre d'explosion S, disposée sur sa périphérie, dans laquelle se déplace un piston alternatif 6, et dans laquelle débouche un injecteur de carburant 7. Sur la partie centrale du cylindre 1 est monté un turbocompresseur 8, qui est entraîné mécaniquement par l'arbre moteur 3, et dont les sorties d'air 9 sont reliées aux tubulures 10 d'aspiration de chaque partie de cylindre, qui est munie, en outre d'un orifice d'échappement 11 à soupape commandée relié à une tubulure d'échappement 12. Le cylindre 1 et les chambres d'explosion 5 sont, en outre, entourés, de manière connue en soi, par un dispositif de refroidissement à air forcé ou à eau non représenté. Les pistons 4 sont solidaires en rotation de l'arbre 3 et déplaçable5en translation grâce à une liaison à cannelures 13, ou à rainure et clavette, ou toute autre liaison en rotation permettant une translation. Près de son extrémité tournée vers l'extrémité de cylindre 1, chaque piston 4 présente un aubage 14 s'étendant sur la moitié de sa circonférence, et à son extrémité opposée sur sa partie d'enveloppe diamétralement opposée à l'aubage 14, le piston est muni d'au moinsunZde préférence de deux secteurs curvilignes 15 identiques formant cames de déplacement alternatif du piston 4 en coopération avec deux guides fixes 16 du cylindre 1. Le piston 6 de la chambre de compression 5 est solidaire d'une extrémité d'une bielle coudée 17 d'crt l'autre extrémité est sous forme d'un maneton 18 s'engageant dans une rainure curviligne 19 d'un disque de came 20 solidaire de l'arbre moteur 3. Sur la face du disque 20 opposée à celle portant la rainure 19, le disque 20 est muni d'une rainure circulaire 25 portant sur une partie de sa circonférence une came d'actionnement d'une soupape 26 reliée à la tubulure 10 et à travers laquelle l'air comburant est injecté dans le cylindre 1 lors du retrait du piston 4. Le cylindre 1 est fermé à ses deux extrémités par une plaque de fermeture étanche 21, et le disque de came 20 ainsi que la bielle coudée 17 s'étendent à l'extérieur de cette plaque dans un carter étanche 22 relié au cylindre 23 de la chambre de compression 5. Le turbocompresseur 8 est entraîné, de préférence avec surmultiplication, par l'arbre moteur 3 au moyen d'un train d'engrenages traversant le cylindre 1 au niveau du joint 2. L'aubage 14 de chaque piston 4 est taillé dans l'extre- mité desdits pistons de manière à délimiter entre deux aubes consécutives à chaque fois une chambre dont la partie ouverte est fermée par la surface intérieure du cylindre 1, et dont l'étanchéité est assurée grace à des lamelles d'étanchéité 14' prévues sur chaque crête des aubes. Le volume total délimité par les aubes correspond au volume de la chambre d'explosion 5 au moment de ladite explosion, de sorte que les gaz de combustion, qui se détendent alors, agissent sur chaque chambre individuelle ainsi délimitée pour provoquer la rotation des pistons 4 en sens inverse des aiguilles d'une montre (;fiwu- re 2).Pendant un demi tour les pistons 4 tournent sur eux mêmes sans translation, étant guidé par les rainures s-mi circulaires 15' reliant les extrémités des rainures 15. Puis les pistons 4 se déplacent en translation en direction du joint 2 du cylindre 1, les gaz subsistant dans les aubes Simultanément à la rotation des pistons 4 et à la détente des gaz dans les aubages 14, les pistons 6 des chambres 5 sont déplacés en direction du cylindre 1 par les bielles 17 sous l'action du disque 20 et les soupapes d'échappement restent fermées. L'air comburant est amené à l'intérieur du cylindre 1 lors de la translation des pistons 4 en direction du joint 2. Après un quart de tour des pistons 4, qui les amène au point mort arrière, ces pistons se déplacent à nouveau en direction des plaques de fermeture 21 et réalisent une nouvelle compression de l'air dans la chambre 5, qui est reliée à la face interne de la plaque de fermeture 21 par un canal de liaison annexe 24 permettant le passage de tout l'air contenu dans le cylindre 1 vers la chambre 5. Une autre explosion se produit alors et la pression engendrée s'ajoute à celle contenue dans les aubes, et la soupape d'échappement est commandée à l'ouverture pour permettre le passage des gaz à travers les turbulures d'échappement 12. La soupape d'échappement reste alors ouverte sur 270 de rotation des pistons 4. La commande des soupapes d'échappement est réalisée de telle manière que ces dernières ouvrent pendant une rotation de 270 des pistons 4 tous les deux cycles. En outre, les sièges de ces soupapes sont munis d'orifices de balayage pour un air de refroidissement provenant d'une tubulure annexe reliée aux sorties d'air du turbocompresseur 8. Ainsi, lors de l'échappement le siège et les aubes sont continuellement balayés par un air frais, et lors de l'admission d'air consécutive, un supplément d'air comburant est injecté dans le cylindre 1. Conformément à une variante de réalisation de l'invention, il est possible de réaliser un moteur constitué par plusieurs cylindres 1 disposés côte à côte et dont les arbres moteurs sont reliés mécaniquement entre eux et/ou avec un arbre de transmission principal, le cycle des pistons de chaque cylindre étant alors avantageusement décalé-par rapport à celui des autres pistons de manière à obtenir une plus grande souplesse de fonctionnement. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un moteur à combustion suralimenté permettant l'obtention d'un rendement optimal quel que soit le régime, et dans lequel les vibrations sont supprimées dans une large mesure du fait que les pistons travaillent en symétrie. En outre, du fait de la constitution et du mode de fonctionnement du moteur conforme à l'invention, une ovalisation de l'ensemble cylindre et pistons ne peut pas se produire contrairement aux moteurs à pistons alternatifs connus. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne suralimenté caractérisé en ce qu'il est constitué par un cylindre (1) formé par deux parties identiques, assemblées entre elles, symétriques suivant un axe perpendiculaire à son axe longitudinal, et traversé suivant cet axe longitudinal, par un arbre moteur (3), par deux pistons alternatifs rotatifs (4) guidés dans le cylindre (1) et sur l'arbre moteur (3), et entraînant ce dernier en rotation, par deux chambres d'explosion (5) disposées chacune à une extrémité du cylindre (1), sur sa périphérie, dans chacune desquelles se déplace un piston alternatif (6), et dans lesquelles débouche un injecteur de carburant (7), par un turbocompresseur (8) entraîné mécaniquement par l'arbre moteur, et dont les sorties d'air (9) sont reliées aux tubulures d'aspiration (10) de chaque partie de cylindre (1), et par deux orifices d'échappement (11) à soupape commandée reliés chacun à une tubulure d'échappement (12), le cylindre étant entouré, de manière connue en soi, d'un dispositif de refroidissement à air forcé ou à eau. 2. Moteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pistons (4)sont solidaires en rotation de l'arbre (3) et déplaçable en translation grâce à une liaison à cannelures (13), ou à rainure et clavette, ou toute autre liaison en rotation permettant une translation. 3. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que près de son extrémité tournée vers l'extrémité de cylindre (1), chaque piston (4) présente un aubage (14) s'étendant sur la moitié de sa circonférence, et à son extrémité opposée sur sa partie d'enveloppe diamétralement opposée à l'aubage (14), le piston est muni d'au moins unde préférence de deux secteurs curvilignes (15) identiques formant cames de déplacement alternatif du piston (4) en coopération avec deux guides fixes (16) du cylindre (1). 4. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le piston (6) de la chambre de compression (5) est solidaire d'une extrémité d'une bielle coudée (17) dont l'autre extrémité est sous forme d'un maneton (184 s'engageant dans une rainure curviligne (19) d'un disque de came (20) solidaire de l'arbre moteur (3). 5. Moteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre (1) est fermé à ses deux extrémité par une plaque de fermeture étanche (21), et le disque de came (20) ainsi que la bielle coudée (17) s'étendent à l'extérieur de cette plaque dans un carter étanche (22) relié au cylindre (23) de la chambre de compression (5). 6. Moteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le turbocompresseur (8) est entraîné, de préférence avec surmultiplication, par l'arbre moteur (3) au moyen d'un train d'engrenages traversant le cylindre (1) au niveau du joint (2). 7. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'aubade (14) de chaque piston (4) est taillé dans l'extrémité desdits pistons de manière à délimiter entre deux aubes consécutives à chaque fois une chambre dont la partie ouverte est fermée par la surface intérieure du cylindre (1), et dont 1 8. Moteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la commande des soupapes d'échappement est réalisée de telle manière que ces dernières ouvrent pendant une rotation de 270 des pistons (4) tous les deux cycles, et les sièges de ces soupapes sont munis d'orifices de balayage pour un air de refroidissement provenant d'une tubulure annexe reliée aux sorties d'air du turbocompresseur (8). 9. Moteur, suivant la revendication 8, caractérisé en ce que lors de l'échappement le siège et les aubes sont continuellement balayés par un air frais, et lors de l'admission d'air consécutive, un supplément d'air comburant est injecté dans ce cylindre (1). 10. Moteur, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est constitué par plusieurs cylindres (1) disposés côte à côte et dont les arbres moteurs sont reliés mécaniquement entre eux et/ou avec un arbre de transmission principal, le cycle des pistons de chaque cylindre étant alors avantageusement décalé par rapport à celui des autres pistons de manière à obtenir une plus grande souplesse de fonctionnement. 11. Moteur, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sur la face du disque 20 opposée à celle portant la rainure 19, le disque 20 est muni d'une rainure circulaire 25 portant sur une partie de sa circonférence une came d'actionnement d'une soupape 26 reliée à la tubulure 10 et à travers laquelle l'air comburant est injecté dans le cylindre 1 lors du retrait du piston 4.