EP0750719B1 - Moteur a combustion interne, a obturateurs de distribution rotatifs - Google Patents

Moteur a combustion interne, a obturateurs de distribution rotatifs Download PDF

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EP0750719B1
EP0750719B1 EP95914408A EP95914408A EP0750719B1 EP 0750719 B1 EP0750719 B1 EP 0750719B1 EP 95914408 A EP95914408 A EP 95914408A EP 95914408 A EP95914408 A EP 95914408A EP 0750719 B1 EP0750719 B1 EP 0750719B1
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EP
European Patent Office
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rotary
exhaust
intake
internal combustion
combustion engine
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EP95914408A
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German (de)
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Maurice Huwarts
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/18—Component parts, details, or accessories not provided for in preceding subgroups of this group
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/02—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L7/026—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves with two or more rotary valves, their rotational axes being parallel, e.g. 4-stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/16—Sealing or packing arrangements specially therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Definitions

  • the present invention relates to a motor with internal combustion, with distribution shutters rotary.
  • an internal combustion engine multicylinder including a group of cylinders in line of which the combustion chambers communicate, each, with an intake port and with an orifice on the one hand, and the exhaust ports, on the other hand, of said group cylinders being arranged in alignments, the means for opening and closing said intake and exhaust ports comprising two rotary nozzles, of section circular, each comprising a plurality aligned hollow shutters, rigidly connected to each other to others and communicating with each other, and whose wall side is provided with a plurality of lights spaced, angularly offset, and the number of which corresponds to that of the cylinders to be served, one of these rotary nozzles allowing the opening and closing the intake port alignment of the group of cylinders, while the second allows opening and closing the alignment of holes exhaust of said group of cylinders.
  • Each rotary nozzle consists of portions cylindrical cylinders of different diameters, gas passage lights being provided in the reduced diameter portions.
  • Each rotary nozzle of distribution is housed in a fixed sleeve and its larger diameter portions are sized to have a good rotation and sliding play fitted inside said fixed sheath, these portions being larger provided, in the vicinity of their ends, sealing rings to establish a gas tight seal.
  • the first cylinder is preferably supplied, then the second, then the third, etc.
  • An object of the present invention is to remedy to the drawbacks outlined above of multi-cylinder internal combustion, with rotary distribution, of the kind described previously.
  • gas circulation takes place at the same time, by inside and outside the nozzles of rotary distribution, in the space between these last and the internal surface of said collectors, in which the gas stream swirls (fuel and / or oxidizer), so that, in the case of power, all cylinders are powered substantially under the same conditions, both in volume as in the quality of the gas mixture, so that better combustion and better engine balance.
  • each intake port and exhaust is fitted with at least one movable seat allowing to modify the passage section of fluids, as well as when or when to close or the opening of said orifice, and means for adjustment allow to adjust the position of these seats mobile, these means comprising an installed cylinder, sealingly, through the sealing wall separating intake and exhaust manifolds, and in which is housed a piston subjected to the action of a compression spring tending to push it back into the direction of the exhaust manifold, one side at least this piston being connected, by means of a articulation, to a control rod itself connected to a rod wedged on a tree on which are also fixed rods connected, each, by through a transmission linkage to one at least mobile seats of at least one of rotary shutters.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of the upper part of a cylinder fitted with a dispensing device according to the invention.
  • Figure 2 is a perspective view of a example of realization of a distributor nozzle rotary consisting of two shutters arranged in the extension of each other.
  • Figure 2bis represents, by two half-sections axial, two other examples of conformation of a rotary distributor nozzle consisting of two shutters assembled in the extension of each other.
  • Figure 3 is an axial sectional view of the nozzle for driving a rotary nozzle.
  • Figure 3bis is a front view of the end of this tip.
  • Figure 4 is an axial sectional view of a mode of the opposite end of the nozzle.
  • Figure 5 is a plan view in section of a distribution assembly according to the invention.
  • FIGS 6 to 9a illustrate the operation of the distribution system according to the invention.
  • FIG. 10 is a schematic view, in plan and in section, of an exemplary embodiment of rotary intake and exhaust nozzles fitted the top of a four-cylinder engine.
  • Figure 10a is a character view schematic and on a larger scale along the line 10 - 10 in Figure 10.
  • Figure 11 is a perspective view and section showing a system control device for adjusting the movable seats of the rotary shutters.
  • Figure 12 is a cross-sectional view a rotary shutter and its movable seats.
  • Figure 13 is a perspective view of one of these mobile seats.
  • Figure 14 is a front view of a flange lateral guide for mobile seats.
  • Figure 1 shows the top of a cylinder 1 and a cylinder head 2 attached to the part upper part of this cylinder and delimiting the combustion or explosion 3.
  • the holes are provided intake 4 and exhaust 5 themselves fitted with seats 6, 7, respectively, shutters.
  • the shutters are made up of elements rotary 8, 9, hollow, of circular section, in the side wall of which a light 10, 11 is formed, respectively, for each engine cylinder to be served or to serve. These shutters may have a shape cylindrical, or conical, or ovoid, even spherical.
  • two or more than two rotary shutters 8, 9 are assembled in succession and in alignment, by example by screwing or otherwise.
  • FIG. 2 illustrates two rotary shutters cylindrical 8a, 8b assembled one after the other and intended to equip a twin-cylinder engine.
  • the T sets thus produced will be referred to as of "rotary nozzles" in the following description, in order to facilitate description.
  • Figure 2bis shows two other examples of conformation of rotary distributor nozzle T consisting of two shutters 8 or 8 'assembled in the extension of each other, with an ability to sliding amplitude limited one compared to the other, by means of simple grooves 61, which solves problems that might result from the effects of dilation or a slight misalignment.
  • the shutters 8 of the lower half-section present a concave conformation, while the shutters 8 ' of the upper half cup have a shape bulging in their central part, such a shape increasing the capacity for introducing fresh gases in the cylinders.
  • each nozzle T-8 intake and each T-9 exhaust nozzle is depending on the number of engine cylinders.
  • the Figure 10 shows T-8 rotary intake nozzles and exhaust T-9 each consisting of a alignment of four shutters 8a, 8b, 8c, 8d, or 9a, 9b, 9c, 9d, respectively, whose lights 10a, 10b, 10c, 10d or 11a, 11b, 11c, 11d are offset by 90 degrees.
  • Shutters such as 8a, 8b, 8c, 8d, ...., thus aligned and united to each other in rotation, constitute a tubular assembly according to which said shutters are in communication permanent by their bore.
  • rotary nozzles T-8 and T-9 can be arranged and sized to serve or serve a variable number of cylinders whose axes may or may not be parallel.
  • Each nozzle T is, for example, made up of tubular parts in machined steel and the surfaces of which exterior and, if necessary, interior, can be provided, over all or part of their length, with a ceramic or other material coating capable of withstand thermal and other shocks during phases: explosion, detent and exhaust, in particular in the case of an internal combustion engine.
  • T-8 and T-9 nozzles are equipped with a designated drive and guide tip as a whole by the reference 12 (FIG. 3), while the opposite end of said nozzle can be provided with a closing end piece 13 (FIG. 5) which can consist of a simple fixed plate, sealingly, by screwing, on said end, or a tip 14 having an axial extension tubular 14a ( Figure 4) allowing, as appropriate, its connection, for example by means of a joint rotary, to a fuel mixture inlet pipe or to an exhaust pipe.
  • Each T-8 and T-9 rotary nozzle thus produced and equipped includes, depending on the mode of execution of Figures 2 and 5, at a distance from its portions provided with lights 10 or 11, parts of smaller diameter 15a, 15b, 15c ( Figure 2) on which are fixed the inner rings of bearings 16a, 16b, 16c guiding in rotation and positioning in translation of said nozzles.
  • the outer rings of these bearings are fixed to the housing wall described in the following of this presentation and arranged in cylinder head 2.
  • the aforementioned bearings could be replaced by rings.
  • Each bearing 16a, 16b, 16c or friction ring outer is surrounded by two eccentric rings and concentric 17, 18 at least one of which can be driven in rotation, with however a possibility limited angular movement.
  • This set, bearing and rings is maintained and guided, at the level of bearings, between two pairs of half-shells 19.
  • One half-shells from each of these pairs of half-shells 19 is provided with a lug 19a.
  • the axial positioning of the T-8 rotary nozzles, T-9 in their bearings 16a, 16b, 16c, is provided by a machined shoulder 22 on which one of the lateral faces of the cage of said bearings of which the other side is blocked by the end of the cage following rotary, or by a fixed ring 23 in what concerns the extreme bearing 16c.
  • the role of this ring, with regard to the front bearing 16a, is held by a shoulder 24 facing inwards, which has the end piece 12.
  • This end piece 12 has a smooth surface 25 on which the inner race of the bearing is mounted 16a and a shaft 26 on which is fixed, by example by keying, a toothed pulley 27 driven by toothed belt or a sprocket driven by chain.
  • the outer end 26a of this steel end-piece can be machined or shaped ( Figure 3bis) so to be able to drive an igniter, for example of the type Delco (Trademark) or other necessary device during engine operation.
  • an igniter for example of the type Delco (Trademark) or other necessary device during engine operation.
  • any engine necessarily having two nozzles rotary T-8 and T-9 we can plan to train one or two ignitors serving and supplying, by a circuit different, two candles 28 per cylinder, as we can understand it by considering Figures 1 and 5.
  • These candles 28 can be installed vertically or with a certain angle in the axial plane of the cylinder head, in two passages reserved in the latter and opening into the combustion chamber.
  • the second perforation in the cylinder head and ending in the combustion chamber can be used to house a glow plug or other.
  • end pieces 12 can be coupled to the pump drive device diesel engines or be used for other functions such as, for example, the command a direct injection device.
  • Greasing the nozzle guide bearings rotary is carried out from the lubrication network powered by the engine oil pump located in the Crankcase. Oil, through a through pipe in the bearings, retained by the half-shells 19 blocking concentric rings and outer cages bearings, fulfills its office and returns in the crankcase by another free duct and largely dimensioned.
  • Each obturator element of each of the nozzles T-8 and T-9 presents a cutout or light 10 or 11, respectively, carefully calibrated and sized and which, during the rotation of the nozzle, communicates periodically with one of the openings 4 or 5 opening in the combustion chamber of one of the cylinders, depending on the function assigned to the nozzle, this orifice being closed by the cylindrical wall of the shutter between two light passages.
  • T-8 intake and T-9 exhaust nozzles are placed in two neighboring shaped cavities cylindrical or others, formed in the cylinder head 2 and tightly separated from each other, these cavities constituting, respectively, the collector intake 31 and exhaust manifold 32.
  • These intake manifolds 31 and exhaust manifolds 32 consist of longitudinal chambers or spaces surrounding the rotary intake nozzles T-8 and T-9 exhaust, respectively, on the most much of their periphery, these rooms or longitudinal spaces allowing gas circulation outside and along said distributor nozzles. It is understood that, in this way, the gases can move freely both inside and outside outside the nozzles.
  • the cages 63 which ensure the positioning of the sets 16-17-18 constituting the bearings of said nozzles and more particularly the cages receiving intermediate bearings between cylinders, are not waterproof, but perforated or provided with passages 62 authorizing this free circulation ( Figures 10 and 10a).
  • the lights 10, 11 of each pair of shutters 8, 9 of the T-8 rotary distribution nozzles, T-9 have a position angularly offset one by report to each other, to allow them to complete the function assigned to them, ie "Admission” and "Escape", respectively.
  • the conduits supply and evacuation, communicating with 31 and 32 exhaust manifolds are connected to the side walls 21 of the one or more cylinder heads 2 or on the cover (s) 33 this or these, which may present ports 58a, 58b, respectively, for connection to fresh gas inlet or outlet pipes burnt gases (not shown).
  • This or these covers, on the upper part, joining in the axis of the waterproof central partition 34 separating the rotary nozzles T-8 and T-9, on the one hand, are fixed on one side on the latter, and for the other sides, screwed onto the or the cylinder heads leaving the heads of the tightening bolts and spark plug holes, injectors or others.
  • Figures 6-6a, 7-7a, 8-8a, 9-9a are views associated in pairs and of a schematic nature illustrating the four-stroke cycle of an internal combustion engine equipped with the dispensing device according to the invention, considering a single cylinder of said engine.
  • the piston P is at TDC (top dead center) at the end of its ascent stroke ending a four-stroke cycle.
  • Light 11 of the rotary exhaust shutter 9 still communicates with cylinder 1 while light 10 of the intake shutter 8 communicates with said cylinder.
  • the piston P descends, the rotary exhaust shutter 9 closes the orifice exhaust 5, while the rotary shutter 8 communicates through its lateral light 10, with cylinder 1 in which is sucked the fuel mixture.
  • the light 11 of the rotary exhaust shutter 9 comes into contact with the exhaust port 5 and allows the flow gases burnt to the outside under the effect of their trigger (advance to the shutter opening exhaust).
  • each inlet 4 and exhaust port 5 is equipped with at least one mobile seat 6 or 7 for adjusting the fluid passage section and preferably two movable seats capable of to be reconciled to decrease this section or distant from each other to increase it.
  • the adjustment of the dispensing device previously described is obtained by means of an adjustment system the position of seats 6 and 7 of the rotary shutters 8 and 9, respectively, to modify the fluid passage time by decreasing or increasing the section of the access opening to 4 and 5 intake ports. that adjusting the position of seats 6 and 7 allows also to adjust the moment or instant of the closing and / or opening the intake ports and exhaust.
  • the operating command allowing to modify, during movement, the position of the movable seats may be obtained thanks to the adjustment device described below and shown in Figure 11.
  • This very simple design device is consists of a cylinder 36 in machined metal, fixed through the sealed transverse wall 34 separating the collectors intake 31 and exhaust 32.
  • the cylinder 36 includes, for example in its intermediate part, a flange 37 provided with holes and allowing its fixing, by means of screws 38, to said wall.
  • the part of the cylinder located in the exhaust manifold 32 is preferably also reduced as possible.
  • the opposite bottom of the cylinder has a shoulder interior 46 against which one of the ends is wedged a compression spring 47 of which the other end bears against piston 42, this spring having the function of pushing said piston back direction of the exhaust manifold 32, when the pressures or depressions decrease or stop.
  • this spring (diameter, wire diameter, pitch and number of turns, length, material) are determined according to the use sought and the environment in which he works.
  • this spring can be changed by the simple addition of one or more shim washers placed in the bottom of the cylinder, against the shoulder 46.
  • the end of the spring facing inward of cylinder 36 is housed in a groove created in the bottom of the piston which also has a guide portion 42a of reduced diameter, oriented towards the shoulder 46 and opposing the possible buckling of said spring.
  • the plug 50 makes it possible to avoid displacement excessive piston 42 under the effect of spring 47. It also protects the piston from heat, while its central hole 39 allows both the travel of the rod 40a and the passage of the gases acting on the bottom of said piston.
  • the piston is provided, for example at neighborhood of each of its ends, of a segment seal 48 made of nitrided or other cast iron material.
  • the piston 42 also includes a peripheral recess 49 provided between the grooves of sealing segments 48, this recess being intended to be filled with T.H.T.grease, during assembly or possibly later, thanks to a greaser (not shown) opening into the cylinder 36.
  • the face of the piston 42 oriented towards the intake manifold 31 is preferably also subject, by means of a joint and, for example, by means of a ball joint, a rod 40b, comparable to the rod 40a, and itself connected to a rod-shaft-rod-similar assembly to that previously described.
  • Rods 40a and 40b may have an adjustable length and be arranged in any manner known per se to present this characteristic.
  • the shaft 45 is connected to the movable seats 6 and 7 of the shutters 8 and 9, respectively, via rods 59 and a rod 60, to the linkages of transmission 51 acting directly on said shutters and an embodiment of which is visible on the right part of figure 1.
  • These seats 6, 7 have a curved shape, as seen especially in Figures 1, 12 and 13.
  • This machining contributes to create a space regular between the T-8 or T-9 rotary nozzle and the mobile seats, respectively 6 or 7, whatever his position.
  • the displacement of these, under the action of the rods which control their movement, between the cylinder head and the rotary nozzle at which they are affected, is thus perfectly controlled.
  • Each end of a mobile seat is limited in its lateral displacement, by a lateral flange 52 which also serves to improve the seal between the mobile seat 6 or 7 and the rotary nozzle T-8 or T-9.
  • the lateral flanges 52 comprise, on their internal face, a curved groove 53 in which is engaged a lug 54 which laterally comprises the mobile seat 6 or 7 and which limits the displacement of said seat.
  • Seats 6 or 7, curved as shown previously, are extended, opposite their edge free, by spaced rods 55, also curved and arranged equidistant from the side edges said seats, these rods comprising a head 55a by through which they are connected, to by means of a joint, at the linkage 51 (side right of figure 1) or to the control levers 35 (left side of figure 1), depending on the option of command adopted to obtain the displacement of mobile seat elements 6 or 7.
  • the invention provides a significant improvement, compared to traditional distribution systems valves, because it allows the removal of these last and all of their springs or other reminder systems, which makes it possible to envisage a significant increase in the speed of rotation of engines and their performance.
  • This cavity by its shape and by its volume significantly higher than that required for good operation of the complete rotary assembly and its seats as well as all the bodies influencing the modification of their position, ensures free transfer of gases from any point to another inside this cavity, around the whole rotary and in the middle of the annex organs allowing and facilitating the flow of gases to the cylinders also powered from inside the rotary assembly.
  • It can be perforated as needed in multiple locations and connected in one or more points with external air or air inlets gas mixtures necessary for the proper functioning of the engine.
  • the other cavity forming a common collector 32 for the burnt gas outlet, contains the rotary assembly T-9 and its seats 6, 7 mobile or not, replacing the exhaust valves and all devices operation of the latter.
  • This cavity 32 whose shape and volume may be totally different from those in the cavity 31, must very easily contain the rotary assembly, the movable seats or not, as well as all the organs influencing the change in position of these last ; it ensures the free transfer of gases burnt, from one place to another, inside of this cavity, around the rotary assembly and at middle of the appendices, allowing and facilitating the path of the burnt gases from the cylinders to exterior, greatly improving their evacuation, also through the interior of the rotary assembly.
  • It can also be perforated according to the needs in multiple places and connected in one or several points with one or more conduits gas outlet.
  • the implementation of the invention does not require substantial changes.
  • the external parts of the cylinder head (s) may, however, in this case, have fins of appropriate shapes and dimensions to remove excess calories and ensure good cooling of the cylinder head (s) of this type engine.
  • This middle partition is also used in the other direction, to a transfer of appreciable frigories, thus allowing cooling of the burnt gases.

Description

La présente invention concerne un moteur à combustion interne, à obturateurs de distribution rotatifs.
On a déjà cherché à pallier aux inconvénients des systèmes de distribution classiques à soupapes, en proposant des dispositifs de distribution à obturateurs rotatifs.
On connait, par exemple, par le document US-A-2.730.088, un moteur à combustion interne multicylindre comprenant un groupe de cylindres en ligne dont les chambres de combustion communiquent, chacune, avec un orifice d'admission et avec un orifice d'échappement, les orifices d'admission, d'une part, et les orifices d'échappement, d'autre part, dudit groupe de cylindres étant disposés en alignements, les moyens de distribution permettant l'ouverture et la fermeture desdits orifices d'admission et d'échappement comprenant deux tuyères rotatives, de section circulaire, comportant, chacune, une pluralité d'obturateurs creux alignés, rigidement reliés les uns aux autres et communiquant entre eux, et dont la paroi latérale est pourvue d'une pluralité de lumières espacées, décalées angulairement, et dont le nombre correspond à celui des cylindres à desservir, l'une de ces tuyères rotatives permettant l'ouverture et la fermeture de l'alignement d'orifices d'admission du groupe de cylindres, tandis que la seconde permet l'ouverture et la fermeture de l'alignement d'orifices d'échappement dudit groupe de cylindres.
Chaque tuyère rotative est constituée de portions cylindriques alternées de diamètres différents, les lumières de passage des gaz étant prévues dans les portions de diamètre réduit. Chaque tuyère rotative de distribution est logée dans un fourreau fixe et ses portions de diamètre plus important sont dimensionnées pour avoir un jeu de rotation et de coulissement bien ajusté à l'intérieur dudit fourreau fixe, ces portions plus larges étant munies, au voisinage de leurs extrémités, de bagues d'étanchéité permettant d'établir un joint étanche au passage des gaz.
Le dispositif décrit dans le document US-A-2.730.088 présente un important inconvénient qui découle du fait que la circulation des gaz s'effectue exclusivement à l'intérieur des tiges distributrices rotatives d'admission et d'échappement.
Il en résulte, dans le cas de l'admission, que le premier cylindre se trouve alimenté préférentiellement, puis le second, puis le troisième, etc.
Ces cylindres sont donc alimentés successivement, de manière très inégale, aussi bien en volume qu'en qualité de mélange gazeux, de sorte que l'on a un mauvais équilibre du moteur.
De la même façon, l'évacuation des gaz brûlés se fait uniquement par l'intérieur de la tige rotative d'échappement, successivement pour chacun des cylindres, de sorte que l'échappement des gaz s'opère aussi de manière très irrégulière selon que les cylindres se trouvent plus ou moins éloignés de la sortie de ladite tige.
Un autre inconvénient du dispositif décrit dans le document susmentionné, réside dans le fait que l'on se trouve dans l'obligation de placer le carburateur ou l'échappement à l'une des extrémités des tiges tubulaires distributrices rotatives, ce qui constitue une contrainte lorsque le moteur doit s'inscrire dans un volume réduit.
Un objet de la présente invention est de remédier aux inconvénients soulignés ci-dessus des moteurs à combustion interne multicylindre, à système de distribution rotatif, du genre de celui décrit précédemment.
Selon l'invention, cet objectif est atteint grâce à un moteur selon la revendication 1.
Grâce aux dispositions caractéristiques ci-dessus, la circulation des gaz s'effectue à la fois, par l'intérieur et par l'extérieur des tuyères de distribution rotatives, dans l'espace ménagé entre ces dernières et la surface interne desdits collecteurs, dans lequel tourbillonne la veine gazeuse (carburant et/ou comburant), de sorte que, dans le cas de l'alimentation, tous les cylindres sont alimentés sensiblement dans les mêmes conditions, aussi bien en volume qu'en qualité du mélange gazeux, si bien que l'on obtient une meilleure combustion et un meilleur équilibre du moteur.
De même, l'évacuation des gaz qui s'effectue à la fois par l'intérieur et par l'extérieur de la tuyère rotative d'échappement, se trouve grandement améliorée.
En outre, grâce à ces dispositions caractéristiques, il est possible de placer le ou les carburateurs, ou autres dispositifs d'alimentation (injecteurs, etc) et l'échappement, en différents emplacements de la culasse, ce qui constitue un avantage très appréciable lorsque les moteurs doivent être logés dans des volumes réduits.
Selon une disposition préférentielle de l'invention, chaque orifice d'admission et d'échappement est équipé d'au moins un siège mobile permettant de modifier la section de passage des fluides, ainsi que le moment ou instant de la fermeture ou de l'ouverture dudit orifice, et des moyens de réglage permettent de régler la position de ces sièges mobiles, ces moyens comprenant un cylindre installé, de manière étanche, à travers la paroi étanche séparant les collecteurs d'admission et d'échappement, et dans lequel est logé un piston soumis à l'action d'un ressort de compression tendant à le repousser dans la direction du collecteur d'échappement, l'une des faces au moins de ce piston étant reliée, au moyen d'une articulation, à une tige de commande elle-même reliée à une biellette calée sur un arbre sur lequel sont également calées des biellettes reliées, chacune, par l'intermédiaire d'une tringlerie de transmission à l'un au moins des sièges mobiles de l'un au moins des obturateurs rotatifs.
Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la partie supérieure d'un cylindre équipé d'un dispositif de distribution selon l'invention.
La figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une tuyère distributrice rotative constituée de deux obturateurs disposés dans le prolongement l'un de l'autre.
La figure 2bis représente, par deux demi-coupes axiales, deux autres exemples de conformation d'une tuyère distributrice rotative constituée de deux obturateurs assemblés dans le prolongement l'un de l'autre.
La figure 3 est une vue en coupe axiale de l'embout d'entraínement d'une tuyère rotative.
La figure 3bis est une vue de face de l'extrémité de cet embout.
La figure 4 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation de l'embout opposé de la tuyère.
La figure 5 est une vue en plan et en coupe d'un ensemble de distribution selon l'invention.
Les figures 6 à 9a illustrent le fonctionnement du système de distribution selon l'invention.
La figure 10 est une vue à caractère schématique, en plan et en coupe, d'un exemple de réalisation de tuyères rotatives d'admission et d'échappement équipant la partie supérieure d'un moteur à quatre cylindres.
La figure 10 bis est une vue à caractère schématique et à plus grande échelle selon la ligne 10 - 10 de la figure 10.
La figure 11 est une vue en perspective et en coupe illustrant un dispositif de commande du système de réglage des sièges mobiles des obturateurs rotatifs.
La figure 12 est une vue en coupe transversale d'un obturateur rotatif et de ses sièges mobiles.
La figure 13 est une vue en perspective de l'un de ces sièges mobiles.
La figure 14 est une vue de face d'une flasque latérale de guidage des sièges mobiles.
On se reporte auxdits dessins pour décrire un exemple de réalisation avantageux, bien que nullement limitatif, du moteur à combustion interne selon l'invention et, plus particulièrement du dispositif de distribution équipant ce moteur.
La figure 1 montre la partie supérieure d'un cylindre 1 et une culasse 2 fixée à la partie supérieure de ce cylindre et délimitant la chambre de combustion ou d'explosion 3. Dans la culasse 2, par exemple exécutée en aluminium spécial et avec une conformation appropriée, sont ménagés les orifices d'admission 4 et d'échappement 5 eux-mêmes équipés des sièges 6, 7, respectivement, des obturateurs.
Les obturateurs sont constitués par des éléments rotatifs 8, 9, creux, de section circulaire, dans la paroi latérale desquels est ménagée une lumière 10, 11, respectivement, pour chaque cylindre du moteur à servir ou à desservir. Ces obturateurs peuvent avoir une forme cylindrique, ou conique, ou ovoidale, voire sphérique.
En fonction du nombre de cylindres à servir ou à desservir, deux ou plus de deux obturateurs rotatifs 8, 9 sont assemblés en succession et en alignement, par exemple par vissage ou autrement.
La figure 2 illustre deux obturateurs rotatifs cylindriques 8a, 8b assemblés l'un à la suite de l'autre et destinés à équiper un moteur bicylindre. Les ensembles T ainsi réalisés seront désignés sous le nom de "tuyères rotatives" dans l'exposé qui suit, afin de faciliter la description.
La figure 2bis montre deux autres exemples de conformation de tuyère distributrice rotative T constituée de deux obturateurs 8 ou 8' assemblés dans le prolongement l'un de l'autre, avec une aptitude de coulissement d'amplitude limitée l'un par rapport à l'autre, au moyene de simples cannelures 61, ce qui permet de solutionner les problèmes qui pourraient découler des effets de la dilatation ou d'un léger défaut d'alignement. En outre, sur cette figure, les obturateurs 8 de la demi-coupe inférieure présentent une conformation concave, tandis que les obturateurs 8' de la demi-coupe supérieure présentent une forme renflée dans leur partie centrale, une telle forme augmentant la capacité d'introduction des gaz frais dans les cylindres.
Comme indiqué précédemment, le nombre d'obturateurs 8 ou 9 constituant chaque tuyère d'admission T-8 et chaque tuyère d'échappement T-9 est fonction du nombre de cylindres du moteur. Ainsi, la figure 10 montré des tuyères rotatives d'admission T-8 et d'échappement T-9 constituées, chacune, par un alignement de quatre obturateurs 8a, 8b, 8c, 8d, ou 9a, 9b, 9c, 9d, respectivement, dont les lumières 10a, 10b, 10c, 10d ou 11a, 11b, 11c, 11d sont décalées de 90 degrés.
Les obturateurs tels que 8a, 8b, 8c, 8d, ...., ainsi alignés et solidaires les uns des autres en rotation, constituent un ensemble tubulaire selon lequel lesdits obturateurs se trouvent en communication permanente par leur alésage.
On conçoit que les tuyères rotatives T-8 et T-9 peuvent être agencées et dimensionnées pour servir ou desservir un nombre variable de cylindres dont les axes peuvent être ou non parallèles.
Chaque tuyère T est, par exemple, constituée de pièces tubulaires en acier usiné et dont les surfaces extérieures et, au besoin, intérieures, peuvent être pourvues, sur tout ou partie de leur longueur, d'un revêtement en céramique ou autre matériau capable de résister aux chocs thermiques et autres, lors des phases : explosion, détente et échappement, notamment dans le cas d'un moteur à combustion interne.
L'une des extrémités des tuyères T-8 et T-9 est munie d'un embout d'entraínement et de guidage désigné dans son ensemble par la référence 12 (figure 3), tandis que l'extrémité opposée de ladite tuyère peut être pourvue d'un embout de fermeture 13 (figure 5) qui peut être constitué par une simple plaque fixée, de manière étanche, par vissage, sur ladite extrémité, ou d'un embout 14 comportant un prolongement axial tubulaire 14a (figure 4) permettant, suivant le cas, son raccordement, par exemple au moyen d'un joint rotatif, à une conduite d'arrivée de mélange carburé ou à un conduit d'échappement.
Chaque tuyère rotative T-8 et T-9 ainsi réalisée et équipée, comporte, selon le mode d'exécution des figures 2 et 5, à distance de ses portions munies des lumières 10 ou 11, des parties de diamètre plus réduit 15a, 15b, 15c (figure 2) sur lesquelles sont calées les bagues intérieures des roulements 16a, 16b, 16c assurant le guidage en rotation et le positionnement en translation desdites tuyères. Les bagues extérieures de ces roulements sont fixées à la paroi de logements décrits dans la suite du présent exposé et ménagés dans la culasse 2. Les roulements précités pourraient être remplacés par des bagues.
Chaque roulement 16a, 16b, 16c ou bague de frottement externe est entouré par deux bagues excentrées et concentriques 17, 18 dont l'une au moins peut être entraínée en rotation, avec toutefois une possibilité de mouvement angulaire limité. Cet ensemble, roulement et bagues, est maintenu et guidé, au niveau des paliers, entre deux paires de demi-coquilles 19. L'une des demi-coquilles de chacune de ces paires de demi-coquilles 19 est munie d'un ergot 19a. Ces ergots 19a pénétrent dans l'une des faces de l'une et de l'autre des deux bagues excentrées, de sorte que l'on obtient un mouvement de déplacement tendant à éloigner ou à rapprocher la tuyère rotative T-8, T-9 des sièges 6, 7 (qui sont décrits plus en détail dans la suite du présent exposé), par une simple rotation de ces demi-coquilles dont le mode de fixation sur la culasse permet de multiplier les positions angulaires.
De ce fait, une facilité de réglage apparait ; les vis 20 fixant ces demi-coquilles sur les paliers étant directement accessibles après dépose des éléments 29 et 30 obturant les ouvertures non utilisées dans la culasse pour l'entrée ou la sortie des fluides.
Le positionnement axial des tuyères rotatives T-8, T-9 dans leurs roulements 16a, 16b, 16c, est assuré par un épaulement usiné 22 sur lequel vient buter l'une des faces latérales de la cage desdits roulements dont l'autre face est bloquée par l'extrémité de la cage rotative suivante, ou par une bague fixe 23 en ce qui concerne le palier extrême 16c. Le rôle de cette bague, en ce qui concerne le palier avant 16a, est tenu par un épaulement 24 orienté vers l'intérieur, que présente l'embout 12. Cet embout 12 comporte une portée lisse 25 sur laquelle est montée la bague intérieure du roulement 16a et un arbre 26 sur lequel est fixée, par exemple par clavetage, une poulie crantée 27 entraínée par courroie crantée ou un pignon entrainé par chaíne.
L'extrémité externe 26a de cet embout en acier peut être usinée ou conformée (figure 3bis) de manière à pouvoir entrainer un allumeur, par exemple du type Delco (Marque Déposée) ou un autre appareil nécessaire au fonctionnement du moteur.
Tout moteur possédant nécessairement deux tuyères rotatives T-8 et T-9, on peut prévoir d'entraíner un ou deux allumeurs desservant et alimentant, par un circuit différent, deux bougies 28 par cylindre, comme on peut le comprendre en considérant les figures 1 et 5. Ces bougies 28 peuvent être implantées verticalement ou avec un certain angle dans le plan axial de la culasse, dans deux passages réservés dans cette dernière et débouchant dans la chambre de combustion.
On souligne que, dans le cas d'un moteur diesel, la seconde perforation ménagée dans la culasse et aboutissant dans la chambre de combustion, peut être utilisée pour y loger une bougie de réchauffage ou autre.
On observe aussi que les embouts 12 peuvent être accouplés au dispositif d'entraínement des pompes d'injection des moteurs diesel ou être utilisés pour d'autres fonctions telles que, par exemple, la commande d'un appareil d'injection directe.
L'accès aux embouts 12 et 13 des tuyères est extrêmement facile après dépose des plaques avant 29 ou arrière 30 de la culasse 2.
Le graissage des roulements de guidage des tuyères rotatives s'effectue à partir du réseau de graissage alimenté par la pompe à huile du moteur située dans le carter moteur. L'huile, à travers un conduit débouchant dans les paliers, retenue par les demi-coquilles 19 bloquant les bagues concentriques et les cages extérieures des roulements, remplit son office et retourne dans le carter moteur par un autre conduit libre et largement dimensionné.
Chaque tuyère rotative T-8 et T-9 entraínée par poulie 27 et courroie crantées, ou par pignon ou chaine, dont le mouvement a pour origine la rotation du vilebrequin d'un moteur à quatre temps, effectue une révolution pour deux tours de ce vilebrequin.
Chaque élément obturateur de chacune des tuyères T-8 et T-9 présente une découpe ou lumière 10 ou 11, respectivement, soigneusement calibrée et dimensionnée et qui, lors de la rotation de la tuyère, communique périodiquement avec l'un des orifices 4 ou 5 débouchant dans la chambre de combustion de l'un des cylindres, suivant la fonction attribuée à la tuyère, cet orifice se trouvant fermé par la paroi cylindrique de l'obturateur entre deux passages de la lumière.
D'autre part, lorsque la lumière 10 ou 11 a quitté la position de communication avec l'orifice 4 ou 5 d'accès à la chambre de combustion 3, elle débouche dans la cavité 31 ou 32 entourant la tuyère rotative T-8 ou T-9, respectivement.
Les tuyères d'admission T-8 et d'échappement T-9 sont placées dans deux cavités voisines de forme cylindrique ou autres, ménagées dans la culasse 2 et séparées de manière étanche l'une de l'autre, ces cavités constituant, respectivement le collecteur d'admission 31 et le collecteur d'échappement 32.
Ces collecteurs d'admission 31 et d'échappement 32 sont constitués par des chambres ou espaces longitudinaux qui entourent les tuyères rotatives d'admission T-8 et d'échappement T-9, respectivement, sur la plus grande partie de leur périphérie, ces chambres ou espaces longitudinaux permettant la circulation des gaz à l'extérieur et le long desdites tuyères distributrices. On comprend que, de la sorte, les gaz peuvent circuler librement aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur des tuyères. Pour permettre la libre circulation des gaz à l'extérieur et le long des tuyères rotatives de distribution, les cages 63 qui assurent le positionnement des ensembles 16-17-18 constituant les paliers desdites tuyères et plus particulièrement les cages recevant les paliers intermédiaires entre cylindres, ne sont pas étanches, mais ajourées ou pourvues de passages 62 autorisant cette libre circulation (figures 10 et 10 bis).
Les lumières 10, 11 de chaque couple d'obturateurs jumelés 8, 9 des tuyères rotatives de distribution T-8, T-9, ont une position décalée angulairement l'une par rapport à l'autre, pour leur permettre de remplir la fonction qui leur est dévolue, c'est-à-dire "Admission" et "Echappement", respectivement.
Lors de la rotation du vilebrequin, les tuyères rotatives T-8 et T-9 sont entraínées en rotation à une vitesse qui est la moitié de celle de ce dernier, comme indiqué précédemment, de sorte que chacune d'elles effectue un demi-tour lorsque le vilebrequin accomplit un tour.
On peut utiliser la zone arrière de la culasse, après dépose de la plaque arrière 30 de celle-ci et sa traversée par perforation ou remplacement, puis après enlèvement des plaques 13 obturant l'extrémité des tuyères rotatives T-8, T-9, pour remplacer ces plaques 13 par des embouts 14 du genre de celui qui est illustré à la figure 4 et comportant un manchon 14a suffisamment long pour traverser des trous 56 réservés dans ladite plaque arrière 30 et déboucher hors de cette plaque (tracé en traits interrompus de la figure 5), qui recevra alors une cloison séparatrice verticale étanche (non représentée), disposée dans le prolongement de la cloison 34 placée entre les cavités 31 et 32 renfermant les tuyères rotatives T-8 et T-9, respectivement, dans la zone extérieure des paliers arrière 16c.
On pourra, dans ce cas, sans rechercher une étanchéité entre ces embouts rapportés 14 et la partie arrière 30 de la culasse, utiliser cette dernière pour recevoir des conduits destinés à l'alimentation des cylindres moteur et/ou à une évacuation des gaz brûlés.
Toutefois, de manière préférée, les conduits d'alimentation et d'évacuation, communiquant avec les collecteurs d'admission 31 et d'échappement 32, sont raccordés sur les parois latérales 21 de la ou des culasses 2 ou sur le ou les couvercles 33 coiffant celle-ci ou celles-ci, lesquels peuvent présenter des orifices 58a, 58b, respectivement, de raccordement aux conduits d'arrivée des gaz frais ou d'évacuation des gaz brûlés (non représentés). Ce ou ces couvercles, sur la partie supérieure, se rejoignant dans l'axe de la cloison médiane étanche 34 séparant les tuyères rotatives T-8 et T-9, sont, d'une part, fixés d'un côté sur cette dernière, et pour les autres côtés, vissés sur la ou les culasses en laissant libres les têtes des boulons de serrage et les orifices pour bougies, injecteurs ou autres.
On observe que tout conduit, véhiculant un fluide et débouchant en un point quelconque d'une cavité constituant un collecteur d'admission 31 ou d'échappement 32 et ménagée dans la culasse 2 autour de l'une des tuyères rotatives T-8 ou T-9, voit le transfert de ce fluide largement facilité par la possibilité qu'il a de passer d'une cavité à l'autre, par l'intérieur d'une tuyère qui fait office de conduite dans ce cas.
En considérant l'application de l'invention à un moteur bicylindre et en se reportant à l'exemple illustré à la figure 5, on peut comprendre le rôle déterminant de l'évidement interne des tuyères.
Alors que les lumières 10', 11' des obturateurs 8a, 9a, des tuyères T-8, T-9 desservant le cylindre I se trouvent en position basse, celles 10", 11" qui desservent le cylindre II sont en position haute, à 180 degrés des précédentes et en libre communication avec la cavité environnante, que les orifices d'alimentation ou d'échappement ménagés dans la ou les culasses soient latéraux (57) ou verticaux (58a, 58b), ou ménagés à l'arrière (56) des tuyères T-8 ou T-9, le libre cheminement des fluides autour et par l'intérieur de ces dernières en favorise l'écoulement rapide.
En outre, il faut noter les grandes facilités qui sont offertes quant à la disposition des entrées ou sorties de fluides. On peut, dans le cas d'un moteur à quatre cylindres n'avoir qu'un seul ou de multiples points d'entrée et/ou de sortie, car toutes les surfaces latérales ou supérieures, à l'exception des emplacements de positionnement des paliers avant, arrière et intermédiaire entre cylindres peuvent être ajourées et raccordables à l'arrivée ou à l'évacuation des fluides.
Par contre, le système d'admission et le système d'échappement sont séparés de manière étanche par la cloison médiane 34, comme indiqué précédemment.
Les figures 6-6a, 7-7a, 8-8a, 9-9a, sont des vues associées deux à deux et à caractère schématique illustrant le cycle à quatre temps d'un moteur à explosion équipé du dispositif de distribution selon l'invention, en considérant un seul cylindre dudit moteur.
Premier temps : admission (figures 6 et 6a)
Sur la figure 6, le piston P se trouve au PMH (point mort haut) à la fin de sa course de remontée terminant un cycle à quatre temps. La lumière 11 de l'obturateur rotatif d'échappement 9 communique encore avec le cylindre 1 tandis que la lumière 10 de l'obturateur d'admission 8 entre en communication avec ledit cylindre. Sur la figure 6a, le piston P descend, l'obturateur rotatif d'échappement 9 ferme l'orifice d'échappement 5, tandis que l'obturateur rotatif d'admission 8 communique, par l'intermédiaire de sa lumière latérale 10, avec le cylindre 1 dans lequel est aspiré le mélange carburé.
Deuxième temps : compression (figures 7 et 7a)
Sur la figure 7, le piston P est au PMB (point mort bas), l'orifice d'échappement 5 est complètement fermé par l'obturateur rotatif d'échappement 9, tandis que la lumière 10 de l'obturateur rotatif d'admission 8 communique encore, par un passage de section réduite, avec le cylindre 1. Sur la figure 7a qui montre le piston 1 lors de sa course de remontée, les orifices d'échappement 5 et d'admission 4 sont hermétiquement fermés par les obturateurs rotatifs d'échappement 9 et d'admission 8, respectivement ; les gaz sont comprimés dans la partie supérieure du cylindre.
Troisième temps : explosion et détente (figures 8 et 8a)
Sur la figure 8, le piston P est de nouveau au PMH, les orifices d'échappement 5 et d'admission 4 sont toujours obturés par les obturateurs d'échappement 9 et d'admission 8, respectivement. L'inflammation du mélange comprimé provoquée avant que le piston P n'atteigne le PMH entraíne l'explosion qui propulse le piston P vers le bas (figure 8a).
Quatrième temps : échappement (figures 9 et 9a)
Sur la figure 9, le piston P est de nouveau au PMB, la lumière 11 de l'obturateur rotatif d'échappement entre en communication avec l'orifice d'échappement 5 du cylindre 1, les gaz brûlés commencent à s'écouler vers l'extérieur. Sur la figure 9a, le piston est en cours de remontée, la lumière 11 communique avec l'orifice d'échappement 5, les gaz brûlés restant dans le cylindre sont expulsés par ledit piston.
Lorsque le piston atteint le PMH (figure 6), le cycle est terminé.
On constate que lorsque le piston P d'un cylindre 1 a franchi le PMB à la fin de sa course de détente et commencé sa course de remontée (figure 9a), l'obturateur rotatif d'échappement 9 affecté à ce cylindre se trouve en position ouverte et le reste jusqu'à ce que ledit piston ait franchi le PMH (figure 6) ne se fermant ensuite (retard à la fermeture de l'oburateur d'échappement) que par le mouvement de rotation qui lui est transmis par l'intermédiaire de la poulie crantée ou pignon qui l'entraíne (figure 6a). Dans le même temps, la lumière 10 de l'obturateur rotatif d'admission 8 entre en communication avec l'orifice d'admission 4 (avance à l'ouverture de l'obturateur rotatif d'admission) et le reste jusqu'au moment où le piston P poursuivant sa course d'aspiration (figure 7) a franchi nouveau le PMB (retard à la fermeture de l'obturateur rotatif d'admission) et amorce sa course de compression (figure 7a).
D'autre part, pendant la phase de détente et avant que le piston 1 ait atteint le PMB, la lumière 11 de l'obturateur rotatif d'échappement 9 entre en contact avec l'orifice d'échappement 5 et permet l'écoulement des gaz brûlés vers l'extérieur sous l'effet de leur détente (avance à l'ouverture de l'obturateur d'échappement).
Selon une autre disposition caractéristique de l'invention, chaque orifice d'admission 4 et d'échappement 5 est équipé d'au moins un siège mobile 6 ou 7 permettant de régler la section de passage des fluides et, de préférence, de deux sièges mobiles susceptibles d'être rapprochés pour diminuer cette section ou éloignés l'un de l'autre pour augmenter celle-ci. Le réglage du dispositif de distribution précédemment décrit, est obtenu au moyen d'un système de réglage de la position des sièges 6 et 7 des obturateurs rotatifs 8 et 9, respectivement, permettant de modifier les temps de passage des fluides en diminuant ou en augmentant la section de l'ouverture d'accès aux orifices d'admission 4 et d'échappement 5. On observe que le réglage de la position des sièges 6 et 7 permet également de régler le moment ou instant de la fermeture et/ou de l'ouverture des orifices d'admission et d'échappement.
On a représenté, sur la figure 1, deux modes d'exécution des tringleries d'actionnement de ce dispositif de réglage.
Sur le côté gauche de la figure, on voit un premier mode d'exécution suivant lequel les sièges mobiles 7 sont reliés à des leviers de commande 35 pouvant être actionnés à distance, à partir de l'extérieur de la culasse.
Sur le côté droit, est représenté un dispositif de réglage suivant lequel toutes les fonctions de modification de la position des sièges mobiles sont contenues et actionnées à l'intérieur de la culasse, dans le volume existant entre cette dernière et la tuyère rotative T-8 ou T-9 et constituant le collecteur d'admission 31 ou d'échappement 32.
La commande de manoeuvre permettant de modifier, en cours de marche, la position des sièges mobiles peut être obtenue grâce au dispositif de réglage décrit ci-après et représenté à la figure 11.
Ce dispositif de conception très simple, se compose d'un cylindre 36 en métal usiné, fixé à travers la paroi transversale étanche 34 séparant les collecteurs d'admission 31 et d'échappement 32. Le cylindre 36 comporte, par exemple dans sa partie intermédiaire, une collerette 37 pourvue de trous et permettant sa fixation, au moyen de vis 38, sur ladite paroi. Pour diminuer l'influence thermique sur le dispositif, la partie du cylindre se trouvant implantée dans le collecteur d'échappement 32 est, de préférence, aussi réduite que possible.
Le fond du cylindre, côté "Echappement", est fermé par un bouchon 50 fixé de manière amovible sur l'extrémité du cylindre, par exemple par vissage, ce bouchon comportant un trou 39 permettant le passage et le débattement d'une tige de commande 40a reliée :
  • d'une part, par l'intermédiaire de l'une de ses extrémités et au moyen d'une articulation, par exemple d'une articulation sphérique 41, à un piston 42 logé avec une aptitude de coulissement dans ledit cylindre, et,
  • d'autre part, par l'intermédiaire de sa seconde extrémité et au moyen d'un simple axe goupillé 43, à une biellette 44 rigidement fixée sur un arbre 45.
En cas d'utilisation avec un turbo compresseur, le passage 39 traversé par la tige 40a sera muni d'un joint torique, puisque, dans ce cas, l'effet dépressif sera annulé.
Le fond opposé du cylindre comporte un épaulement intérieur 46 contre lequel est calée l'une des extrémités d'un ressort de compression 47 dont l'autre extrémité s'appuie contre le piston 42, ce ressort ayant pour fonction de repousser ledit piston en direction du collecteur d'échappement 32, lorsque les pressions ou dépressions diminuent ou cessent.
Les caractéristiques de ce ressort (diamètre, diamètre du fil, pas et nombre des spires, longueur, matériau) sont déterminées en fonction de l'utilisation recherchée et du milieu dans lequel il travaille.
La compression de ce ressort peut être modifiée par la simple adjonction d'une ou plusieurs rondelles-cales placées dans le fond du cylindre, contre l'épaulement 46. D'autre part, l'extrémité du ressort orientée vers l'intérieur du cylindre 36 est logée dans une gorge créée dans le fond du piston lequel possède également une portion de guidage 42a de diamètre réduit, orientée en direction de l'épaulement 46 et s'opposant au flambage éventuel dudit ressort.
Le bouchon 50 permet d'éviter le déplacement excessif du piston 42 sous l'effet du ressort 47. Il protège également le piston de la chaleur, tandis que son trou central 39 autorise à la fois le débattement de la tige 40a et le passage des gaz agissant sur le fond dudit piston.
En outre, le piston est muni, par exemple au voisinage de chacune de ses extrémités, d'un segment d'étanchéité 48 exécuté en fonte nitrurée ou autre matériau.
On observe que l'étanchéité absolue n'a pas de raison d'exister et qu'un jeu de dilatation entre cylindre 36 et piston 42 doit être prévu au départ pour tenir compte de l'influence thermique, notamment du côté "Echappement", lors d'un fonctionnement prolongé.
De préférence, le piston 42 comporte également un évidement périphérique 49 prévu entre les gorges des segments d'étanchéité 48, cet évidement étant destiné à être garni d'une graisse T.H.T., lors du montage ou éventuellement ultérieurement, grâce à un graisseur (non représenté) débouchant dans le cylindre 36.
La face du piston 42 orientée en direction du collecteur d'admission 31, est, de préférence, également assujettie, au moyen d'une articulation et, par exemple, au moyen d'une articulation sphérique, à une tige 40b, comparable à la tige 40a, et elle-même reliée à un ensemble biellette-arbre-biellettes-semblable à celui précédemment décrit. Les tiges 40a et 40b peuvent avoir une longueur réglable et être agencées de toute manière connue en soi pour présenter cette caractéristique.
Comme indiqué précédemment, dans les montages suivant lesquels l'une des portions extrêmes de l'ensemble piston 42-cylindre 36 est appelé à être exposée à une chaleur importante, la majeure partie de cet ensemble sera positionnée du côté "Admission" où les conditions de température sont différentes et extrêmement plus basses.
On comprend que la dépression créée en un point dans la phase "Admission", conjuguée à la pression engendrée lors de l'évacuation des gaz pendant la phase "Echappement" dans un moteur à explosion, agissant de part et d'autre sur les faces opposées du piston 42, provoque un mouvement de translation de ce piston qui grâce aux deux tiges mobiles 40a, 40b reliées, au moyen d'articulations, d'une part, pour chacune d'elles, au piston et d'autre part, à une biellette 44 fixée sur l'arbre 45 entraíne un faible mouvement de rotation dudit arbre. Sur l'arbre 45, sont également calées des biellettes de transmission 59 reliées aux tringleries de manoeuvre des sièges mobiles 6 et 7 des obturateurs rotatifs 8 et 9 des tuyères de distribution T-8, T-9. On conçoit que l'on peut fixer autant de biellettes 59 que cela est nécessaire en différents endroits souhaitables de l'arbre 45.
On observe que les biellettes 44 et/ou 59 peuvent être de longueurs différentes et placées en fonction des besoins et dans des positions variées, sur l'arbre 45, suivant l'amplitude du mouvement que l'on souhaite leur faire transmettre, étant entendu que l'on peut, si nécessaire :
  • augmenter la capacité de l'ensemble cylindre 36-piston 42, en développant son diamètre ;
  • allonger la ou les biellettes principales reliées à ou aux arbres à desservir ;
  • augmenter le nombre d'ensembles cylindre 36-piston 42 ou conjuguer les montages précédemment décrits.
L'arbre 45 est relié aux sièges mobiles 6 et 7 des obturateurs 8 et 9, respectivement, par l'intermédiaire des biellettes 59 et d'une tige 60, aux tringleries de transmission 51 agissant directement sur lesdits obturateurs et dont un mode d'exécution est visible sur la partie droite de la figure 1.
Au nombre de quatre par cylindre, chacun des sièges mobiles 6 ou 7 placé dans la partie de la culasse 2 pourvue d'un orifice d'admission 4 ou d'évacuation 5 des fluides, vient se loger dans un emplacement usiné directement dans ladite culasse. Ces sièges 6, 7 ont une forme incurvée, comme on le voit notamment sur les figures 1, 12 et 13.
La forme de cet usinage concourt à créer un espace régulier entre la tuyère rotative T-8 ou T-9 et les sièges mobiles, respectivement 6 ou 7, quelle que soit sa position. Le déplacement de ces derniers, sous l'action des biellettes qui commandent leur mouvement, entre le bloc culasse et la tuyère rotative à laquelle ils sont affectés, est ainsi parfaitement contrôlé.
Chaque extrémité d'un siège mobile est limitée dans son déplacement latéral, par une flasque latérale 52 qui sert également à améliorer l'étanchéité entre le siège mobile 6 ou 7 et la tuyère rotative T-8 ou T-9. En outre, les flasques latérales 52 comportent, sur leur face interne, une rainure courbe 53 dans laquelle est engagé un ergot 54 que comporte latéralement le siège mobile 6 ou 7 et qui permet de limiter le déplacement dudit siège.
On observe que la couche en céramique armée des tuyères T-8 et T-9 ne fait qu'effleurer une infime partie des sièges mobiles 6 ou 7 dont la longueur, la largeur et l'épaisseur sont déterminées en fonction du diamètre du cylindre desservi.
Les sièges 6 ou 7 étant soumis à des chocs thermiques et autres et à des agressions chimiques, sont également traités pour pouvoir résister à ces actions nuisibles en utilisant, soit, de préférence, des céramiques armées de mélanges appropriés, soit des aciers haute résistance alliés à des produits spéciaux.
Les sièges 6 ou 7, de forme incurvée comme indiqué précédemment, sont prolongés, à l'opposé de leur bord libre, par des tiges espacées 55, également incurvées et disposées à égale distance des bords latéraux desdits sièges, ces tiges comportant une tête 55a par l'intermédiaire de laquelle elles sont reliées, au moyen d'une articulation, à la tringlerie 51 (côté droit de la figure 1) ou aux leviers de commande 35 (côté gauche de la figure 1), suivant l'option de commande adoptée pour obtenir le déplacement des éléments de sièges mobiles 6 ou 7.
L'invention apporte une amélioration importante, par rapport aux systèmes de distribution traditionnels à soupapes, car elle autorise la suppression de ces dernières et de la totalité de leurs ressorts ou autres systèmes de rappels, ce qui permet d'envisager une augmentation sensible de la vitesse de rotation des moteurs et de leur rendement.
On conçoit la grande simplicité et l'efficacité du système de distribution rotative résultant de la prévision, de préférence dans la culasse 2, de deux cavités cylindriques, étanches entre elles, mais communes à l'ensemble des cylindres à servir.
L'une de ces cavités formant le collecteur commun 31 pour l'admission de l'air carburé ou non, ou gazéifié, nécessaire au bon fonctionnement du moteur, contient l'ensemble rotatif T-8 et ses sièges 6, 7 mobiles ou pas, remplaçant les soupapes d'admission et tous les dispositifs de fonctionnement de ces dernières.
Cette cavité, de par sa forme et de par son volume nettement supérieur à celui nécessaire au bon fonctionnement de l'ensemble rotatif complet et de ses sièges ainsi que de tous les organes influant sur la modification de position de ces derniers, assure le libre transfert des gaz d'un point quelconque à l'autre à l'intérieur de cette cavité, autour de l'ensemble rotatif et au milieu des organes annexes permettant et facilitant le cheminement des gaz vers le ou les cylindres alimentés également par l'intérieur de l'ensemble rotatif.
Elle peut être ajourée suivant les besoins en de multiples endroits et raccordée en un ou plusieurs points avec les arrivées extérieures d'air ou de mélanges gazeux nécessaires au bon fonctionnement du moteur.
L'autre cavité, formant collecteur commun 32 pour la sortie des gaz brûlés, contient l'ensemble rotatif T-9 et ses sièges 6, 7 mobiles ou pas, remplaçant les soupapes d'échappement et tous les dispositifs de fonctionnement de ces dernières.
Cette cavité 32, dont la forme et le volume peuvent être totalement différents de ceux de la cavité 31, doit contenir très aisément l'ensemble rotatif, les sièges mobiles ou pas, ainsi que tous les organes influant sur la modification de position de ces derniers ; elle assure le libre transfert des gaz brûlés, d'un point quelconque à l'autre, à l'intérieur de cette cavité, autour de l'ensemble rotatif et au milieu des organes annexes, permettant et facilitant le cheminement des gaz brûlés des cylindres vers l'extérieur, améliorant très sensiblement leur évacuation, se faisant également par l'intérieur de l'ensemble rotatif.
Elle peut être également ajourée suivant les besoins en de multiples endroits et raccordée en un ou plusieurs points avec un ou plusieurs conduits d'évacuation de gaz.
Dans l'application aux moteurs à refroidissement par air, la mise en oeuvre de l'invention n'impose pas de modifications conséquentes. Les parties extérieures de la ou des culasses peuvent cependant dans ce cas, être munies d'ailettes de formes et dimensions appropriées pour évacuer l'excédent de calories et assurer le bon refroidissement de la ou des culasses de ce type de moteur.
En cas d'utilisation du moteur par basse température, voire par température négative, quel que soit le système de refroidissement utilisé, on observe que le pré-chauffage des fluides à l'admission est assuré, dès la mise en fonctionnement du moteur, par l'apport calorifique que transmet la cloison médiane de la zone d'échappement à la zone d'admission, ce qui évite le givrage dans cette dernière.
Cette cloison médiane sert, par ailleurs, dans l'autre sens, à un transfert de frigories appréciables, en permettant ainsi un refroidissement des gaz brûlés.
Ces apports de calories ou de frigories peuvent être augmentés, suivant les besoins, soit par la prévision d'ailettes judicieusement placées, soit par une réduction de l'épaisseur de cette cloison, soit encore par son remplacement partiel par une partie d'échange exécutée dans un métal ayant un coefficient de conductibilité calorifique plus élevé.

Claims (12)

  1. Moteur à combustion interne multicylindre comprenant au moins un groupe de cylindres (1) dont les chambres de combustion (3) sont pourvues, chacune, d'un orifice d'admission (4) et d'un orifice d'échappement (5), les orifices d'admission (4), d'une part, et les orifices d'échappement (5) d'autre part, dudit groupe de cylindres (1) étant disposés en alignements, les moyens de distribution permettant l'ouverture et la fermeture desdits orifices d'admission (4) et d'échappement (5) comprenant deux tuyères rotatives (T-8, T-9), de section circulaire, formées, chacune, d'une pluralité d'obturateurs creux alignés (8a, 8b) les uns à la suite des autres et communiquant entre eux, de façon à permettre une circulation des fluides gazeux à l'intérieur et d'un bout à l'autre desdites tuyères rotatives (T-8, T-9) dont la paroi latérale est pourvue d'une pluralité de lumières (10a, 10b, 10c, 10d ; 11a, 11b, 11c, 11d) dont le nombre correspond à celui des cylindres à servir ou à desservir, l'une (T-8) de ces tuyères rotatives permettant l'ouverture et la fermeture des orifices d'admission alignés (4) du groupe de cylindres (1), tandis que la seconde (T9) permet l'ouverture et la fermeture des orifices d'échappement alignés (5) dudit groupe de cylindres ; caractérisé en ce que la tuyère rotative d'admission (T-8) et la tuyère rotative d'échappement (T-9) sont logées, la première, dans un collecteur d'admission (31) et, la seconde, dans un collecteur d'échappement (32) délimitant, chacun, un espace ou chambre entourant, respectivement, ladite tuyère d'admission (T-8) et ladite tuyère d'échappement (T-9), ces chambres (31, 32) étant séparées de manière étanche et aménagées de façon à permettre une libre circulation des fluides gazeux à l'extérieur et le long desdites tuyères rotatives de distribution (T-8, T-9), d'un bout à l'autre desdits collecteurs d'admission (31) et d'échappement (32).
  2. Moteur à combustion interne multicylindre, selon la revendication 1, caractérisé en ce-que les collecteurs d'admission (31) et d'échappement (32) sont constitués par des cavités ménagées dans la culasse (2) dudit moteur.
  3. Moteur à combustion interne multicylindre, suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les tuyères rotatives d'admission (T-8) et d'échappement (T-9) sont montées tournantes dans des roulements ou bagues (16a, 16b, 16c), les cages (63) supportant ces roulements ou bagues étant pourvues de passages ou ajours (62) permettant une libre circulation des gaz d'un bout à l'autre des collecteurs d'admission (31) et d'échappement (32).
  4. Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque orifice d'admission (4) et/ou d'échappement (5) est équipé d'au moins un siège mobile (6, 7) permettant de modifier la section de passage des fluides, et le moment ou instant de la fermeture ou de l'ouverture dudit orifice, ces sièges mobiles (6, 7) étant logés à l'intérieur des cavités constituant les collecteurs d'admission (31) et d'échappement (32).
  5. Moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque orifice d'admission (4) et/ou d'échappement (5) est muni de deux sièges mobiles (6, 7) montés avec une aptitude de mouvement de rapprochement ou d'écartement, ces sièges mobiles (6, 7) étant logés à l'intérieur des cavités constituant les collecteurs d'admission (31) et d'échappement (32).
  6. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une des extrémités des obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9) est munie d'un embout d'entraínement (12) et en ce que la portion extrême .(26a) de cet embout est agencée ou conformée pour assurer l'entraínement d'un appareil nécessaire au fonctionnement du moteur.
  7. Moteur à combustion interne suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une des extrémités des obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9) est munie d'un embout (14) comportant un prolongement axial tubulaire (14a) de raccordement à un conduit d'arrivée de mélange carburé ou à un conduit d'échappement.
  8. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dont les obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9) sont guidés en rotation au moyen de roulements ou de bagues (16a, 16b, 16c), caractérisé en ce que ces roulements ou bagues sont entourés par deux bagues excentrées et concentriques (17, 18) dont l'une au moins peut être entraínée dans un mouvement de rotation d'amplitude limitée.
  9. Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les sièges (6, 7) des obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9) ont une forme incurvée et sont guidés dans des flasques latérales (52).
  10. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4, 5 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage de la position des sièges mobiles (6, 7) des obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9).
  11. Moteur à combustion interne suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de la position des sièges mobiles (6, 7) des obturateurs rotatifs (8, 9) comprend un cylindre (36) installé, de manière étanche, à travers la paroi étanche (34) séparant les collecteurs d'admission (31) et d'échappement (32), et dans lequel est logé un piston (42) soumis à l'action d'un ressort de compression (47) tendant à le repousser dans la direction du collecteur d'échappement (32), l'une des faces au moins de ce piston (42) étant reliée au moyen d'une articulation (41) à une tige de commande (40a, 40b) elle-même reliée à une biellette (44) calée sur un arbre (45) sur lequel sont également calées des biellettes (59) reliées, chacune, par l'intermédiaire d'une tringlerie de transmission (51), à l'un au moins des sièges mobiles (6, 7) de l'un au moins des obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9).
  12. Moteur à combustion interne selon la revendication 11, caractérisé en ce que chacune des faces opposées du piston (42) est reliée, au moyen d'une tige (40a, 40b), et par l'intermédiaire d'une transmission (44, 45, 59) et d'une tringlerie (51) à l'un au moins des sièges (7, 8) de chaque obturateur rotatif (8, T-8 ; 9, T-9).
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