Brevet FR2608211A1 — publié le 19880617

De nombreux essais ont été faits dans un moteur 4 temps pour remplacer les soupapes d"ouverture perpendiculaire à la surface d'obturation par des dégagements de lunières glissant latéralement, mais aucun des systèmes employés n'a pu être utilisé dans les fabrications de série. Mais des tentatives comme celle d'Aspin ont montré qu'une solution satisfaisante pouvait être trouvée. Celle-ci qui est rappelée dans la figure 1 annexée a correctement fonctionné; elle était basée sur l'utilisation pour chaque cylindre d'une partie mobile constituée d'une valve rotative (a) tournant au dessus d'un piston concave (b) et entraînée par la roue (c), elle même pilotée par l'arbre de commande (d); l'espace entre piston au point mort haut et valve rotative constituant la chambre de combustion (e); le rafroidissement étant assuré par une circulation d'air frais amené par une conduite (f). Elle présentait l'immense avantage, par sa forme même, de bien résister aux déformations dues aux variations importantes de température; mais son exécution en grande série n'était pas compatible avec les ajustages nécessaires. La présente invention apporte un remède simple aux difficultés d'usinage et d'étanchéité qui sont les problèmes principaux de toute distribution rotative; elle comporte d'autres a-antages et est aisément exécutable én série. Selon l'invention, l'exécution pour cnaque cylindre est caractérisée, dune part pour la partie mobile à axe de révolution confondu avec iraxe du cylindre par une face intérieure de révolution possédant au moins une lumière pour assurer l'admission et l'échappement et une face extérieure constituée par une portioa de sphère; d'autre part l'exécu- tion de la partie fixe reliée aux conduits d'admission et d'échappement est caractérisée par une face intérieure constituée par une portion de sphère ayant, à la tolérauce près, le même rayon que celui de la sphère de la partie mobile; la face extérieura ayant une forme appropriée pour s'adapter au passade des conduits d'admission et d'échappement; la base de la partie mobile en contact avec la chemise d@ cy Gindre (ou avec le cylindre) possède ini diamètre au moins eg,aL à celui d cylindre. Selon un mode préférentiel de réalisation, la face intérieure de la partie mobile est légèrement convexe pour augmenter la résistance aux efforts de pression. Il est avantageux d'avoir recours à des matériaux isolants., tels. que les céramiques, sur les parties exposées à de hautes températures; de même il est intéressant que certaines portions des. deux éléments fixes et mobiles soient recouvertes d'une "céramique" ayant un bas coefficient de frottement aux températures élevées tout en résistant bien à ces températures, par exemple des "céramiques" commercia- lisées sous le nom de REVETOX ou de K'RAMIC. Il est possible et même souhaitable de réduire l'importance des variations. de frottement; en efft, ceux-ci sont faibles quand la pression à l'intérieur du cylindre n'est pas. élevée, mais. ils deviennent importants quand la pression est élevée, ce qui est Le cas pour un moteur lors de l'explosion. Pour mémoire, on peut rappeler la solution ingénieuse, mais compliquée utilisée avec un grand succès par Aspin: la variation à chaque instant de: la vitesse de rotation de la partie tournante par l'emploi d'un train planétaire propre à chaque cylindre. Les progrès dans les roulements permettent à ceux-ci d'encaisser des. charges élevées: il est donc possible de limiter le déplacement axial de la partie rotative en faiporter celle-ci sur une butée largement dimensionnée dont l'autre partie sera liée à un portique faisant corps avec le bloc-cylindre. Cette dispositlon peut encore être perfectionnée par l'utilisation d'une contre-pression proportioalelle, en principe, à la pression qui règne dans le cylindre Il suffit l'intercaler entre la butée (ou le roulement) et le portique une capsule déformable dans une seule direc- tion, celle opposée à l'action de la pression tins le cylin- dre; cette d3formation peut hêtre due à la pression régnant dans le cylindre grâce à un conduit reliant la partie sup - rieure la cylindre avec la capsule, elle peut aussi être provoquée par l'échauffement et le refroidissement du fluide de la capsule par effet Peltier, solution qui permet tous les réglages possibles. il convient de remarquer que la déformation de la capsule peut être augmentée ou diminuée en faisant agir sur la hutée (ou le roulement) un Levier commandé par la capsule. Ces dispositions ne sont pas limitées à la distribution d'un moteur à combustion interne: elles peuvent être égale- ment. employées à la place des clapets dans les compresseurs ou les moto-compreseurs où elles ne présentent pas les mêmes inconvénients d'inertie que les clapets. Dans l'utilisation compresseur ou moto-compresseur, la base de la partie mobile est plate, et dans celle-ci débouche le (ou les) conduit(s) reliant le cylindre avec les tubulures d'admission ou d'échappement; il est bon de remnr- quer que : - dans. Ce cas. la surface de contact de la partie mobile avec Le cylindre peut être beaucoup plus grande que celle du cylindre où se produit la compression, disposition particulièrement avantageuse pour les derniers étages de compressien, - l'axe de rotation de la partie mobile peut être différent de celui du cylindre. Dans un. moteur, les lumières sur les parties sphériques fixes et. mobiles ont la forme de "triangles ou de rectangles courbes" dont il est avantageux que l'angle au sommet, c'est à dire l'ouverture de. la fente, soit tel que l'admission ou l'échappement ait la duré maxima tout ea tenant compte qu'un angle au sommet trop faible (fente très fine) peut engendrer des turbulences nuisibles. Pratiquement Le triangle constituant la Lumière sur la partie mobile aura un. angle au sommat compris entre 6 et 36 degrés, ce qui correspond à un angle au sommet compris entre 36 et & degrés sur les parties fixes. Dams un moteur, l'allumage du mélange combustible pourra être assuré en un ou plusieurs points grâce à des bougies convenablement placées sur la partie fixe pour que l'étin- celle ait lieu devant une lumière de la partie mobile correspondant à La position de la bougie sur la partie fixe. Une, autre disposition peut etre intéressante: un système d'allumage analogue à celui décrit dans le hrevet d'addition N 2.541.526 du 29 Avril 1982, lié au brevet français NO 2.541.525 du 12 Janvier 1982, ce système d'allumage est placé à la partie supérieure da la. partie mohile; l'étan- chéité sera faite aisément le long du fourreau qui servira éventuellement à communiquer le mouvement à la partie mobile; dans ce cas, La présence d'une hobine placée au dessus de chaque électrode positive serait indiquée pour supprimer les difficultés posées par l'acheminement de la haute tension. Enfin il peut être intéressant de prévoir pour l'exécu- tion de La chambre de combustion un volume nettement supérieur à celui nécessaire pour obtenir le taux de compression désiré; le volume excédentaire sera utilisé pour placer des éléments en relief destinés à réduire le volume de la chamhre de combustion à celui nécessité par le taux de compression choisi. Ces éléments qui pourront. faire partie intégrante de la partie mobile ou être rapportée sur celle-ci, peuvent être profilés pour former an quelque aorte "des ailettes de turbine" destinées, suivant les formes, à. aspirer le mélange carburant d'un côté et à faciliter l'échappement des gaz brûlés de l'autre. La description suivante, en référence aux dessins annexés., est. donnée à titre d'exemple; toutes les variantes indiquées s'en déduisant facilement. Les figures 2, 3 et 4 sont l'illustration du principe de cette distribution où le nombre de lumières sur la par tie fixe est le double de ceiii sur la partie mobile. La figure 2 est une coupe suivant A - A des parties fixes et. mobiles dont les figures 3 (partie fixe) et 4 (partie mobile) sont Les vues de dessous de ces. parties. La figure 5 montre le dispositif simple constitué par une butée dont la fonction est d'éviter une augmentation importants des frottements entre les. deuL parties. La figure 6 montre un dispositif plus compliqué constitué, en particulier, par une capsule contenant un fluide aaus une pression variant proportionnellement à la pression régnant dans la cylindre; dans catte capsule peut déboucher un petit conduit la reliant au cylindra ou peut se trouver un élément fonctionnant par l'effet Peltier. flans les figures 2 et 4, la partie mobile intérieure (1) comprend une lumière (2) mettant en communication successivement les collecteurs d'échappement et d'admission avec l'intérieur du cylindre; cette partie mobile repose sur le rebord (3a) de la chemise (3) par une couronne circulaire (4) échancrée par la lumière (2) et recouverte d'un produit de glissement genre REVETOX; cattte partie intérieure est préférablement recouverte d'un revêtement anti-chaleur. La partie mobile extérieure (5) est obligatoirement une zône sphérique dont la ou les lumières ont un angle au sommet déterminé au plus égal à celui de lintérieur de la fente. Cette partie mobile tourne autour d'un axe creux (6) qui sert au passage d'une céramique (7) (ou de tout autre isolant) contenant l'électrode (8) et qui permet la rotation de cette partie mobile grâce à un engrenage (9). Dans les figures 2 et 3, la partie fixe intérieure (10) est une zöne sphérique d'un rayon égal, à la tolérance près, à celui de la partie extérieure de la partie mobile; elle comporte n échancrures pour L'échappement et n pour l'admis- sion (celles-ci étant, en principe, de mêmes dimensïons) si la partie mobïle comporte n échancrures. De plus, ces échancrures sont liées, aux tolérances près., par la relation: 2x + 3y = 1800 si n = 2x + 3y = 900 si n = 2 dans laquelle x désigne l'angle au sommet de l'échappement et de l'admission, y désigne l'angle au sommet de la fente mobile la partie fixe extérieure est un cylindre ou une fraction de 2 cylindres munis de pattes de jonction (11) afin de relier celle-ci au bloc de compression. Cette partie fixe comporte évidemment des conduits cor rentament dimensionnés pour permettre l'arrivée du mélange carburant et l'échappement des gaz brûlés. Les avantages de cette solution sont évidents: - la partie mobile, non saumise à des mouvements alternatifs et aux problèmes, d'inertie causés par ceux-ci, permet d'atteindre des vitesses élevées de rotation, ces pauvant entre très élevées si la partie mobile comporte 2 fentes ou plus (division par 4 de la vitesse de rotation de l'arbre moteur avec 2 fentes). Cette constatation nbest pas limitée aux moteurs; elle est valahle pour les compresseurs qui deviennent ainsi moins chez à fabriquer puisqua le débit, proportionnel à la vi tes- se de rotation, peut être très. augmenté grâce à la suppres- sion des clapets qui imposent, en rais on de leur inertie, une limitation assez. basse de la vitesse de rotation. - le nombre de pièces constitutives par cylindre est diminué de façon très importante (plus des deux tiers). R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif rotatif pour l'admission et l'évacuation des gaz adaptable à chaque cylindre d'un moteur ou d'un compresseur caractérisé par l'agencement géométrique de ses partes mobiles. et fixes: - l'intérieur de la partie mobile, en contact direct avec le gaz comprimé est de révolution et pssède au moins une lumière pour assurer l'admission et l'échappement; l'extérieur de la partie mobile est une portion de sphère, la base de cette partie mobile en contact avec la chemise du cylin- dre (ou avec le cylindre) possède un diamètre au moins égal à caloi dn cylindre; - l'intérieur de la partie fixe en contact avec rieur de la partie mobile est une portion de sphère d'un rayon égal, à la tolérance près, à celui @@ de la sphère dont une partie constitue l'extérieur de la partie mobile et est percé de lumières en nombre douhle du nombre de lumières de la partie mobile; la partie extérieure de cette partie fixe possède une forme appropriée pour recevoir les conduits d'admission et d'échappement auxquels elle est reliée. 2 - dispositif rotatif pour l'admission et l'évacuation des gaz adaptable à chaque cylindre d'un moteur ou d'un compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1 intérieur de la partie mobile est légèrement convexe. 3 - Dispositif rotatif pour l'admission et l'évacuation des gaz adaptable à chaque cylindre d'un moteur ou d'un compresseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la face intérieure de la partie mobile ainsi que les lumières de celle-ci est recouverte d'un matériau céramique isolant thermiquement tandis que la face extérieure (ou la face intérieure de la partie fixe) est recouverte d'une matière ayant un très has coefficient de frottement à haute température, par exemple du type commercialisé sous le nom. de "REVETOX" ou de "K'RAMIC". 4 - Dispositif rotatif pour l'admission et L'évacuation des gaz adaptable à chaque cylindre d'un moteur selon la revendication 1, caractérisé par la présence, sur la surface intérieure. de la partie mobile, d'éléments en relief desti- nés à adapter le volume de la chambre de combustion au taux de compression choisi. 5 - Dispositif rotatif pour l'admission et l'évacuation des gaz adaptable à chaque cylindre d'un moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les angles au sommet des fentes des parties mobiles et fixes sont liés, aux tolérances près, par la relation: 2x + 3y = 1800 si La partie mobile possède une échancrure, 2x + 3y = 900 si la partie mobile possède deux échancrures, x étant l'angle au sommet des fentes fixes, y étant l'angle au sommet de la (ou des) fente (s) mobile(s). 6 - Dispositif rotatif pour l'admission et l'évacuation des gaz adaptable à chaque cylindre d'un moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'angle au sommet de la fente mobile varie entre a (six) et 36 (trente six) degrés.