Brevet FR2983242A1 — publié le 20130531

La présente invention concerne un dispositif destiné à améliorer le rendement des moteurs à combustion interne lorsqu'ils fonctionnent aux charges faibles et moyennes. Le rendement des moteurs à combustion interne est traditionnellement défini en termes de maximum mesuré au banc, c'est-à-dire en conditions de charge maximale et au régime optimal de couple moteur. Or, en utilisation courante (véhicule en circulation urbaine ou périurbaine), la chute de rendement de ces moteurs peut aller jusqu'à 50%, entraînant une forte surconsommation de carburant au regard du travail fourni. Cette chute de rendement a deux origines essentielles : un rapport volumétrique volontairement limité pour éviter la détonation aux fortes charges, et les pertes de pompage dues à l'obstruction du canal d'admission par le papillon ou le boisseau du carburateur aux faibles charges. Le dispositif selon la présente invention permet de remédier à ces inconvénients, en ce qu'il permet d'obtenir de façon automatique à la fois un taux de compression variable et une distribution ajustées en fonction de la charge. Les systèmes actuels de compression variable ont pour but d'améliorer le rendement des moteurs aux faibles charges, d'une part, et d'autoriser la multicarburation, d'autre part. Leur fonctionnement est souvent très complexe, avec l'emploi de nombreuses pièces en mouvement, dont les frottements qu'elles induisent peuvent grever, voire annuler l'avantage d'une meilleure combustion. Ils ont aussi pour inconvénient d'avoir des coûts de développement et de fabrication très élevés, avec une fiabilité questionnable. Le dispositif ci-présent est à la fois simple et économique, et est appelé à être installé sur tout type de moteur à pistons opposés, qu'il soit de type 2 temps ou 4 temps, essence ou Diesel, idéalement sur un moteur deux-temps à balayage unidirectionnel, ce type de moteur étant réputé pour son excellent rendement énergétique intrinsèque. Le principe du dispositif est basé sur le fait'''que pour les moteurs à pistons opposés, un déphasage entre les vilebrequins opposés, et donc un décalage entre les mouvements alternatifs des pistons, entraîne d'une part une baisse du rapport volumétrique (nécessaire aux fortes charges), et d'autre part un croisement moindre des phases d'admission et d'échappement, améliorant en cela l'étanchéité de la chambre de combustion et les accords de résonance avec le système d'échappement. Aux charges faibles, le dispositif permet au moteur d'évoluer avec un rapport volumétrique bien plus élevé, avec une nette amélioration de son rendement thermodynamique et donc de sa consommation. Le système de déphasage représenté par la figure 1 consiste à relier les deux vilebrequins par une courroie(1) montée sur deux poulies [(2) et (3)1, chaque poulie étant solidaire de l'un des arbres de vilebrequin. La courroie est maintenue tendue de chaque coté par deux galets rotatifs [(4) et (5)] montés respectivement sur une potence [(6) et un balancier (7)] qui agissent comme des bras oscillants montés sur deux ressorts de rappel [(8) et (9)], assurant chacun une poussée sur la face externe lisse de la courroie par l'intermédiaire de la potence et du balancier, et donc une tension de courroie adaptée à son bon fonctionnement. La potence est en forme de Delta, ce qui permet de la raccorder au balancier via le ressort du tendeur, selon une cinématique qui permet de garder constante la tension de courroie et d'éviter les phénomènes de déphasage parasites. Quand. le moteur est au ralenti ou aux charges très faibles (Figure la), les deux vilebrequins ne sont pas montés en parfaite opposition de phase, mais avec un déphasage initial de l'ordre de 5°. Ce déphasage provoque un différentiel de couple fourni par les vilebrequins, en faveur de celui qui est en avance sur le point d'allumage et couplé à la poulie (1), et en défaveur de celui qui est en retard et couplé à la poulie (2). Ce différentiel de couple est directement transmis à la courroie sous la forme d'une force de traction exercée sur la partie de la courroie qui est tirée par le vilebrequin moteur relié à la transmission via la poulie (1), le vilebrequin opposé étant appelé « vilebrequin accompagnateur » et relié à la poulie (2). La force de traction exercée sur la courroie augmente avec chaque élévation du couple (et donc de la charge motrice, Figure lb) et provoque le recul instantané d'un premier galet dit « galet déphaseur » (5). Ceci a pour conséquence un raccourcissement du chemin de courroie du côté du surplus de traction (brin tendu de la courroie, côté déphaseur), et un rallongement du côté opposé où la traction est moindre (brin. « mou » de la courroie, côté tendeur). Le galet déphaseur peut alors reculer jusqu'à la position d'équilibre (Figure lc) imposée par le ressort de rappel (8) monté sur la potence (7), tandis que le rallongement de la partie opposée de la courroie est immédiatement pris en charge par un mouvement d'avancée du second galet, le galet « tendeur » (4) monté sur le balancier (6). Ce changement de configuration du système entraîne un déphasage entre les deux vilebrequins, qui augmente au fur et à mesure que la force exercée sur la courroie s'accroît, et permet au moteur de fonctionner aux fortes charges sans détonation. A un couple élevé correspond donc un déphasage élevé et une baisse du rapport volumétrique (Figure 2), et à une élévation du rapport volumétrique aux charges faibles. Ce mécanisme a pour avantage d'être entièrement réversible et automatique, c'est-à-dire qu'il ne nécessite aucun apport d'énergie externe pour fonctionner : c'est le couple de forces moteur lui-même qui actionne le système dans le sens voulu (celui de la baisse du taux de compression en fonction de la charge), et la baisse de charge motrice qui fait revenir le système au point initial ou à toute situation intermédiaire, grâce à l'action du ressort de rappel (9) sur le dispositif déphaseur. Le dispositif déphaseur lui-même consiste en une potence (7) portant le galet déphaseur (5), reliée à un axe fixe (10) par rapport au moteur. La. potence peut pivoter autour de cet axe et entraîner un balancier (6) portant le galet tendeur REVENDICATIONS1) Dispositif destiné à provoquer un déphasage entre deux arbres moteur, pour un moteur à pistons opposés et à combustion interne (Figures 1 et 5), le déphasage induisant une baisse du rapport volumétrique dans la chambre de combustion et une distribution variable en fonction de la charge, caractérisé en ce qu'il permet la rotation relative d'un arbre moteur par rapport à l'autre, par l'intermédiaire d'une courroie crantée 10 (1) reliée à deux poulies (2) et (3) solidaires desdits arbres moteurs, en agissant sur la conformation de ladite courroie par l'intermédiaire d'un galet déphaseur (5) monté sur une potence (7), dont le pivotement sur son axe (10), induit par la pression exercée par ladite courroie sur ledit galet déphaseur par suite 15 d'un déphasage initial des vilebrequins, provoque un raccourcissement local du chemin de courroie et un déphasage accru entre les deux arbres moteur, ladite potence étant montée sur un ressort (9), et entraînant un balancier (6) via un ressort tendeur (8), ledit balancier portant un galet tendeur 1.0 (4), dont le rôle est de permettre d'assurer la tension de ladite courroie en rallongeant le chemin de courroie en compensation du raccourcissement du chemin de courroie occurrent du côté du galet déphaseur.