Brevet FR2720104A1 — publié le 19951124

DISTRIBUTION A TIROIRS ROTATIFS POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La transformation d'un mouvement rectiligne en un mouvement circulaire suivant la technique dite du barillet présente de nombreux avantages: - meilleur rendement mécanique en raison de la très faible obliquité des bielles; - diminution du volume et de la masse du transformateur de mouvement, etc ... Mais malgré cette supériorité dans de nombreux domaines, supériorité mise en évidence dans les compresseurs haute pression, l'utilisation du barillet dans les moteurs thermiques pose des problèmes difficiles: quasi impossibilité de recourir à des dispositifs simples pour l'alimentation en carburant et pour l'échappement des gaz. En effet, la disposition géométrique ne permet que très difficilement l'emploi des soupapes. Avant d'exposer la solution envisagée,il est bon de rappeler quelques dispositions relatives aux moteurs thermiques à quatre temps. Ainsi la vitesse de rotation du vilebrequin est le double de celle de l'arbre à cames ou des arbres commandant les 4 intervalles successifs et d'une durée égale: admission (A) - compression (C) - détente (D) - échappement (E), intervalles indiqués dans la Figure 3 et permettant à la pièce mobile d'effectuer un cycle complet, cycle qu'il est avantageux de réaliser en évitant les débordements d'un intervalle sur un autre, ce qui n'est pas respecté dans le cas, par exemple, d'une étincelle sous-voltée qu'il est alors possible de produire avant la compression maxima trop forte pour permettre le passage de la décharge. Les explications et les dessins qui suivent sont relatifs à un moteur échappant à ce genre d'inconvénient. Donc dans les intervalles: admission et échappement un temps est consacré à l'ouverture, le même temps à la fermeture tandis qu'entre ouverture et fermeture se situe la communication maxima; si l'angle au sommet de la lumière tournante estK et celui de la lumière fixe est B, l'angle de pleine ouverture étant d, on a la relation y + 2t = * ou Y = z - 2N il est alors évident que d est maximum quand 9 est minimum (généralement entre 10 et 15 ) minimum tel que mélanges d'entrée et de sortie aient des accès corrects, ce qui suppose que le mélange d'entrée du carburant ou de sortie des gaz brûlés ne soient pas freinés par des étranglements dus à une valeur erronée de ; pour cela il est bon de tenir compte des résultats obtenus avec les dimensions des passages des soupapes dans un moteur classique comparable pour déterminer la surface et la forme des lumières d'admission et d'échappement situées sur la pièce mobile décrite dans les paragraphes qui suivent. La présente invention apporte par un dispositif permettant la suppression des soupapes une solution simple et fiable aux problèmes d'alimentation et d'échappement, solution avantageuse aussi pour les moteurs traditionnels et, peut-on dire, décisive pour la diffusion du barillet. Ce résultat est obtenu par l'emploi de deux pièces, l'une fixe 9 et l'autre mobile (I) tournant à l'intérieur de la pièce fixe ainsi que les Figures 1 et 2 le représentent. La Figure 6 est la vue de la partie supérieure extérieure de la pièce fixe oD où apparaissent l'ouverture 1 de l'arrivée des gaz et le passage 2 pour l'axe 3 transmettant le mouvement de rotation à la pièce mobile G. La Figure 7 est la coupe indiquée selon la ligne A-A sur la Figure 6; sur celle-ci apparaissent le conduit 4 allant de l'ouverture 1 à la sortie 6 donnant accès dans la rotation à l'ouverture 8 de la pièce mobile G2 et l'empreinte 5 pour le toit bombé de la pièce mobile oe. La Figure 8 est la vue de l'intérieur de cette pièce fixe Q où apparaissent le cylindre 7 formant la surface latérale de cette pièce fixe, le passage 2 pour l'axe 3, le débouché 6 du conduit de l'arrivée des gaz venant de l'ouverture 1. La Figure 9 est la vue de la surface supérieure extérieure de la pièce mobile oe d'où part l'axe 3 transmettant le mouvement de rotation à cette pièce mobile GD , et l'ouverture 8 conduisant le mélange carburant par un canal 9 illustré sur la Figure 10 correspondant à une coupe selon B-B de la Figure 9, vers l'entrée 10 illustrée sur la Figure 11 montrant l'intérieur de la chambre de combustion. La Figure 11 est, comme il vient d'être indiqué, la vue intérieure de la pièce mobile G9; elle représente en dehors de l'entrée 10 dans la chambre de combustion 11 la surface latérale 12 de cette pièce mobile. La Figure 12 est une vue de face de la surface extérieure de la pièce fixe oe montrant l'ouverture latérale d'évacuation des gaz brûlés 13. La Figure 13 est la coupe horizontale indiquée selon la ligne C-C sur la Figure 12 passant par l'ouverture 13. La Figure 14 est une vue de face de la surface extérieure de la pièce mobile (23 montrant sur cette face extérieure l'ouverture 14 de départ des gaz brûlés vers la sortie 13 se trouvant sur la pièce fixe o9; il convient de remarquer que les ouvertures 13 et 14 sont à la même hauteur et que l'ouverture 14 se trouvant sur la pièce mobile aD a une forme telle, pour améliorer l'évacuation des gaz brûlés, que la force centrifuge (liée au sens de rotation) f ait une efficacité maxima comme le montre la coupe selon la lignez D de la Figure 14 représentée par la Figure 15 obtenue par l'existence d'un bord tangent en avant du sens de rotation f; d'autre part il convient de remarquer que la hauteur des ouvertures 13 et 14 pourrait être augmentée sans difficulté si de cette manière l'évacuation des gaz brûlés était améliorée. L'ensemble de ces figures illustre les particularités de la solution proposée. Afin d'obtenir un frottement minimum les surfaces en contact sont traitées par des procédés réduisant au minimum les frottements, par exemple par un revêtement ultra-mince de particules de car bone dans un état métastable (Carbone-Diamant) commercialisé en particulier sous la marque "DIAMOLITH". De plus l'intérieur de la pièce mobile formant chambre de combustion est revêtu d'un produit formant isolant thermique, alumine par exemple. Dans le cas d'un moteur traditionel à n cylindres, le mouvement tournant des axes 3 est transmis à partir du vilebrequin par un système mécanique quelconque, mais imprimant aux axes 3 une vitesse de rotation moitié de celle du vilebrequin. Dans le cas du barillet où les cylindres sont disposés circonférentiellement, le montage est simplifié puisqu'il suffit d'un engrenage monté sur chacun des axes 3 et recueillant avec une réduction de moitié le mouvement venant de l'arbre recevant sa rotation de l'arbre coudé du système de barillet. Les avantages de cette solution sont considérables: absence de soupapes, donc des difficultés liées à celles-ci telles que rebonds - inertie - efficacité de passage faible d'où "respiration" difficile et insuffisante des moteurs; et à la suppression de ces inconvénients s'ajoute l'avantage d'un coût de revient très abaissé et par la diminution du nombre de pièces, et par le uem- placement de pièces d'exécution difficile comme les arbres à cames par des éléments de fabrication courante et aisée. Mais en permettant d'une manière simple l'utilisation facile du barillet qui rend aisée la séparation de la partie chaude où se produit l'explosion de la partie mécanique froide où n'existe plus les problèmes de dilatation, autre avantage de cette technique de transformation de mouvement qui s'ajoute à l'inclinaison faible des bielles dans des conditions de frottement quasi parfaites; tout ceci concourt à une forte augmentation du rendement mécanique, donc à une diminution de la consommation de carburant entraînant ainsi une baisse de la pollution. D'une manière générale, l'invention vise un dispositif de distribution à tiroirs rotatifs pour toute forme de moteur à combustion interne tournant autour d'un axe de révolution situé dans le pro longement de l'axe de la chemise dans laquelle se déplace le piston caractérisé par l'emploi dans chaque cylindre de deux pièces de révolution oe et C dans lesquelles sont percées des lumières; l'une de ces pièces liées au bloc cylindre est fixe oe et possède deux lumières 4 et 13, l'une 13 percée dans la paroi 7 du cylindre et l'autre 4 percée dans la tête fermant le cylindre constitutif de cette pièce; cette pièce fixe est aussi percée dans sa tête et en son milieu d'un trou 2 permettant le passage de l'arbre d'entraînement 3 de l'autre pièce (2); cette dernière est mobile et tourne avec un jeu très faible à l'intérieur du cylindre constituant la pièce fixe 3 grâce à son arbre 3 permettant la transmission du mouvement depuis l'arbre de sortie; cette pièce mobile-possède deux lumières 8 et 14, l'une 8 sur la partie supérieure, l'autre 14 sur la partie cylindrique; ces lumières en plus du fait de leur disposition réalisée pour éviter les communications entre mélange d'entrée et de sortie sont à une distance aussi grande que possible des endroits où ce risque existe. Ce dispositif de distribution est aussi remarquable par le fait que la pièce fixe (t et la pièce mobile 2 possèdent deux lumières se correspondant: 1 et 6 sur la pièce fixe (t et 8 et 10 sur la pièce mobile (2) pour l'admission, 13 pour la pièce fixe (1) et 14 pour la pièce mobile 2 pour l'échappement; la disposition de ces pièces étant régie par leurs dimensions exprimées suivant leur angle au sommet 1 - 2 > pour l'admission, 900 pour l'échappement sur la pièce fixe (t, est l'angle d'admission pour la pièce mobile 9 et 5 étant l'angle d'échappemer.t pour la pièce mobile oe cette disposition est aussi régie par l'écart angulaire qui doit théoriquement être nul (pratiquement inférieur à 2 degrés) entre la fin de l'échappement et le début de l'admission comme il est indiqué en trait pointillé sur la Figure 6 (l'échappement étant situé sur la jupe ne peut être indiqué qu'en pointillé); de plus il faut noter que X et ss doivent être d'une dimension suffisante (généralement entre 10 et 20 degrés) pour assurer un passage correct des gaz. REVENDICATIONS 1 Dispositif de distribution à tiroirs rotatifs pour moteur à combustion interne tournant autour d'un axe de révolution situé dans le prolongement de l'axe de la chemise dans laquelle se déplace le piston caractérisé par l'emploi dans chaque cylindre de deux pièces de révolution (t et 9 dans lesquelles sont percées des lumières; l'une de ces pièces liées au bloc cylindre est fixe (t et possède deux lumières 4 et 13, l'une 13 percée dans la paroi 7 du cylindre et l'autre 4 percée dans la tête fermant le cylindre constitutif de cette pièce; cette pièce fixe est aussi percée dans sa tête et en son milieu d'un trou 2 permettant le passage de l'arbre d'entraînement 3 de l'autre pièce (I) ; cette dernière est mobile et tourne avec un jeu très faible à l'intérieur du cylindre constituant la pièce fixe 1 grâce à son arbre 3 permettant la transmission du mouvement depuis l'arbre de sortie; cette pièce mobile possède deux lumières 8 et 14, l'une 8 sur la partie supérieure, l'autre 14 sur la partie cylindrique; ces lumières en plus du fait de leur disposition réalisée pour éviter les communications entre mélange d'entrée et de sortie sont à une distance aussi grande que possible des endroits où existe ce risque. 2 Dispositif de distribution suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que la pièce fixe 3 et la pièce mobile (-) possèdent deux lumières se correspondant 1 et 6 sur la pièce fixe CD et 8 et 10 sur la pièce mobile w pour l'admission, 13 pour la pièce fixe CD et 14 pour la pièce mobile (7) pour l'échappement; la disposition de ces pièces étant régie par leurs dimensions exprimées suivant leur angle au sommet 900 - > pour l'admission, 90" - 2 & pour l'échappement sur la pièce fixe 3, K étant l'angle d'admission pour la pièce mobile Q etss étant l'angle d'échappement pour la pièce mobile (2); cette disposition est aussi régie par l'écart angulaire qui doit théoriquement être nul entre la fin de l'échappement et le début de l'admission, écart qui pratiquement sera inférieur à 2 degrés; de plus les dimensions de K et doivent être suffisantes pour être bien compa tible avec un bon passage des gaz; généralement b et p sont compris entre 10 et 20 degrés. 3 Dispositif de distribution suivant la revendication 1 caractérisé par l'emploi de revêtement de frottement de haute qualité obtenu à partir de particules de carbone (Carbone-Diamant), revêtement commercialisé en particulier sous la marque "DIAMOLITH". 4 Dispositif de distribution par lumières tournantes suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que les axes d'amenée du mélange carburant et de sortie des gaz brûlés sont orthogonaux ou sensiblement orthogonaux. 5 Dispositif de distribution par lumières tournantes suivant les revendications précédentes pour moteur à combustion interne en barillet caractérisé par le fait que chaque arbre est pourvu d'une roue dentée engrenant avec la roue dentée montée sur l'arbre central. 6 Application du dispositif de distribution suivant les revendications 1 à 4 au système de motocompresseur.