DEVICE FOR CONTROLLING THE OPENING AND CLOSING OF THE COMBUSTION CHAMBER OF AN INTERNAL-COMBUSTION ENGINE

Abstract: 1. Device for controlling the flow of the gas issuing from and flowing into the combustion chamber (2) of an internal combustion engine, constituted by a rotative valve cock or rotor (1) comprising at least one inner channel (3) or a lateral cut (24) defining transverse exhaust or inlet flow passages, respectively, a passage (5) directly connected to the combustion chamber (2), said valve cock (1) being enclosed in a transverse bore (4) into which opens the orifice of said passage formed in a sealing ring (6) which is placed in a bore (7) wherein it slides, said sealing ring (6) being applied onto the rotor (1) by a continuous contact surface (22) around the orifice of said passage (5) under the effect of the pressure prevailing within said combustion chamber (2) and surrounded by one or more sealing elements (11) such as sealing segments, while being provided with injection means (19, 23) for injecting oil onto said valve cock (1), characterized in that said sealing ring (6) is crossed through, at least at its periphery, by a pressure oil circuit (13, 14, 16) directed toward the oil collector and adapted to cool said ring (6), and in that said injection means (19, 32) which are connected to said oil circuit (13, 14, 16) cross axially at least a portion of the annular section of said ring (6) and open into an uninterrupted annular distributing groove (21) provided within the continuous contact surface (22) defined on a strip of small width along the general intersecting line of two cylinders, while opening at the interface (e) existing between said contact surface (22) and the outer surface (8) of said rotor (1).

Description: DISPOSITIF DE CONTROLE DE L'ECHAPPEMENT ET/OU DE L'ADMISSION DES CHAMBRES DE COMBUSTION DE MOTEUR A COMBUSTICN INTERNE La présente invention s'applique à un dispositif de contrôle de la circulation des gaz de et vers une chambre de combustion de moteur à combustion interne, en particulier d'un moteur à cycle à deux ou quatre temps piston(s) alternatif(s) ou rotatif(s), constitué par un boisseau ou rotor comportant des canaux ou une entaille latérale définissant des passages d'ecoulement transversal respectifs d'échappement ou d'admission. Dans les moteurs thermiques quipes de ce type de distribution, le boisseau effectue un mouvement tournant continu synchronisé avec la rotation du moteur autour d'un axe parallele à l'axe de rotation du moteur pour réaliser les phases successives du cycle moteur en connectant à l'échappement puis, le cas échéant, à l'admission un passage relie directement à la chambre de combustion. Selon un niode de réalisation connu de ce type de moteur (demandes de brevet francais 8 213 071 et 8 213 072) permettant de tourner a des vitesses de rotation élevées, le boisseau est contenu dans un alésage transversal dans lequel débouche l'orifice relié directement à la chambre de combustion et les orifices d'admission et/ou d'échappement reliés respectivement à un collecteur d'échappement. Le passage relie à la chambre de combustion est aménagé dans un anneau d'étanchéité logé dans un alésage appliqué, sur le boisseau par une surface d'étanchéité continue autour de l'orifice relié directement à la chambre de combustion, sous l'effet de la pression régnant dans la chambre de combustion, et entouré d'un ou plusieurs organes d'étanchéité tels que des segments, cet anneau pouvant coulisser dans l'alésage et sa course étant limitée, d'un côté, par le boisseau et, de l'autre côté, par un épaulement de retenue. De tels moteurs à combustion paraissent aptes à délivrer,des puissances massiques beaucoup plus élevées que les solutions connùes et éprouvées, en particulier pour les moteurs de faible cylindree, par suite de l'absence de pièces de distribution soumises A un mouvement alternatif générateur d'une fréquence limite de battement. L'avantage le plus décisif de ce type de distribution réside dans la possibilité d'avoir des conduits d'échappement et d'admission de diamètre deux fois plus important qu'un système à soupapes classiques, ce qui permet d'avoir un meilleur remplissage et donc une puissance spécifique plus importante. Apres une première expérimentation approfondie des dispositifs de distribution à boisseau rotatifs, il s' avère que ces systèmes à rotor de distribution présentent des inconvénients ou des défauts de fonctionnement qui n'ont pas permis d'en exploiter les avantages répertoriés r:i-dessus. Parmi ces divers inconvénients, on peut citer les difficultés pour assurer la lubrification et le refroidissement des éléments d'étan chéité, ce qui provoque une usure excessive du boisseau et des éléments et organes d'étanchéite, une consommation de lubrifiant elevée, et peut conduire, dans certains cas limites, au grippage du boisseau dans son alésage. Par ailleurs, lorsque la distribution par boisseau rotatif est applique a des moteurs < ' quatre temps, on ne constate pas de diminution de la consonnation spécifique de carburant par rapport aux moteurs fonctionnant selon le cycle à deux temps. Cette surconsommation de carburant parait due à une aspiration insuffisante des conduits ou des phases d'admission et d'échappement qui entraîne: - une dilution des gaz frais par les gaz d'échappement se traduisant par une mauvaise combustion et une pollution plus importante; - une introduction du mélange carburé dans les gaz d'échappement entrai- nant aussi une augmentation de la pollution et de la consommation spécifique en carburant. L'un des bits de la présente invention est précisément de pallier ces defauts des moteurs à combustion à distribution rotative afin de permettre d'utiliser les grandes sections de passage qu'offre ce type de leur distribution sans risquer des usures rapides et des consommations de carburant exagérées. A cet effet, selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'anneau d'étanchéité est muni de moyens d'injection d'un fluide lubrifiant et réfrigérant, tel que de l'huile, dans l'interface entre la surface d'étanchéité continue de l'anneau autour de l'orifice et la surface extérieure du boisseau. Les moyens d'injection du fluide sont, de préférence, constitués d'une part, d'une chambre annulaire d'admission délimitée entre la périphérie de l'anneau d'étanchéité et son alésage et limitée axialement à chaque extrémité par un joint d'étanchéité interposé entre la surface extérieure de l'anneau d'étanchéité et l'alésage et, d'autre part, d'au moins un passage d'amenée présentant un orifice de sortie débouchant dans ladite interface entre la surface d'étanchéité continue et la surface extérieure du boisseau. Au moins le joint d'étanchéité interposé entre la surface extérieure de l'anneau d'étanchéité et son alésage coopérant est alors protége du coup de feu des gaz brulés de la chambre de combustion par au moins un segment de protection interposé entre l'anneau d'étanchéité et son alésage et entre ledit joint d'étanchéité et la chambre de combustion. L'orifice de sortie du passage d'amenée peut déboucher sur une rainure annulaire continue de distribution ménagee à l'intérieur de la surface de contact de l'anneau d'étanchéité avec le boisseau. Selon un autre rode de réalisation du dispositif, les moyens d'injection de fluide comportent des moyens de régulation du débit de fluide tels que la perte de charge provoquée par la section réduite des passages d'amenée du fluide ou par un autre moyen de perte de charge tel qu'un étranglement qui y est interpose. En variante, les moyens de perte de charge peuvent être constitués par une cartouche annulaire poreuse débouchant sur ledit interface et interposée entre cet interface et au moins un orifice d'amenée du fluide lubrifiant sous pression et la cartouche est réalisée en un matériau présentant de bonnes qualités frottantes avec la surface extérieure du boisseau, tel que du bronze fritté. Lorsque le dispositif de contrôle de la circulation des gaz de et vers la chambre de combustion du moteur est appliqué a un moteur thermique fonctionnant selon le cycle à quatre temps avec introduction du carburant préalablement à l'aspiration de l'air de combustion, des moyens racleurs du fluide lubrifiant injecté dans l'interface sont disposés autour de l'orifice d'admission reliant le boisseau à l'admission d'air de combustion et de carburant du moteur, ces moyens racleurs étant constitues d'un anneau d'étanchéité d'admission disposé a la périphérie dudit orifice d'admission, venant en appui continu sur la surface extrieur&commat; ; du boisseau et apte b isoler l'intrieur de I'brtfice d'admission de l'interface entre le boisseau et son alésage pour limiter l'entrairjement d'huile et/ou de carburant liquide a la surface du boisseau en rotation. L'anneau d'étanchéité est, d'une part, réalisé en un matériau mou prsc,ntant de bonnes qualités frottantes avec la surface du boisseau tel que de la matiere plastique et, d'autre part, repoussé en permanence sur la surface du boisseau sous une pression sensiblement constante par un ressort. Selon un autre mode de réalisation, le boisseau comporte deux passages séparés d'admission et respectivement d'échappement qui sont susceptibles de déboucher successivement tous les deux, par rotation du boisseau, du côte de la chambre de combustion, sur l'anneau d'étanchéité et, du côté oppose la chambre de combustion, sur des orifices de sortie qui sont chacun décalés sur l'axe du boisseau par rapport à l'anneau d'étanchéité, de manière à diminuer l'entraînement de carburant à la surface du boisseau en rotation et du carburant entrainé à l'admission dars le passage d'admission ménagé à l'intérieur du boisseau. Selon une disposition particulièrement avantageuse pour les moteurs polycylindriques, les passages séparés d'admission ou d'échappement de deux chambres de combustion voisines sont ménagés dans le boisseau en débouchant sur un orifice de communication avec l'admission ou l'échappement qui est commun aux deux chambres de combustion voisines de maniere à reduire le nombre d'ouvertures à prévoir sur la face extérieure du boisseau. Selon une autre disposition appliquée à un moteur thermique fonctionnant selon le cycle à quatre temps, le circuit d'admission de la chambre de combustion comporte des moyens de suppression du carburant dans l'air aspiré dans la chambre de combustion en fin d'admission, afin de limiter la quantité de carburant introduite dans le passage d'admission ménagé dans le boisseau, et qui n'a pas pénétré dans la chambre de combustion au cours de la phase d'aspiration. Dans le cas où le carburant est introduit par injection dans l'air d'admission, les moyens de suppression précités sont constitués par l'arrêt de l'injection de carburant nettement avant la fin de la phase d'aspiration. Dans le cas où le carburant est introduit dans la chambre de combustion via un carburateur, les moyens de suppression précités sont alors, de préférence, constitués par au moins un passage auxiliaire d'air riche en carburant tel qu'une émulsion, ménagé dans le boisseau et la culasse de la chambre de combustion et le passage auxiliaire débouche sur l'interface entre le boisseau et son alésage en un point tel qu'il est obturé par la rotation du boisseau avant que la (ou les) ouverture(s) principale(s) d'admission ne le soi(en)t. Selon une variante du dispositif selon l'invention, une partie d'extrémité d'au moins un organe d'amenée de l'un des éléments de la combustion, tel qu'une bougie d'allumage pour un moteur a allumage commandé ou un injecteur et/ou une bougie de chauffage pour un moteur à cycle Diesel, traverse de façon étanche la section transversale de l'anneau d'étancheité pour déboucher dans le passage qui est relié à la chambre de combustion, et la partie adjacente de la dite partie d'extré- mite est logée avec jeu annulaire dans un passage debouchant vers l'extérieur de la paroi de la culasse du moteur à combustion. Ce passage, qui est relié à la chambre de combustion, joue alors le rôle de la partie principale de la chambre de combustion, Selon une autre variante du dispositif selon l'invention, le passage donnant lieu au jeu annulaire est parcouru par un fluide réfrigérant. De préférence, le fluide réfrigérant est constitué par le fluide lubrifiant et réfrigérant amené par les moyens d'injection. Selon une autre variante encore du dispositif selon l'invention, le passage donnant lieu au jeu annulaire se prolonge vers l'extérieur par une chambre annulaire élargie, ladite chambre annulaire étant fermée par un joint annulaire élastique qui est interposé entre l'organe d'amenée et la paroi intérieure deladite chambre et qui délimite une chambre de refroidissement parcourue par le fluide lubrifiant et réfrigérant amené par les moyens d'injection. Cette partie élargie permet à un outil d'accéder audit organe d'amenée. D'autres buts, avantages et caractéristiques du dispositif de contrôle selon l'invention apparaîtront à la lecture de la description de divers modes de réalisation, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé où: - les figures 1 et 2 sont des vues en coupe et à grande échelle de deux modes de réalisation du système d'étanchéité selon l'invention entre un boisseau de distribution tournant et une chambre de combustion de moteur; - 'es figures 3a à 3c illustrent schématiquement les principales positions au cours d'un cycle moteur d'un système de distribution à boisseau appliqué à un moteur fonctionnant selon le cycle à quatre temps; ; - la figure 4 est une vue en coupe à grande échelle du système de distribution à boisseau représenté schématiquement sur les figures 3a à 3c et équipé d'un anneau d'étanchéité d'admission selon l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe, toujours à grande échelle > d'un autre mode de réalisation du système de distribution à boisseau selon l'invention comportant des conduits d'admis sion et d'échappement séparés à I'intérieur du boisseau; - la figure 6 est une vue en coupe avec arrachements selon la ligne VI-VI de la figure 5, d'une partie du boisseau de distribution d'un moteur compor tant plusieurs cylindres parallèles; ; - la figure 7 est une vue en coupe à grande échelle d'un système de distribution à boisseau selon l'invention dans lequel sont prévus des moyens d'appauvrissement en carburant de l'air aspiré en fin d'admission; - les figures 8 et 9 sont des coupes respectivement selon les lignes VIlI-VITI et IX-IX du systeme de distribution représenté a la figure 7. - la figure 10 est une vue en coupe du systéme d'étanchéité selon l'invention comportant une bougie d'allumage débouchant dans la chambre de combustion. - la figure 11 est une vue en coupe du système d'étanchéi té selon l'invention comportant une bougie d'allumage debouchant directement dans le passage de l'anneau d'étanchéité. Sur les figures 1 et 2, un boisseau rotatif 1 de distribution de l'échappement d'une chambre de combustion 2 de moteur thermique est représenté a l'instant où son canal intérieur d'échappement 3 est ouvert en grand sur la chambre de combustion 2. Le boisseau 1 tourne, en continu et de façon synchronisée avec la rotation du moteur, dans un alésage 4 et le canal d'échappement 3 est relié à la chambre de combustion 2 par un passage 5 de relativement grande dimension ménagé dans un anneau d'étanchéité 6 qui peut coulisser librement dans un alésage 7 d'axe sensiblement parallèle à celui du cylindre moteur (non représenté) ou sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation du boisseau 1, de manière à assurer un bon portage de la surface de contact de l'anneau 6 sur la surface extérieure 8 du boisseau 1. La surface de contact 22 entre l'anneau 6 et le boisseau 1 s'établit sur une bande de faible largeur selon la ligne générale d'intersection de deux cylindres (les surfaces extérieures du boisseau 1 et de l'anneau 6 de diamètres différents et d'axes sensiblement perpendiculaires et concourants. Selon une disposition connue particulièrement efficace parce qu'elle proportionne l'effort d'application de l'anneau d'étanchéité 6 sur le boisseau 1 à la pression à étancher, l'anneau d'étanchéité 6 qui se déplace à frottement doux dans son alésage 7 est appliqué sur la surface extérieure du boisseau 1 par la seule pression régnant dans la chambre de combustion 2 et agissant sur sa section annulaire, majorée le cas échéant de la poussée d'un ressort à faible effort de réaction tel qu'une rondelle élastique. La présence de ce ressort de poussée (non représenté) de l'anneau 6 sur le boisseau 1 n'est pas indispensable s'il n'existe qu'un faible jeu ou interface i entre l'extrémité 9 de l'anneau 6 du côté de la chambre de combustion 2 et un épaulement de retenue 10 ménagé à l'extrémité de l'alésage 7 recevant l'anneau 6. De plus, la température étant relativement élevée dans l'interface i à cause de la proximité de la chambre de combustion 2, la tenue dans le temps d'un organe de ressort est des plus aléatoires. Afin de supprimer les fuites dans l'interface j entre la surface extérieure de l'anneau 6 et l'intérieur de son alésage 7, un segment d'étanchéité de coup de feu 11 est dispose de manière connue dans cet interface j et est porté par une rainure 12 ménagée de préférence dans l'anneau 6. Le segment 11 évite également une surchauffe de l'interface j en direction du boisseau 1 et la formation dans cet interface de dépôts qui finiraient par bloquer l'anneau 6 dans son alésage 7. Selon l'invention, l'anneau d'étanchéité 6 est muni de moyens d'injection d'un fluide lubrifiant et réfrigérant, de préférence l'huile de lubrification du moteur mise sous pression par la pompe a huile du moteur, dans l'interface e entre la surface d'étanchéité continue 22 (selon la ligne générale d'intersection orthogonale de deux cylindres de diamètres différents) autour de l'orifice 3 menagé dans le boisseau 1 et la surface extérieure 8 du boisseau 1. Selon le dispositif représenté à la figure 1, les moyens d'inzec- tion de fluide comportent une conduite 13 d'amenée d'huile sous pression habituellement reliée à la pompe de graissage du moteur et débouchant sur une chambre annulaire de distribution 14, délimitée dans l'interface j entre la périphérie de l'anneau 6 et son alésage 7 par exemple a l'aide d'une rainure circulaire 15 ménagée a la périphérie de l'anneau d'étanchéité 6. Selon une disposition favorisant le refroidissement de l'anneau 6, la chambre i4 peut etre parcourue par un débit important d'huile sous pression se dirigeant vers un autre organe à lubrifier ou la décharge par une conduite de sortie 16. La chambre 14 est délimitée dans l'interface j par deux joints d'étanchéité annulaires 17 et 18 disposés respectiement du côté de la chambre de combustion 2 et du côté du boisseau 1. Les joints annulaires 17 et 18 sont, de préférence, réalisés en un materiau élastomère résistant pour joint logé par élasti- cité dans des rainures annulaires ménagées à la surface extérieure de l'anneau 6 car le segment de coup de feu 11 et la circulation de l'huile les proteent contre une température excessive. La chambre ce distribution d'huile 14 est reliée à l'interface e entre la surface d'étanchéité de l'anneau 3 et la surface extérieure 8 du boisseau 1 par des passages d'amenée 19 réalisés, de préférence, par un perçage longittidinal dans l'épaisseur de l'anneau, raccordé à un perçage transversal 20 à partir du fond de la rainure circulaire 15. Les passages d'amenée 19 peuvent déboucher sur l'interface e directement par un chanfrein de sortie ou bien dans une rainure annulaire continue de distribution 21 ménagée à l'intérieur de la surface de contact ou d'étanchéitP 22 de l'anneau 6, ceci afin de mieux répartir l'huile dans l'interface e. On doit noter que le canal 6 ménagé à l'intérieur du boisseau rotatif I peut être un canal d'admission des gaz frais (normalement de l'air surprisse ou à la pression atmosphérique) carburés ou non, ou bien un canal d'échappement des gaz de combustion comme décrit précédemment et que le canal 3 peut être remplacé, comme on le verra par la suite, par une entaille latérale remplissant successivement au cours de la rotation du boisseau, les fonctions de passage d'admission puis d ' chappenlent. Le fonctionnement du dispositif de contrdle de la circulation des gaz de et/ou vers une chambre de combustion de moteur, tel que repr(- sente a la figure 1 va maintenant être explicité. Des que le moteur est mis en rotation, il entrain le boisseau 1 en rotation synchrone et il engendre une pression d'huile qui se transmet à la chambre de distribution 14 et à la rainure annulaire 21 pour faire écouler une mince lame d'huile entre la surface d'étanchéité 22 de l'anneau 6 et la surface extérieure mobile 8 du boisseau 1. La pression régnant dans la chambre de combustion 2 pendant les phases de compression et de combustion des gaz applique fortement la surface d'étanchéité 22 sur la surface extérieure 8 du boisseau 1 et réduit l'épaisseur de cette lame d'huile à une valeur minimale juste suffisante 8 assurer un film d'huile entre la surface du boisseau 1 et la surface d'étanchéité 22. Pendant les phases de balayage et d'aspiration (pour la marche du moteur selon le cycle à quatre temps) où la pression dans la chambre de combustion 2 est voisine de la pression atmosphérique ou peu supérieure à celle-ci (cas du moteur suralimenté), l'hystérésis de friction du segment de coup de feu 11 de l'anneau 6 sur le boisseau 1 maintient un effort d'application résiduel non négligeable de l'anneau 6 sur le boisseau 1. Cet effort résiduel limite les fuites d'huile entre la surface d'étanchéité 22 et la surface 8 du boisseau à un débit juste suffisant pour assurer un film d'huile continu entre la surface 8 du boisseau 1 et son alésage de guidage 4. Lorsque le canal 3 à l'intérieur du boisseau 1 est un canal d'échappement, les fuites d'huile vers le passage intérieur 3-5 sont emportées vers l'échappement et donc perdues, tandis que lorsque le canal 3 est un canal d'admission, les fuites d'huile vers le passage 5 sont ramenées dans la chambre de combustion 2 et ainsi au moins partiellement réutilisées. Gracie à la lubrification continue de l'interface e, l'usure de la surface d'étanchéité 22 de l'anneau 6 est réduite à une valeur minimale et les risques de grippage à haut régime de l'anneau 6 sur le boisseau 1 sont supprimés. La température de la surface du boisseau 1 (par ailleurs généralement refroidi intérieurement par une circulation longitudinale d'eau) est considérablement réduite et l'étanchéité entre le boisseau et 'son alésage 4 est assurée par un coin d'huile. La circulation en dériva tion de l'huile entre la conduite d'amenée 13 et la conduite de sortie 16 assure un refroidissement énergique de l'anneau d'étanchéité 6 qui pourrait ainsi dans certains cas d'application être réalisé en un matériau relativement mou et de bonne qualité frottante tel que de la matière plastique moulée à haute résistance. L'anneau d'étanchéité 6 ainsi que le boisseau 1 pourront être réalisés, de préférence, dans les différents couples de frottement habituellement utilisés dans les moteurs tels que: fonte/chrome, fonte/fonte, etc., mais aussi en matériaux composites nouveaux, céramiques ou autres nouveaux produits. Un orifice calibré (non représenté) peut être disposé sur la conduite d'entrée 13 ou sur les passages d'amenée 19 afin de limiter le débit d'huile s'échappant de l'interface e lorsque la perte de charge provoquée par les passages d'amenée est insuffisante pour limiter le débit de fuite d'huile. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, les éléments identiques à ceux représentés à la figure 1 sont dotés des mêmes numéros de référence. A la différence de la figure 1, l'anneau d'étanchéité 6 peut être réalise en métal fritté poreux avec un placage d'étanchéité sur les surfaces ne devant pas donner lieu à une exsudation d'huile, ou bien comme représenté à la figure 2, une bague ou cartouche annulaire 23 en métal fritté poreux, tel que du bronze, est introduite ou moulée dans un logement borgne 19a ménagé longitudinalement dans l'anneau d'étanchéité 6. Cette bague poreuse 23 est reliée par au moins un passage latéral 20 à la chambre 14 de distribution de pression d'huile. La bague poreuse 23 fonctionne ainsi comme un organe de perte de charge et de répartition de l'huile dans l'interface e et comme un organe à bonne qualité frottante réduisant la friction entre la bague 6 et le boisseau rotatif 1. Cette disposition qui parait convenir pour les cas où la vitesse de rotation du boisseau 1 est modérée et où un refroidissement énergique de l'anneau d'étanchéité 6 n'est pas exigé, diminue les pertes d'huile et se révèle généralement plus économique à mettre en oeuvre que la solution représentée à la figure 1. Les figures 3a à 3c representent schématiquement les positions les plus caractéristiques d'un boisseau 1 muni, non pas d'un canal intérieur, mais d'une entaille 24 destinée à assurer la distribution (aspiration et échappement) d'une chambre de combustion 2 d'un moteur à combustion interne fonctionnant selon le cycle à quatre temps. A la figure 3a, on voit que l'entaille 24 relie la chambre de combustion 2 du moteur (via un anneau d'étanchéité du type décrit sur les figures 1 et 2 et non représenté) à une conduite d'aspiration 25 dotée de moyens d'introduction de carburant tel qu'un carburateur ou un injecteur, si le moteur fonctionne avec un allumage commandé. A la figure 3b, le boisseau 1 a tourné dans le sens trigonométrique et est venu obturer à la fois la conduite d'aspiration 25 et la conduite d'échappement 26. On voit que l'entaille 24 du boisseau 1 délimite avec l'alésage 4 de guidage du boisseau 1 une chambre de passage 27 d'un volume non négligeable et qui est alors isolée de l'admission et de l'échappement. La chambre 27 a té remplie au cours de la phase d'admission par de l'air relativement riche en carburant car aspiré après que les parois du conduit d'aspiration ont été saturées de carburant liquide. On voit à la figure 3c que l'air riche en carburant contenu dans la chambre de passage 27 est complete- ment déchargé a l'échappement 26, notamment par suite de l'arrivée de la bouffée de gaz d'échappement au moment de la mise en communications (non représentée) de la chambre de combustion 2 avec la chambre 27 lorsque le bord 28 de l'entaille 24 débouche sur le passage 5 relié à la chambre de combustion 2. Une autre source de surconsommation de carburant lorsque le moteur équipé d'un boisseau rotatif de distribution fonctionne selon le cycle à quatre temps avec alimentation en air carburé, réside dans le fait que le carburant liquide qui coule sur les parois d'aspiration et s'évapore progressivement en direction de la chambre de combustion, est entrainé à la surface du boisseau 1 en direction de l'échappement 26 où les gaz chauds l'évaporent et l'emportent en pure perte dans l'échappement avec le film d'huile déposé par le dispositif de lubrification représenté sur les figures 1 et 2. La figure 4 représente, à plus grande échelle, une solution permettant de réduire les pertes de carburant et d'huile. Les éléments identiques à ceux des figures 1 à 3c sont dotés des mêmes numéros de référence. Dans ce mode de réalisation, des moyens racleurs d'huile sont disposes autour de l'orifice d'admission d'air sur le boisseau 1. Les moyens racleurs sont constitués par un anneau d'étanchéité d'admission 29 applique en permanence sur la surface 8 du boisseau 1 par un ressort 30. Selon une autre disposition de ce mode de réalisation, les moyens d'introduction de carburant constitués ici par un injecteur d'essence 31 sont réglés de telle manière que l'injection soit coupe bien avant la fin de la phase d'aspiration de l'air de combustion. L'anneau d'etan chiite 29 loge dans la culasse refroidie 32 du moteur et traversé par les gaz d'admission 'rais n'est pas soumis ri a des températures ele- vers, ni à des dife-rences dc pression importantes (les srpressions et dépressions s(,rt inférieures à 1 tar) et er conséquence, il plut être réalisé tn une matière plastique de L::nr;c! cualité irottante telle que le Téflon Le fonctionnement du mode de réalisation représenté à la figure 4 est décrit ci-après. Le boisseau 1 tourne en synchronisme avec le moteur et reçoit depuis les passages d'amenée 19 et la rainure de distribution 21 un film d'huile qui est entrainé à sa surface 8. Le film d'huile formé dans l'interface entre le boisseau et l'alésage 4 est arrêté par l'anneau d'étanchéité 29 sensiblement de même largeur que l'anneau d'étanchéité principal 6. L'injection du carburant par l'injecteur 31 commence dès oue l'arête 28 de l'entaille 24 débouche sur le passage intérieur 33 de l'anneau d'aspiration 29 et s'arrête bien avant que l'autre arete 34 de l'entaille 24 n'atteigne le bord de droite 35 du passage 5 ménagé à l'intérieur de l'anneau 6 et ne coupe l'admission. Dès le début de l'injection du carburant, une partie de celui-ci est vaporisée dans le jet d'air aspiré tandis que l'autre s'arrete sur les parois et est entraînée vers la chambre de combustion 2 en s'évaporant progressivement. Grâce à l'arrêt de l'injection bien avant la fin de l'aspiration (tout en respectant les conditions du mélange quasi stoéchiométrique à la chambre de combustion 2), les parois ne contiennent plus qu'une faible quantité de carburant liquide au moment de la coupure de l'admission et la chambre de passage 27 est très pauvre en carburant. Le carburant liquide qui stagne à l'intérieur du passage 33 est arrêté par le frottement de l'anneau d'étanchéité 29 et ne peut ainsi être entraîné vers l'échappement jusqu'à ce que l'admission de l'air ne reprenne au cycle d'aspiration suivant et n'entraîne dans la chambre de combustion 2 ce carburant liquide qui s'est en grande partie évaporé pendant la suite du cycle moteur. Les dispositions représentées à la figure 4 réduisent considérablement la quantité de carburant entraînée directement à l'échappement et permettent de réaliser un cycle à quatre temps fonctionnant avec un boisseau à entaille et avec une consommation raisonnable tout en bénéficiant des sections de passage nettement augmentées de la distribution par boisseau tournant. Un autre mode de réalisation du dispositif de contrôle de la circulation des gaz de et vers une chambre de combustion de moteur est représenté sur les figures 5 et 6 où les élements et les organes identiques à ceux des figures précédentes portent les mêmes numéros de référence. Dans ce mode de réalisation, le boisseau 1 comporte deux passages séparés d'admission et d'échappement respectivement 36 et 37. Chacun de ces deux passages débouche successivement par rotation du boisseau 1 du côté de la chambre de combustion 2 sur l'anneau d'étanchéité 6 et, du côté opposé, sur des orifices qui sont décalés latéralement par rapport a l'anneau d'étanchéité 6. Le passage d'admission 36 débouche d'un côté de la culasse sur la conduite d'aspiration 25 entou rée due son anneau d'étanchéité a l'aspiration 29. Lorsque le boisseau 1 a tourné pour venir en position de plein d'échappement, le passage d'échappement 37 débouche sur le passage 5 à l'inte- rieur de l'anneau 6 et sur la conduite d'échappement 26 décalée selon l'axe du boisseau 1 par rapport à l'anneau d'étanchéité 6. Selon le détail de la coupe de la figure 6, on voit qu'à l'intérieur du boisseau 1, les deux passages d'admission 36 et 36a de deux chambres de combustion voisines d'un moteur (en fait de deux cylindres parallèles d'un moteur) débouchent sur un orifice commun 38 de communication avec la conduite d'admission 25 commune aux deux cylindres. Cette disposition qui s'applique aussi aux conduits et orifices d'échappement permet de rcduire le nombre de sorties à ménager dans le boisseau 1 et la culasse 32 et qui constituent autant de zones d'afai- blissement de la résistance mécanique de ces organes fortement sollicités sur les plans mécaniques et thermiques. En revenant a la figure 5, on comprend qu'au cours de la rotation du moteur et du boisseau 1, la chambre de passage constituée par le conduite d'aspiration 36 ou l'ensemble des conduits d'aspiration 36-36a et 38, peut venir emprisonner de l'air relativement riche en carburant mais ne peut pas se trouver balayée par les gaz d'échappement. Le carburant contenu dans le passage d'aspiration 36 à l'intérieur du boisseau 1 reste donc en place jusqu'à ce que ce passage 36 parvienne à nouveau en position d'aspiration pour l'injecter dans la chambre de combustion 2. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 7 à 9 et où les éléments et organes identiques à ceux des figures précédentes portent les mêmes numéros de référence, on se propose de réduire considérablement la richesse en carburant en fin de période d'aspiration. A cette fin, le canal d'admission 25 représenté en coupe transversale à la figure 8 et en coupe longitudinale à la figure 9, comporte deux passages auxiliaires 39 et 40 d'amenee d'un mélange riche en carburant tel qu'une émulsion air-essence obtenue par injection d'essence à l'aide d'un injecteur 31 (conduit 39 à la figure 9) ou par un carburateur à émulsion 41 (conduit 40 à la figure 9). Lorsque l'on utilise l'injection d'essence, un seul conduit auxiliaire 39 est suffisant pour assurer le dosage correct du carburant. Dans ce mode de realisation, comme on le voit sur la coupe de la figure 8, au cours de a rotation du boisseau 1 pendant la phase d'admission du moteur à quatre temps, les conduits auxiliaires 39 et 40 dont obturés avant que la partie élargie 25a du conduit 25 ne le soit et l'air aspiré en fin d'aspiration sur la large section 25a ne contient pas de carburant et balaye la chambre de passage 27 déimjtée par l'entaille 24 pour l'appauvrir de presque tout le carburant liquide déposé sur ses parois, de telle façon que lorsque cette chambre de passage est traversée par les gaz d'échappement, ceux-ci n' entraînent qu'une quantité infime de carburant ainsi inutilisé vers la conduite d'échappement 26. Les figures 10 et 11 illustrent le montage d'un organe d'amenée reliant la chambre de combustion 2 à l'extérieur et tel qu'une bougie d'allumage 47 utilise lorsque le moteur thermique est un moteur à combustion interne à allumage commandé. Dans le cas d'un moteur à injection de carburant tel qu'un moteur à cycle Diesel, la bougie 42 pourra etre remplacée par un injecteur de carburant ou une bougie de préchauffage. Les éléments et organes identiques à ceux des figures précédentes portent, bien entendu, les mêmes numéros de référence. Si l'on se reporte à la figure 10, on voit que la bougie 42 est vissée dans un filetage 43 ménagé à travers une zone de paroi mince 44 de la culasse 32 du moteur, de telle façon que ses électrodes 45 (reliée à la masse) et 46 fassent légèrement saillie à l'intérieur de la chambre de combustion 2. Lorsque l'on utilise un moteur à taux de compression élevé, l'essentiel de la chambre de combustion au voisinage du point mort haut du piston (non représenté), est constitue par le passage 5 de relativellent grande dillension nlenagb dans l'anneau d'étanchéité 6. Lorsque la bougie 42 est placée dans la position représentée à la figure 10, allumage du mélange carburé s'effectue relativement mal car il ne démarre pas en une position centrale par rapport au principal volume de la chambre de combustion au point mort haut. La figure 11 illustre en coupe une disposition de la bougie d'allumage 42 (ou le cas échéant d'un injecteur de carburant ou d'une bougie de chauffage) qui r(wnYdie aux inconvénients de la solution de montage représentée a la figure 10. L'anneau d'étanchéité 6 comporte entre deux passages d'amenée 19 un filetage 43 de réception de la partie d'extrémité ou culot 47 de la bougie 42 qui, en position de montage étanche a travers ce filetage traversant la section transversale de l'anneau 6, vient faire saillie par ses électrodes 45 et 46 à l'inté- rieur du passage 5 au voisinage de la paroi mais sensiblement au centre de la chambre de combustion principale constituée par ce passage 5. La tige de bougie 48 qui constitue la partie adjacente au culot 47 traverse avec jeu un passage relativement étroit 49 ménagé' à travers la paroi de la culasse 32. Le passage 49 est relié à l'extérieur par un alésage 50 de plus grand diametre formant une chambre annulaire 51 dans laquelle débouche la conduite de sortie 16. Afin d'obturer la chambre annulaire 51, un joint annulaire élastique 53 est interposé entre la paroi de l'alésage 50 et l'isolant cylindrique 52 de la borne de sortie 54 de la bougie 42. Lorsque le moteur est en fonctionnement, un débit d'huile important et, de préférence réfrigéré préalablement, est amené par la conduite 13 et vient nicttre en pression la chambre annulaire de distribution 14 pour faire s'écouler, via les passages d'amenée 19, un faible débit d'huile de lubrification dans l'interface e entre le boisseau rotatif 1 et la surface d'étanchéité 22 de l'anneau 6. Dans le même temps, un débit d'huile plus important s'écoule de la chambre 14 à la chambre 51 via le passage étroit 49. Ce débit d'huile, qui est ensuite évacué à la bache, refroidit l'anneau 6 et la bougie 42 en agissant de façon très efficace au voisinage de la partie la plus chaude constituée par le culot 47 et les électrodes. La position de l'anneau 6, par rapport au boisseau rotatif 1, est susceptible de varier en service par suite de la dilatation de l'anneau 6, des efforts de pression variables axiaux et radiaux sur cet anneau 6 et surtout de l'usure progressive de la surface d'étanchéité 22 de cet anneau en contact frottant avec la surface 8 du rotor 1, cette usure faisant varier le jeu i. Les déplacements instantanés (à chaque explosion) et progressifs de l'anneau 6 ne perturbent pas l'étanchéité de la chambre 51 et la position de la bougie dans la culasse 32 grace, d'une part au jeu ménagé dans le passage 49 et évitant tout contact entre la culasse 32 et la tige de bougie 48 et, d'autre part1 fui l'élasticitµ. du Joint annulaire 53 raIisé de préférence en un matériau élastomère. On notera que si l'on applique le mode de réalisation de la figure 11 à un moteur Diesel, l'injecteur de carburant pourra avantageusement être refroidi tandis que la bougie de préchauf- fage ne doit pas l'être ou doit l'être le moins possible, ce qui est réalisable en la plaçant dans une enveloppe isolante. Le système de montage d'organe d'amenée représenté à la figure il réalise un découplage mécanique et vibratoire entre, d'une part l'anneau d'étanchéité 6 qui délimite l'essentiel de la chambre de combustion au point mort haut du piston et, d'autre part, la culasse 32. Grâce aux propriétés d'amortissement de l'élastomère du joint 53 et des joints annulaires 17 et 18, non--seulement les vibrations éventuelles de l'anneau 6 ne peuvent pas se transmettre à la culasse et réciproquement mais, en plus, ces vibrations sont amorties à leur fréquence critique par la ase importante d'élastomère du joint 53. Pour des raisons de simplification, on peut bien entendu, monter a bougie 42 sur le filetage 43 de l'anneau 6 hors du circuit de fluide réfrigérant passant par la chambre annulaire 14. Il suffit, pour cela, que la chambre 14 soit, par exemple, placée à proximité de l'extrémité supérieure (sur le dessin) de l'anneau 6 et au voisinage de l'interface e, le culot de bougie 47 venant se placer soit au voisinage du milieu de la hauteur de l'anneau 6, soit plus à proximité de la chambre de combustion 2. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'honme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

Claims: REVENDICATIONS 1.- Dispositif de contrble de la circulation des gaz de et vers une chambre de combustion de moteur a combustion interne, en particulier d'un moteur a cycle a deux ou quatre temps a piston(s) alternatif(s) ou rotatif(s), constitué par un boisseau ou rotor comportant des canaux ou une entaille latérale définissant des passages d'ecoulement transversal respectifs d'échappement ou d'admission, ce boisseau effectuant un mouvement tournant continu synchronisé avec la rotation du moteur autour d'un axe parallele à l'axe de rotation du moteur pour réaliser les phases successives du cycle moteur en connectant a l'échappement ou, le cas échéant à l'admission, un passage relié directement à la chambre de combustion, le boisseau étant contenu dans un alésage transversal dans lequel débouche l'orifice relié directement à la chambre de combustion et les orifices d'admission et/ou d'échappement reliés respectivement à un collecteur d'échappement, et le passage relie à la chambre de combustion entant aménagé dans un anneau d'étanchéité qui est logé dans un alésage, appliqué sur le boisseau par une surface d'étanchéité continue autour de l'orifice relié directement à la chambre de combustion sous l'effet de la pression régnant dans la chambre de combustion et entouré d'un ou plusieurs organes d'étanchéité tels que des segments, cet anneau pouvant coulisser dans l'alésage et sa course etant limitée, d'un côté, par le boisseau et, de l'autre côté, par un épaulement de retenue, l'anneau d'étanchéité étant muni de moyens d'injection d'un fluide lubrifiant et réfrigérant, tel que de l'huile caractérisé en ce que ces moyens d'injection débouchent dans l'interface (e) entre la surface d'étanchéité continue (22) de l'anneau (6) autour de l'orifice (3) et la surface extérieure (8) du boisseau (1). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'injection du fluide sont constitués, d'une part, d'une chambre annulaire d'admission (14) délimitée entre la périphérie de l'anneau d'étanchéité (6) et son alésage (7) et limitée axialement à chaque extrémité par un joint d'étanchéité (17, 18) interposé entre la surface extérieure de l'anneau d'étanchéité et l'alésage (7) et, d'autre part, d'au moins un passage d'amenée (19) présentant un orifice de sortie débouchant dans ladite interface (e) entre la surface d'étanchéité continue (22) et la surface extérieure (8) du boisseau (1). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un joint d'étanchéité (17) interposé entre la surface extérieure de l'anneau d'étanchéité (6) et son alésage coopérant (7) est protégé du coup de feu des gaz brulés de la chambre de combustion (2) par au moins un segment de protection (11) interposé entre l'anneau d'étanchéité (6) et son alésage (7) et entre ledit joint d'étanchéité (17) et la chambre de combustion (2). 4.- Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'orifice de sortie du passage d'amenée (19) débouche sur une rainure annulaire continue (21) de distribution ménagée à l'intérieur de la surface de contact (22) de l'anneau d'étanchéité (16) avec le boisseau (1). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'injection de fluide comportent des moyens de régulation du débit de fluide tels que la perte de charge provoquée par la section réduite des passages d'amenée (19) du fluide ou par un autre moyen de perte de charge tel qu'un étranglement qui y est interposé 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de perte de charge sont constitués par une cartouche annulaire poreuse (23) débouchant sur ledit interface (e) et interposée entre cet interface (e) et au moins un orifice d'amenée (20) du fluide lubrifiant, et en ce que la cartouche (23) est réalisée en un matériau présentant de bonnes qualités frottantes avec la surface extérieure (8) du boisseau (1), tel que du bronze fritté. 7.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, appliqué à un moteur thermique fonctionnant selon le cycle à quatre temps avec introduction du carburant préalablement à l'aspiration de l'air de combustion dans la chambre de combustion, caractérisé en ce que des moyens racleurs du fluide lubrifiant injecté dans l'interface (e) sont disposés autour de l'orifice d'admission reliant le boisseau (1) à l'admission d'air de combustion et de carburant du moteur, ces moyens racleurs etant constitues d'un anneau d'étanchéité d'admission (29) disposé à la périphérie dudit orifice d'admission, venant en appui continu sur la surface extérieure (8) du boisseau (1) et apte à isoler l'intérieur de l'orifice d'admission de l'interface entre le boisseau (1) et son alésage (4) pour limiter l'entraînement d'huile et/ou de carburant liquide à la surface (8) du boisseau (1) en rotation. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité (29) est, d'une part, réalisé en un matériau mou présentant de bonnes qualités frottantes avec la surface du boisseau tel que de la matière plastique et, d'autre part, repoussé en permanence sur la surface du boisseau sous une pression sensiblement constante par un ressort (305. 9.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le boisseau (1) comporte deux passages séparés (36, 37) d'admission et respectivement d'échappement qui sont susceptibles de déboucher successivement tous les deux par rotation du boisseau (1), du côté de la chambre de combustion (2), sur l'anneau d'étanchéité (6) et, du côté opposé à la chambre de combustion (2), sur des orifices de sortie qui sont chacun décalés sur l'axe du boisseau (1) par rapport à l'anneau d'étanchéité (6), de manière à diminuer l'entraînement du carburant à la surface du boisseau et du carburant entraîné à l'admis- sion dans le passage d'admission ( 27) ménagé à l'intérieur du boisseau. 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les passages séparés (36, 37) d'admission ou d'échappement de deux chambres de combustion voisines sont ménagés dans le boisseau en débouchant sur un orifice de communication (38) avec l'admission ou l'échappement qui est commun aux deux chambres de combustion voisines de manière à réduire le nombre d'ouvertures à prévoir sur la face extérieure du boisseau. 11.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, appliqué à un moteur thermique fonctionnant selon le cycle a quatre temps, caractérisé en ce que le circuit d'admission de la chambre de combustion (2) comporte des moyens de suppresion du carburant dans l'air aspiré dans la chambre de combustion en fin d'admission, afin de limiter la quantité de carburant introduite dans le passage d'admission (27) ménagé dans le boisseau et qui n'a pas pénétré dans la chambre de combustion (2) au cours de la phase d'aspiration. 12.- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que, dans le cas où le carburant est introduit par injection dans l'air d'admission, les moyens de suppression sont constitués par l'arrêt de l'injection de carburant nettement avant la fin de la phase d'aspiration. 13.- Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que les moyens de suppresion sont constitués par au moins un passage auxiliaire (39, 40) d'air riche en carburant tel qu'une émulsion, ménagé dans le boisseau (1) et la culasse (32) de la chambre de combustion et en ce que le passage auxiliaire (39, 40) débouche sur l'interface entre le boisseau (1) et son alésage (4) en un point tel qu'il est obture par la rotation du boisseau (1) avant que la (ou les) ouverture(s) principale(s) d'admission (25) ne le soi(en)t. 14.- Dispositif selon une quelconque des revendication 1 à 13, caractérisé en ce qu'une partie d'extrémité (45, 46, 47) d'au moins un organe d'amenée de l'un des éléments de la combustion, tel qu'une bougie d'allumage (42) pour un moteur à allumage commandé ou un injecteur et/ou une bougie de chauffage pour un moteur à cycle Diesel, traverse de façon étanche la section transversale de l'anneau dlétancheité (6) pour déboucher dans le passage (5) qui est relié a la chambre de combustion, et en ce que la partie adjacente (48) de la dite partie d'extrémité est logée avec un jeu annulaire dans un passage (49) débouchant vers l'extérieur de la paroi de la culasse (32) du moteur à combustion. 15.- Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le passage (49) donnant lieu au jeu annulaire est parcouru par un fluide réfrigérant. 16.- Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le fluide réfrigérant est constitué par le fluide lubrifiant et réfrigérant amené par les moyens d'injection (19). 17.- Dispositif selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que le passage (49) donnant lieu au jeu annulaire se prolonge vers I'extérieur par une chambre annulaire élargie (52), qui est fermée par un joint annulaire élastique (53) qui est interposé entre l'organe d'amenée (42) et la paroi intérieure (0) de ladite chambre (51) et qui délimite une chambre de refroidissement (14, 49, 51) parcourue par le fluide lubrifiant et réfrigérant amené par les moyens d'injection (19).

Inventors: FAYARD, JEAN-CLAUDE
Applicants: ELF FRANCE
Application year: 1985
Main classification: F01L7
IPC codes: F01L7, F02B75, F02B1