Brevet FR2732722A1 — publié le 19961011

La présente demande de brevet concerne un moteur thermique à cylindrée constante et taux de compression variable. Son domaine d'application concerne l'ensemble des applications des moteurs thermiques fonctionnant à essence ou au diesel, à 2 temps ou 4 temps, moteurs pour véhicules terrestres, moteurs pour avions petits ou moyens porteurs, moteurs pour hélicoptères, sans limitation. L'intérêt d'un taux de compression variable est patent. Le pourcentage d'oxygène dans l'air diminuant avec l'altitude, un moteur à taux de compression constant ne sera pas alimenté de manière optimale s'il est utilisé à des altitudes variables. Cet inconvenient est d'autant plus rédhibitoire pour un moteur d'avion. De nombreux brevets existent déjà qui pallient plus ou moins à cet inconvénient. Le brevet international WO 83 /02131 du 29 juin 1983, porte notamment sur une possibilité d'adapter la course des pistons du moteur à la charge. Il s'agit donc ici d'un moteur à cylindrée variable. Le certificat d'utilité publique N" 74 23 385 publié sous le N" 2 277 233 porte lui aussi sur un moteur à cylindrée variable. Il en est de même du brevet allemand 1 576 187 publié le 27 mai 1970. La présente demande selon l'invention concerne un moteur thermique où la course des pistons reste constante et dans laquelle volume de la chambre de compression peut être adapté pour permettre un fonctionnement optimal du moteur. Le descriptif en sera mieux compris en se référant aux différentes figures jointes à la présente demande. La figure 1 décrit le principe général d'un moteur thermique selon l'invention. La figure 2 décrit un détail nécessaire à la compréhention du principe général du fonctionnement du moteur. La figure 3 décrit une possibilité de commande par vérin hydraulique du taux de compression du moteur. La figure 4 décrit une autre possibilité de commande hydraulique du taux de compression du moteur. La figure 5 décrit une application de l'invention à un moteur à came à 2 temps ou 4 temps, essence ou diésel. Enfin la figure 6 décrit une application de l'invention à un moteur à cylindres opposés, à 2 temps ou 4 temps, à essence ou diésel. Le moteur thermique selon l'invention, dont le principe général est décrit sur la figure 1, comprend: - un ensemble 1 constitué en une seule pièce d'un arbre tournant et d'un plateau moteur, - un plateau oscillant 2 accouplé librement au plateau moteur, - les bielles 3 des pistons 4, fixées sur le plateau oscillant 2. Le moteur thermique, objet de la présente invention, est du type à "barillet". Les axes des pistons 4, au nombre de 5 dans l'exemple de mise en oeuvre représenté, sont répartis de manière équidistante selon des axes parallèles à l'axe tournant de l'ensemble 1. Un doigt libre 5 solidaire du plateau 2 bloque en rotation le dit plateau. La figure 2 présente le détail du doigt 5 d'immobilisation du plateau 2. Une rainure 6 permet au doigt d'immobilisation 5 de coulisser parallèlement à l'axe de l'arbre moteur de l'ensemble 1. Le déplacement des pistons 4, par l'intermédiaire des bielles 3 provoque ainsi un mouvement d'oscillation du plateau 2, lequel génère un mouvement de rotation de l'ensemble 1 plateau moteur / arbre tournant. La course des pistons 4 est définie par la position des pieds des bielles 3 sur le plateau oscillant 2 et par la pente du plateau moteur de l'ensemble 1. Cette course est invariable pour une configuration donnée. Par contre le déplacement axial de l'ensemble 1 axe tournant / plateau moteur, plateau oscillant 2, bielles 3,pistons 4, repris ensuite sous l'appellation "ensemble moteur", provoque un changement du volume de la chambre de combustion 7 au dessus des pistons 4. Ce déplacement permet donc de faire varier le taux de compression du moteur pour optimiser son fonctionnement sans modifier les autres paramètres. Ce déplacement sur la figure 1 est réalisé par l'ensemble vis 8, écrou 9. L'écrou 9 est fixe, solidaire du bloc moteur 10. La rotation de la vis 8 par l'intermédiaire du bras 11 et du système de poussée 12 du bras 11 permet la montée ou la descente de tout l'ensemble 1 axe tournant / plateau moteur, plateau oscillant 2, bielles 3, pistons 4, qui reste guidé par les galets 16 et le système vis 8, écrou 9. La rotation de la vis 8 permet donc d'ajuster à tout moment, sans aucune modification des autres paramètres du moteur, le taux de compression du moteur. On peut envisager que ce taux de compression soit déterminé automatiquement par un algorithme en résident sur un boitier électronique de commande, prenant en compte tous les paramètres de fonctionnement du moteur par l'intermédiaire de capteurs appropriés - par exemple température, vitesse de rotation, pression, pourcentage d'oxygène, consommation en carburant - lequel algorithme commanderait la rotation de la vis 11. La figure 3 représente un détail de la commande de la rotation du bras 11 de la vis 8 par l'intermédiaire du vérin 12 A. La figure 4 représente une autre possibilité de déplacement de l'en- semble arbre tournant / plateau moteur 1, plateau oscillant 2, bielles 3, pistons 4, et défini sous le nom "ensemble moteur", réalisée par système de poussée hydraulique dans laquelle un piston 13 sous l'action de la pression transmise par l'orifice 14 vient pousser sur la portée 15 de l'arbre tournant et permet le déplacement axial de tout l'ensemble moteur tel que défini ci-dessus. D'autres systèmes sont envisageables. La liste ci-dessous est donnée à titre indicatif et non exhaustif : - déplacement du système vis 8 /écrou 9 par moteur électrique ou hydraulique, la vis 8 étant solidaire mécaniquement du moteur électrique ou hydraulique, - actionneur 12 manuel. Quel que soit le mode de commande de déplacement de l'ensemble du moteur, celui-ci est maintenu longitudinalement par la vis 8, en butée d'un côté sur la portée de l'arbre tournant et bloqué de l'autre côté par l'écrou 36, pour éviter tout déplacement intempestif en translation avant ou arrière lors des variations de charge. Ce même dispositif salon l'invention peut être appliqué à un moteur 2 temps à cames similaire à celui décrit sur la figure 5. Dans ce type de moteur, appelé communément "dyna-cam", les pistons ont deux faces; la lace avant 17 est motrice et communique avec la chambre d'explosion 23; la face opposée ou arrière 34 a une section plus grande et sert de compresseur. La face arrière 34 aspire, par l'intermédiaire du clapet 35, et refoule l'air vers la chambre de combustion 23 par l'intermédiaire du conduit ou d'une chambre périphérique 32 parallèle à l'axe moteur. La poussée des pistons 17 après chaque explosion s'applique sur une came hélicoïdale 18 laquelle est mue, de ce fait, en rotation. Cette came 18 est solidaire de l'arbre 19. L'ensemble pistons 17, came 18, arbre moteur 19, peut être déplacé longi tudinalement par l'intermédiaire du système vis 20, écrou 21. L'écou 21, faisant partie du bloc moteur est tire; la rotation de la vis 20 par l'intermédiaire du bras 22 entraine le déplacement longitudinal de l'ensemble pistons 17, came 18, arbre moteur 19 et permet ainsi la modification du volume de la chambre de combustion 23. La figure 6 représente une autre possibilité d'application de l'invention. Celle-ci concerne un moteur à cylindres opposés 24 et 25. Ce moteur est composé d'un ensemble moteur similaire à celui décrit sur la figure 1 auquel est opposé un deuxième ensemble non équipé d'un système de translatiolw. L'arbre moteur 26 est monté sur palier fixe 27. L'autre arbre moteur 28 est monté sur palier coulissant 29. Les 2 arbres 26 et 28 sont solidaires en rotation par l'intermédiaire d'un accouplement 30 solidaire de l'arbre 26 et équipé de cannelures intérieures dans lesquelles se translate l'extrémité de l'axe 28 équipée de cannelures males. L'ensemble moteur inférieur pistons 25, bielles, arbre 28, peut être déplacé axialement, modifiant ainsi le volume de la chambre de combustion 31 entre les pistons 24 et 25. Toutes les possibilités de déplacement décrites précédemment et notamment celles des figures 3 et 4 sont applicables. REVENDICATIONS 1 - Moteur thermique de type à barillet à taux de compression variable, comprenant un ensemble 1 arbre tournant / plateau moteur constitué en une seule pièce, un plateau oscillant 2 accouplé librement au plateau moteur, des bielles 3 fixées sur le plateau oscillant 2, caractérisé en ce que tout déplacement longitudinal de l'arbre tournant 1 entraine un déplacement de tout l'ensemble moteur constitué de l'ensemble 1 arbre tournant /plateau moteur, plateau oscillant 2, bielles 3, pistons 4, faisant ainsi varier le volume de la chambre de combustion 7 au dessus du cylindre 4. 2-Moteur thermique de type a barillet à taux de compression variable selon revendication l, caractérisé isé en ce que le déplacement de l'ensemble moteur est obtenu un système vis 8 / écrou 9 dans lequel toute rotation de la vis 9 dans l'écrou 9 qui est sohdaire du bloc moteur provoque un déplacement longitudinal de l'ensemble moteur. 3 - Moteur thermique de type p à barillet à taux de compression variable selon revendications l et 9 caractérisé en ce que la rotation de la vis 8 est obtenue par l'intermédiaire d'un vérin 12 A. 4 - Moteur thermique de type à barillet à taux de compression variable selon revendication l, caractérisé en ce que le déplacement de l'ensemble moteur est obtenu par l'intermediatre d'un piston hydraulique 13 qui vient pousser sur la portée 15 de l'arbre tournant. 5 - Moteur thernnque de type a barillet a taux de compression variable comprenani des pistons à deax faces opposées 17 et 34, la face 17 motrice communiquantavec la chambre ei'explosioll 23, la face 34, de section supérieure à celle du piston 17, servant de compresseur pour aspirer et alimenter la chambre de combustion 23 en air, l'arbre tournant 19 étant muni d'une came hélicoidate 18 sur laquelle les pistons viennent pousser provoquant ainsi la rotation de arbre tournant 19, caractérisé en ce que l'ensemble de la partie motrice constitué de l'arbre tournant 18, de la came 18, des pistons 17 el 3A, peuvent être déplacés longitudinalement pour faire varier le volume de la chambre de combustion 23, par l'intermédiaire du système vis 20 écrou 21. 6 - Moteur thermique de type à barillet à taux de compression variable selon revendication 5 caractérisé en ce que la rotation de la vis 20 est obtenue par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique. 7 - Moteur thermique de type à barillet à taux de compression variable, comprenant des cylindres opposés 24 et 25, un arbre tournant 26 correspondant aux cylindres 24 monté sur palier fixe 27, un arbre tournant 28 monté sur palier coulissant 29, les deux arbres 26 et 28 étant solidaires en rotation par l'intermédiaire d'un accouplement 30 équipé de cannelures intérieures dans lesquelles se translate l'extrémité de l'axe 28 équipé de cannelures males, caractérisé par la possibilité de déplacer longitudinale- ment l'ensemble pistons 25, arbre 28 et de modifier à tout moment le taux de compression du moteur. 8 - Moteur thermique à barillet à taux de compression variable selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'un système vis/écrou fait varier le volume de la chambre de combustion, la rotation de la vis étant obtenue par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique. 9 - Moteur thermique de type à barillet à taux de compression variable selon revendications 1, 5 et 6 caractérisé en ce que le taux de compression est commandé automatiquement par une commande dépendant d'un boitier électronique ayant en résident un algorithme prenant en compte tous les paramètres de fonctionnement du moteur pour permettre un fonctionnement optimal de celui-ci.