BE900487A - Agencement d'un moteur a explosion ou a combustion interne, d'une pompe de pression ou de depression ou d'un compresseur du type a rotor simple ou a rotors multiples. - Google Patents

Abstract

L'agencement consiste dans la réalisation d'un ou plusieurs rotors (13) de forme ovoide, dont les deux faces sont simultanément actives incluant un temps d'aspiration et un temps de compression d'air atomosphérique. Chaque carter à rotor (1) présente une section sensiblement triangulaire à parois mi-ovoides et sa paroi interne présente un coupe longitudinale une forme concave. Chaque rotor (13) est conformé centralement avec un coulisseau (23), dans lequel coulisse une bague (24) à deux méplats entourant un excentrique (25) calé sur l'arbre moteur (6).

Description

  Agencement d'un moteur à explosion ou à combustion interne, d'une pompe de pression ou de dépression ou d'un compresseur du type à rotor simple ou à rotors multiples. 

  
La présente invention concerne l'agencement de moteurs, pompes ou compresseurs et a pour but de réaliser un moteur à explosion ou à combustion interne à deux ou trois temps, par exemple, sans adjonction d'aucun organe supplémentaire, simple, plus performant et moins coûteux à la fabrication comme à l'entretien.

  
Les moteurs classiques actuels, qu'ils soient à pistons ou rotatifs, arrivent à leurs limites de rendement et de puissance malgré l'emploi par certains constructeurs de culasses à trois ou quatre soupapes. Pour dépasser ces limites on a donc pensé à suralimenter ces moteurs par l'adjonction d'une turbine mue par les gaz d'échappement et qui entraîne un surpresseur d'air. Parfois aussi les gaz d'échappement du moteur créent des pulsions qui compriment de l'air atmosphérique (système Comprex) et enfin certains constructeurs utilisent un compresseur volumétrique qu'entraîne le moteur par un système de courroies ou d'engrenages. 

  
Ces trois systèmes de suralimentation connus ont l'inconvénient d'être annexes au moteur et augmentent donc le volume nécessaire sous le capot, ce qui désavantage le coeficient de pénétration du véhicule dont le poids est également augmenté. Ils créent une importante perte de

  
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contre-pression des gaz ou prélèvent une sérieuse puissance au moteur (7 % à 8 % pour le compresseur volumétrique système Volumex). Ils sont coûteux, complexes et parfois fragiles, voire dangereux. L'étroite proximité du turbo et du surpresseur d'air échauffant fortement cet air, un important échangeur de calories doit donc être prévu pour en abaisser la température de 50 % à 60 % avant son utilisation, sinon il y a risque de cliquetis et la densité de l'air diminue.

  
A bas régime, le turbo est inefficace et c'est pourtant le moment où il devrait donner beaucoup de puissance ; de plus, le moteur qui en est doté a un mauvais rendement à ces régimes puisqu'on a dû en abaisser sérieurement le rapport volumétrique pour supporter les effets de

  
la suralimentation ; il en résulte, entre autres, une consommation excessive de carburant.

  
Enfin, dans les moteurs à pistons, la transformation du mouvement alternatif en mouvement circulaire continu est plus complexe avec pour conséquence une augmentation des frictions, du poids, du mauvais équilibre et du coût. A noter aussi que dans le moteur rotatif, la résultante de la force d'explosion des gaz est fortement dirigée vers le centre de l'arbre à excentrique, d'où nécessité de l'emploi de deux bougies d'allumage, ce qui ne résout

  
que partiellement ce problème de perte de puissance et ce risque d'usure.

  
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et l'agencement conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste dans la réalisation d'un ou plusieurs rotors de forme ovoïde dont les deux faces, à

  
tout moment du cycle complet, sont simultanément actives incluant par rapport à un cycle classique un temps d'aspiration et un temps de compression d'air atmosphérique.

  
Suivant l'invention chaque carter à rotor présente une section sensiblement triangulaire à parois mi-ovoïdes

  
et sa paroi interne présente en coupe longitudinale une forme concave, dont le rayon est égal à celui de la forme mi-ovoïde du carter en coupe transversale.

  
Encore suivant l'invention chaque rotor est conformé centralement avec un coulisseau, dans lequel coulisse une bague à deux méplats entourant un excentrique calé sur l'arbre moteur, de manière à transformer les mouvements de bascule du rotor en un mouvement circulaire continu de l'arbre moteur.

  
Cet agencement suivant l'invention peut être appliqué à la constitution d'un moteur, d'une pompe de pression ou de dépression ou encore d'un compresseur. Dans le cas d'un moteur chaque rotor possède deux chambres de combustion et chaque carter à rotor est pourvu d'un orifice d'aspiration des gaz frais avec siège pour soupape, d'un orifice inférieur audit orifice d'aspiration pourvu d'un ensemble de deux soupapes, respectivement d'admission et de refoulement, d'un orifice d'échappement disposé à la base dudit carter avec siège pour soupape et d'un orifice, disposé sur la paroi opposée à celle comportant l'orifice d'aspiration, dans lequel sont montés les moyens destinés à allumer le mélange.

  
L'invention est décrite ci-après plus en détail sur la base des dessins annexés, à titre d'exemple uniquement pour un moteur à trois carters moteurs, montrant en :
Figure 1 un schéma du principe de base du système de suralimentation suivant l'invention appliqué à un moteur ; Figure 2 une vue de la face arrière d'un moteur à trois carters à rotor suivant la figure 1 ; Figure 3 une vue de profil du moteur de la figure 2 ;  Figure 4 une coupe suivant 4-4 de la figure 2 ; Figure 5 une coupe suivant 5-5 de la figure 3 ; Figure 6 une demi-coupe analogue à la coupe de la figure 5, avec une variante dans les soupapes ; Figure 7 une coupe dans un carter vide du moteur ; Figure 8 une coupe suivant 8-8 de la figure 3 ; Figure 9 une coupe suivant 9-9 de la figure 3 ; Figure 10 une coupe montrant un rotor à mi-course ; Figure 11 une vue détaillée d'un rotor ;

   Figures 12 et 13 des vues de face et de profil d'une bague, respectivement d'un excentrique associés à l'axe des rotors ; <EMI ID=2.1> 

  
Le principe de base de fonctionnement d'un des trois carters à rotor 1 d'un moteur réalisé suivant le système de suralimentation selon l'invention est décrit à partir de la figure 1, étant entendu qu'à tout moment du cycle complet les deux faces a et b du rotor 13 sont simultanément actives.

  
En effet, le rotor 13 situé en X au début du cycle, se déplace en X' en pivotant au point 0. De ce fait, le rotor aspire par sa face a les gaz frais, qui entrent par l'orifice d, car la soupape d'aspiration représentée schématiquement par la flèche 14 s'ouvre. Par sa face b il refoule les gaz brûlés par l'orifice e car la soupape représentée schématiquement par la flèche 17 s'ouvre aussi.

  
Au deuxième temps le rotor 13 situé alors en X' comprime sur sa face a les gaz frais, en pivotant au point 0', tandis qu'il aspire par sa face b l'air atmosphérique qui pénètre par l'orifice f car la soupape représentée schématiquement par la flèche 15 s'ouvre.

  
Au troisième temps le rotor 13 situé en X" reçoit sur sa face a la puissance de l'explosion des gaz comprimés et allumés par la bougie vissée dans le trou 7 et revient

  
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piré au temps précédent, est refoulé par la face b du rotor dans l'orifice f car, à ce moment, la soupape d'échappement de l'air frais représentée schématiquement par la flèche 16 s'ouvre. 

  
Cet air frais comprimé peut soit servir directement s'il possède la pression requise, soit être envoyé d'abord dans un réservoir adéquat.

  
Le moteur vu de face arrière à la figure 2 et de profil à la figure 3, montre sur la coupe de la figure 4

  
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carters intermédiaires 2, qui servent de parois latérales d'étanchéité et de refroidissement (en 3) aux carters moteurs 1 et de support par l'intermédiaire des coussinets 4 et du roulement à aiguilles 5 à l'arbre à excentriques 6 ;

  
à l'arrière des trois carters moteurs 1 se trouvent les trois trous de bougie 7. Le moteur est muni extérieurement de deux carters 8,9 remplissant les mêmes fonctions que les carters intermédiaires 2, mais, de plus sur le carter extérieur avant 8 viennent se fixer les organes tels que : pompe à eau de refroidissement dont on voit le trou d'adaptation
10, pompe à huile de graissage, distributeur d'allumage, hélice de refroidissement, alternateur, tous entraînés par le bout 11 de l'arbre moteur 6 ; tandis qu'à l'autre extrémité de l'arbre moteur, et sortant du carter extérieur arrière 9, se trouve le bout 12 sur lequel sera calé le volant muni de l'engrenage périphérique sur lequel s'engrène le pignon du démarreur.

  
Sur les figures 5 et 6 en coupe, on aperçoit le rotor 13 ayant terminé son premier tiers de déplacement dans le carter moteur 1, ce qui correspond au temps d'aspiration des gaz frais sous pression sur sa face supérieure tandis que sur sa face inférieure il a expulsé les gaz brûlés du cycle précédent. A noter que les soupapes du type classique sur la figure 5 peuvent être commandées par cames, solénoïdes ou encore par un éventuel excédent de pression d'air, si toutefois il y en a, afin que l'air de suralimentation soit finalement à la pression requise.

  
Comme les soupapes d'admission des gaz frais 14 ainsi que celles d'admission 15 et d'évacuation 16 de l'air ne se situent pas dans le compartiment de l'explosion (figure 6) et que la soupape d'échappement des gaz brûlés 17 n'est soumise à l'action de ces gaz qu'en fin du temps de détente, lesdites soupapes peuvent donc être simplifiées et n'agir que sous l'effet des pressions correspondantes ainsi que sous celui de ressorts, justement tarés, comme dessiné sur la figure 6. 

  
Puisque la soupape d'échappement doit pouvoir tourner sur elle-même afin de ne pas créer de points d'accumulation de température excessive sur son collet, la forme du carter à rotors ainsi que celle, correspondante, du rotor ont dû être arrondies afin que la forme de la tête de cette soupape ait une forme sphérique-. Les rayons r et r' sur la figure 7 doivent donc être égaux à celui r" de la figure 10. Sur la coupe de la figure 8 le rotor se trouve en fin de compression des gaz frais effectuée par la face supérieure alors que la face inférieure a aspiré l'air atmosphérique. La figure 9 montre le rotor en fin d'explosion sur sa face inférieure, alors que sur sa face supérieure il a comprimé l'air atmosphérique aspiré au temps précédent.

  
Enfin la figure 10 montre le rotor à mi-course,

  
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ainsi que celle de la soupape d'échappement des gaz brûlés
17 ; pendant ce temps, le trou des soupapes 15 et 16 est obturé par le rotor. Si malgré cela, un peu des gaz frais repassait vers ce conduit, cela ne ferait qu'enrichir un peu l'air aspiré au temps suivant.

  
Le rotor est détaillé à la figure 11, on y aperçoit les deux rainures 18 qui reçoivent les deux joints d'étanchéité de sommets, les deux chambres de combustion 19 ainsi que les deux doubles rainures 20 et 21 qui reçoivent les quatre joints d'étanchéité latéraux. Le joint latéral d'huile de graissage 22 entoure le coulisseau 23 qui reçoit
(figure 12) la bague à deux méplats 24 dans laquelle tourne l'excentrique 25 de la figure 13 qui est relié à l'axe 6 de la figure 14 par une clavette, dont on remarque les trois rainures appropriées 26.

  
La transformation des trois mouvements d'un rotor en mouvement circulaire continu par l'intermédiaire de l'excentrique 25 muni de sa bague à deux méplats 24, fait tourner l'arbre moteur de 360[deg.] dans le sens des aiguilles d'une montre si l'excentrique se déplace via la moitié intérieure du rotor en mouvement. Si l'on faisait tourner l'excentrique via la moitié extérieure par rapport à l'axe et si on augmentait la longueur de course de la bague à méplats, les trois mouvements d'un cycle complet feraient tourner l'arbre moteur de 6/3, soit deux tours complets par cycle.

  
Le moteur représenté au dessin à l'échelle 1/2,5

  
a une cylindrée de 1.500 cc et un ordre d'allumage qui est :
1-3-2. En fonction de cet ordre d'allumage le tableau ciaprès démontre que pendant chacun des trois temps les trois rotors replissent bien une double fonction suivant l'invention et qu'il s'agit donc bien d'un moteur à trois temps

  
qui s'autosuralimente. 

  

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 <EMI ID=7.1> 
 

  
Si l'air surpressé est à la pression voulue en sortant du troisième carter (compression air) il se dirigera immédiatement vers le premier (aspiration gaz frais) s'il s'agit d'une alimentation par injection, sinon il passera par un carburateur.

  
Si l'air surpressé sort du carter à trop haute pression, on pourra faire chuter celle-ci de façon utile en l'utilisant partiellement à des tâches telles que : assister le freinage, la direction, la suspension.

  
Pour un futur assez proche, ce moteur se prêterait bien à l'usage de matériaux composites.

  
Dans un moteur réalisé suivant l'invention le comple moteur est rapidement élevé et sa courbe est plate comme dans un moteur à compression volumétrique. La souplesse du moteur est plus grande comme on peut le constater d'après le tableau suivant concernant le nombre d'explosions par tour complet :

  

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Enfin suivant l'invention, contrairement à ce qui se passe dans le moteur rotatif, les segments des sommets des rotors se déplacent toujours perpendiculairement à la tangente à chaque endroit du carter, d'où meilleure étanchéité que dans le moteur rotatif, surtout pendant le temps d'explosion.

Claims (9)

R E V E N D I C A T I O N S

1. Agencement d'un moteur à explosion ou à combustion interne, d'une pompe de pression ou de dépression ou d'un compresseur du type à rotor simple ou à rotors multiples, caractérisé en ce qu'il consiste dans la réalisation d'un ou plusieurs rotors (13) de forme ovoïde dont les deux faces (a,

b), à tout moment du cycle complet, sont simultanément actives incluant par rapport à un cycle classique un temps d'aspiration et un temps de compression d'air atmosphérique.

2. Agencement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque carter à rotor (1) présente une section sensiblement triangulaire à parois mi-ovoïdes.

3. Agencement suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la paroi interne de chaque carter à rotor (1) présente en coupe longitudinale une forme concave, dont le rayon (r,r') est égal à celui (r") de la forme miovoïde du carter (1) en coupe transversale.

4. Agencement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque rotor (1) est conformé centralement avec un coulisseau (23), dans lequel coulisse une bague (24) à deux méplats entourant un excentrique (25) calé sur l'arbre moteur (6), de manière à transformer les mouvements de bascule du rotor (13) en un mouvement circulaire continu de l'arbre moteur (6).

5. Agencement d'un moteur à explosion ou à combustion interne, à deux ou trois temps, à autosuralimentation suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque carter à rotor (1) est pourvu d'un orifice d'aspiration (d) des gaz frais avec siège pour soupape (14), d'un orifice (f) inférieur audit orifice d'aspiration (d) pourvu d'un ensemble de deux soupapes, respectivement d'admission (15) et de refoulement (16), d'un ori-fice d'échappement (e) disposé à la base dudit carter (1) avec siège pour soupape (17) et d'un orifice (7), disposé sur la paroi opposée à celle comportant l'orifice d'aspiration, dans lequel sont montés les moyens destinés à allumer le mélange.

6. Agencement suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chaque rotor (13) possède deux chambres de combustion (19).

7. Agencement suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chaque rotor (13) possède deux rainures de sommet (18) et deux doubles rainures latérales (20,21) pour recevoir chacune un joint d'étanchéité, et une rainure (22) pour joint d'étanchéité d'huile de graissage disposée autour du coulisseau (23).

8. Moteur à explosion ou à combustion interne à autosuralimentation tel que décrit en revendications 1 à 7 et représenté aux dessins annexés.

9. Pompe de pression ou de dépression ou compresseur tel que décrit en revendications 1 à 4.