Brevet FR2710948A1 — publié le 19950414

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A CYLINDRE DEPLACE POSTERIEUREMENT La presente invention est destinee a ameliorer le couple et la puissance des moteurs a combustion interne. Un moteur monocylindre a combustion interne a comme construc tion les elements suivants (fig.l) : culasse (1), piston (2), cylindre (3), bielle (4), vilbrequin, bloc - moteur, systeme de renouvellement des gaz, systeme d'allumage, etc... Le principe de fonctionnement est le suivant - un melange carburant est admis dans la chambre de travail (temps I). - ou il est comprime par le piston dans la chambre de combustion (temps II). -l'allumage des gaz comprime produit la combustion = detente (temps III). - l'evacuation des gaz brules î'echapament - (temps IV). La combustion des gaz comprime se produit quand le piston a depasse de peu le P.M.H. (point mort haut) dans son mouvement de descente vers le P.M.B. (point mort bas) et le maximmum de dega gement de chaleur va etre situe peu apres le point mort, environ 5 à 10 degres d'angle de vilbrequin. L'equipage mobile du moteur alternatif a piston sert a conver tir la force due aux gaz, generee pendant la combustion, en course de piston puis, cette course de piston va etre convertie en un couple utile disponible a l'arbre de sortie du moteur au moyen d'un mecanisme bielle - manivelle. La force due aux gaz Fg agissant sur le piston peut se decom poser en force d'appui laterale FN appliquee par le piston sur la paroi du cylindre et en force qui va actioner dans l'axe de bielle Fg, A son tour, la force dans l'axe de bielle genere au coude du mecanisme d'ambiellage la force radiale FR , et la force d'attaque tangentielle FT, qui avec le rayon r de manivelle donne le couple du vilbrequin selon la relation M = Ft x r On peut calculer la force FT selon la relation (series de Fourier) On peut constater d'apres la schema de fonctionement (fig.2) que, le piston travaille sur l'axe A.O.,axe qui lie l'axe longitudinale du cylindre avec le centre de la circomference decrite par le maneton (rayon r de manivelle). La force due aux gaz FG va avoir des valeurs maximales peu apres P.M.H., environ ]5 degres d'angle de vilebrequin ; plus le piston descent, plus la force va diminue, etant presque sans importance en P.M.B. Selon la relation de calcul la force FS depend des valeurs de la force Fs multiplie par la relation donne par les angles o; du vilbrequin et angles ss de pivotement de la bielle Les grandeurs d'angle B de pivotement de la bielle pour un angle X donne, depend du coefficient t "t -- Oll : r = rayon de manivelle t 1 = longeur de la bielle Pour augmenter la force FT j'ai fait agrandir l'angle B de pivotement de la bielle pour un angle X donne, sans modifier le coefficient & . L'invention consiste en la nouvelle position constructive de 3'ensable cylindre - piston par rapport à l'axe A.O. du moteur classique decrit anterieurement. La nouvelle axe M.N. (voir fig.3) sur laquelle le piston va travailler dans le cylindre, se trouve deplaceé paralellement avec l'axe A.O., posterieurement et à gauche par rapport au sens de de rotation du moteur qui tourne à droite. Rotation à droit : c'est a dire dans le sens horaire, vu du coté opposé à la sortie de l'arbre d'entrennement. Ce deplacement se rapporte toujours au centre de la circomfe rence trace par le maneton (l'axe de rotation du vilbrequin). La valeur du deplacement est donne par la relation 5 dS ou : d = le deplacement de l'axe M.N. S - t ata course du piston Un deplacement de la position de l'axe M.N. superieur à La S relation d = 7 avoir comme résultat une croissance de ta force d'appui Laterale FN qui va donner par frottement excessif une usure accentuée et des perts de dynamique. Le P.M.H. sera donne par l'axe O.T. axe qui lie le centre de la circomference trace par le maneton, avec la position la plus haute du centre de l'axe d'ansamblage piston - bielle sur l'axe M.N. Cet deplacement de l'axe M. N. sur laquelle le piston va trava iller dans le cylindre va faire augmenter les valeu-res d'angle B de pivotement de la bielles pendant la phase de detente. Pour mieux comprendre le changement, il faut comparer le moteur avec cylindre deplace avec le moteur classique (voir fig. 4) et il faut mentioner que dans les deux cas le coefficient # et la force sont les memes (les parametres generaux de fonctionement du moteur avec cylindre deplace restent Les memes comparativemment au moteur classique). Si on suit les evolutions des angles B pour les deux types de moteur, par rapport à l'evolution de l'angle OC du vilbrequin pendant le temps de detente on peut constater les suivantes - pour les memes valeurs d'angle &alpha; du vilbrequin, l'angle BQ de pivotement de la bielle du moteur avec cylindre deplacé va avoir des valeures superieures à angle - si on calculé le produit de relation pour un angle ct donne - le meme pour les deux types des moteurs, on peut constater que le produit due à l'angle d et ss à une croissance de 20% pour 10 degres d'angle de vilbrequin par rapport au produit due à l'angle 6 et ,81 du moteur classique. - cette croissance se reduit progressivement avec l'evolution de l'angle du vilbrequi et à 900 à les memes valeures pour les deux cas. - apres ça, le produit va avoir des valeures progressivement inverses, plus petites pour le moteur avec cylindre déplacé mais, la perte est sans importance dans cette phase la, parce que la force due aux gaz FQ a baissé deja d'environ 70% de sa valeur initiale pour un angle OC = 90 - voir le diagramme (fig. 6), d'evolution du pression P generatrîce du force FG pendant la combustion. - si on fait calculer les forces F (pour moteur classique) et F-rz (pour le moteur avec cylindre déplacé), et si on fait representer leur evolution sur un diagramme, on peut deduirc le gain # FT pour chaque angle o, du vilbrequin (voir fig. 7). Il faut souligner que modifier rien que cette position du cylindre, en gardent les memes parametres constructifs - et implicitement la meme consumation de carburant - on peut augmenter la force F. qui va produire en cascade une nette croissance du couple et puissance du moteur (voir les series de Fourier de calcul) M = Fr x r P=MxW ou : M - couple P = puissance W vitesse angulaire Du fait que les parametres constructifs generaus de ce moteur restent inchanges, la consomation reste sensiblement la meme et la realisation pratique de cette invention ne necessite pas de grands efforts de la part des constructeurs. REVENDICATIONS 1) Moteur à combustion interne avec augmentation du couple et puisance par la croissance d'angle ss de pivotement de la bielle pendant la phase de detente (voir fig. 3), caracterise en ce que l'axe de l'ensemble piston - cylindre est decalè à gauche par rapport au centre de la circomference decrite par le maneton (axe de rotation du villbrequin) qui tourne à droite