Brevet FR2687727A1 — publié le 19930827

CAPSULISME ADAPTABLE EN POMPE, COMPRESSEUR OU MOTEUR La présente invention concerne un système dont les pièces principales engendrent au cours de leurs mouvements relatifs, des chambres à volume variable. Elle peut ètre adaptée en pompe, compresseur ou moteur. Dans les machines connues de ce genre, le mouvement du piston par rapport à son enceinte est imposé, transmis ou transforme par des systèmes à bielle ou à cames desquels dé coulent en général des efforts presseurs tendant à déformer et user les surfaces fonctionnelles. I1 en résulte des per tes de rendement mécanique. Dans ces systèmes connus, l'équilibrage des pièces mobiles est imparfait et cause de vibrations et bruits. Dans ces machines, chaque piston est souvent à simple effet et de ce fait, pour une capacité donnee, l'encombrement qui est nécessaire est relativement important. Dans les cas ot le piston est à double effet, l'effica- cité de la face situez du cote de la bielle est fortement di minuée à cause des volumes résiduels inevitablement non comprimes. Le pompage ainsi obtenu et le refoulement résultant sont obligatoirement à ameliorer par un autre dispositif. Dans le domaine des moteurs à combustion interne, pour assurer une suralimentation, diverses techniques ont été expérimentées. Il est connu d'utiliser l'énergie résiduelle des gaz d'échappement afin d'entrainer un groupe turbocompresseur. Le débit augmente alors en fonction du carré de la vitesse mais de ce fait cette solution est insatisfaisante aux basses vitesses ou aux moteurs à changements fréquents de régime. Une autre solution utilise les ondes de pression des gaz d'échappement pour comprimer l'air au moyen d'un distributeur tournant. Cette adaptation est délicate et un bon fonctionnement dépend très précisément des diagrammes de distribution du moteur servi. Une dernière solution enfin, dont l'intérèt est de débiter dès que le moteur tourne, et ce, avec un rapport volumètrique constant, est d'adjoindre au moteur un compresseur volumètrique. I1 en résulte le bénéfice d'un couple important a bas régime. Cette solution nécessite cependant un mécanisme sup plémentaire pour entrainer le compresseur. En matière de carburation divers dispositifs de dosage, ont été élaborés afin de capter des renseignements aux endroits importants du circuit et d'agir sur la pompe et les distributeurs. Ces systèmes qui s'ajoutent au mécanisme de base en augmentent sa complexité. Dans les moteurs de type deux-temps, diverses solutions de balayage sont possibles mais celles qui sont simples n'évitent pas un mélange des gaz frais et des gaz brumés. Bien souvent les imbrulés sont cause de pollution et de perte de rendement. L'invention permet d'éliminer la plupart des inconvénients précèdemment évoqués. Elle consiste en un agencement tel que c'est le piston qui est relativement immobile. Il est lié au carter fixe par une articulation adéquate. Le cylindre lié par un pivot au vilebrequin se déplace par rapport au piston dans le carter et engendre des chambres à volume variable. Un agencement judicieux de conduits assure pompage, circulation et refoulement selon le but défini. Dans un système adapté en moteur à combustion interne, le cylindre remplit simultanément les fonctions de piston de compresseur pour la suralimentation, chambre de combustion, transmetteur d'effort et distributeur des fluides. Les différents principes connus de carburation sont adaptables au système mais selon une réalisation particulière, les variations de pression dans une chambre de précompression peuvent servir à balayer le cylindre, doser le carburant, réguler la vitesse du moteur selon les conditions normalement les plus favorables. La figure 1 représente ,en coupe, une disposition générale selon le principe de l'invention. Les figures 2 , 3 , 4 et 5 détaillent un cycle de fonc tionnement d'une adaptation en moteur à combustion interne. La figure 6 est une variante de la précèdente adaptation. Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte quatre pièces principales dont les degrés relatifs de liberté permettent des mouvement engendrant des chambres à volume variable. Le carter (13 sert d'enceinte et de support au vilebrequin (2), au cylindre (3) et au piston (4). Le vilebrequin (2) entraine dans sa rotation le cylindre (3) auquel il est lié par un pivot. Le cylindre (3) lié au piston (4) par une glissière impose à ce dernier une rotation alternative par rapport au carter (2). Il résulte pour le cylindre (3) un mouvement composé de deux rotations générant dans le carter (1) des variations de volume pour les chambres C, Cz, C3 et C. Sur la figure 1 l'ensemble (5) représente une pompe a injection dont la commande est provoquée par la variation de pression dans la chambre Cz avec laquelle elle communique par le canal (6). Cette chambre Cz ou le canal (6) peuvent être dotés d'un volume compensateur règlable C5 . Il peut servir à réguler le fonctionnement de l'ensemble. Les figures 2, 3, 4 et 5 représentent les positions remarquables au cours d'un cycle de moteur à combustion interne. La figure 2 correspond à l'instant precis du debut de la combustion dans le cylindre qui est au point mort haut et totalement fermé. L'admission d'air frais ou de mélange carburé est à son maximum dans le carter. La figure 3 correspond à la course descendante. Les gaz en combustion se détendent et repoussent le cylindre vers le bas. L'air frais admis dans le carter commence à être comprimé. La figure 4 représente- le système quand le cylindre est au point mort bas. Les lumières d'échappement sont ouvertes, les premiers gaz brulés s'échappent, la pression chute dans le cylindre. Dans le carter la compression se poursuit. Le transfert est imminent grâce à un distributeur adéquat. Dans la représentation le distributeur est rotatif et est constitué par le maneton de vilebrequin. Les lumières sont telles que le balayage à l'air frais est terminé avant la fermeture complète de l'échappement. Simultanement l'air frais est admis à flux continu dans le carter pour le cycle suivant. La figure 5 représente la course montante du cylindre. En fin de transfert l'injection de carburant se fait juste avant la fermeture des lumières. Selon les besoins l'injection peut se faire à l'une ou l'autre des extrèmités du cylindre. Elle est aussi envisageable aux deux extrèmités simultanément. C'est l'êlèvation de la pression dans le carter qui au moment opportun assure la commande de l'injection. Si cette pression est insuffisante, il n'y a pas d'injection. C'est ainsi un moyen de régulation du moteur. Le cylindre se ferme juste après l'injection et le cycle recommence. La figure 6 est une variante du dispositif d'articulation du piston par rapport au carter. Elle est telle que le support (7) qui est fixe facilite l'adaptation d'une bougie de préchauffage, à étincelle ou un injecteur. Sur cette figure 6 la communication entre les chambres Cz et C3 est obturée pa-r un clapet. Cependant dans cette zone, ouverture et fermeture peuvent aussi bien être commandées que dépendantes des variations de pression. L'ensemble permet d'agencer un moteur à combustion interne rigoureusement équilibré, d'un meilleur rendement mécanique, suralimenté à tous les régimes, doté d'une auto regulation simple, sans pertes anormales par le balayage, aux caractéristiques antipolluantes intéressantes, d'encombrement et de poids moindres. REVENDICATIONS 1 . Dispositif pouvant s'adapter en pompe, compresseur ou moteur en ce sens qu'il comporte un carter (1) dans lequel tourne un vilebrequin (2) imposant au cylindre (3) un mouvement engendrant avec le piston (4) des chambres à volume variable. 2 . Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce sens que le fond du cylindre (3) au voisinage du maneton de vilebrequin (2), transmet pratiquement directement l'action des gaz sans actions latérales nuisibles qui dépendraient de l'inclinaison de la bielle classique. 3 . Dispositif selon revendications 1 et 2 caracterisé en ce sens que le centre de gravité du cylindre (2) peut être placé exactement sur l'axe du maneton pour obtenir une machine équilibrée statiquement et dynamiquement. 4 . Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce sens que le piston (2) effectue simultanément le rôle de compresseur de suralimentation, chambre de combustion, transmetteur d'effort et distributeur des fluides. 5 . Dispositif selon revendication 4 caractérisé en ce sens que le pompage dans le carter peut être assuré à flux continu sans freinage par un quelconque dispositif de fermeture. 6 . Dispositif selon revendications 4 et 5 caractérisé en ce sens que le cylindre agissant simultanément comme un piston plongeur et un piston tournant aspire dans le carter (1) un volume largement supérieur à celui de la chambre de combustion Cs. 7 . Dispositif selon revendications 4, 5, 6, caractérisé en ce sens que chaque extrèmité du cylindre n'ayant qu'une seule fonction de distribution à assurer, il s'effectue naturellement dans ce dernier une circulation équicourante et un balayage du même nom. 8 . Dispositif selon revendications 4, 5, 6, 7,caractérisé en ce sens que les fonctions échappement, balayage et remplissage peuvent s'effectuer chronologiquement pour éliminer certaines causes de pollution. 9 . Dispositif selon les revendications précèdentes prises dans leur ensemble,caractérisé en ce sens que les variations de pression dans la chambre C2 permettent une régulation du fonctionnement de l'ensemble. 10 . Dispositif selon revendication 9 caractérisé en ce sens que la variation de pression commandant l'injection peut être régulée par un dispositif compensateur C5,