Brevet FR2899645A1 — publié le 20071012

CARTER MOTEUR MODULAIRE POUR MOTEUR A CYLINDRES OPPOSES ET A CHAMBRE ACTIVE L'invention concerne un carter moteur pour moteur à cylindre opposé dit à plat plus particulièrement utilisant un dispositif de contrôle de la course du piston ayant pour effet l'arrêt du piston à son point mort haut durant une période de temps et fonctionnant notament avec de l'air comprimé en mono ou en biénergie avec un adjuvent énergétique, et plus particulièrement encore, utilisant une chambre active . Le rédacteur a déposé de nombreux brevets concernant des motorisations ainsi que leurs installations, utilisant de l'air comprimé pour un fonctionnement totalement propre en site urbain et suburbain : - Pour la mise en oeuvre de ces inventions, il a également décrit dans sa demande de brevet WO 99/63206 au contenu duquel on pourra se reporter, un procédé et dispositif de contrôle de la course des pistons de moteur permettant l'arrêt du piston à son point mort haut ; procédé également décrit dans sa demande de brevet WO 99/20881 au contenu duquel on pourra également se reporter concernant le 20 fonctionnement de ces moteurs en mono énergie ou en bi-énergie bi ou tri modes d'alimentation. L'auteur a déposé un brevet nr WO 03/036088 au contenu duquel on pourra se reporter, concernant un groupe motocompresseur ù motoalternateur a injection d'air comprimé additionnel fonctionnant en mono et pluri énergies. 25 Selon un mode préférentiel, le groupe moteur est équipé d'un équipage mobile (système bielle manivelle) comportant un dispositif de contrôle du mouvement de piston de machine tel que décrit dans le brevet WO 99/20881 au contenu duquel on pourra se reporter, caractérisé par le fait que le piston est maintenu à sa position point mort haut durant une période de temps ù donc sur un secteur angulaire important lors de la 30 rotation ù permettant d'effectuer à volume constant : - les opérations de transfert de gaz et ou d'air comprimé d'arrêt du piston au point mort haut ; - les opérations d'allumage et de combustion dans le cas des moteurs classiques ; 35 - les opérations d'injection de carburant dans le cas des moteurs diesel ; - les opérations de fin d'échappement, de début d'admission dans tous les cas de moteurs et de compresseurs. WO 96/27737 WO 97/00655 WO 97/48884 WO 98/12062 WO 98/15440 WO 98/32963 WO 99/37885 WO 99/37885 Pour permettre l'arrêt du piston à son point mort haut, la commande du piston est mise en oeuvre par un dispositif de levier à pression lui-même commandé par un système bielle manivelle. On appelle levier à pression un système de deux bras articulés. Selon un mode préférentiel, le groupe moteur est équipé d'un équipage mobile (système bielle manivelle) comportant un dispositif de contrôle du mouvement de piston de machine tel que décrit dans le brevet WO 99/20881 au contenu duquel on pourra se reporter, caractérisé par le fait que le piston est maintenu à sa position point mort haut durant une période de temps û donc sur un secteur angulaire important lors de la rotation Selon un mode de réalisation particulier, l'ensemble du dispositif (piston et levier à pression) est équilibré en prolongeant le bras inférieur au-delà de son extrémité immobile ou pivot, par un levier à pression miroir opposé en direction, symétrique et d'inertie identique auquel est fixée, pouvant se déplacer sur un axe parallèle à l'axe de déplacement du piston, une masse d'inertie identique et opposée en direction à celle du piston. On appelle inertie le produit de la masse par la distance de son centre de gravité au point de référence. Dans le cas d'un moteur pluricylindre la masse opposée peut être un piston fonctionnant normalement comme le piston qu'il équilibre. Selon WO 03/036088 le dispositif utilise cette dernière disposition mais est caractérisé en ce que l'axe des cylindres opposés, et le point fixe du levier à pression sont sensiblement alignés sur un même axe, et caractérisé en ce que l'axe de la bielle de commande reliée au vilebrequin est positionné d'autre part non pas sur l'axe commun des bras articulés mais sur le bras lui-même entre l'axe commun et le point fixe ou pivot. De ce fait le bras inférieur et sa symétrie représentent un bras unique avec le pivot, ou point fixe, sensiblement en son centre, et deux axes à chacune de ses extrémités libres reliés aux pistons opposés. Le rédacteur a également déposé un brevet WO 2005/049968, au contenu duquel on pourra se reporter, qui utilise également ce dispositif d'équipage mobile et qui relate un moteur dit à chambre active Le nombre de cylindres d'un moteur équipé de ce dispositif peut varier en nombre pair ou impair mais préférentiellement pour des raisons d'équilibrage, l'on utilisera des ensembles en nombres pairs de cylindres opposés La réalisation conventionnelle des carters moteurs nécessite un carter dit dans le langage courant bloc moteur soit monobloc avec palier rapporté sur les tourillons (ou paliers) du vilebrequin, sur lequel est positionné dans sa partie base un carter d'huile et une culasse sur sa partie haute, soit en deux parties dont le plan de joint passe par l'axe des paliers de vilebrequin, habituellement horizontal sur les moteurs en ligne, ou vertical sur les moteurs à plat à pistons opposés, auxquels il convient de rajouter de part et d'autre et perpendiculairement à l'axe du vilebrequin deux carters cylindres surmontés par la suite des culasses. Avec le carter d'huile positionné en sa partie inférieure et pour permettre le montage un carter supérieur cela représente en pratique 5 pièces différentes et demande 9 surfaçages de plan de joint qui se doivent d'être ajustées précisément entre elles. Le carter moteur modulaire selon l'invention propose de simplifier la fabrication et l'usinage de ce dernier type de moteur il est caractérisé en ce qu'il est constitué de deux demi-carters -chacun formant une sorte de coquille- dont le plan de joint de forme coïncidente entre eux est perpendiculaire à l'axe du vilebrequin et passe par l'axe des cylindres du moteur. Les deux demi-carters permettant de positionner et fixer les chemises dites amovibles desdits cylindres. Le carter moteur modulaire est ainsi constitué d'un demi-carter avant par exemple côté distribution du moteur et d'un demi-carter arrière par exemple coté sortie vilebrequin. Ces demi-carters avant et arrière comportent dans leur fond des moyens permettant de positionner notamment l'axe fixe de la bielle oscillante et d'autres accessoires si nécessaires, ils comportent également des orifices permettant le passage du vilebrequin et le montage des roulements et/ou des coussinets des tourillons (ou paliers) dudit vilebrequin. Avantageusement , les deux demi-carters ont une forme permettant de ménager dans leur partie inférieure un volume de capacité d'huile et comportent des moyens de fixation de la pompe à huile du moteur. Avantageusement le circuit d'huile est constitué d'au moins une gorge venant préférentiellement de fonderie et courant dans l'épaisseur d'au moins un plan de joint pour permettre la distribution de l'huile aux divers organes du moteur. Des moyens d'étanchéités tel qu'une gorge dans laquelle est positionné un joint torique permet d'assurer l'étanchéité de l'ensemble monté. Ces demi-carters selon l'invention se trouvent être de forme simple et ne nécessitent peu ou pas de noyau de fonderie et offrent ainsi la possibilité d'être coulés sous pression -coulée dite en coquille-réduisant ainsi les surépaisseurs d'usinage et améliorant les temps d'usinages. Selon une variante de l'invention, le carter moteur modulaire, notamment dans son application aux moteurs monoénergie à air comprimé est réalisé en plastique injecté. L'on comprend dès lors les avantages du carter selon l'invention qui comprend seulement deux pièces simples de fonderie et nécessite seulement le surfaçage de 2 faces d'usinage pour son assemblage. Selon une variante de l'invention le carter moteur modulaire selon l'invention permet de réaliser un moteur de 4 cylindres en intercalant entre les deux demi-carters avant et arrière un troisième élément de forme adaptée et représentant sensiblement en une seule pièce deux demi-carters inversés, similaire au demi-carter arrière et au demi-carter avant dont les formes des plans de joint coïncident avec le demi-carter avant et avec le demi-carter arrière. Le moteur 4 cylindres est alors constitué de trois éléments séparés par deux plans de joints perpendiculaires au vilebrequin et passant l'un par l'axe des deux cylindres avant et le deuxième par l'axe des deux cylindres arrières. II est également possible sans changer le principe de l'invention d'intercaler, entre les deux demi-carters, 2 éléments intermédiaires sensiblement identiques pour réaliser un moteur de 6 cylindres comportant entre les demi-carters avant et arrière 2 éléments intermédiaires, de même que 3 élements intermédiaires permettent la réalisation d'un moteur de 8 cylindres, et ainsi de suite. Selon une variante de l'invention, le carter modulaire est également adaptable à des moteurs mono-cylindres ou pluricylindres en ligne utilisant un dispositif de contrôle de la course du piston ayant pour effet l'arrêt du piston à son point mort haut durant une période de temps, préférentiellement avec une chambre active , dans lequel le ou les cylindres opposés est/sont remplacé/s par une/des masse/s d'équilibrage simple. Le carter moteur modulaire selon l'invention est adaptable aux moteurs à cylindres opposés dit à plat plus particulièrement utilisant un dispositif de contrôle de la course du piston ayant pour effet l'arrêt du piston à son point mort haut durant une période de temps, préférentiellement avec une chambre active , qui peuvent être utilisés sur tous véhicules terrestres, maritimes, ferroviaires, aéronautique. Le moteur à chambre active peut également et avantageusement trouver son application dans les groupes électrogène de secours de rnême que dans de nombreuses applications domestiques de cogénération produisant de l'électricité, du chauffage et de la climatisation D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, à titre non limitatif, de plusieurs modes de réalisation, faite en regard des dessins annexés ou : - La figure 1 représente schématiquement vue de dessus en coupe transversale verticale dans l'axe du vilebrequin un carter moteur selon l'invention. - La figure 2 représente schématiquement vue de côté en coupe transversale horizontale dans l'axe du vilebrequin et des cylindres un carter moteur selon l'invention - La figure 3 représente schématiquement en coupe transversale vue de 35 dessus un carter de moteur à chambre active de 4 cylindres - La figure 4 représente schématiquement en coupe transversale vue de côté le même carter moteur de 4 cylindres - La figure 5 représente une vue de face du demi-carter arrière 1B d'un moteur monté. La figure 1 représente, schématiquement en coupe transversale vu de dessus un carter de moteur à chambre active selon l'invention ou l'on peut voir l'axe du vilebrequin selon V V' et le carter moteur 1 formé de deux demi-carter avant 1A et arrière 1B dont le plan de joint X X' est perpendiculaire à l'axe du vilebrequin et passe par l'axe des cylindres 2 et 3. Chaque demi-carter comporte deux demi- cylindres 4A , 4B et 5A , 5B pour permettre la fixation des chemises 4 et 5. Dans le fond des deux demi-carters 1A et 1B sont ménagés des alésages 6 et 7 pour permettre de positionner les roulements et/ ou les coussinets supportant le vilebrequin et autres joints d'étanchéité. La figure 2 représente, schématiquement en coupe transversale vu de côté le même carter moteur selon l'invention ou l'on peut voir l'axe du plan de joint X X' des deux demi-carters 1A et 1B couper perpendiculairement l'axe du vilebrequin V V' par l'axe du cylindre 3 (seul visible sur cette figure) ainsi que les deux demi- cylindres 4A et 4B de fixation de la chemise 4. Dans le fond des deux demi- carters 1A et 1B sont ménagés des alésages 6 et 7 pour permettre de positionner les roulements et/ ou les coussinets supportant le vilebrequin et autres joints d'étanchéité. Dans leur partie inférieure, les deux demi- carters 1A et 1B délimitent un volume 8 de capacité d'huile du moteur et l'on peut voir en coupe une gorge de circulation d'huile 9 ainsi que les collerettes de fixation des deux demi- carters entre eux 10 et 11. La figure 3 représente schématiquement en coupe transversale vu de dessus un carter de moteur de 4 cylindres à chambre active selon l'invention où l'on peut voir l'axe du vilebrequin selon V V' et le carter moteur 1 formé de deux demi- carters avant 1A et arrière 1B entre lesquels on a intercalé un troisième élément 1C de forme adaptée qui détermine 2 plans de joint X X' et Y Y' tous deux perpendiculaires à l'axe du vilebrequin et passant respectivement par l'axe des cylindres 2 et 3 et par l'axe des cylindres 2A et 3A. Chaque demi-carter 1A et 1B comporte deux demi-cylindres 4A , 4B et 5A , 5B et l'élément central 1C comporte également 4 demi- cylindres 4A', 4B' et 5A' , 5B' pour permettre la fixation des chemises 4 4' et 5 5'. La figure 4 représente schématiquement en coupe transversale vu de côté le même carter moteur de 4 cylindres selon l'invention ou l'on peut voir les axes des plans de joint X X' et YY' des deux demi-carters 1 A et 1B et du troisième élément 1C couper perpendiculairement l'axe du vilebrequin V V' en passant respectivement par les axes des cylindres 3 et 3A (seuls visibles sur cette figure) ainsi que les quatre demi-cylindres 4A, 4B, 4A' et 4B' de fixation des chemises 3 et 3A. Dans le fond des deux demi-carter 1A et 1B ainsi que dans celui de l'élément 1C sont ménagés des alésages 6 6A et 7 pour permettre de positionner les roulements et/ ou les coussinets supportant le vilebrequin. Dans leur partie inférieure, le deux demi- carters 1A et 1B ainsi que l'élément 1C délimitent un volume 8 de capacité d'huile du moteur et un passage d'huile 8A ménagé dans le fond de l'élément 1C permet la circulation de l'huile dans ladite capacité La figure 5 représente une vue de face du demi- carter arrière 1B d'un moteur monté où l'on peut voir l'ensemble de l'équipage mobile du groupe selon l'invention comportant deux pistons et cylindres opposés sensiblement sur le même axe XX' où l'on peut voir les pistons 12 et 13 coulissant dans leur cylindre moteur ou de détente 3 et 4, chaque piston comportant des bossages permettant de les relier par un axe, dit axe de piston, 14 et 14A au système bielle manivelle par des bielles de liaison 15 et 15A, to elle-même reliées par un axe commun 16 et 16A aux deux extrérnités libres d'un bras 17 monté oscillant, sensiblement en son centre, sur un axe fixe 18, situé sensiblement sur l'axe des cylindres X,X' ; l'axe fixe 18 divise ainsi le bras 17 en deux demi-bras 17A et 17B. Sur l'un des deux demi-bras ici le 17 B est attaché par un axe 17C, une bielle 19 de commande reliée au maneton 19A d'un vilebrequin 20 tournant sur son axe 21. 15 Lors de la rotation (sens de la flèche) du vilebrequin, la bielle de commande 19 exerce un effort sur l'axe 17C, provoquant le déplacement du bras oscillant 17 permettant ainsi le déplacement des pistons 12 et 13 suivant l'axe des cylindres 3 et 4 ou encore de l'axe XX' du point mort bas vers le point mort haut , et transmet en retour au vilebrequin 20, les efforts exercés sur les pistons 3 et 4, lors du temps moteur du point mort haut 20 vers le point mort bas provoquant ainsi la rotation dudit vilebrequin. Lorsque les pistons sont à leur point mort haut les bielles de liaison 15 et 15A et le bras oscillant 17 sont alignés sur l'axe XX'. Dans cette position la distance entre le maneton 19A du vilebrequin et l'axe XX' est quasi identique durant une partie de la rotation du vilebrequin contrôlant ainsi la course des pistons qui restent arrêtés à leur position point mort haut 25 durant une période de temps importante. L'on peut voir sur cette figure la gorge 22 de circulation de l'huile moteur ainsi que la gorge de logement de joint torique 23 destiné à assurer l'étanchéité entre les deux demi-carters. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations décrits et représentés : les matériaux, les moyens de commande, les dispositifs décrits peuvent varier dans la 30 limite des équivalents, pour produire les mêmes résultats, sans pour cela changer l'invention qui vient d'être décrite. 35 REVENDICATIONS 1.- Carter moteur modulaire pour moteur à cylindre opposé dit à plat plus particulièrement utilisant un dispositif de contrôle de la course du piston ayant pour effet l'arrêt du piston à son point mort haut durant une période de temps dont l'axe des cylindres opposés, et le point fixe du levier à pression sont sensiblement alignés sur un même axe et fonctionnant notament avec de l'air comprimé en mono ou en biénergie avec un adjuvent énergétique, et plus particulièrement encore utilisant une chambre active caractérisé en ce qu'il est constitué de deux demi-carters (1A et 1B) chacun formant une sorte de coquille dont le plan de joint (X X') coïncidant entre eux est perpendiculaire à l'axe du vilebrequin (V V') et passe par l'axe des cylindres du moteur (2 et 3) et comprennent deux demi-logements cylindriques permettant de positionner et fixer les chemises amovibles desdits cylindres, 2.- Carter moteur modulaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux demi-carters comportent dans leur fond des moyens (24) permettant de positionner notamment l'axe fixe (18) de la bielle oscillante 17 et d'autres accessoires si nécessaires, ils comportent également des alésages (6 et 7) permettant le passage du vilebrequin et le montage des roulements et/ou des coussinets des tourillons (ou paliers) dudit vilebrequin. 3.- Carter moteur modulaire selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les deux demi-carters (1A et 1 B) ont une forme permettant de ménager dans leur partie inférieure un volume de capacité d'huile (8) et comportent des moyens de fixation de la pompe à huile du moteur. 4.- Carter moteur modulaire selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'au moins une partie du circuit d'huile est constitué d'au moins une gorge (22) venant préférentiellement de fonderie et courant dans l'épaisseur d'au moins un plan de joint pour permettre la distribution de l'huile aux divers organes du moteur. 5.- Carter moteur modulaire selon les revendications 1 et 2 perrnettant de réaliser un moteur de 4 cylindres caractérisé en ce qu'est intercalé entre les deux demi-carters avant (1A) et arrière (1B) un troisième élément (1C) de forme adaptée et représentant sensiblement en une seule pièce deux demi-carters, similaire au demi-carter arrière et au demi-carter avant dont les formes des plans de joint coïncident avec le demi-carter avant (1A) et avec le demi-carter arrière (1B). Le moteur 4 cylindres est alors constitué de trois éléments séparés par deux plans de joints perpendiculaires au vilebrequin et passant l'un par l'axe des deux premiers cylindres et le deuxième par l'axe des deux deuxièmes cylindres. 6.- Carter moteur modulaire selon la revendication 5 caractérisé en ce que plusieurs éléments identiques au troisième élément (1C) sont positionnés entre les demi carters (1A et 1B) pour permettre de réaliser des moteurs multicylindres, 2 éléments intermédiaires sensiblement identiques pour réaliser un moteur de 6 cylindres, de même que 3 élements intermédiaires permettent la réalisation d'un moteur de 8 cylindres et ainsi de suite. 7.- Carter moteur modulaire selon l'une quelconque des revendications ci-dessus caractérisé en ce qu'il est appliqué à des moteurs mono-cylindres ou pluricylindres en ligne utilisant un dispositif de contrôle de la course du piston ayant pour effet l'arrêt du piston à son point mort haut durant une période de temps, préférentiellement avec une chambre active , dans lequel le ou les cylindres opposés est/sont remplacé/s par une/des masse/s d'équilibrage simple. 20 25 30 35 40 45