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"Procédé de distribution pour moteur combustion interne et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé"
La présente invention a pour objet un procédé de distribution, sans soupapes, pour moteur à combustion interne comprenant au moins un cylindre dans lequel un piston, associé à un vilebrequin, se déplace suivant un mouvement alternatif.
On connaît déjà, pour ce genre de moteur utilisé en construction automobile, deux types de distribution connus sous les noms de distribution Knight et distribution ArgyllMac-Collum.
Dans la distribution Knight, le bloc cylindre sert de guide à une première chemise cyiindrique mobile dite chemise extérieure à l'intérieur de laquelle se trouve une seconde chemise mobile, dite chemise inrérieure, dans laquelle est agencée le piston. Ces deux chemises mobiles comportent chacune deux fenêtres diamétralement opposées agencées à leur partie supé-
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rieure, l'une servant à l'admission, l'autre à l'échappement. La partie supérieure du cylindre est obturée par une culasse faisant office de piston fixe et portant, comme le piston, des segments sur lesquels la chemise intérieure coulisse, la bougie étant disposée sur la culasse dans l'axe du cylindre.
La distribution est assurée par un arbre à excentriques entraîné à partir du vilebrequin, avec deux excentriques par cylindre qui attaquent chacun, par l'intermédiaire d'une biellette, l'un la chemise extérieure, l'autre la chemise intérieure. Les mouvements de translation alternatifs des chemises suivant une direction parallèle à l'axe du cyiindre sont réglés pour qu'à des moments donnés les orifices ménagés dans les chemises intérieure et extérieure et dans le bloc cylindre viennent en regard les unes des autre pour mettre en communication le
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cylindre avec soit la tubulure d'aspiration, soit avec la tubulure d'échappement.
La distribution Argyll-Mac-Collum met en oeuvre une seule chemise dans laquelle se déplace le piston et qui est entraînée, à partir du velebrequin et par l'intermédiaire d'une manivelle et d'une rotule sphérique, suivant un mouvement rectiligne alternatif parallèle à l'axe du cylindre et suivant un mouvement de rotation alternatif autour dudit axe. La position des fenêtres présentées par cette dernière et la position des orifices d'admission et d'échappement étant telles qu'elles permettent, à des moments déterminés, la mise en communication du cylindre soit avec la tubulure d'aspiration, soit avec la tubulure d'échappement.
Si les moteurs connus, du type susdit et sans soupapes, présentent des avantages, à savoir : excellent remplissage des cylindres à toutes les allures grâce a leur commande desmodromique et leurs grandes ouvertures d'admission, rendement élevé et faible consommation en carburant, ils présentent divers inconvénients parmi lesquels il y a lieu de retenir l'usinage complexe, délicat et coûteux des chemises, surfaces supplémentaires importantes à lubrifier, consommation élevée de lubrifiant et enfin limitation des vitesses de rotation imposée par l'importance des masses en mouvement alternatif. C'est particulièrement ce dernier inconvénient qui a entraîné l'abandon des moteurs à distribution sans soupapes.
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients présentés par les moteurs à distribution sans soupapes tout en conservant les avantages inhérents à ces derniers et de procurer un procédé de distribution ne faisant pas appel ni à des chemises mobiles ni à d'autres pièces animées d'un mouvement alternatif.
A cet effet, suivant l'invention, ledit procédé consiste à régler la distribution en reliant l'ouverture d'admission et/ou l'ouverture d'échappement, qui sont normalement fermées, au cylindre par au moins un conduit que l'on
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entraîne en rotation en continu et autour de l'axe du cylindre, en synchronisme avec le piston et le vilebrequin.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé susdit.
Suivant l'invention, ce dispositif comprend un corps de révolution, guidé par la culasse du moteur, qui est agencé à la partie supérieure du cylindre précité, coaxialement à ce dernier, de manière à obturer les ouvertures d'admission et/ou d'échappement et dans lequel est ménagé le conduit susdit destiné à mettre en communication lesdites ouvertures avec le cylindre, des moyens de commande dudit corps de révolution agencés pour entraîner celui-ci en rotation autour de son axe, à partir du vilebrequin, en synchronisme avec ce dernier et avec le piston, des moyens d'étanchéité agencés pour assurer l'étanchéité entre les ouvertures précitées, ledit corps de révolution, le conduit présenté par ce dernier et le cylindre du moteur et des moyens d'allumage pour un moteur à essence ou d'injection pour un moteur diesel.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui illustrent le procédé suivant l'invention et représentent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation particulières du dispositif suivant l'invention.
La figure 1 est une vue schématique, en élévation et en coupe, d'un moteur à combustion interne, à essence et à quatre temps, suivant l'invention, les ouvertures d'admission et d'échappement n'étant pas représentées, pour la clarté du dessin, dans leur position réelle.
La figure 2 est une vue de détail, en élévation, de la culasse du moteur illustré à la figure 1.
La figure 3 est une vue en plan correspondant à la figure 2.
La figure 4 est une vue en coupe, suivant la ligne IV-IV de la figure 2.
La figure 5 est une vue de la culasse suivant la
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ligne V-V de la figure 2.
La figure 6 est une vue de détail, en élévation, du corps de révolution précité.
La figure 7 est une vue en plan correspondant à la figure 6.
La figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7.
Les figures 9 à 12 sont des vues schématiques, correspondant à la figure 5, montrant la position du conduit présenté par le corps de révolution dans chacun des quatre temps de fonctionnement du moteur.
Les figures 13 et 14 sont des vues partielles analogues à la figure 1 et montrent des variantes du moteur
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illustré à ladite figure 1.
Les figures 15 à 17 sont des vues schématiques, en élévation et en coupe, montrant le fonctionnement d'un moteur diesel, à deux temps, suivant l'invention.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Le procédé de distribution sans soupapes, suivant
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l'invention et illustré aux dessins, vise plus particulièrement un moteur à combustion interne à deux ou à quatre temps et à essence ou diesel, monocylindrique et à piston à mouvement alternatif tel que moteur de compresseur, de groupe électrogène, etc., mais peut également être appliqué avantageusement à des moteurs à plusieurs cylindres utilisés dans l'industrie automobile ou l'industrie du cycle.
Ce procédé consiste à régler la distribution en reliant l'ouverture d'admission 1 et/ou l'ouverture d'échappement 2, qui sont normalement fermées, au cylindre 4 par un conduit 5 qui est entraîné, en continu, en rotation autour de l'axe 6 du cylindre 4, en synchronisme avec le vilebrequin 7 et du piston 8 entraîné par ce dernier par l'intermédiaire de la bielle 9.
Pour un moteur à quatre temps, comme montré à la
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figure l, on entraîne le conduit 5, autour de l'axe 6 du cylindre 4, pour qu'il effectue une rotation de 360", c'est-à-dire un tour complet pour deux tours du vilebrequin 7 et ce, pour que dans le premier temps, ce conduit 5 relie (position représentée à la figure 1) l'ouverture d'admission 1 au cylindre 4, pour admettre dans cette dernière soit de l'air carburé (moteur à essence), soit de l'air (moteur diesel).
Dans le quatrième temps, le conduit 5 relie le cylindre 4 à l'ouverture d'échappement 2 pour l'évacuation des gaz brûlés, tandis que les ouvertures d'admission l et d'échappement 2 sont fermées pendant les deuxième et troisième temps, l'inflammation de l'air carburé (moteur à essence) ou l'injection de carburant (moteur diesel) s'effectuent à la fin du deuxième temps.
Pour un moteur à deux temps, tel que moteur diesel représenté aux figures 15 à 17, on entraîne le conduit 5 en continu autour de l'axe 6 du cylindre 4 pour qu'il effectue un tour complet par tour du vilebrequin 7 de manière à ce que ledit conduit 5 relie l'ouverture d'échappement 2 au cylindre 4 pour l'évacuation des gaz brûlés et le balayage de ceux-ci par de l'air frais admis dans le cylindre par le canal de transfert 10.
Suivant l'invention, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé susdit comprend un corps de révolution 11, agencé à la partie supérieure du cylindre 4 coaxialemnet à ce dernier, qui est supporté par la culasse 12 du moteur et guidé dans cette dernière de manière à obturer les ouvertures d'admission 1 et/ou d'échappement 2, le conduit 5, destiné à mettre en communication ces ouvertures 1 et 2 avec le cylindre 4, étant réalisé dans ce corps de révolution Il.
Le dispositif comprend aussi, d'une part, des moyens de commande 13 dudit corps de révolution qui sont agencés pour entraîner en rotation continue autour de l'axe 6 du cylindre, à partir du vilebrequin 7, en synchronisme avec ce dernier et le piston 8 et, d'autre part, des moyens d'étanchéité 14 agencés pour assurer l'étan- chéité entre les ouvertures l et 2 susdites, le corps de
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révolution 11, le conduit 5 et le cylindre 4. Le dispositif comprend enfin des moyens 15 d'allumage de l'air carburé (moteur à essence) ou d'injection de carburant (moteur diesel).
Dans le moteur monocylindrique, à essence et à quatre temps, illustré aux figures 1 à 12 et muni du dispositif de distribution suivant l'invention, les ouvertures d'admission 1 et d'échappement 2 et un orifice 16 découvrant les électrodes 18 de la bougie 17 constituant les moyens d'allumage 15 précités, sont agencés dans la culasse 12 du moteur. Ces ouvertures 1 et 2 et cet orifice 16 sont, pour réaliser le cycle à quatre temps, répartis suivant une circonférence 19 dont le centre est situé sur t'axe 6 du cylindre 4 et dont le rayon est inférieur au rayon dudit cylindre. Ces ouvertures, qui sont oblongues, et cet orifice, qui est circulaire, s'étendent sensiblement symétriquement de part et d'autre de ladite circonférence 19.
Le conduit 5, qui est ménagé dans le corps de révolution 11 pour mettre tour à tour et successivement les ouvertures 1 et 2 ainsi que l'orifice 16 en communication avec le cylindre 4, a son axe 20 qui coupe la circonférence 19 précitée.
Pour un moteur diesel à quatre temps, sa culasse 12 et son corps de révolution 11 seraient identiques aux corps de révolution et culasse décrits ci-dessus, à l'exception près que c'est l'extrémité d'une tubulure d'injection de carburant qui apparaîtrait dans l'orifice 16, au lieu des électrodes 18 de la bougie 17.
Dans le moteur illustré aux figures 1 à 12, la culasse 12 comprend, de part et d'autre de l'orifice 16 précité, un évidement 21 à fond plat 22 qui s'étend suivant et symétriquement de part et d'autre de la circonférence 19 précitée.
La partie de l'évidement 21 située en amont de l'orifice 16, en considérant le sens de rotation du corps de révolution 11 schématisé par la flèche 23, constitue une rampe d'alimentation 24 qui permet, avant la fin de la compression, l'alimentation des électrodes 18 de la bougie 17. Cette rampe d'alimentation 24 permet l'inflammation de l'air carburé suivant l'avance
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automatique à l'allumage, en fonction de la vitesse de rotation du moteur. La partie de l'évidement 21 située en aval de l'orifice 16 constitue une rampe d'expansion 25 qui empêche que l'explosion se produise dans un volume fermé et limite au volume de l'orifice 16.
Les ouvertures d'admission 1 et d'échappement 2, l'orifice 16 et l'évidement 21 ont des dimensions, prises perpendiculairement à l'axe 6 du cylindre 4, qui sont avantageusement sensiblement égales, tandis que le diamètre du conduit 5 réalisé dans le corps de révolution 11 est au moins égal aux dimensions susdites, et de préférence supérieure à ces dernières.
Dans la forme de réalisation du moteur illustrée aux figures 1 a 12, le corps de révolution 11 précité est cylindrique et de diamètre inférieur à celui du cylindre 4. Ce corps 11 est entièrement logé dans ledit cylindre 4, qui est garni d'une chemise fixe 32 et sa base 26, opposée au piston 8, vient en contact, sur la majeure partie de sa surface, avec la paroi 27 de la culasse 12.
Suivant l'invention, le corps de révolution 11 pourrait également être constitué, comme montré à la figure 13 d'une partie cylindrique surmontée d'un tronc de cône. Le plus grand diamètre du corps 11 est sensiblement égal au diamètre du cylindre 4 et ce corps est complètement logé dans la culasse 12 pour que sa base 28 tournée vers le piston 8, affleure l'extrémité supérieure 29 du cylindre 4, ce qui permet notamment, d'une part, d'augmenter les ouvertures d'admission 1 et d'échappement 2, ce qui favorise un meilleur remplissage du cylindre 4 pour le même temps d'admission ainsi qu'une meilleure évacuation des gaz brûlés pour un même temps d'échappement et, d'autre part, de permettre le montage du corps de révolution 11 sur un bloc moteur dans lequel, au point mort haut du piston 8,
la face supérieure 31 de ce dernier est située au même niveau que l'extrémité 29 susdite du cylindre 4.
On peut obtenir les mêmes résultats en prévoyant comme montré à
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la figure 14, un corps de révolution cylindrique 11 dont le diamètre est supérieur au diamètre du cylindre 4 et qui est logé dans un évidement correspondant 30 présenté par la culasse 12.
Dans les formes de réalisation du moteur illustrées aux figures 13 et 14, la chambre de combustion 3 est obligatoirement réalisée dans le corps de révolution 11 en l'évidant, à partir de sa base 28, pour délimiter un espace 33, se présentant par exemple en forme de calotte sphérique coaxiale au cylindre 4, dans lequel débouche le conduit 5, l'axe 20 de ce dernier étant parallèle à l'axe 6 du cylindre.
Comme montré à la figure 8, un tel espace concave 33 pourrait également être réalisé dans le corps de révolution cylindrique 11 du moteur illustré à la figure 1, cet espace 33 accroissant alors le volume de la chambre de combustion 3 qui est délimitée par la base 28 du corps 11 et la face 31 du piston 8, lorsque ce dernier est au point mort haut.
Comme montré à la figure 1, qui illustre un moteur à quatre temps, les moyens de commande 13, qui entraine le corps de révolution 11 en rotation autour de son axe 6, à partir du vilebrequin 7, en synchronisme avec celui-ci et avec le piston 8, sont constitués par une poulie 34 calée sur le vilebrequin 7, par une poulie 35 calée sur un arbre 36, parallèle au vilebrequin, qui est supporté dans la culasse 12 et guidé par une bague en bronze 37 afin de pouvoir tourner librement autour de son axe, par un pignon conique 38 calé sur l'arbre 36 et engrenant, pour former un renvoi d'angle 38', avec un pignon conique 39 calé sur un arbre 40, coaxial au corps de révolution 11 et au cylindre 4, qui est supporté par la culasse 12 et guidé par deux bagues en bronze 41 afin de pouvoir tourner librement autour de son axe et par une courroie crantée 42,
coopérant avec les deux poulies 34 et 35 dont les diamètres sont choisis pour que le corps de révolution 11 effectue un tour complet autour de l'axe 6 lorsque le vilebrequin 7 effectue deux tours complets. L'arbre 40 susdit soit est calé sur le corps de révolution 11, soit forme avec ce dernier une seule
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pièce comme cela est illustré aux dessins.
Les moyens d'étanchéité 14 susdits sont principalement constitués, comme montré à la figure 1, par l'état des surfaces du corps de révolution 11 et de la culasse 12 qui sont mises en contact et maintenues dans cet état par un ressort 43, qui entoure l'arbre 40 et qui prend appui sur la culasse 12 et sur le pignon denté 39 afin d'exercer une traction sur ledit arbre 40 suivant la flèche 44. Pour que l'étanchéité soit réalisée au niveau des surfaces précitées, le corps de révolution et la culasse sont avantageusement réalisés en fonte grise, les surfaces en contact étant rodées et de préférence polies.
Les moyens 14 comprennent avantageusement, pour parfaire l'étanchéité du dispositif de distribution, deux segments 45 agencés dans des rainures pratiquées dans le corps de révolution 11 de manière à coopérer soit avec la chemise 32 du cylindre 4, comme montré à la figure 1, soit avec l'évidement 30 correspondant au corps de révolution 11 et ménagé dans la culasse 12, comme montré aux figures 13 et 14. Les segments 45 et leurs rainures pratiquées dans le corps 11 ont des sections respectives telles que lesdits segments sont en appui sur la chemise fixe 32 du cylindre 4 ou sur l'évidement 30 réalisé dans la culasse 12 et ne sont pas entraînés en rotation, autour de l'axe 6, lorsque le corps de révolution 11 tourne autour de cet axe, ce qui, d'une part, réduit l'usure et, d'autre part, simplifie la lubrification.
Le fonctionnement du dispositif de distribution pour moteur à quatre temps est clairement illustré aux figures 9 à 12.
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A la figure 9, qui correspond au premier temps, c'est-à-dire à l'admission, le corps de révolution 11 obture l'ouverture d'échappement 2, l'orifice 16 et les rampes 25 et 26, tandis que le conduit 5 se déplace, suivant la flèche 23, de 900 en regard de l'ouverture d'admission 1 pour que l'admission d'air carburé ou d'air s'effectue sur pratiquement ces
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0 9 90 , alors que le piston passe de son point mort haut 46 à son
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point mort bas 47.
A la figure 10, qui correspond au deuxième temps, c'est-à-dire à la compression, le corps de révolution 11 obture les ouvertures d'admission 1 et d'échappement 2, tandis que le conduit 5 se déplace suivant la flèche 23 de 90 pour que le conduit 5 en fin de compression permette l'admission d'air carburé ou d'air dans la rampe d'alimentation 24 et dans l'orifice 16 qui découvre les électrodes 18 de la bougie 17 ou l'injecteur provoquant l'explosion, alors que le piston passe de son point mort bas 47 à son point mort haut 48.
A la figure 11, qui correspond au troisième temps, c'est-à-dire la détente, le corps de révolution 11 obture les ouvertures d'admission 1 et d'échappement 2 et couvre l'orifice 16, tandis que le conduit 5 se déplace, suivant la flèche 23, de 90 pour obturer progressivement la rampe d'expansion 25, alors que le piston passe de son point mort haut 48 à son point mort bas 45.
A la figure 12, qui correspond au quatrième temps, c'est-à-dire à l'échappement, le corps de révolution 11 obture l'ouverture d'admission 1, l'orifice 16 et les rampes 24 et 25, tandis que le conduit 5 se déplace, suivant la flèche 23, de 900 en regard de l'ouverture d'échappement pour que l'évacu- ation des gaz brûlés s'effectue pratiquement sur ces 90 , alors que le piston passe de son point mort bas 49 à son point mort haut 46.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre du présent brevet.
C'est ainsi que l'on pourrait prévoir, comme montré aux figures 15 à 16, un dispositif de distribution suivant l'invention qui serait associé à un moteur diesel à deux temps présentant une ouverture d'aspiration 1, des ouverture d'échappement 2 et 2'et un canal de transfert 10, le corps de révolution 11 du dispositif coopérant uniquement, grâce à son conduit
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5, avec l'ouverture d'échappement 2'pour améliorer l'échappement des gaz brûlés ainsi que le balayage de ces derniers.
La figure 15 montre le moteur dans sa phase compression et aspiration d'air frais, le piston 8 atteignant son point mort haut, l'ouverture d'échappement 2'étant obturée par le corps de révolution 11, tandis que l'ouverture d'échappement 2 et le canal de transfert 10 sont obturés par le piston.
La figure 16 montre le moteur en phase d'échappement, le piston 8 approchant de son point mort bas. Louverture d'admission 1 est obturée par le piston 8 qui découvre l'orifice d'échappement 2, tandis que le conduit 5 du corps de révolution 11 met l'ouverture d'échappement 2'en communication avec le cylindre 4.
La figure 17 montre le moteur en phase d'échappement avec simultanément admission d'air frais par le canal de transfert 10, l'orifice d'aspiration 1 étant fermé par le piston. L'orifice d'échappement 2 et le canal de transfert 10 sont découverts par ledit piston tandis que l'ouverture d'échappement 2'est toujours en communication avec le cylindre 4 par le conduit 5 précité. Dès que le piston obture la canal de transfert 10, le corps 11, qui tourne en continu autour de son axe 6, obture l'ouverture d'échappement 2'.
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"Distribution method for internal combustion engine and device for implementing this method"
The present invention relates to a distribution process, without valves, for an internal combustion engine comprising at least one cylinder in which a piston, associated with a crankshaft, moves in an alternating movement.
There are already known, for this kind of engine used in automobile construction, two types of distribution known under the names Knight distribution and ArgyllMac-Collum distribution.
In the Knight distribution, the cylinder block serves as a guide for a first movable cylindrical liner known as the outer liner inside which is a second movable liner, called the inner liner, in which the piston is arranged. These two movable liners each have two diametrically opposite windows arranged at their upper part.
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one, used for intake, the other for exhaust. The upper part of the cylinder is closed by a cylinder head serving as a fixed piston and carrying, like the piston, segments on which the inner jacket slides, the spark plug being arranged on the cylinder head in the axis of the cylinder.
Distribution is ensured by an eccentric shaft driven from the crankshaft, with two eccentrics per cylinder which each attack, via a link, one the outer jacket, the other the inner jacket. The alternative translational movements of the liners in a direction parallel to the axis of the cylinder are adjusted so that at given times the orifices provided in the inner and outer liners and in the cylinder block come opposite one another to put in place communication on
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cylinder with either the suction manifold or the exhaust manifold.
The Argyll-Mac-Collum distribution implements a single jacket in which the piston moves and which is driven, from the crankshaft and by means of a crank and a spherical ball joint, in a parallel reciprocating rectilinear movement to the axis of the cylinder and in an alternating rotational movement around said axis. The position of the windows presented by the latter and the position of the intake and exhaust orifices being such that they allow, at determined times, the communication of the cylinder either with the suction manifold or with the manifold exhaust.
If the known engines, of the above type and without valves, have advantages, namely: excellent filling of the cylinders at all speeds thanks to their desmodromic control and their large intake openings, high efficiency and low fuel consumption, they have various drawbacks among which there is reason to retain the complex, delicate and costly machining of the liners, large additional surfaces to be lubricated, high consumption of lubricant and finally limitation of the rotational speeds imposed by the importance of the masses in alternating movement. It is this latter drawback in particular which has led to the abandonment of valveless engines.
The object of the invention is to remedy the drawbacks presented by engines with valveless distribution while retaining the advantages inherent in the latter and to provide a distribution method which does not use either mobile shirts or other animated parts. of an alternating movement.
To this end, according to the invention, said method consists in adjusting the distribution by connecting the intake opening and / or the exhaust opening, which are normally closed, to the cylinder by at least one conduit which is
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drives in continuous rotation and around the cylinder axis, in synchronism with the piston and the crankshaft.
The invention also relates to a device for implementing the above method.
According to the invention, this device comprises a body of revolution, guided by the cylinder head of the engine, which is arranged at the upper part of the aforementioned cylinder, coaxial with the latter, so as to close the intake and / or intake openings. exhaust and in which the above-mentioned conduit is formed intended to put said openings into communication with the cylinder, means for controlling said body of revolution arranged to drive the latter in rotation about its axis, from the crankshaft, in synchronism with this last and with the piston, sealing means arranged to seal between the aforementioned openings, said body of revolution, the conduit presented by the latter and the engine cylinder and ignition means for a petrol engine or injection for a diesel engine.
Other details and particularities of the invention will emerge from the description of the drawings appended to this specification, which illustrate the method according to the invention and represent, by way of non-limiting examples, particular embodiments of the device according to the invention.
Figure 1 is a schematic view, in elevation and in section, of an internal combustion engine, gasoline and four-stroke, according to the invention, the intake and exhaust openings not being shown, for the clarity of the drawing, in their real position.
FIG. 2 is a detail view, in elevation, of the cylinder head of the engine illustrated in FIG. 1.
FIG. 3 is a plan view corresponding to FIG. 2.
Figure 4 is a sectional view along line IV-IV of Figure 2.
Figure 5 is a view of the cylinder head according to the
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line V-V in Figure 2.
Figure 6 is a detail view, in elevation, of the aforementioned body of revolution.
FIG. 7 is a plan view corresponding to FIG. 6.
FIG. 8 is a sectional view along line VIII-VIII of FIG. 7.
Figures 9 to 12 are schematic views, corresponding to Figure 5, showing the position of the conduit presented by the body of revolution in each of the four engine operating times.
Figures 13 and 14 are partial views similar to Figure 1 and show variants of the engine
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illustrated in said figure 1.
Figures 15 to 17 are schematic views, in elevation and in section, showing the operation of a two-stroke diesel engine according to the invention.
In the various figures, the same reference notations designate identical or analogous elements.
The dispensing process without valves, according to
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the invention and illustrated in the drawings, relates more particularly to an internal combustion engine with two or four times and gasoline or diesel, single cylinder and reciprocating piston such as compressor engine, generator, etc., but can also be advantageously applied to multi-cylinder engines used in the automotive industry or the cycle industry.
This process consists in adjusting the distribution by connecting the intake opening 1 and / or the exhaust opening 2, which are normally closed, to the cylinder 4 by a conduit 5 which is driven, continuously, in rotation around the axis 6 of the cylinder 4, in synchronism with the crankshaft 7 and the piston 8 driven by the latter via the connecting rod 9.
For a four-stroke engine, as shown in
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FIG. 1, the conduit 5 is driven around the axis 6 of the cylinder 4, so that it performs a rotation of 360 ", that is to say one complete revolution for two turns of the crankshaft 7 and this, for that initially, this conduit 5 connects (position shown in Figure 1) the intake opening 1 to the cylinder 4, to admit into the latter either carburetted air (petrol engine), or air (diesel engine).
In the fourth stage, the duct 5 connects the cylinder 4 to the exhaust opening 2 for the evacuation of the burnt gases, while the intake and exhaust openings 1 are closed during the second and third stages, the ignition of the fuel air (petrol engine) or the fuel injection (diesel engine) takes place at the end of the second stage.
For a two-stroke engine, such as a diesel engine shown in FIGS. 15 to 17, the conduit 5 is driven continuously around the axis 6 of the cylinder 4 so that it performs one complete revolution per revolution of the crankshaft 7 so as to that said duct 5 connects the exhaust opening 2 to the cylinder 4 for the evacuation of the burnt gases and the scanning of these by fresh air admitted into the cylinder by the transfer channel 10.
According to the invention, the device for the implementation of the above method comprises a body of revolution 11, arranged at the upper part of the cylinder 4 coaxial with the latter, which is supported by the cylinder head 12 of the engine and guided in the latter by so as to close the intake 1 and / or exhaust 2 openings, the duct 5, intended to put these openings 1 and 2 into communication with the cylinder 4, being produced in this body of revolution II.
The device also comprises, on the one hand, control means 13 of said body of revolution which are arranged to drive in continuous rotation about the axis 6 of the cylinder, from the crankshaft 7, in synchronism with the latter and the piston 8 and, on the other hand, sealing means 14 arranged to ensure the seal between the aforementioned openings 1 and 2, the body of
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revolution 11, the duct 5 and the cylinder 4. The device finally comprises means 15 for igniting the carburetted air (petrol engine) or for fuel injection (diesel engine).
In the single-cylinder, gasoline and four-stroke engine, illustrated in FIGS. 1 to 12 and provided with the distribution device according to the invention, the intake 1 and exhaust 2 openings and an orifice 16 revealing the electrodes 18 of the spark plug 17 constituting the aforementioned ignition means 15, are arranged in the cylinder head 12 of the engine. These openings 1 and 2 and this orifice 16 are, to carry out the four-stroke cycle, distributed along a circumference 19 whose center is located on the axis 6 of the cylinder 4 and whose radius is less than the radius of said cylinder. These openings, which are oblong, and this orifice, which is circular, extend substantially symmetrically on either side of said circumference 19.
The conduit 5, which is formed in the body of revolution 11 to put in turn and successively the openings 1 and 2 as well as the orifice 16 in communication with the cylinder 4, has its axis 20 which intersects the aforementioned circumference 19.
For a four-stroke diesel engine, its cylinder head 12 and its body of revolution 11 would be identical to the body of revolution and cylinder head described above, except that it is the end of an injection manifold of fuel which would appear in the orifice 16, instead of the electrodes 18 of the spark plug 17.
In the engine illustrated in FIGS. 1 to 12, the cylinder head 12 comprises, on either side of the abovementioned orifice 16, a recess 21 with a flat bottom 22 which extends symmetrically on either side of the circumference 19 above.
The part of the recess 21 located upstream of the orifice 16, considering the direction of rotation of the body of revolution 11 shown diagrammatically by the arrow 23, constitutes a feed ramp 24 which allows, before the compression is finished, the supply of the electrodes 18 of the spark plug 17. This supply ramp 24 allows the ignition of the carburetted air according to the advance
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automatic upon ignition, depending on the engine speed. The part of the recess 21 located downstream of the orifice 16 constitutes an expansion ramp 25 which prevents the explosion from occurring in a closed volume and limits the volume of the orifice 16.
The intake 1 and exhaust 2 openings, the orifice 16 and the recess 21 have dimensions, taken perpendicular to the axis 6 of the cylinder 4, which are advantageously substantially equal, while the diameter of the duct 5 produced in the body of revolution 11 is at least equal to the above dimensions, and preferably greater than the latter.
In the embodiment of the engine illustrated in FIGS. 1 to 12, the above-mentioned body of revolution 11 is cylindrical and of smaller diameter than that of cylinder 4. This body 11 is entirely housed in said cylinder 4, which is lined with a jacket fixed 32 and its base 26, opposite the piston 8, comes into contact, over most of its surface, with the wall 27 of the cylinder head 12.
According to the invention, the body of revolution 11 could also be made, as shown in FIG. 13, of a cylindrical part surmounted by a truncated cone. The largest diameter of the body 11 is substantially equal to the diameter of the cylinder 4 and this body is completely housed in the cylinder head 12 so that its base 28 facing the piston 8, is flush with the upper end 29 of the cylinder 4, which in particular allows on the one hand, to increase the intake 1 and exhaust 2 openings, which promotes better filling of the cylinder 4 for the same admission time as well as better evacuation of the burnt gases for the same time exhaust and, on the other hand, allow mounting of the body of revolution 11 on an engine block in which, at the top dead center of the piston 8,
the upper face 31 of the latter is located at the same level as the above-mentioned end 29 of the cylinder 4.
The same results can be obtained by planning as shown in
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FIG. 14, a cylindrical body of revolution 11 whose diameter is greater than the diameter of the cylinder 4 and which is housed in a corresponding recess 30 presented by the cylinder head 12.
In the embodiments of the engine illustrated in FIGS. 13 and 14, the combustion chamber 3 is necessarily produced in the body of revolution 11 by recessing it, from its base 28, to delimit a space 33, appearing for example in the form of a spherical cap coaxial with the cylinder 4, into which the conduit 5 opens, the axis 20 of the latter being parallel to the axis 6 of the cylinder.
As shown in FIG. 8, such a concave space 33 could also be produced in the cylindrical body of revolution 11 of the engine illustrated in FIG. 1, this space 33 then increasing the volume of the combustion chamber 3 which is delimited by the base 28 of the body 11 and the face 31 of the piston 8, when the latter is in top dead center.
As shown in FIG. 1, which illustrates a four-stroke engine, the control means 13, which drives the body of revolution 11 in rotation about its axis 6, from the crankshaft 7, in synchronism with it and with the piston 8, are constituted by a pulley 34 wedged on the crankshaft 7, by a pulley 35 wedged on a shaft 36, parallel to the crankshaft, which is supported in the cylinder head 12 and guided by a bronze ring 37 so as to be able to rotate freely around its axis, by a bevel gear 38 wedged on the shaft 36 and meshing, to form a bevel gear 38 ', with a bevel gear 39 wedged on a shaft 40, coaxial with the body of revolution 11 and the cylinder 4 , which is supported by the cylinder head 12 and guided by two bronze rings 41 so as to be able to rotate freely around its axis and by a toothed belt 42,
cooperating with the two pulleys 34 and 35, the diameters of which are chosen so that the body of revolution 11 makes a full turn around the axis 6 when the crankshaft 7 makes two full turns. The aforementioned shaft 40 is either wedged on the body of revolution 11, or forms with the latter a single
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piece as shown in the drawings.
The above-mentioned sealing means 14 are mainly constituted, as shown in FIG. 1, by the state of the surfaces of the body of revolution 11 and of the cylinder head 12 which are brought into contact and maintained in this state by a spring 43, which surrounds the shaft 40 and which bears on the cylinder head 12 and on the toothed pinion 39 in order to exert traction on said shaft 40 according to arrow 44. In order for the sealing to be achieved at the aforementioned surfaces, the body of revolution and the cylinder head are advantageously made of gray cast iron, the contacting surfaces being lapped and preferably polished.
The means 14 advantageously comprise, in order to perfect the tightness of the dispensing device, two segments 45 arranged in grooves made in the body of revolution 11 so as to cooperate either with the jacket 32 of the cylinder 4, as shown in FIG. 1, either with the recess 30 corresponding to the body of revolution 11 and formed in the cylinder head 12, as shown in FIGS. 13 and 14. The segments 45 and their grooves made in the body 11 have respective sections such that said segments are supported on the fixed sleeve 32 of the cylinder 4 or on the recess 30 produced in the cylinder head 12 and are not rotated about the axis 6, when the body of revolution 11 rotates around this axis, which, of on the one hand, reduces wear and, on the other hand, simplifies lubrication.
The operation of the distribution device for a four-stroke engine is clearly illustrated in FIGS. 9 to 12.
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In FIG. 9, which corresponds to the first step, that is to say on admission, the body of revolution 11 closes the exhaust opening 2, the orifice 16 and the ramps 25 and 26, while the duct 5 moves, according to arrow 23, by 900 opposite the intake opening 1 so that the intake of carburetted air or air takes place on practically these
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0 9 90, while the piston moves from its top dead center 46 to its
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bottom dead center 47.
In FIG. 10, which corresponds to the second step, that is to say to compression, the body of revolution 11 closes the intake 1 and exhaust 2 openings, while the duct 5 moves along the arrow 23 of 90 so that the duct 5 at the end of compression allows the admission of carburetted air or air into the supply manifold 24 and into the orifice 16 which uncovers the electrodes 18 of the spark plug 17 or the injector causing the explosion, while the piston passes from its bottom dead center 47 to its top dead center 48.
In FIG. 11, which corresponds to the third step, that is to say the trigger, the body of revolution 11 closes the intake 1 and exhaust 2 openings and covers the orifice 16, while the conduit 5 moves, along arrow 23, from 90 to gradually close the expansion ramp 25, while the piston passes from its top dead center 48 to its bottom dead center 45.
In FIG. 12, which corresponds to the fourth step, that is to say at the exhaust, the body of revolution 11 closes the intake opening 1, the orifice 16 and the ramps 24 and 25, while the conduit 5 moves, along arrow 23, 900 opposite the exhaust opening so that the evacuation of the burnt gases takes place practically on these 90s, while the piston passes from its bottom dead center 49 at its top dead center 46.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made to these without departing from the scope of this patent.
Thus one could provide, as shown in Figures 15 to 16, a distribution device according to the invention which would be associated with a two-stroke diesel engine having a suction opening 1, exhaust opening 2 and 2 ′ and a transfer channel 10, the body of revolution 11 of the device cooperating only, thanks to its conduit
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5, with the exhaust opening 2 ′ to improve the exhaust of the burnt gases as well as the scanning of the latter.
FIG. 15 shows the engine in its compression and suction phase of fresh air, the piston 8 reaching its top dead center, the exhaust opening 2 ′ being closed by the body of revolution 11, while the opening of exhaust 2 and transfer channel 10 are closed by the piston.
Figure 16 shows the engine in exhaust phase, the piston 8 approaching its bottom dead center. The intake opening 1 is closed by the piston 8 which uncovers the exhaust orifice 2, while the duct 5 of the body of revolution 11 places the exhaust opening 2 'in communication with the cylinder 4.
FIG. 17 shows the engine in the exhaust phase with simultaneous admission of fresh air through the transfer channel 10, the suction orifice 1 being closed by the piston. The exhaust port 2 and the transfer channel 10 are uncovered by said piston while the exhaust opening 2 is always in communication with the cylinder 4 by the aforementioned conduit 5. As soon as the piston closes the transfer channel 10, the body 11, which continuously rotates about its axis 6, closes the exhaust opening 2 '.