Brevet FR2552493A1 — publié le 19850329

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE SURALIMENTE La présente invention entre dans le domaine des perfectionnements apportes au fonctionnement des moteurs à combustion interne du cycle à quatre temps. On sait que la puissance spécifique des moteurs à combustion interne à allumage commands dépend de la cluantite de gaz combustibles admise dans la chambre de combustion donc, s'il s'agit d'un moteur à pistons, de la quantité qui entre dans le cylindre au cours de la phase d'admission, Divers moyens ont donc été utilisés pour parvenir à augmenter cette quantité de gaz frais: agrandissement et/ou multiplication des soupapes, multiplication des carburateurs, utilisation de l'injection d'essence etc... I1 exis-te également d'autres moyens faisant appel à des organes additionnels: les compresseurs. Ces appareils procurent une certaine pression de gaz frais a l'admission, cequi permet, le piston étant au PMT3, d'obte- nir non seulement un remplissage parfait mais également une certaine précompression des gaz. Il est possible, par des réglages appropriés de moduler cette pression de quelques centaines de millibars à plusieurs bars en fonction de la puissance spécifique que l'on veut obtenir et de la robustesse des organes mécaniques du moteur. Deux sortes de compresseurs sont le plus souvent utilisées: le compresseur volumétrique à conimande mécanique positive et le turbo-compresseur elUi est mû par les gaz d'échappement. Ces deu types de compresseurs ont des inconvénients qu'il convient de souligner: le premier, généralement assez encom brant, tire son énergie du moteur et cOnsOImme donc une part non négligeable de la puissance qu'il contribue à augmenter; le second, lui, étant entratné par les gaz d'échappement n'est pas exactement dans le meme cas mais a besoin, pour fonctionner efficacement d'une quantité minimale de ces gaz et son effet a tendance à se faire peu ou pas sentir aux régimes de rotation peu élevés, aux reprises par exemple. Enfin, l'un comme l'autre sont des organes complémentaires des moteurs et, par là morne augmentent le prix de revient total de l'ensemble0 La présente invention propose donc un procédé s'appliquant aux moteurs alternatifs du cycle à quatre temps et permettant avec une grande économie de moyens dssaugmenter dans des proportions non négligeables le remplissage en gaz conbustibles donc la puissance spécifique. Il s'aGit d'utiliser le carter contenant le vilebrequin et les bielles comme chambre de précompression comme dans le cas des moteurs à deux temps mais avec des avantages supplJmentai- res que nous décrirons plus loin. Si l'on considère un moteur à quatre temps constitue de deux cylindre s soit opposés (flat-twin) avec les mannetons de bielles calés à 1800, soit parallèles côte à côte avec mannetons calés à 3600 on voit que, à chaque tour, les 2 pistons se rapprochent ensemble de l'axe du silebrequin et déplacent donc un volume égal à la cylindrée totale. Par contre, également à chaque tour, seul un cylindre est en position d'admission et le volume déplacé par le piston qui y travaille est égal à la cylindrée unitaire soit, dans ce cas la moitié de la cylindrée totale. On voit donc que, si l'admission se fait non pas dans le cylindre concerné, directement, mais dans le carter comme dans le cas des moteurs à 2 temps-au moment où les pistons remontent vers les culasses, au temps suivant, lorsque les pistons redescendent ils vont chasser dans le cylindre en admission, par un conduit approprié, une quantité de gaz frais sensiblement égale au double de celle qui aurait été admise par aspiration atmosphérique Cl'oU une forte augmentation de la puissance au prix dtune trés faible perte due à la précompression dans le carter pratiquement sans augmentation des pertes par frottement et surtout sans organe coûteux en supplément. D'autres particularités et avantages dudispositif selon linven- tion apparaitront au cours de la description suivante d1un exemple d'exécution de celui-ci. Cette description est donnée en référence aux dessins annexés à titre indicatif parmi lesquels on voit on figure 1 un moteur a 2 cylindres opposés comportant un cylindre 1 et cylindre opposé 2 dans lesquels coulissent respectivement un piston 3 et un piston 4 lesdits pistons étant reliés par des bielles 5 & 6 au tilebrequin 7 tournant dans un carter S. Débouchant dans ce carter 8 , une tubulure d'admission 9 reliée à un carbura teur 10 est munie d'un dispositif anti-retour à clapet 11 Du carter 8 partent doux tubulures 12 & 13 débouchant dans les culasses respectivement derrière les soupapes d'admission 14 & 15. Des tubulures d'échappement 16 & 17 étant respectivement associées /aux soupapes d'échappement 18 & 19.Les soupapes 14, 15, 18, 19 peuvent être commandées par des moyens bien connus tels que arbre à came, poussoirs etc... Bougies d'allumage en 20 et 21 La figure 1 représente la phase d'admission dans le carter, les pistons 3 & 4 se rapprochent de leurs culasses respectives, le cylindre 2 est on phase de compression le 1 en phase d'échappement. Celà détermine une variation du volume libre du carter S d'où une dépression cormandant l'ouverture du clapet 11 et 1'entrée des gaz frais jusqu'au PMH. Au PPM, le volume délimite par le carter 8 et la partie des cylindres située sous les pistons est: V = (S x 1) x 9 + C si S est la section d'un cylindre, 1 la course d'un piston et C le volume invariable du carter moteur. Ce volume V est alors rempli de gaz comburés. La figure 2 représente la phase suivant l'explosion dans le cylindre N02 qui se trouve donc en phase de détente. Le volume V défini plus haut a tendance à diminuer vers V'= C. Simultanément, dans le cylindre N 1 la soupape d'admission 14 s'est ouverte et le clapet 11 s'est fermé dès qu'al y a eu équilibre des pressions en amont et en aval de lui, afortiori quand la pression devient plus élévée dans le carter. Les gaz frais contenus dans le carter se trouvent donc chassés dans la tubulure 12 vers le cylindre 1 et l'on voit donc qu'au Pt, une quantité de gaz frais égale à V-V' soit 2(S xXl) se trouve confinée dans le volume d'un seul cylindre soit: (S x l) + v soit la moitié à v près. v représentant le volume de la chambre de compression d'un cylindre. On peut donc en déduire que, au PMB le cylindre 1 est théorique ment rempli de gaz comburés à une pression voisine du double de celle obtenue dans le cas d'une admission atmosphérique classique. La lubrification de l'ensemble vilebrequin-embiellage-pistons pourra être avantageusement réalise par des moyens connus et utilisés dans les moteurs à 2 temps, c'est à dire soit mélange huile/carburant, soit préférentiellement par un système de de graissage sfparé injectant le lubrifiant dans la tubulure dXadmission ou directerslent dans l'axe du vilebrequin. Quant à la lubrification des soupape s et de leur commande, elle pourra être réalisée soit par barbottage soit par un circuit de graissage indépendant sous pression. Bien entendu, plusieurs moteurs objet de la présente invention peuvent être associés sur la mêe ligne dsarbre pour constituer des moteurs pluricylindres en nombre pair de cylindreS, Une autre réalisation de la présente invention est réprésentée aux fig. 3 & 4. Il s'agit dans ce cas non d'un moteur à 2 cylindres opposés nais d'un moteur à 2 cylindres parallèles avec mannetonsdes bielles calés à 3600. La description précédente se rapportant au moteur flat-twin peut être reprise dans les mêmes termes en remplacant fig. 1 par fig. 3 et fig. 2 par fig. 4. En conclusion, la présente invention permet de réaliser, sans adjonction d'organes étrangers au moteur proprement dits des moteurs à pistons alternatifs du cycle à quatre temps au rapport puissance/poids intéressant donc particulièrement adaptés aux cas où l'on a besoin d'une puissance élevée sous un faible poids et volume, motocycles, motonautisme, aviation légère etc... En outre, cette invention décrivant une combinaison nouvelle de moyens connus par ailleurs, elle ne présente pas de diffi- culté technologique pour sa réalisation et peut donc être mise en oeuvre à un coût relativement faible. REVENDICATIONS 1/ Moteur à combustion interne à pistons alternatifs de cycle à quatre temps comportantdeux cylindres opposés, les mannetons des bielles étant calés à 1800 sur le vilebrequin, caractérisé en ce que lsadmission des gaz comburés se fait dans le carter d'embiellage par l'intermédiaire d'un dispositif anti-retour. La quantité de gaz frais admise à chaque tour étant approximativement égale à la cylindrée totale du moteur; cette même quantité de gaz étant refoulée à chaque tour dans un seul cylindre représentant la moitié de la cylindrée totale, déterminant ainsi une importante précompression. 2/ Moteur à combustion interne à pistons alternatifs du cycle à quatre temps comportant deux cylindres parallèles côte à côte, les mannetons des têtes de bielles étant calés à 3600 sur le vilebrequin, caractérisé en ce que l'admission des gaz comburés se fait dans le carter d'embiellage par l'intermédiaire d'un dispositif anti-retour. La quantité de gaz frais admise à chaque tour étant approximativement égale à la cylindée totale du moteur; cette même quantité de gaz étant refoulée à chaque tour dans un seul cylindre représentant la moitié de la cylindrée totale, déterminant ainsi une importante précompression. 3 / Moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou caractérisé en ce que le dispositif anti-retour est constitué par un clapet n'autorisant le passage des gaz que de la tubulure d'admission vers le carter. ls / Moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif anti-retour est constitué par un distributeur rotatif entraîné par le vilebrequin n'autorisant le passage des gaz que lorsque le-déplacement des pistons engendre une dépression dans le carter. 5 / Moteur à combustion interne à pistons du cycle à quatre temps caractérisé en ce qu'il est constitué par l'assemblage de deu ou plusieurs moteurs selon la revendication 1 ou 2 sur la même ligne d'arbre.