Brevet FR2553469A1 — publié le 19850419

Dispositif de distribution pour moteur thermique quatre temps (figure 1). L'invention concerne un dispositif de distribution rotatif, entrainé par vilebrequin, s'adaptant sur la partie haute des moteurs thermiques quatre temps. I1 est constitué d'un tube (4) en matière céramique, composite ou métallique, comportant des orifices ( ) () (3) assurant l'admission des gaz frais (2) et l'échappement (3) des gaz brûlés, par rapport à'orifice (4) de la culasse t5) couvrant le cylindre (6) et son piston (7) L'étanchéité est assurée par un segment (a) en matière composite ou métallique, entourant le tube et ses orifices. Le dispositif selon l'invention est plus particulièrement destiné aux moteurs thermiques quatre temps et diésel. L'emploi des matériaux composite dans sa fabrication, ainsi que les céramiques en font un dispositif particulièrement adapté sur les engins où l'on recherche la légèreté, tels que l'aviation légère, les ultras légers motorisés, ainsi que l'automobile et la motocyclette. La présente invention concerne un dispositif de distribution des gaz frais et brûlés (air + combustible) pour moteurs thermiques à explosions quatre temps. Traditionnellement, la distribution est assurée par des soupapes commandées par des cames et rappelées par des ressorts ou autres dispositifs de rappel, engendrant des pertes mécaniques importantes. D'autres systèmes éliminant ressorts et soupapes existent, mais accentuent la compléxité ainsi que les frottements mécaniques. Le dispositif, selon l'invention permet d'assurer le cycle de distri bution en remédiant à ces inconvénients tout en conservant la partie inférieure mécanique traditionnelle du moteur. Dans ce dispositif, la distribution est effectuée par un tube, en matière composite, céramique ou métallique, comportant des orifices de part et autre d'une cloison, orientés selon des angles appropriés du moteur coqçerné, pour une utilisation spécifique, telles que puissance, souplesse et vitesse. L'étanchéité étant assurée par un segment, en matière composite ou métallique, entourant le tube et ses lumières. A l'intérieur du tube, les gaz circulants sont admis ou rejetés par correspondance des orifices du tube et ceux pratiqués dans la culasse couvrant le cylindre et son piston. A titre d'illustration des dessins sont joints en référence à la figure 1 représentant le dispositif en coupe. - - Les figures 2 et 3 illustrent la phase d'admission. I Le piston ('SI) descend dans le cylindre (6) 6, l'orifice d'admission (t) coincide avec l'orifice (4) de la culasse (5) et l'admission des gaz frais peut s'effectuer. - Les figures 4 et 5 illustrent la phase compression. Le piston (7) remonte dans le cylindre (6) , les orifices (9) et (3) du tube > ) sont masqués par rapport à l'ori- fice (4) de la culasse (ç) , la compression s'effectue. - Les figures 6 et 7 illustrent la phase explosion et détente des gaz. Le piston (7) étant arrivé au point haut du cylindre (6) les gaz sont enflammés par une étincelle, repoussant le piston (7) vers le bas, provoquant l'effort mécanique désiré. - Les figures 8 et 9 illustrent la phase échappement. Le piston (7) ; remonte dans le cylindre (6) : et repousse les gaz brûlés par mise en regard de l'orifice (3) du tube et de l'ori fice (4) de la culasse (5) Le segment (8) 1, de matière composite ou métallique, entourant le tube X (z) ' a pour but d'assurer une étanchéité entre le cylindre (6) et les orifices (g) et (5) du tube (4) et entre les orifices ( & et (3) eux mêmes, ainsi qu'une étanchéité de lubrification. Dans le dispositif selon l'invention, les pertes mécaniques deviennent très réduites par l'absence de ressorts et autres dispositifs de rappel. Ce mouvement rotatif du tube assure une grande souplesse de fonction nement, et de grandes vitesses de distribution. D'autre part, les temps d'ou verture et de fermeture des orifices peuvent être très facilement modifiés. - Selon une première variante illustrée en figure 1 la distribution est assu rée par un tube, en matière composite, céramique ou métallique, cloisonné en son milieu. Une de ces parties permet l'admission, l'autre l'échappement, par correspondance des orifices du tube et de la culasse. - Selon une deuxième variante, illustrée en figure 10, la distribution peut être assurée, en référence à la variante un, pour un nombre indéterminé de cylindres(ex : la figure 10 représente 4 cylindres). - I1 est à remarquer que les volumes morts peuvent être considérablement dimi nués, par l'absence de levée de soupape, entrainant souvent un usinage de la tête du piston. - Dans les variantes un et deux, l'étanchéité est assurée par un ou deux segments, représentés en perspective en figures 11 et 12 permettant d'isoler l'orifice d'admission de l'orifice d'échappement et du cylindre, et de limiter la pénétration de l'huile de lubrification dans les orifices du tube et dans la chambre de combution de la culasse, et d'assurer une compression des gaz correcte pour un rendement maximal. Comme il est fait allusion dans les paragraphes précédents, les matériaux composite (ex : carbone) sont employés, ainsi que les céramiques, dans la fabrication de la partie rotative (tube) de la culasse et du segment, en raison de l'absence de lubrification (ex: carbone ) allie à une très grande resistance mécanique, y compris en température élevée, de même que les céra- miques pour leur très bonne tenue mécanique et thermique, employées sous des formes moulées. Toutefois, les matériaux traditionnels, tels que les aciers traitées (traitement nitruration ou cémentation) ou les bronzes à hautes résistances mécaniques et thermiques peuvent être emRloyés pour la fabrication du tube, et l'alliage léger ou la fonte pour la fabrication de la culasse. Pour le segment d'étanchéité, la fonte (fonte SS) ou le brone peuvent entre employés. L'invention prevoit egalement la presence de paliers lisses ou à aiguilles pour le maintien du tube dans la culasse, ou l'absence de palier sur le tube, le glissement s'effectuant directement entre tube et culasse avec ou sans lubrification selon les materiaux employés, acier ou composite, l'invention prevoit aussi la presence d'un fourreau monte serre dans la culasse servant de palier de rotation du tube Dans l'invention, la vitesse de rotation du tube est deux fois plus lente que la partie basse du moteur qui l'entraine. REVENDICATIONS 1 - Dispositif rotatif pour assurer la distribution des gaz frais et brûlés dans les cylindres de moteurs thermiques à explosion quatre temps, carac térisé par la présence d'un tube cloisonné, comportant des orifices de part et autre de cette cloison, et étant décalés l'un par; rapport à l'autre par un angle adapté au fonctionnement du moteur pour une utilisation spéci fique. Le tube, étant entraîné par la partie basse du moteur à un vitesse deux fois plus lente, fait correspondre alternativement ses orifices avec celui pratiqué dans une culasse recouvrant le cylindre et son piston, selon le cycle à quatre temps traditionnel. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un tube cloisonné comportant de part et autre de cette cloison des orifices, l'un assurant l'admission et l'autre l'échappement, et assurant le fonctionnement d'un moteur à un seul cylindre. 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par la présence d'un tube cloisonné en plusieurs endroits, comportant de part et autre de ces cloisons des orifices assurant l'admission et l'échappement des gaz, assurant le fonctionnement d'un moteur à plusieurs cylindres. 4 - Dispositif selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé par la présence d'un segment (figure 11) monobloc entourant le tube et ses orifices, assu rant l'étanchéité entre la chambre de combution de la culasse et les orifices et du tube ; étanchéité entre les orifices eux-mêmes/ptur éviter tes pertes de lubrifiant. 5 - Dispositif selon les revendications 1,2 et 3, caractérisé par la présence de deux segments (figure 12) assurant l'étanchéité selon la revendication 4. 6 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé par la présence de matériaux composites (tels que carbones) et céramiques pour la fabrication du tube, de la culasse et du segment, matériaux présentant une bonne tenue mécanique, thermique, et évitant, dans certain cas, la lubrifi cation. 7 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé par la présence, dans une deuxième configuration, de matériaux tels que les aciers traités (traitements nitruration ou cémentation) les bronzes pour la fabri cation du tube, du segment, et des alliages légers et de fontes pour la cu lasse, des fontes (fonte GS) pour le segment. e - Dispositif selon les revendications 1, 2,3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé par la présence de paliers lisses ou à aiguilles pour le maintien du tube dans la culasse. 9 - Dispositif selon les rewendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé par l'absence de palier sur le tube, le glissement se faisant directement entre le tube et la culasse avec une lubrification pour l'emploi de maté riaux en métal et certains matériaux composites ou céramiques, ou sans lu brification pour certains autres matériaux composites ou céramiques. 10 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9, caracté risé par la présence d'un fourreau monté serré dans la culasse et servant de palier de rotation du tube.