Brevet FR2638203A1 — publié le 19900427

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A DISPOSIEllF ROTATIF D'ADMISSION ET D'ECHAPPEMENT. L'invention concerne un moteur à explosion à quatre temps sans soupape. Un moteur à explosion à quatre temps est constitué d'une part d'une pluralité de cylindres dans lesquels coulissent des pistons animés par un vilebrequin, et d'autre de coupres de soupapes d'admission et d'échappement communs à chaque cylindre et commandés par un arbre à cames tournant deux fois moins vite que le vilebrequin auquel il est associé. Les cames sont disposées sur cet arbre de telle sorte que les quatre temps du moteur, à savoir "admission, compression, explosion-detente, échappement", soient respectés, ceci se produisant par l'ouverture et la fermeture séquentielles des soupapes, libérant ainsi des passages débouchant soit sur des canalisations d'alimentation, soit sur des évacuations d'échappement. Le fonctionnement de ces soupapes pose de nombreux problèmes, notamment au niveau du synchronisme de leur fermeture, problèmes qui conduisent, malgré tous les progrès réalisés dans ce domaine, à des pertes de puissance et à des limitations du nombre de tours de rotation du moteur. L'invention consiste à pallier ces inconvénients et concerne une nouvelle architecture du moteur qui fonctionne sans soupape. Elle concerne plus précisément un moteur à explosion dans lequel sont prévus deux tubes cylindriques rotatifs, l'un dit d'admission et l'autre dit d'échappement, ces deux tubes étant communs à tous les cylindres et comportant chacun autant de lumières qu'il y a de cylindres, ces lumières étant destinées à venir séquentiellement en eomcidence avec des passages permettant ou non la mise en communication de chaque cylindre avec l'intérieur du tube d'admission ou d'échappement. L'alimentation en mélange gazeux et l'échappement des gaz brûlés se font alors respectivement par l'extrémité des tubes concernés, la combinaison des lumières avec les passages jouant alors le rôle des soupapes d'admission et d'échappement des moteurs classiques. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles: - la figure 1 représente une vue du tube d'alimentation en mélange gazeux conforme à invention; - la figure 2 représente une vue du tube d'évacuation des gaz brûlés conforme à l'invention; - les figures 3, 4 et 5 sont des illustrations schématiques d'une pseudocoupe réalisée selon (xy) des figures 1 et 2, coupe qui met en évidence les lumières d'admission et d'échappement conformément à l'invention, et ceci pour différentes positions du piston dans le cylindre. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. Selon une caractéristique de l'invention et comme cela vient d'entre dit, toutes les parties: bloc-moteur, bielles, piston d'un moteur classique ainsi que les organes d'alimentation (carburateur, pompe à injection) et les organes d'évacuation (pot d'échappement) sont conservées mais les soupapes d'admission et d'échappement propres à chaque cylindre sont remplacées par un tube d'admission d'une part et par un tube d'échappement d'autre part. Ces deux tubes sont entrainés en rotation et sont communs à tous les cylindres. Comme le montrent les figures 1 et 2, le tube d'alimentation (la) d'axe (xx') est rendu solidaire d'un pignon (4a) de diamètre Qi. Une courroie crantée (5) elle-même entrainée par un pignon (6) de diamètre 2 du vilebrequin d'axe (y'y"), entraine ce tube (la) en rotation; le rapport entre les deux diamètres est =/2. Ce tube (la) comporte, réparties sur sa longueur, autant de lumières (10a) que le moteur comporte de cylindres. Ces lumières (l0a) en tournant sont destinées à venir obturer ou libérer un chemin entre chaque cylindre et flnténeur du tube d'alimentation, comme cela sera mieux illustré au moyen des figures 3, 4 et 5.Ces lumières (l0a) tournent au niveau du bossage (12a) prévu dans la culasse, ltétanchéité étant assurée par des joints (13). L'autre extrémité du tube d'alimentation (la) est rendue solidaire d'un conduit (22a). Une bride (20) fixe, coopérant avec un joint torique (21), assure cette fixation. Ce conduit (22a) relie l'intérieur du tube (la) à l'organe d'alimentation (23) qui peut être un carburateur ou une pompe à injection. Les flèches (fl) illustrent le flux gazeux entrant dans ce conduit (22a). Une rampe (27) permet le graissage des paliers (7) qui supportent ce tube d'alimentation (la > . La figure 2 illustre un tube d'échappement (lb) en tous points similaire au tube d'alimentation (la), sauf en ce que les gaz brulés symbolisés par les flèches (f2) s'échappent du tube vers ltorgane d'échappement (pot d'échappement non représenté). L'indice (b) remplace pour ce tube d'échappement (lb) l'indice (a) utilisé pour le tube d'admission. Aussi bien dans le cas du tube d'alimentation (la) que du tube d'échappement (lb), les flux (fl) et (f2) peuvent être accéIérés au moyen d'une turbine (non représentée) qui favorise l'admission et l'échappement. Les tubes (la) et (lb) sont fixés au moyen de vis (3) sur les paliers (7). Les figures 3, 4 et 5 sont des pseudo-coupes selon (xy) des figures 1 et 2. On y retrouve le tube d'alimentation (la) et le tube d'échappement (lb) logés dans la culasse (100). Le piston (51) animé par une bielle (52) se meut à l'intérieur du cylindre (50) situé dans le bloc moteur (101), équipé de ses circuits de refroidissement (102) et de sa bougie (110). Un couvercle (111) recouvre la culasse (100). La figure 3 montre la position des lumières (10a) et (lob) du tube d'alimentation (la) et (lb) au niveau de l'un des cylindres (50). Le piston (51), dans cette phase de fonctionnement, est au point mort haut (PMH). On se trouve au début d'un cycle. La lumière (lova) correspondant au cylindre concerné arrive au droit d'un passage (60a) réalisé dans la culasse (100), passage qui communique avec le cylindre (50). En concommitence, la lumière (lob) correspondant au même cylindre (50) se trouve en position dite éclipsée, ce qui correspond à la fermeture du passage (60b) communiquant lui aussi avec le cylindre (50). La figure 4 montre pour ce même cylindre (50) la position des lumières (l0a) et (lOb) de chaque tube (la) et (lb) lorsque le piston (51) a commencé sa descente selon (F). La lumière (lOa) du tube d'alimentation (la) débouche sur le passage (60a). Dès qu'elle se positionne face à celui-ci, il y a communication entre le cylindre et le tube (la). 1l en résulte une aspiration (flèche A1) du mélange dans le cylindre (50). Dans le même temps, le tube d'échappement (lb) et donc la lumière (lOb) continuent leur rotation, et le passage (60b) reste obturé. La figure 5 illustre le dernier temps du cycle lorsqu'après l'explosion et la détente, le piston (51) est en cours de remontée, la lumière (lOa) se trouve en dehors du champ du passage (60a); l'alimentation est obturée. Tandis que la lumière (lOb) libère un chemin (flèche E1) pour l'évacuation des gaz. Lorsque le piston (51) finit son ascension, les deux lumières (lOa) et (lOb) se retrouvent dans la position illustrée par la figure 3. Un nouveau cycle peut alors recommencer. On obtient donc, conformément à l'invention, la fermeture et l'ouverture séquentielles, via le passage (60a) ou (60b), de l'alimentation et de l'échappement par communication ou non communication de l'intérieur du cylindre (50) avec l'intérieur du tube (la) ou (lb). Les quatre cyeles "admission, compression, explosion-détente, échappement" symbolisés par quatre cadrants référencés (C), (A), (E) et (ED), sont respectés lors de la rotation selon les flèches (ra) et (rb) des tubes (la) et (lb). Les figures 3, 4 et 5 ne sont que des illustrations données à titre d'exemple à un instant donné. Toute la description a porté sur un cylindre mais le nombre de cylindres n'est pas limitatif, l'essentiel étant qu'il y ait un tube d'alimentation (la) et un tube d'échappement (lb) communs à tous les cylindres, tubes munis d'un nombre de lumières (l0a, lob) égal au nombre de cylindres, ces lumières étant positionnées de telle sorte que, durant la rotation de chacun des tubes (la) et (lb), les séquences souhaitées d'ouverture et de fermeture de l'alimentation et de l'échappement soient respectées. Comme cela a été dit précédemment, toutes les parties d'un moteur tel que le bloc moteur, les bielles, le piston ainsi que les organes d'alimentation (carburateur, pompe à injection) et les organes d'échappement (pot d'échappement) sont conservées. Conformément à l'invention, les soupapes d'admission et d'échappement sont remplacées par le tube d'admission (la) et d'échappement (lb) tel que défini précédemment, tube commun à tous les cylindres. Comme l'arbre à cames commandant les soupapes dans un moteur à explosion à quatre temps classique, les tubes d'admission et d'échappement, objets de l'invention, sont entrainés par la rotation du vilebrequin et tournent à demie vitesse de celui-ci grâce à la courroie crantée (5), ce qui permet d'obtenir le réglage optimal du moteur: AOA : Avance, Ouverture, Admission; RFA Retour, Fermeture, Admission; AOE : Avance, Ouverture, Echappement; RFE : Retard, Fermeture, Echappement. Les tubes sont portés par des paliers (7) graissés qui assurent leur rotation. Un des paliers est prévu pour éviter le déplacement latéral de chaque tube. Les liaisons extrêmes des tubes avec les organes d'alimentation et d'échappement des gaz brûlés se font au moyen de joints étanches de type torique. REVENDICATIONS 1. Moteur à explosion à quatre temps, fonctionnant sans soupape constitué d'une culasse (100), d'un vilebrequin et d'une uralité de cylindres (5 O), dans lequel se meut un piston (51), caractérisé en ce qu'il eomprend un tube d'alimentation (la) et un tube d'échappement (lb); ces deux tubes (la) et (lb), mis en rotation, étant communs à tous les cylindres (50) du moteur et comportant chacun autant de lumières (lova) et (lOb) qu'il y a de cylindres (50), ces lumières (10a) et (lOb) étant agencées pour venir séquentiellement, en fonction de la position du piston (51) dans le cylindre (50) durant la rotation des tubes (la) et (lb), en eolncidence avec des passages (60a) et (60b) réalisés dans la culasse (100) du moteur; ces passages (60a) et tube communiquant avec chaque cylindre (50) de telle sorte que: - d'une part, lorsqu'une lumière (la) ou (lb) se trouve face au passage (60a) ou (60b) qui lui est associé, la mise en communication du tube (la) ou (lb) avec le cylindre (50) soit réalisée, assurant ainsi respectivement l'ouverture de l'alimentation ou l'échappement des gaz brûlés; - d'autre part, lorsqu'aucune lumière (la) ou (lb) se trouve face au passage (60a) ou (60b) qui lui est associé, ltabsence de communication du tube (la) ou (lb) avec le cylindre assure respectivement la fermeture de l'alimentation ou de l'échappement des gaz brûlés. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tube d'alimentation (la) et d'échappement (lb) est rendu solidaire d'un pignon (4a) de diamètre IZh, entrainé en rotation, via une courroie crantée (5), par un pignon (6) de diamètre 02 solidaire du vilebrequin d'axe (y'y"), le rapport entre les diamètres des pignons (4a) et (6) étant(l=41/2, de telle sorte que les tubes d'admission et d'échappement soient entrainés par la rotation du vilebrequin et tournent à demie vitesse de celui-ci. 3. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités du tube d'alimentation (la) et du tube d'échappement (lb) opposées au pignon (5) communiquent respectivement avec l'organe d'alimentation et l'organe d'échappement des gaz brûlés. 4. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une turbine est disposée à la sortie du tube d'alimentation (la) et du tube d'échappement (lb) pour améliorer les debits (fl) et (f 2).