Brevet FR2955149A1 — publié le 20110715

La présente invention concerne un moteur thermique à piston(s) et à combustion interne ayant 2 bielles par piston (2 BP). Abrégé des "imperfections" spécifiques aux moteurs thermiques et à combustion interne utilisant l'ensemble piston, bielle, vilebrequin (PBV) : 5 Le rendement thermique et mécanique est faible. Le moteur 4 temps sur 2 tours, il n'y a que 135° de travail (+ ou -) au temps détente , La force AF (Fig. 1). exercée sur le piston se décompose en plusieurs forces contraires à la rotation du vilebrequin. La force F2 est perpendiculaire au piston (dû à l'obliquité de la bielle) elle plaque le 10 piston contre le cylindre (ovalisation) elle n'est pas utilisée et non profitable au rendement mécanique. La force BN (radiale) ne produit aucun mouvement elle comprime le bras OB de 0° à 90° et l'étire de 90° à 180°. La force BT (tangentielle), c'est elle qui produit le couple moteur (Kgm) et la rotation 15 du vilebrequin, mais elle est bien inférieure à la force initiale AF. La force F1 est la force BN+BT elle agit sur AB (bielle). L'énergie cinétique du piston est stoppéeau PMB et non récupérable ( temps détente seulement). Le mouvement de l'ensemble PBV est asymétrique d'oii vibrations, équilibrages 20 imparfaits, usures spécifiques aux moteurs PBV. Le moteur 2BP comporte un assemblage indissociable de 6 pièces ; 2 bielles (par piston) 2 vilebrequins, 2 engrenages (pour un monocylindre. Fig:2). Ce système fonctionne en 5 points articulés ; le pied 'de chaque bielle (3a et 3b) est sur l'axe (2) du piston (1), la tête de chaque bielle est sur le maneton (4) du 1 « et du 2è` vilebrequin 25 (5 et 6) les 2 bielles actionnées par le piston descendent dans un mouvement symétrique entre les 2 vilebrequins en les faisant tourner à la même vitesse et en sens contraire et remontent comme un pantographe qui se déploie. Les 2 engrenages (7) développent la même circonférence, synchronisent les 2 vilebrequins et transmettent la force du vilebrequin (6) sur le vilebrequin (5) celui-9i 30 délivre l'énergie sur son arbre (9) ou sur son volant (8) équipé d'un embrayage, 2 poulies une pour l'alternateur l'autre pour la distribution (10) seront fixées sur le vilebrequin (5) ù Fig.3 . Les 2 engrenages sont à l'intérieur du bloc moteur carter et lubrifiés. Le vilebrequin (6) est entièrement dans le bloc moteur, à ses 2 bouts il y a un palier d'extrémité (Fig.3). Les 2 vilebrequins sont parallèles, espacés de la-longueur de leurs bras, les cercles respectifs maximums qu'ils décrivent sont égaux, tangents entre eux et avec l'axe longitudinal du cylindre (axe de révolution). Le maneton de chaque vilebrequin est positionné au montage des 2 engrenages, verticalement à midi ou 0°. Les 2 engrenages seront à chevrons , leur continuité d'engrènement est sans variation De vitesse ni d'effort. Ils ont une bonne tenue aux vitesses angulaires élevées, leurs poussées axiales sont annulées, et leur rendement mécanique proche de 98%. De par la configuration géométrique du système apparaissent des avantages techniques fonctionnels : le temps détente est prolongé (220° à 225°) l'épure du 2 BP (Fig.4) est différente de l'épure des moteurs thermiques usuels, le PMH et le PMB sont décalés. L'épure est simplifiée pour une meilleure compréhension et ne tient pas compte de l'inertie des gaz, avance et retard de l'ouverture et de la fermeture des soupapes d'admission et l'échappement (les soupapes ne sont pas représentées sur les dessins). Les 2 bielles forment un angle de 90° avec les 2 bras (Fig.5) au moment où la force AF exercée sur le piston est maximum, cette force est donc mieux restituée. sur les manetons et le couple moteur (Kgm) sera meilleur, il sera aussi prolongé car les 2 bielles s'ouvrent comme les branches d'un compas et continuent à faire tourner les 2 vilebrequins après le PMB, la fin de poussée et l'énergie cinétique du piston et même des bielles est en grande partie transmise sur les 2 vilebrequins. Seul le piston sa masse) doit être remonté en fin de course (PMB) par l'énergie cinétique du volant et des contrepoids (bras). Le mouvement est symétrique, le piston se déplace sans appui'dans le cylindre à tous les temps, les 2 vilebrequins synchronisés par les 2 engrenages maintiennent les 2 pieds des 2 bielles dans l'axe de révolution du cylindre (pantographe). Les forces qui agissent sur chaque pied de bielle, engendrées par la rotation des 2 vilebrequins, le déplacement et l'obliquité des 2 bielles sont à chaque instant (sur un tour) égales et opposées, donc le piston dans sa course (PMH > PMB >PMH) n'est pas dévié par ces forces, il ne subit aucune force latérale il n'y a pas d'ovalisation. Le piston moins sollicité pourrait être allégé, sans jupe (elle n'est plus nécessaire) et en forme de "bobine". Il y aurait moins de frictions,d'échauffements, une meilleure lubrificationle film d'huile ne serait pas écrasé et l'étanchéité serait améliorée et durable. Sa fabrication serait simplifiée l'axe ne traversant plus le piston. L'axe est 5 sous le piston celui-ci a un prolongement en forme de chape (axe sur le diamètre du piston). Le piston pourrait être en céramique (spéciale) avec une chape rapportée, boulonnée ou sertie, en acier. La céramique a un coefficient de dilatation faible (jeux minimums) et sa densité proche de l'aluminium (2,7 gr / cm3). 10 Les 2 bielles (3a et 3b) sont très courtes pour une course du piston "normale" (dû à l'effet géométrique) donc légères, solides à la compression, à la traction et au flambage. Elles sont de même longueur d'axe en axe. La bielle (3a) a une section en U (solidité accrue. Fig.6) car elles sont montées sur le vilebrequin (5) qui transmet l'énergie. Les bielles pourraient être sans chapeau têtes fermées sur les manetons 15 rapportés. Cette forme en U de la bielle (3a) accueille la partie haute de la bielle (3b) à chaque tour (la forme profite aux 2 fonctions). Au PMB les 2 bielles doivent former un angle de 135°(à toutes les échelles de grandeur). 20 C'est l'angle le plus approprié pour obtenir le maximum d'effets positifs (expérimenté sur le mobile). Il pourrait varier aux essais à des fins d'optimalisation mais resterait très proche de 135° (Fig.). Les axes (paliers) des 2 vilebrequins ne doivent pas dépasser l'extérieur de la paroi du cylindre (hors alésage) afin de permettre le passage ascendant des 2 bielles et éviter 25 qu'elles ne touchent le bord inférieur du cylindre (longueur des 2 bras = l'alésage). Les bords pourront être légèrement évidés à l'endroit du passage des bielles sans nuire à la course du piston. Si les axes sont à l'extérieur on pourra ajouter entre le piston et les 2 pieds des bielles, une tige de piston, un coulisseau et une glissière (moteur marin par exemple). 30 Pour un moteur de plusieurs cylindres (en ligne) les 2 vilebrequins "s'allongeront" et les manetons. seront décalés (sens de rotation) pour que le couple moteur de chaque cylindre soit réparti sur 360° afin de fournir une force continue et régulière sur l'arbre. Ils pourront être aussi à cylindres horizontaux opposés flat-twin ou double flat-twin. La réalisation d'un mobile au fonctionnement satisfaisant démontrerait la faisabilité du 5 système 2 BP. A cylindrée identique le moteur 2BP aurait un rendement global supérieur aux moteurs PBV usuels et donc aurait une consommation inférieure pour un même rendement. Les études mesures et proportions exactes des parties et pièces mécaniques menant à la construction d'un prototype ne sont pas représentées sur les dessins, seul le principe est 10 démontré. Ce principe n'est pas figé, des améliorations techniques pourront être apportées à l'avenir. Ces moteurs 2BP 4 temps 2 temps et diesel, d'un ou plusieurs cylindres, de cylindrées et de puissances variables pourraient équiper tous véhicules terrestres, aéronefs et 15 bateaux. Le système 2BP pourrait être appliqué aux autres machines à piston(s) tels que les compresseurs, moteurs à air comprimé, pompes... REVENDICATIONS1)-Moteur thermique à piston(s) à combustion interne caractérisé en ce qu'il comporte 2 bielles par piston (2 BP). 2)-Moteur 2 BP selon la revendication 1 caractérisé en ce que ces 2 bielles par piston font partie d'un montage de 6 pièces indissociables fonctionnant en 5 points articulés : Les 2 pieds des 2 bielles (3a et 3b) sont sur l'axe (2) du piston (1), les 2 têtes des 2 bielles sont sur le maneton (4) du 1" et du 26°10 vilebrequin (5 et 6) les 2 bielles actionnées par le piston descendent dans un mouvement symétrique entre les 2 vilebrequhf en les faisant tourner à la même vitesse et en sens contraire et remontent comme un pantographe qui se déploie. 2 engrenages (7) synchronisent les 2 vilebrequins et transmettent la force du vilebrequin (6) sur le vilebrequin (5) celui-ci délivre l'énergie sur son arbre (9).