Brevet FR2647508A1 — publié le 19901130

La présente invention concerne un dispositif permettant de faire varier le taux de compression d'un moteur à combustion interne et de ce fait d'améliorer son rendement quand son utilisation n'est pas maximale, c'est à dire, si son remplissage est incomplet. Actuellement, d'une maniée générale, le taux de compression d'un moteur est déterminé à sa conception selon les caractéristiques recherchées et conditions techniques du moment. Pour obtenir le meilleur rendement, un moteur doit travailler avec un taux de compression le plus élevé possible. Mais les conditions d'utilisation, surtout des moteurs des véhicules automobiles, sont tres variables. Pour moduler la puissance, on agit habituellement sur le remplissage des cylindres. Par conséquent, le moteur dont le taux de compression géometrique constant est déterminé a la conception travaille en pratique le plus souvent avec un remplissage incomplet et un taux de compression volumique inférieur. Le dispositif selon l'invention permet de faire varier le taux de compression geometrique selon Tes conditions momentanées d'exploitation du moteur et de le faire travailler avec un taux de compression volumique optimal. De ce fait le moteur travaille toujours dans les conditions de rendement optimal, le plus économique. Les paliers du vilebrequin du moteur selon l'invention sont incorporés dans les bras oscillants, dont une extremité est solidaire de leur axe de rotation, logé dans le carter, et l'autre extremité est supportée par les excentriques, solidaires, eux, de leur propre axe. La rotation des exentriques, engendrée par un vérin hydraulique, fait modifie la position du bras et, par conséquent, la position du vilebrequin par rapport au cylindre et culasse. I1 en résulte une variation de taux de compression géométrique. Le fonctionnement du vérin hydraulique, alimente par une pompe, est commande par le système électronique, qui regit l'ensemble des fonctions d'alimentation et d'allumage du moteur. Cette technique de gestion de moteur est connue et couramment utilisée. Le dispositif de variation de taux de compression est de préférence complété par un dispositif de contrôle du diagramme de distribution et d'amplitude d'ouverture des soupapes, afin d'éviter les risques de collision entre les soupapes et le piston quand le taux de compression crott et que le piston en point mort haut est très prés de la culasse. Ce dispositif ne +ait pas l'objet de la présente invention. Bien entendu, d'autres modes de réalisation du dispositif sont possibles. Les bras porteurs du vilebrequin peuvent etre en porte-å-faux, actionnés directement par leur axe; au lieu des excentriques, chaque breas peut être directement supporté par un vérin; les excentriques peuvent être remplacés par des cônes coulissants etc. Le mouvement du bras s'effectuant selon un axe fixe provoque une variation de position latérale de l'axe du vilebrequin par rapport à l'axe du cylindre, mais l'amplitude de ce mouvement étant faible, cette variation peut être negligée. Evidamment, il est possible d'assurer la linéarité du déplacement de l'axe du vilebrequin soit par l'utilisation des deux supports mobiles (excentriques, cônes etc.) disposés symétriquement, soit par l'emploi de parallélogramme de Watt. Il semble toutefois, qu'il s'agirait la d'une complication inutile. Une variante de l'invention consiste en l'utilisation d'un piston distributeur à la place de la classique distribution par les soupapes. Cette technique en soi est connue et ne fait pas l'objet de la présente invention, cette derniere revendiquant toutefois deux points de difference. D'une part, l'utilisation de variation de position du vilebrequin, cette fois ci du vilebrequin auxiliaire, selon la technique décrite ci-dessus, d'autre part l'utilisation d'une bielle dont la longueur est inférieure à la course du piston. Cette solution offre plusiers avantages. D-une part, la course du piston distributeur est moins importante que celle du piston principal, son diamètre est plus petit et sa vitesse de rotation la moitié de celle du vilebrequin principal; par conséquent, les forces agissantes sur le vilebrequin auxiliaire sont nettement moins élévées, ce qui rend la variation de sa position plus aisée. En outre, la modification de sa position influe directement sur la distribution, celle-ci étant réalisée par le piston distributeur, ouvrant et fermant les conduits d'admission et d'échappement. Ceci est clairement illustré par les diagrammes fig. 3 et 4. Le diagramme montre aussi l'influence de la bielle extra courte.La courbe représentant le mouvement du piston principal est proche d'une sinusoïde (celle-ci serait parfaite si la longueur de bielle approchait lSinfini), la courbe du mouvement du piston distributeur est aplatie dans sa partie haute, prolongeant ainsi le temps d'ouverture des conduits. La dissymétrie de cette courbe selon son axe horizontal est due a l'utilisation de la bielle extra-courte. Bien entendu, le piston distributeur nécessite l'emploi des obturateurs secondaires, mais ceux-ci n'étant pas exposés aux hautes pressions peuvent être légers et donc facilement manoeuvrables. Leur commande est de préférence aussi variable. La technique de ces obturateurs secondaires étant connue, elle ne fait npas l'objet de la présente invention. Les dessins annexés fig. 1 et 2 presentent, à titre d'exemple, deux principales variantes de réalisation de l'invention. Les-+igures 3 et 4 représentent schématiquement le mouvement des pistons dans la solution du moteur à distribution par piston auxiliaire. La figure I présente en coupe transversale un moteur équipé du dispositif de variation de taux de compression par le déplacement du vilebrequin. La figure 2 présente un moteur muni d'un piston distributeur, rélié au vilebrequin auxiliaire par une bielle extra-courte. Le vilebrequin auxiliaire est équipé du dispositif de variation de taux de compression. La fioure 3 illustre les mouvements des pistons principal et auxiliaire du moteur représenté sur la figure 2 avec le taux de compression 1:9. La figure 4 illustre les mouvements des pistons principal et auxiliaire du moteur représenté sur la figure 2 avec le taux de compression 1:27. La figure 1 représente le cylindre (1), dans lequel se déplace alternativement le piston (2), relie par la bielle (3) au vilebrequin (4i. Chaque palier (5) du vilebrequin (4) est solidaire d'un bras porteur (6). Une extremité du bras (6) est solidaire de son axe de rotation (7), maintenu au carter (8) par les paliers (9). L'autre extremité du bras est supportée par l'excentrique (10), solidaire avec son axe de rotation (11) Cette axe est maintenu au carter par les paliers Dans sa partie supérieure, le cylindre est coiffé d'une culasse (21), équipée d'une distribution par soupapes selon la technique connue. La surface de la culasse (21) et du piston (2) en son point mort haut delimite la chambre de combustion (22). Si le système de commande ordonne l'augmentation du taux de compression, la pompe hydraulique augmente le volume d'huile dans le cylindre (17) et provoque ainsi le déplacement du piston (16). Ceci a pour consequence la rotation de l'excentrique (10) et il en résulte le déplacement du vilebrequin (4) vers le haut. Le piston (2i, dont la course est constante, se trouve en son point mort haut plus près de la culasse (21) et le volume de la chambre de combustion (22) diminue. La diminution du taux de compression est opérée de façon Inverse, le clapet (non représenté), faisant partie du système de commande, fait diminuer le volume d'huile dans le cylindre (17). La figure 2 représente le cylindre (1), dans lequel se déplace alternativement le piston (2), rélié par la bielle t3) au vilebrequin (4). Le palier (5) du vilebrequin (4) est solidaire du carter (8). Dans la culasse (21) est situé le cylindre auxiliaire (23), dans lequel se déplace alternativement le piston distributeur (24). Les pistons principal (2) en son point mort haut et auxiliaire (24) en son pint mort bas délimitent la chambre de combustion (22). Le piston auxiliaire (piston distributeur) (24) est rélié par la bielle (25) au vilebrequin auxiliaire (26). Le palier (27) du vilebrequin (26) est solidaire du bras porteur (6/. Une extremité du bras (6) est solidaire de son axe de rotation (7), maintenu a la culasse (21) par les paliers (28).L'autre extremité du bras est supportée par l'excentrique (10), solidaire avec son axe de rotation tell). Cette axe est maintenu a la culasse par les paliers (29). Le levier (13), solidaire avec l'axe (11) est connecte par l'axe (14) avec la tige (15)dru piston (16). Le piston (16i coulisse à l'intérieur du cylindre (17) rélié par le tuyeau haute pression (18) avec la pompe hydraulique (non représentée) entratnee par le vilebrequin. Système d'alimentation du cylindre (17) est réalisé selon la technique connue et gere par le système éléctronique du moteur. Le cylindre (17) est attache a la culase par l'axe (30). Pour contrecarer les forces d'inertie, le bras (6) est maintenu en contact avec l'excentrique (10) par le ressort Le vilebrequin auxiliaire (27i est entratné par le vilebrequin principal Si le système de commande ordonne l'augmentation du taux de compression, la pompe hydraulique augmente le volume d'huile dans le cylindre (17) et povoque ainsi le déplacement du piston La diminution du taux de compression est opérée de fanon renverse, le clapet (non représenté), faisant partie du système de commande, fait diminuer le volume d'huile dans le cylindre (17). Les figures 3 et 4 représentent les diagrammes de mouvement des pistons principal et auxiliaire et l'incidence de déplacement du vilebrequin auxiliaire- sur l'ouverture des conduits d'admission et d'echappement. La courbe P représente le mouvement du piston principal, la courbe iii celui du piston auxiliaire. Les droites a et b sont les limites supérieure et inférieure des conduits. La présente invention est destinée particulièrement aux moteurs a combustion interne, travaillant selon le cycle a quatre temps. Toutefois, il est possible de l'utiliser sur les moteurs a deux temps, surtout lorsque ceux-ci sont alimentes par un compresseur. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de faire varier le taux de compression d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il est constitué par deux ou plusieurs bras 2. Dispositif permettant de faire-varier le taux de compression d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il est constitué par deux ou plusieurs bras (6) solidaires des paliers (27) du vilebrequin auxiliaire S26). Les bras sont mobiles par rapport a la culasse 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le bras (6) est articulé selon son axe (7). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la fixation du bras toi au carter (8) ou à la culasse (21) est réalisée par un parallelogramme de Watt. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que son mouvement est engendré par les vérins hydrauliques, agissant directement sur les extremités libres des bras (6). 6. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que son mouvement est engendré par les excentriques (10) agissant directement sur les extremités libres des bras (6). 7. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que son mouvement est engendré par le mouvement des cônes agissant directement sur les extremités libres des bras (6).