Brevet FR2595760A1 — publié le 19870918

La présente invention concerne un dispositif de variation, en marche, de ta chambre de combustion des moteurs à combustion interne. L'invention comporte cette variation, soit directement, soit indirectement par la mise en coriiunication de la chambre à combustion initiale avec une ou plusieurs chambres supplémeataires. L'invention est notamment applicable aux moteurs suralimentés par un compresseur ou un turbo-conqresseur. Ces moteurs démarrent avec un taux de compression tel que le volume de leur chambre de combustion est réduit à un huitième ou un neuvième (moteur à essence) ou à environ un vingtième de la cylindrée (moteur diesel). Ces moteurs sont difficiles à suralimenter par le fait même de l'exiguité de leur chambre de combustion. Cette difficulté de suralimentation freine l'augmentation de puissance. Le dispositif suivant l'invention intervient alors pour augmenter le volume de la chambre de combustion, d'out meilleur rendement du compresseur, meilleur remplissage et plus de puissance.De plus, le rendement général peut encore autre amélioré par un meilleur rapport du volume de la chambre de combustion à la surface de ses parois. La puissance du moteur est ainsi augmentée en conservant inchangés, les cylindres, le vilebrequin, l'embiellage et les pistons.Bien entendu, ces organes doivent être adéquats, c'est à dire capables de transmettre la puissance accrue sans danger de rupture. Les soupapes seront réglées pour un meilleur rendement. On pourra être amené à augmenter le diamètre de la soupape d'admission ou à prévoir plusieurs soupapes d'admission. Les figures schématiques jointes à la présente, à simple titre ddmons- tratif, représentent des applications du dispositif suivant l'invention, à des moteurs à quatre temps à soupapes, mais il est aussi applicable à des moteurs à deux temps ou des moteurs sans soupapes. La figure 1 montre schématiquement un dispositif pour changer directement le volume de la chambre de de combustion pendant la marche du moteur. Un petit cylindre (1) est aménagé dans la culasse (2). Un piston (3) se meut dans le cylindre (1). Le piston (3) est prolongé vers le haut par une partie tubulaire (4) filetée intérieurement. Un bottier (S) est boulonné sur la culasse. Une vis (6) peut tourner dans ce bottier. La vis (6) est pourvue d'un disque (7) qui fait corps avec elle. Ce disque se trouve entre deux butées. Grace à ce disque et à ces deux butées, la vis ne peut se déplacer en hauteur. Le filetage de la vis (6) est engagé dans la partie tubulaire (4) du -piston (3), laquelle est filetée intérieurement. Lorsq.le la vis (6), entraînée par le pignon ou l'engrenage (8), calé à sa partie supérieure, tourne dans un sens ou un autre, le piston (3) monte ou descend. Quand il monte, le volume de la chambre de combustion, qui au départ est la chambre (9), augmente. Quand il descend, ce volume diminue. Le fond du petit piston (3) peut être creux ou plat, au gré du constructeur. Cependant, si le petit piston (3) et le piston moteur ont tous deux un fond creux, la forme de la chambre de combustion se rapprochera au mieux, dans la moyenne des positions, de la sphère. Si le fond du piston moteur est plat, cette forme pourra se rapprocher de l'hémisphàre. La figure 2 montre schématiquement un dispositif suivant l'invention, dans lequel le volume de la chambre de combustion peut être changé par l'intervention d'un servo-moteur incorporé. Un piston (3) se meut dans un cylindre (1) aménagé dans la culasse du moteur. Le piston (3) est solidaire d'un piston (10) qui voyage dans un cylindre à pression (13). Deux tubulures (11) et (12) sont prévues pour amener ou combiner la pression, qui peut être hydraulique, pneumatique à pression ou à dépression, ou autre. Lorsque la pression dans le cylindre (13) s'exerce sous le piston (10), celui-ci monte, entrainant avec lui le piston (3) et le volume de la chambre de combustion augmente. Au contraire, si la pression s'exerce au dessus du piston (10), la chambre de combustion diminue de volume. La figure 3 montre schématiquement un dispositif suivant l'invention, dans lequel le volume de la chambre de combustion initiale (9) peut être augmenté indirectement par la mise en communication de la dite chambre de combustion initiale (9) avec une chambre supplémentaire (1) aménagée dans la culasse du moteur. Une soupape (14) commandée par une came (15) permet cette mise en communication pendant la marche du moteur. La figure 4 montre schématiquement un dispositif suivant l'invention, dans lequel le volume de la chambre de combustion initiale (9) peut être augmenté indirectement par mise en communication de cette chambre initiale (9) avec plusieurs chambres supplémentaires (16) (17) et (18) aménagées dans la culasse du moteur. Un tiroir cylindre (4) est fileté intérieurement. Une vis (6), maintenue à hauteur constante grâce à un disque (7) qui fait corps avec la vis (6) et est placé entre deux butées, s'engage dans le filetage du tiroir cylindrique (4). Lorsque la vis (6) est entraînée par un pignon ou un engrenage calé à sa partie supérieure, elle tourne dans un sens ou un autre, et le tiroir (4) monte ou descend. En montant, il met successivement les trois chambres supplémentaires (16), (17) et (18) en communication avec la chambre de combustion initiale (9). La figure 5 montre schématiquement un dispositif suivant-l'invention, dans lequel un servo-moteur, qui peut être électrique, hydraulique, pneumatique à pression ou dépression, ou autre, est monté au moyen de supports (19) sur un système à vis analogue à ceux des figures 1 et 4. Le servo-moteur (20) est accouplé directement par un accouplement (21) à la vis (6). Cette vis (6) agit de la même façon que elles des figures 1 et 4. Ce servo-moteur, monte sur un système à vis, peut ètre muni ou non d'un réducteur ou d'un multipli i~eur de vitesse incorporé ou extérieur. D'autres dispositifs peuvent être conçus et réalisés pour l'application pratique, dans divers cas particuliers de la présente invention Celle-ci couvre le principe de la variation, directement ou indirectement, du volume de la chambre de combustion des moteurs à combustion interne, pendant leur fonctionnement, c'est à dire en marche. Les figuras 1, 2, 3, X et 5 montrent schématiquement des dispositifs suivant l'invention, en conjonction avec un cylindre unique, ceci pour la clarté de la description. Il est évident que, dans le cas plus habituel en pratique, de moteurs ulticylindriques, on prévoira une liaison entre eux des dispositifs agissant sur les cylindres. Certains éléments ne devront pas toujours etre multiplies par le nombre de cylindres. Les figures 6 7, 8 et 9 outrent différents exemples à ce sujet. Ces figures seront expliquées plus loin dans la présente description. En général, l'augmentation du volume de la chambre de combustion ne devra se faire qu'à partir du-moment où la pression à I'admission sera suffisante pour assurer un remplissage optimum. Cette pression pourra etre déterminée au cours d'essais préliminaires. Dans la plupart des cas, et notamment dans le cas de moteurs équipés d'un turbo-compresseur, une certaine vitesse correspond cette pression prédéterminée. Pour assurer le démarrage du dispositif suivant 11 invention, au bon moment, il suffit d'intercaler dans la commande un embrayage ou un enclencheur contralé par un pressostat ou un contacteur tachymétrique, réglés à la pression ou à la vitesse prédéterminées. Si l'on est désireux, et ce sera souvent le cas, de tenir compte d'un certain nombre de paramètres, tels, position de l'accélérateur, pression à l'admission, vitesse température, humidité, etc..., on aura recours à un appareillage électronique intégrant toutes ces données. De tels appareillages électroniques sont utilisés en automobile dans les nouveaux systèmes d'injec- tion et de freinage. La figure 6 montre schématiquement, pour un moteur 4 cylindres en ligne une commande par l'accélérateur d'un dispositif suivant l'invention. C'est là un schéma élémentaire. En pratique, on sera naturellement amené à utiliser un servo-moteur asservi à l'accélérateur. La figure 6 montre la pédale d'accélérateur (1*) montée sur un pivot fixe (2*), actionnant, par un palonnier (3*) un premier câble (ou tringle) (4*) relié au carburateur ou à la pompe d'injection et un second cable (ou tringle) (5*) relié au levier (6*) d'un multiplicateur de vitesse à engrenages contenu dans Le boitier (7*). L'arbre de ortie du ultiplicateur -,e vitesse est accouplé par I'inlermédlaire d'tin enrayage ou d'un en lencheur (8*) à un arbre à engrenages (17*j !onté sur deux paliers (11*) et (12*).L'arbre (17*) porte quatre engranages d'angles qui sont chacun accouplés à un engrenage d'angle cale à la partie supérieure d'urne vis faisant partie d'un système à vis, tels que ceux des figures 1 et 4. Les vis (13*), (1), (154) et (16*) sont ainsi actionnées par engrenages d'angle. Un ressort (l9*) relié à un point fixe (18*) est un ressort de rappel du levier (6*). Le pressostat (9*) ou le contacteur (10*), provoqueront l'embrayage ou l'enclenchement au moment voulu. La figure 7 montre schématiquement, pour un moteur 4 cylindres en ligne, un dispositif analogue à celui de la figure 6, adapté à un système à soupape suivant la figure 3. L'arbre à cames (17*) actionne les soupapes (20*), (21*), (22*) et (23*). Dans ce cas, le multiplicateur de vitesse peut s'avérer inutile et le levier (6*) peut attaquer directement le bout d'arbre (249), supporté par un palier (25*) en ligne avec les paliers (11*j et (12n). La figure 8 montre schématiquement un servo-moteur à mouvement linéaire (26*) actionnant, dans le cas d'un moteur 4 cylindres en ligne, des systèmes à vis tels que ceux des figures 1 et 4. La figure 9 montre schématiquement un servo-moteur (27*) à mouvement rotatif, actionnant dans le cas d'un moteur 4 cylindres, des systèmes à vis tels que ceux des figures 1 et 4. La figure 10 montre schématiquement un appareillage électronique (28*) relié aux paramètres choisis par le constructeur (A), (B), (C), (D), (E), (F) et (G) et au servo-moteur (29*) accouplé directement à l'arbre à engrenages (17*) monté sur les paliers (11*) et (12*) et entrainant, par l'intermédiaire de quatre couples d'engrenages d'angles les vis (13*), (14*) > (15*) et (16*) qui font partie de systèmes à vis analogues à ceux montrés schématiquement dans les figures 1 et 4. NOTA : Sur les figures 6, 8, 9 et 10, on a représenté, à titre exemplatif, la liaison entre les systèmes des quatres cylindres par une série d'engrenages d'angle commandés par un arbrc à engrenages. Cette liaison, entre les systèmes des différents cylindres, peut aussi se faire par chaine ou par courroie crantée. Dans ce cas, ce sont des pignons à chaine ou des poulies qui sont calées sur les vis. Evidemment, s'il s'agit de moteurs à plus de quatre cylindres, les liaisons se feront suivant les cas particuliers et les préférences du constructeur. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour faire varier, en marche, le volume de la chambre de combustion des moteurs à conhustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte un élément fixe (1) aménagé dans la culasse du moteur, un élément mobile (3) et un élément de commande permettant de manoeuvrer le dispositif de l'extérieur du moteur : soit une tige (6) fixée au piston (3) suffisamment longue pour sortir à I'ektérieur du moteur - on tire la tige (6) qui entraine le piston (3) pour augmenter le volume de la chambre de combustion (9) et on repousse la tige pour le diminuer, soit une vis (6) solidaire d'un disque (7) placé entre deux butées.Grace à ce disque et à ces deux butées, la vis (6) est maintenue à hauteur constante et quand elle tourne dans un sens ou un autre, le piston (3) monte ou descend et partant, le volume de la chambre de combustion (9) augmente ou diminue. 2) Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il fait varier indirectement le volume de la chambre de combustion par mise en commu nication ou non de la chambre de combustion initiale (9) avec une chambre supplé dentaire (i) grâce à une soupape (14) manoeuvrable de ltextérieur par la came (15). 3) Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il fait varier indirectement le volume de la chambre de combustion par mise en communication ou non de la chambre de combustion initiale (9) avec des chambres supplémentaires (16), (17) et (18). Un tiroir cylindrique (4) fileté intérieure- ment se meut dans un alésage aménagé dans la culasse du moteur. Quand la vis (6), engagée dans le filetage du tiroir (4) et entrainée par le pignon ou l'engrenage calé à sa partie supérieure, tourne dans un sens ou un autre, le tiroir (4) monte ou descend. Quand il monte, il découvre des lumières qui mettent successivement dés chambres supplémentaires (16); (17) et (18) en communication avec la chambre initiale (9).En même temps le volume de la chambre de combustion est augmenté de l'espace que le tiroir (4) a laissé derrière lui dans l'alésage où il se meut. Le contraire se passe quand le tiroir redescend. 4) Dispositif suivant les revendications I à 3 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu'il est commandé mécaniquement par l'accélérateur. L'accé lérateur (1*) monté sur le pivot (2*) actionne un palonnier (3*) relié par un cable (4*) au carburateur ou à la pompe d'injection et par un second cable au levier (6*) d'un multiplicateur de vitesse inclus dans le bottier (7*). L'arbre de sortie de ce multiplicateur actionne, par l'intermédiaire d'un embrayage ou d'un enclencheur (8*) l'arbre à engrenages (17*), lequel comporte quatre engrenages d'angles ou quatre cames, ceci pour actionner respectivement les engrenages d'angles (13*), (14*), (15*) et (16*) qui actionnent des systèmes vis ou les cames (20*), (21*), (22*) et (23*) et les soupapes correspondantes de systèmes à soupapes. Un pressostat (9*) influencé par la pression à l'admission du moteur et un contacteur tachymétrique (lu*) actionnant au moment voulu l'embrayage ou l'enclencheur (8-*). 5) Dispositif suivant les revendications 1 et 4 caractérisé en ce qu'il comporte un servo-moteur incorporé, le cylindre (1) et le piston (3) formant un servo-moteur incorporé au dispositif, ou accouplé directement (20) par l'accouplement (21) à la vis (6). 6) Dispositif suivant les revendications 1 et 4 caractérisé en ce qu'il équipe chacun des cylindres d'un moteur et est actionné par un servo-moteur à action linéaire ou rotative (20). 7) Dispositif suivant les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que sa commande comporte un appareillage électronique (28*) intégrant automatique met les paramètres choisis par le constructeur tels que la pression à l'admission, la position de l'accélérateur, la vitesse, la température, l'humidité, et relié par les conducteurs A, B, C, D, E, F et G aux instruments ou sondes influencés par les paramètres choisis et relié d'autre part auxservo-moteurs (20) qu'il commande en fonction des dits paramètres. Le servo-moteur (29*) peut également actionner l'arbre à engrenages d'angles (17*) monté sur les paliers (11*) et (12*) et actionnant par les engrenages d1angles les via (13*t, (14*), (15*) et (16*). 8) Dispositif suivant les revendications 1 à 6 prises dans leur ensemble caractérisé on ce qu'il comporte un moyen de maintenir ou de réduire au minimum ou à sa valeur initiale, le volume de la chambre de combustion quand la valeur de la pression à l'admission ou la vitesse du moteur est inférieure à celle déterminée ou cours d'essais préliminaires. Ce moyen comportant notamment un pressostat influencé par la pression à l'admission, ou un contacteur tachymé- trique, préréglés suivant ces essais ét provoquant la mise en action d'un ressort de rappel (19*) ou d'un servo-moteur (26*) ou (27*) ou (29*) pour ramener le dispositif à la position correspondant au volume initial de la chambre de combustion (