CA3035949A1 - Moteur a combustion interne, deux pistons-opposes, avec taux de compression variable. - Google Patents

Moteur a combustion interne, deux pistons-opposes, avec taux de compression variable. Download PDF

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    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads

Abstract

L'invention concerne un moteur à combustion interne (diesel), en deux temps avec deux vilebrequins (ou trois vilebrequins) mobiles interconnectés par des courroies ou chaînes. Les paliers des vilebrequins mobiles sont installés dans des trous excentriques par rapport à la circonférence des disques rotatifs. Les disques rotatifs sont assemblés solidement entre eux pour chaque vilebrequin (les trous excentriques doivent être parfaitement coaxiales).
L'activateur peut faire la rotation de tous les disques rotatifs de manière parfaitement synchronisée et va modifier la distance entre les deux vilebrequins, par conséquence, il va modifier la distance entre les pistons-opposés et donc le taux de compression sera modifié. Le moteur peut avoir un cylindre ou plusieurs cylindres, à la longueur des axes des vilebrequins.

Description

2 Description, et brève description des dessins Fig.1 est un dessin schématique d'un moteur en deux temps à deux pistons-opposés; 10 piston échappement et 11 piston balayage, avec deux vilebrequins; 12 vilebrequin échappement et 13 vilebrequin balayage.
Chaque vilebrequin est relié par une courroie dentée ou une chaîne 15 à un pignon denté 18 afin de sortir la puissance du moteur et de synchroniser les vilebrequins ensemble et par conséquent les deux pistons-opposés.
Le moteur se trouve dans le temps de compression avec la distance minimale entre les deux vilebrequins 12 et 13 qui correspond au taux de compression le plus élevé; les deux pistons-opposés glissent vers leur point mort intérieur maximal (PMI MAX).
Les paliers des vilebrequins 14 sont installés dans les trous percés excentriquement par rapport à la circonférence des disques rotatifs 16 de chaque vilebrequin 12 et 13; les disques rotatifs sont assemblés solidement entre eux avec un secteur cylindrique 17. Les disques rotatifs 16 de chaque vilebrequin sont reliés à un activateur hydraulique ou électrique 19.
L'activateur peut faire la rotation de tous les disques rotatifs de manière parfaitement synchronisée et donc va modifier la distance entre les vilebrequins. Par conséquence, il va modifier la distance entre les pistons-opposés et donc le taux de compression va être modifié.
Les tensions des courroies ou chaînes sont contrôlées par deux tendeurs 22.
Quand la distance entre les vilebrequins est minime (taux de compression élevé) les tendeurs poussent vers les courroies ou les chaînes pour maintenir la tension optimisée des courroies ou chaînes.
Le carburant est injecté directement dans la chambre de combustion par une ouverture 23 à
travers la paroi du cylindre 24.
Fig.2 montre la schématique du moteur à deux vilebrequins tel que décris dans Fig.l. Le moteur se trouve à la fin du temps de compression (PMI MAX), avec la distance minimale entre les pistons-opposés qui correspond à un taux de compression le plus élevé. Les axes de rotation des deux vilebrequins ne se trouvent pas sur l'axe du cylindre (le moteur devient asymétrique).
Pour mieux définir la variation du taux de compression sur tous les dessins, on a illustré les limites des courses des pistons-opposés.
3 PMI MAX; point mort intérieur maximal qui correspond à la distance minimale entre les pistons-opposés; taux de compression le plus élevé.
PMI MIN; point mort intérieur minimal qui correspond à la distance maximale entre les pistons-opposés; taux de compression le plus réduit.
PME MAX; point mort extérieur maximal qui correspond à la distance maximale entre les pistons-opposés; taux de compression le plus réduit.
PME MIN; point mort extérieur minimal, qui correspond à la distance minimale entre les pistons-opposés; taux de compression le plus élevé.
Afin de s'assurer que les pistons-opposés ne s'intersectent pas, l'activateur doit être équipé
avec des stoppeurs 25. De plus, les disques rotatifs 16 doivent être munis de stoppeur afin de limiter l'angle de rotation maximal 31 et minimal 32 pour la même raison.
Fig.3 montre la schématique du moteur à deux vilebrequins tel que décris dans la Fig.l.
Le moteur se trouve à la fin du temps de détente, PME MAX (point mort extérieur maximale) qui correspond au taux de compression le plus réduit. Les deux vilebrequins sont éloignés l'un de l'autre par l'activateur à la distance maximale. Dans cette position, les axes de rotation des vilebrequins se trouvent sur l'axe du cylindre, le moteur devient symétrique.
L 'activateur doit aussi être équipé avec un stoppeur 26.
Les portes d'échappement 20 et les portes de balayage 21 sont complètement ouvertes. (en général les portes d'échappements sont ouvertes en premier).
Fig.4 montre la schématique du moteur à trois vilebrequins. Le moteur est composé de beaucoup de composantes très semblables au moteur avec deux vilebrequins tel qu'illustré dans la Fig.!.
Le vilebrequin du milieux 27 n'est pas installé à l'intérieur d'un disque rotatif 16, donc il est fixé au point de vue du de déplacement au long des axes des cylindres, mais la rotation est permissive dans le sens des deux vilebrequins extérieurs 30.
4 Les deux pistons 28 reliés au vilebrequin du milieu 27, qui contrôle les portes d'échappement, vont rester dans le même calage d'ouverture et fermeture aux portes d'échappement par rapport aux vilebrequins extérieurs 30.
Les deux vilebrequins extérieurs 30 sont installés dans les trous excentriques dans les disques rotatifs 16.
L'activateur 19 peut faire la rotation des disques rotatifs 16 simultanément (synchronisé), mais en sens contraire. La Fig.4 montre que l'activateur a déplacé les deux vilebrequins extérieurs 30 à la distance minimale par rapport au vilebrequin du milieux 27 ce qui correspond au taux de compression le plus élevé. Les pistons 29 et 28 du côté gauche sont en compression et les pistons 29 et 28 du côté droit sont en détente.
Dans la Fig.4A, l'activateur se trouve dans la même position commune dans la Fig.4, par contre les pistons 29 et 28 du côté gauche sont dans la phase de combustion et les pistons 29 et 28 du côté droit sont dans la phase de balayage.
Le moteur avec trois vilebrequins a besoin d'une plus grande excentricité en comparaison avec le moteur à deux vilebrequins pour la même variation du taux de compression.
Les moteurs avec deux ou trois vilebrequins avec une seule ligne de cylindre rendent possible l' utilisation de roulements pour les paliers et pour les bielles.

Claims (3)

Revendications:
1. Un moteur à combustion interne, en deux temps, à deux vilebrequins 12, 13, à deux pistons-opposés 10, 11, comprenant un ou plusieurs cylindres 24 disposés le long des deux axes des vilebrequins, avec des portes d'échappement 20 et des portes de balayage 21.
Le piston 10 contrôle les portes d'échappement 20 et le piston 11 contrôle les portes de balayage 21. Étant couplés par des bielles à leur vilebrequin respectif (piston 10 au vilebrequin 12 et piston 11 au vilebrequin 13) sont synchronisés dans leur mouvement en sens opposé.
Chaque vilebrequin (12 et 13) est munis d'un pignon denté 18 et est relié par l'entremise d'une courroie dentée ou chaîne 15 à un pignon denté central 18 afin de sortir la puissance du moteur et d'assurer la synchronisation parfaite entre les deux vilebrequins.
Dans l'axe de symétrie du moteur, il existe des trous pour installer les injecteurs de combustible 23 .
2. Moteur à double vilebrequins à pistons-opposés selon la revendication 1.
dans lequel: les paliers des vilebrequins 14 sont installés à l'intérieur des disques rotatifs 16 , plus précisément dans les trous excentriques par rapport à la circonférence des disques rotatifs 16. Les disques rotatifs 16 de chaque vilebrequin sont assemblés solidement entre eux par des secteurs cylindriques 17 très rigides. La rotation de tous les disques rotatifs 16, dans la même direction et aussi dans le sens de rotation des vilebrequins (voir Fig.1 et Fig.2) est réalisée par un activateur hydraulique ou électrique 19. La distance entre les deux vilebrequins devient minimale et donc le taux de compression devient élevé (à puissance réduite ou démarrage du moteur).
La longueur des courroies ou chaînes 15 est constante, mais quand la distance entre les vilebrequins diminue, il est nécessaire d'avoir deux pignons tendeurs 22 munis de ressorts pour absorber tout écart ou jeu. Les deux pignons tendeurs sont installés sur les parties droites des courroies ou chaînes qui sont moins sollicitées à traction.
Quand la distance entre les vilebrequins est au maximum voir la Fig.3 et le taux de compression est au minimum pour une puissances élevée, les axes des vilebrequins se trouvent sur les axes des cylindres. Pour toutes les autres distances entre les vilebrequins, les axes des vilebrequins ne se trouvent pas sur l'axe de cylindre.

Pour augmenter le taux de compression, seulement au démarrage est-il possible de modifier le calage entre les deux vilebrequins. Après le démarrage du moteur, le calage doit être remis à la valeur initiale rapidement.(voir le brevet WO 2014/168864 A1). Aussi, pour une meilleur balayage, il est possible d'utiliser un décalage constant entre le vilebrequin d'échappement et le vilebrequin de balayage. Par exemple, si le décalage est de 8 degrés, le vilebrequin d'échappement va arrivé en premier au PMI et devient le vilebrequin conducteur. Après 8 degrés, le vilebrequin de balayage va arriver lui aussi au PMI.
Toutes les les moteurs montrés dans les Fig.1, Fig.2, Fig.3, Fig.4, Fig.4A, possèdent une particularité commune : les trous excentriques pour les paliers 14 sont placés vers l'extérieur du moteur par au rapport à l'axe de rotation des disques rotatif 16. Cette particularité fait en sorte que les timoneries d'activateur 19 sont sollicités seulement à la traction. Il faut installer des stoppeurs 25; 26 sur l'activateur et aussi il faut installer des stoppeurs 31;
32 sur les disques rotatifs 16. (Pour éviter de graves accidents d'interférence aux pistons-opposés). Il est possible d'installer les paliers des vilebrequins 14 vers l'intérieur du moteur par à
rapport à l'axe des disques rotatifs 16, mais la force de l'activateur doit être beaucoup plus grande.
3. Un moteur en deux temps avec trois vilebrequins, aux pistons-opposés, avec beaucoup de composantes très semblables ou identiques identifiées avec les mème numéraux de la revendication 1. et 2. dans lesquels :
Le vilebrequin du milieux 27 n'est pas installé dans un disque rotatif 16, donc il va être fixe au point de vue du déplacement au long des axes du cylindre, mais la rotation va être synchronisée avec les deux vilebrequins 30, dans le même sens de rotation grâce aux deux courroies ou chaînes 15 qui font la liaison entre les trois vilebrequins.
Le vilebrequin du milieux 27 est placé sur l'axe de symétrie du moteur et aussi sur l'axe des deux cylindres (côté gauche et côté droit).
La puissance du moteur va sortir par l'extrémité du vilebrequin du milieux 27 où sont installés deux pignons dentés 18 pour les courroies ou chaînes.

Les deux pistons 28 reliés au vilebrequin du milieux 27 qui contrôlent les portes d'échappements vont rester dans le même calage des ouvertures et fermetures des portes d'échappement par rapport aux deux vilebrequins extérieurs 30.
Les paliers de deux vilebrequins 30 sont installés dans des trous excentriques dans les disques rotatifs 16.
L'activateur 19 peut faire la rotation des disques rotatifs 16 simultanément (synchronisé), mais en sens contraire des deux vilebrequins 30.
Les deux vilebrequins 30 vont être rapprochés simultanément vers le vilebrequin du milieux 27 et aussi les deux pistons 29 vers les pistons 28 et donc le taux de compression va augmenter.
(puissance réduite ou démarrage du moteur) Quand l'activateur 19 va éloigner simultanément les deux vilebrequins 30 avec les deux pistons 29 du vilebrequin 27 et pistons 28, le taux de compression va baisser (puissance élevée).
Pour la même variation du taux de compression, le moteur avec trois vilebrequins doit nécessairement avoir une plus grande excentricité des trous pour paliers en comparaison avec le moteur à deux vilebrequins dû au fait que le vilebrequin du milieux 27 est fixe.
Les deux bielles peuvent être assemblées sur le vilebrequin du milieux 27 sur le même axe des deux cylindres 24 (côté gauche et côté droit), une bielle va être de construction type fourchette.
Alternativement, les deux bielles peuvent être assemblées de façon décalée et donc les axes des deux cylindres vont être décalées avec le même décalage des bielles.
Les disques rotatifs 16 doivent avoir des stoppeurs 31 et 32, ainsi que l'activateur 19 doit avoir des stoppeurs 25 et 26, pour éviter qu'il y ait une interférence des pistons-opposés du même cylindre.
Les disques rotatifs 16 de chaque vilebrequin 30 sont assemblés solidement entre eux avec des secteurs cylindriques 17 de manière à ce que les trous excentriques (pour paliers) sont parfaitement coaxiales. Aussi, les disques rotatifs 16 de chaque vilebrequin 30 sont reliés à un activateur hydraulique ou électrique 19. Pour un bon fonctionnement du moteur, on installe des tendeurs 22 sur les courroies ou chaînes 15.

Sur une extrémité du vilebrequin du milieu 27 sont installés deux pignons dentés parallèles 18 qui font la liaison entre les trois vilebrequins par l'entremise de courroies ou chaînes et qui font aussi sortir la puissance du moteur.
Pour augmenter le taux de compression seulement au démarrage, il est possible d'utiliser la désynchronisation des vilebrequins 30 par a rapport au vilebrequin du milieux 27 comme il est précisé à la revendication 2.
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