EP0152321A1 - Dispositif de contrôle de l'échappement et/ou de l'admission des chambres de combustion de moteur à combustion interne - Google Patents

Dispositif de contrôle de l'échappement et/ou de l'admission des chambres de combustion de moteur à combustion interne Download PDF

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EP0152321A1
EP0152321A1 EP85400107A EP85400107A EP0152321A1 EP 0152321 A1 EP0152321 A1 EP 0152321A1 EP 85400107 A EP85400107 A EP 85400107A EP 85400107 A EP85400107 A EP 85400107A EP 0152321 A1 EP0152321 A1 EP 0152321A1
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EP
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plug
combustion chamber
passage
intake
fuel
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Jean-Claude Fayard
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Elf France SA
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    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Definitions

  • the present invention applies to a device for controlling the circulation of gases to and from a combustion chamber of an internal combustion engine, in particular of a two- or four-stroke cycle engine with reciprocating piston (s). ) or rotary (s), constituted by a plug or rotor comprising channels or a lateral cut defining respective transverse flow passages of exhaust or intake.
  • the plug performs a continuous rotary movement synchronized with the rotation of the engine around an axis parallel to the axis of rotation of the engine to carry out the successive phases of the engine cycle by connecting to the 'exhaust then, if necessary, at the intake a passage directly connected to the combustion chamber.
  • the plug is contained in a transverse bore into which opens the directly connected orifice. to the combustion chamber and the intake and / or exhaust ports connected respectively to an exhaust manifold.
  • the passage connected to the combustion chamber is arranged in a sealing ring housed in an applied bore, on the plug by a continuous sealing surface around the orifice connected directly to the combustion chamber, under the effect of the pressure prevailing in the combustion chamber, and surrounded by one or more sealing members such as segments, this ring which can slide in the bore and its stroke being limited, on one side, by the plug and, the other side, by a retaining shoulder.
  • Such combustion engines appear capable of delivering mass powers much higher than the known solutions and proven, in particular for small displacement engines, due to the absence of distribution parts subjected to an alternating movement generating a limit beat frequency.
  • the most decisive advantage of this type of distribution is the possibility of having exhaust and intake ducts twice the diameter of a conventional valve system, which allows better filling. and therefore a higher specific power.
  • One of the aims of the present invention is precisely to overcome these defects of rotary distribution combustion engines in order to allow the large passage sections offered by this type of their distribution to be used without risking rapid wear and fuel consumption. exaggerated.
  • the sealing ring is provided with means for injecting a lubricating and cooling fluid, such as oil, into the interface between the continuous sealing surface of the ring around the orifice and the external surface of the plug.
  • a lubricating and cooling fluid such as oil
  • the means for injecting the fluid preferably consist, on the one hand, of an annular inlet chamber delimited between the periphery of the sealing ring and its bore and axially limited at each end by a seal d sealing interposed between the outer surface of the sealing ring and the bore and, on the other hand, of at least one supply passage having an outlet opening opening in said interface between the continuous sealing surface and the outside surface of the plug.
  • At least the seal interposed between the outer surface of the sealing ring and its cooperating bore is then protected from the shot of the burnt gases of the combustion chamber by at least one protective segment interposed between the ring seal and its bore and between said seal and the combustion chamber.
  • the outlet opening of the supply passage may lead to a continuous annular distribution groove formed inside the contact surface of the sealing ring with the plug.
  • the fluid injection means comprise means for regulating the flow of fluid such as the pressure drop caused by the reduced section of the fluid supply passages or by another means of loss. such as a throttle therein.
  • the pressure drop means may consist of a porous annular cartridge opening onto said interface and interposed between this interface and at least one orifice for supplying the lubricating fluid under pressure and the cartridge is made of a material having good rubbing qualities with the outside surface of the plug, such as sintered bronze.
  • scrapers of the lubricating fluid injected into the interface are arranged around the intake orifice connecting the plug to the intake of combustion air and engine fuel, these scraping means being constituted by a sealing ring d intake arranged at the periphery of said intake orifice, coming into continuous support on the outer surface of the plug and capable of isolating the interior of the intake orifice from the interface between the plug and its bore to limit the entrainment of oil and / or liquid fuel on the surface of the plug in rotation.
  • the sealing ring is, on the one hand, made of a soft material having good rubbing qualities with the surface of the plug such as plastic and, on the other hand, permanently pushed back on the surface of the plug under a substantially constant pressure by a spring.
  • the plug has two separate inlet and outlet passages respectively which are capable of successively opening both, by rotation of the plug, on the side of the combustion chamber, on the ring of sealing and, on the side opposite the combustion chamber, on outlet orifices which are each offset on the axis of the plug relative to the sealing ring, so as to reduce the entrainment of fuel at the surface of the rotating bushel and fuel entrained on intake into the intake passage formed inside the valve.
  • the separate intake or exhaust passages of two neighboring combustion chambers are formed in the plug by opening onto an orifice for communication with the intake or the exhaust which is common to two adjacent combustion chambers so as to reduce the number of openings to be provided on the outside face of the plug.
  • the combustion chamber intake circuit includes means for removing fuel from the air drawn into the combustion chamber at the end of intake, in order to limit the amount of fuel introduced into the intake passage formed in the plug, and which has not entered the combustion chamber during the suction phase.
  • the abovementioned suppression means consist of stopping the injection of fuel clearly before the end of the suction phase.
  • the abovementioned suppression means are then preferably constituted by at least one auxiliary passage of air rich in fuel such as an emulsion, formed in the bushel and cylinder head the combustion chamber and the auxiliary passage leads to the interface between the plug and its bore at a point such that it is closed by the rotation of the plug before the main opening (s) admission does not the self.
  • an end part of at least one supply member for one of the combustion elements crosses in a sealed manner the cross section of the sealing ring to open into the passage which is connected to the combustion chamber, and the adjacent part of said end part is housed with annular clearance in a passage opening outwards from the wall of the cylinder head of the combustion engine.
  • This passage which is connected to the combustion chamber, then plays the role of the main part of the combustion chamber,
  • the passage giving rise to the annular clearance is traversed by a cooling fluid.
  • the refrigerant fluid consists of the lubricating and refrigerant fluid supplied by the injection means.
  • the passage giving rise to the annular clearance is extended towards the outside by an enlarged annular chamber, said annular chamber being closed by an elastic annular seal which is interposed between the inlet and the inner wall of said chamber and which delimits a cooling chamber through which the lubricating and refrigerant fluid supplied by the injection means.
  • This enlarged part allows a tool to access said supply member.
  • a rotary plug 1 for distributing the exhaust from a combustion chamber 2 of a heat engine is shown at the time when its internal exhaust channel 3 is opened wide on the combustion chamber 2.
  • the plug 1 turns, continuously and synchronously with the rotation of the engine, in a bore 4 and the channel exhaust 3 is connected to the combustion chamber 2 by a relatively large passage 5 formed in a sealing ring 6 which can slide freely in a bore 7 with an axis substantially parallel to that of the engine cylinder (not shown) or substantially perpendicular to the axis of rotation of the plug 1, so as to ensure good bearing of the contact surface of the ring 6 on the external surface 8 of the plug 1.
  • the contact surface 22 between the ring 6 and the plug 1 is established on a strip of small width along the general line of intersection of two cylinders (the outer surfaces of the plug 1 and the ring 6 of different diameters and substantially perpendicular and concurrent axes.
  • the sealing ring 6 which moves with gentle friction in its bore 7 is applied on the external surface of the plug 1 by the single pressure prevailing in the combustion chamber 2 and acting on its annular section, increased if necessary by the thrust of a spring with low reaction force such as an elastic washer.
  • this thrust spring (not shown) of the ring 6 on the plug 1 is not essential if there is only a slight clearance or interface i between the end 9 of the ring 6 of the side of the combustion chamber 2 and a retaining shoulder 10 formed at the end of the bore 7 receiving the ring 6.
  • the temperature being relatively high in the interface i because of the proximity of the chamber 2 combustion, the holding over time of a spring member is very random.
  • a gun sealing segment 11 is disposed in a known manner in this interface j and is worn by a groove 12 preferably formed in the ring 6. The segment 11 also prevents overheating of the interface j in the direction of the plug 1 and the formation in this interface of deposits which would end up blocking the ring 6 in its bore 7 .
  • the sealing ring 6. is provided with means for injecting a lubricating and cooling fluid, preferably oil.
  • engine lubrication system pressurized by the engine oil pump, in the interface e between the continuous sealing surface 22 (along the general line of orthogonal intersection of two cylinders of different diameters) around the orifice 3 formed in the plug 1 and the outer surface 8 of the plug 1.
  • the fluid injection means comprise a line 13 for supplying pressurized oil usually connected to the engine lubrication pump and opening onto an annular distribution chamber 14, delimited in the interface j between the periphery of the ring 6 and its bore 7 for example using a circular groove 15 formed at the periphery of the sealing ring 6.
  • the chamber 14 can be traversed by a large flow of pressurized oil going to another member to be lubricated or discharged by an outlet pipe 16.
  • the chamber 14 is delimited in the interface j by two seals annular seals 17 and 18 disposed respectively on the side of the combustion chamber 2 and on the side of the plug 1.
  • the annular seals 17 and 18 are preferably made of a resistant elastomeric material for seal housed by elasticity in grooves ring are formed at the outer surface of the ring 6 as the p d blow fire segment 11 and the flow of the oil protect against excessive temperature.
  • the oil distribution chamber 14 is connected to the interface e between the sealing surface of the ring 3 and the external surface 8 of the plug 1 by supply passages 19 made, preferably, by a longitudinal bore. in the thickness of the ring, connected to a transverse bore 20 from the bottom of the circular groove 15.
  • the supply passages 19 can lead to the interface e directly by an outlet chamfer or else in an annular groove continuous distribution 21 formed inside the contact or sealing surface 22 of the ring 6, this in order to better distribute the oil in the interface e.
  • the channel 6 formed inside the rotary valve 1 can be a channel for the admission of fresh gases (normally pressurized air or at atmospheric pressure) fueled or not, or else an exhaust channel combustion gases as described above and that the channel 3 can be replaced, as will be seen later, by a lateral notch successively filling, during the rotation of the plug, the intake passage functions then exhaust.
  • the device for controlling the circulation of gases from and / or to an engine combustion chamber As shown in FIG. 1 will now be explained.
  • the engine As soon as the engine is set in rotation, it drives the plug 1 in synchronous rotation and it generates an oil pressure which is transmitted to the distribution chamber 14 and to the annular groove 21 to cause a thin blade of oil to flow between the sealing surface 22 of the ring 6 and the movable outer surface 8 of the plug 1.
  • the friction hysteresis of the gun segment 11 of the ring 6 on the plug 1 maintains an effort of significant residual application of the ring 6 on the plug 1.
  • This residual force limits oil leaks between the sealing surface 22 and the surface 8 of the plug at a rate just sufficient to ensure a continuous film of oil between the surface 8 of the bushel 1 and its guide bore 4.
  • the wear of the sealing surface 22 of the ring 6 is reduced to a minimum value and the risks of seizure at high speed of the ring 6 on the plug 1 are deleted.
  • the temperature of the surface of the plug 1 (moreover generally cooled internally by a longitudinal circulation of water) is considerably reduced and the seal between the plug and its bore 4 is ensured by an oil wedge.
  • the circulation in diversion of the oil between the supply line 13 and the outlet line 16 provides vigorous cooling of the sealing ring 6 which could thus in some application cases be made of a relatively soft material of good rubbing quality such as molded plastic material with high resistance.
  • the sealing ring 6 as well as the plug 1 can be produced, preferably, in the different friction couples usually used in engines such as: cast iron / chrome, cast iron / cast iron, etc., but also in new composite materials , ceramics or other new products.
  • a calibrated orifice (not shown) can be placed on the inlet pipe 13 or on the supply passages 19 in order to limit the flow of oil escaping from the interface e when the pressure drop caused by the passages is insufficient to limit the oil leakage rate.
  • the sealing ring 6 can be made of porous sintered metal with a sealing plating on the surfaces which should not give rise to oil exudation, or else as shown in the figure.
  • an annular ring or cartridge 23 made of porous sintered metal, such as bronze, is introduced or molded in a blind housing 19a formed longitudinally in the sealing ring 6.
  • This porous ring 23 is connected by at least one lateral passage 20 to the oil pressure distribution chamber 14.
  • the porous ring 23 thus functions as a pressure drop and oil distribution member in the interface e and as a good-quality rubbing member reducing the friction between the ring 6 and the rotary plug 1.
  • This arrangement which appears suitable for cases where the speed of rotation of the plug 1 is moderate and where vigorous cooling of the sealing ring 6 is not required, reduces oil losses and is generally more economical to implement than the solution shown in Figure 1.
  • FIGS. 1 and 2 schematically show the most characteristic positions of a plug 1 provided, not with an internal channel, but with a notch 24 intended to ensure the distribution (suction and exhaust) of a combustion chamber 2 an internal combustion engine operating according to the four-stroke cycle.
  • the notch 24 connects the combustion chamber 2 of the engine (via a sealing ring of the type described in FIGS. 1 and 2 and not shown) to a suction pipe 25 provided with means introduction of fuel such as a carburetor or an injector, if the engine is running with a controlled ignition.
  • the plug 1 has turned counterclockwise and has closed both the suction pipe 25 and the exhaust pipe 26.
  • the notch 24 of the plug 1 delimits with the bore 4 for guiding the plug 1 a passage chamber 27 of a significant volume and which is then isolated from the intake and the exhaust.
  • the chamber 27 was filled during the intake phase with air relatively rich in fuel since it was sucked in after the walls of the suction pipe were saturated with liquid fuel.
  • the air rich in fuel contained in the passage chamber 27 is completely discharged to the exhaust 26, in particular as a result of the arrival of the puff of exhaust gas at the time of setting communications (not shown) of the combustion chamber 2 with the chamber 27 when the edge 28 of the notch 24 opens onto the passage 5 connected to the combustion chamber 2.
  • FIG. 4 shows, on a larger scale, a solution to reduce fuel and oil losses. Elements identical to those in FIGS. 1 to 3c are given the same reference numbers.
  • oil scraper means are arranged around the air intake orifice on the plug 1.
  • the scraper means are constituted by an intake sealing ring 29 permanently applied to the surface 8 of the plug 1 by a spring 30.
  • the fuel introduction means constituted here by a petrol injector 31 are adjusted so that the injection is cut off well before the end of the combustion air suction phase.
  • the sealing ring 29 housed in the cooled cylinder head 32 of the engine and traversed by fresh intake gases are not subjected to high temperatures or significant pressure differences (overpressures and depressions are less than 1 bar) and as a result it can be made of a good quality plastic irottante such as Teflon.
  • the operation of the embodiment shown in Figure 4 is described below.
  • the plug 1 rotates in synchronism with the motor and receives from the supply passages 19 and the distribution groove 21 an oil film which is driven on its surface 8.
  • the oil film formed in the interface between the plug and the bore 4 is stopped by the sealing ring 29 substantially of the same width as the main sealing ring 6.
  • the injection of fuel by the injector 31 begins as soon as the edge 28 of the notch 24 leads to the interior passage 33 of the suction ring 29 and stops well before the other edge 34 of the notch 24 reaches the right edge 35 of the passage 5 formed inside the ring 6 and does not cut off the intake.
  • the plug 1 has two separate inlet and outlet passages 36 and 37 respectively. Each of these two passages successively opens by rotation of the plug 1 on the side of the combustion chamber 2 on the ring d seal 6 and, on the opposite side, on orifices which are offset laterally with respect to the seal ring 6.
  • the intake passage 36 opens on one side of the cylinder head onto the suction pipe 25 surrounded by its suction ring 29.
  • the exhaust passage 37 opens onto the passage 5 inside the ring 6 and onto the exhaust pipe 26 offset along the axis of the plug 1 with respect to the sealing ring 6.
  • the passage chamber constituted by the suction pipe 36 or all the suction pipes 36-36a and 38 can trap air relatively rich in fuel but cannot be swept by the exhaust gases.
  • the fuel contained in the suction passage 36 inside the plug 1 therefore remains in place until this passage 36 again reaches the suction position in order to inject it into the combustion chamber 2.
  • the intake channel 25 shown in cross section at the Figure 8 and in longitudinal section in Figure 9 has two auxiliary passages 39 and 40 for supplying a fuel-rich mixture such as an air-gasoline emulsion obtained by injecting gasoline using an injector 31 (line 39 in Figure 9) or by an emulsion carburetor 41 (line 40 in Figure 9).
  • a fuel-rich mixture such as an air-gasoline emulsion obtained by injecting gasoline using an injector 31 (line 39 in Figure 9) or by an emulsion carburetor 41 (line 40 in Figure 9).
  • a single auxiliary duct 39 is sufficient to ensure the correct metering of the fuel.
  • FIGS 10 and 11 illustrate the mounting of a supply member connecting the combustion chamber 2 to the outside and such as a spark plug 47 used when the engine is an internal combustion engine with positive ignition.
  • a spark plug 47 used when the engine is an internal combustion engine with positive ignition.
  • the spark plug 42 may be replaced by a fuel injector or a glow plug.
  • the spark plug 42 is screwed into a thread 43 formed through a thin wall area 44 of the cylinder head 32 of the engine, so that its electrodes 45 (connected to the mass) and 46 protrude slightly inside the combustion chamber 2.
  • most of the combustion chamber near the top dead center of the piston is constituted by the passage 5 of relatively large dimension formed in the sealing ring 6.
  • the spark plug 42 is placed in the position shown in Figure 10, the ignition of the fuel mixture is relatively poor because it does not start in a central position relative to the main volume of the combustion chamber at top dead center.
  • FIG. 11 illustrates in section an arrangement of the spark plug 42 (or where appropriate of a fuel injector or of a heating plug) which overcomes the drawbacks of the mounting solution shown in FIG. 10.
  • L 'sealing ring 6 comprises between two supply passages 19 a thread 43 for receiving the end portion or base 47 of the spark plug 42 which, in the sealed mounting position through this thread crossing the cross section of the ring 6, projects by its electrodes 45 and 46 inside the passage 5 in the vicinity of the wall but substantially at the center of the main combustion chamber formed by this passage 5.
  • the spark plug rod 48 which constitutes the part adjacent to the base 47 crosses with play a relatively narrow passage 49 formed through the wall of the cylinder head 32.
  • the passage 49 is connected to the outside by a bore 50 of larger diameter forming a annular chamber 51 into which the outlet pipe 16 opens.
  • an elastic annular seal 53 is interposed between the wall of the bore 50 and the cylindrical insulator 52 of the outlet terminal 54 of the candle 42.
  • a large flow of oil preferably refrigerated beforehand, is brought in through line 13 and pressurizes the annular distribution chamber 14 to make it flow, via the inlet passages 19 , a low flow of lubricating oil in the interface e between the rotary plug 1 and the sealing surface 22 of the ring 6.
  • a greater flow of oil flows from the chamber 14 to the chamber 51 via the narrow passage 49.
  • This oil flow which is then evacuated to the tarpaulin, cools the ring 6 and the spark plug 42 by acting very effectively in the vicinity of the hottest part constituted by the base 47 and the electrodes.
  • the position of the ring 6, relative to the rotary plug 1, is likely to vary in service as a result of the expansion of the ring 6, variable axial and radial pressure forces on this ring 6 and especially wear progressive sealing surface 22 of this ring in frictional contact with the surface 8 of the rotor 1, this wear varying the clearance i.
  • the instantaneous (at each explosion) and progressive movements of the ring 6 do not disturb the sealing of the chamber 51 and the position of the spark plug in the cylinder head 32 thanks, on the one hand, to the play in the passage 49 and avoiding any contact between the cylinder head 32 and the spark plug rod 48 and, on the other hand, the elasticity of the annular seal 53 preferably made of an elastomeric material.
  • the fuel injector can advantageously be cooled while the glow plug does not have to be or must be as little as possible. , which can be done by placing it in an insulating envelope.
  • the mounting device assembly system shown in Figure 11 performs mechanical and vibration decoupling between, on the one hand the sealing ring 6 which delimits most of the combustion chamber at the top dead center of the piston and, on the other hand, the cylinder head 32. Thanks to the damping properties of the elastomer of the seal 53 and of the annular seals 17 and 18, not only the possible vibrations of the ring 6 cannot be transmitted to the cylinder head and vice versa but, in addition, these vibrations are damped at their critical frequency by the large mass of elastomer of the joint 53.
  • the spark plug 42 is mounted on the thread 43 of the ring 6 outside the refrigerant circuit passing through the annular chamber 14.
  • the chamber 14 is, by example, placed near the upper end (in the drawing) of the ring 6 and in the vicinity of the interface e, the spark plug base 47 being placed either in the vicinity of the middle of the height of the ring 6 , which is closer to combustion chamber 2.

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Abstract

Dispositif de contrôle de la circulation des gaz de et vers une chambre de combustion de moteur à combustion interne.
L'anneau d'étanchéité 6 est muni de moyens d'injection 13, 20, 19, 21 d'un fluide lubrifiant et réfrigérant tel que de l'huile dans l'interface e entre la surface d'étanchéité continue 22 autour du passage 5 et la surface extérieure 8 du boisseau 1.
Application à la distribution des moteurs à quatre temps à boisseau rotatif.

Description

  • 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 à piston(s) alternatif(s) ou rotatif(s), constitué par un boisseau ou rotor comportant des canaux ou une entaille latérale définissant des passages d'écoulement transversal respectifs d'échappement ou d'admission. Dans les moteurs thermiques équipés de ce type de distribution, le boisseau effectue un mouvement tournant continu synchronisé avec la rotation du moteur autour d'un axe parallèle 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 relié directement à la chambre de combustion.
  • Selon un mode de réalisation connu de ce type de moteur (demandes de brevet français 8 213 071 et 8 213 072) permettant de tourner à 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 relié 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 connues et éprouvées, en particulier pour les moteurs de faible cylindrée, par suite de l'absence de pièces de distribution soumises à 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.
  • Après 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 ci-dessus.
  • Parmi ces divers inconvénients, on peut citer les difficultés pour assurer la lubrification et le refroidissement des éléments d'étanchéité, ce qui provoque une usure excessive du boisseau et des éléments et organes d'étanchéité, une consommation de lubrifiant élevée, et peut conduire, dans certains cas limites, au grippage du boisseau dans son alésage.
  • Par ailleurs, lorsque la distribution par boisseau rotatif est appliquée à des moteurs quatre temps, on ne constate pas de diminution de la consommation spécifique de carburant par rapport aux moteurs fonctionnant selon le cycle à deux temps. Cette surconsommation de carburant paraît due à une séparation 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 entraînant aussi une augmentation de la pollution et de la consommation spécifique en carburant.
  • L'un des buts de la présente invention est précisément de pallier ces défauts des moteurs à combustion 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 protégé du coup de feu des gaz brûlés 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 ménagée à l'intérieur de la surface de contact de l'anneau d'étanchéité avec le boisseau.
  • Selon un autre mode 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 interposé.
  • 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 à 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 constitués d'un anneau d'étanchéité d'admission disposé à la périphérie dudit orifice d'admission, venant en appui continu sur la surface extérieure du boisseau et apte à isoler l'intérieur de l'orifice d'admission de l'interface entre le boisseau et son alésage pour limiter l'entraînement d'huile et/ou de carburant liquide à la surface du boisseau en rotation. L'anneau d'étanchéité 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.
  • 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 côté de la chambre de combustion, sur l'anneau d'étanchéité et, du côté opposf à 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 entraîné à l'admission dans 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 manière à réduire 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 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 d'étancheité pour déboucher dans le passage qui est relié à la chambre de combustion, et la partie adjacente de la dite partie d'extrémité est logée avec jeu annulaire dans un passage débouchant 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;
    • - les 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 a 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'admission et d'échappement séparés à l'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 comportant 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 VIII-VIII et IX-IX du système de distribution représenté à la figure 7.
    • - la figure 10 est une vue en coupe du système 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'étanchéité selon l'invention comportant une bougie d'allumage débouchant 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 à 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 disposé 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 à 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 ménagé dans le boisseau 1 et la surface extérieure 8 du boisseau 1.
  • Selon le dispositif représenté à la figure 1, les moyens d'injection 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 à l'aide d'une rainure circulaire 15 ménagée à la périphérie de l'anneau d'étanchéité 6. Selon une disposition favorisant le refroidissement de l'anneau 6, la chambre 14 peut être 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 respectivement 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 matériau -élastomère résistant pour joint logé par élasticité dans des rainures annulaires ménagées à la surface extérieure de l'anneau 6 car le segment de coup dp feu 11 et la circulation de l'huile les protègent 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 longitudinal 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'étanchéité 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 1 peut être un canal d'admission des gaz frais (normalement de l'air surpressé 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'échappement.
  • Le fonctionnement du dispositif de contrôle de la circulation des gaz de et/ou vers une chambre de combustion de moteur, tel que représenté à la figure 1 va maintenant être explicité. Des que le moteur est mis en rotation, il entraîne 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 à 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.
  • Grâce 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 dérivation 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 réalisé 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 porouse 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 paraît 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 représentent 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 été 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 complètement déchargé à 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 entraîné 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 disposés 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 appliqué 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 coupée bien avant la fin de la phase d'aspiration de l'air de combustion. L'anneau d'étanchéité 29 logé dans la culasse refroidie 32 du moteur et traversé par les gaz d'admission frais n'est pas soumis ni à des températures élevées, ni à des différences de pression importantes (les surpressions et dépressions sont inférieures à 1 bar) et en conséquence, il peut être réalisé en une matière plastique de bonne qualité irottante telle que le Téflon .
  • Le fonctionnnement 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 entraîné 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 aue 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 arête 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'arrête 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 stoé- chiométrique 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 éléments 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 à l'anneau d'étanchéité 6. Le passage d'admission 36 débouche d'un côté de la culasse sur la conduite d'aspiration 25 entourée de 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'intérieur 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 réduire le nombre de sorties à ménager dans le boisseau 1 et la culasse 32 et qui constituent autant de zones d'affaiblissement de la résistance mécanique de ces organes fortement sollicités sur les plans mécaniques et thermiques.
  • En revenant à 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'amenée 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 réalisation, comme on le voit sur la coupe de la figure 8, au cours de la 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 délimitée 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 utilisée 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 être 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 constitué par le passage 5 de relativement grande dimension ménagé dans l'anneau d'étanchéité 6. Lorsque la bougie 42 est placée dans la position représentée à la figure 10, l'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 remédie aux inconvénients de la solution de montage représentée à 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 à travers ce filetage traversant la section transversale de l'anneau 6, vient faire saillie par ses électrodes 45 et 46 à l'intérieur 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 ménage à travers la paroi de la culasse 32. Le passage 49 est relié à l'extérieur par un alésage 50 de plus grand diamètre 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 mettre 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 bâche, 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 grâce, 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 part, à l'élasticité du joint annulaire 53 réalisé de préférence en un matériau élastomère. On notera que si l'on applique le mode de réalisation de la figure 11 à un moteur Diésel, l'injecteur de carburant pourra avantageusement être refroidi tandis que la bougie de préchauffage 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 11 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 masse importante d'élastomère du joint 53.
  • Pour des raisons de simplification, on peut bien entendu, monter la 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'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

Claims (16)

1.- 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 à piston(s) alternatif(s) ou rotatif(s), constitué par un boisseau ou rotor comportant des canaux ou une entaille latérale définissant des passages d'écoulement transversal respectifs d'échappement ou d'admission, ce boisseau effectuant un mouvement tournant continu synchronisé avec la rotation du moteur autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du moteur pour réaliser les phases successives du cycle moteur en connectant à 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 relié à la chambre de combustion étant 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 étant 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 brûlés 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 étant constitués 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 (30).
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'admission 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 à 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 obturé 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 d'étancheité (6) pour déboucher dans le passage (5) qui est relié à 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 l'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 (50) 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).
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