EP1238189A1 - Method and device for modifying compression rate to optimize operating conditions of reciprocating piston engines - Google Patents

Method and device for modifying compression rate to optimize operating conditions of reciprocating piston engines

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EP1238189A1
EP1238189A1 EP00985347A EP00985347A EP1238189A1 EP 1238189 A1 EP1238189 A1 EP 1238189A1 EP 00985347 A EP00985347 A EP 00985347A EP 00985347 A EP00985347 A EP 00985347A EP 1238189 A1 EP1238189 A1 EP 1238189A1
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EP
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crankshaft
axis
eccentric
pivot
articulated
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Michel Marchisseau
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Marchisseau Michel
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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    • F02D15/00Varying compression ratio
    • F02D15/02Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/045Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable connecting rod length
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/047Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of variable crankshaft position
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    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B75/22Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00Varying compression ratio
    • F02D15/04Varying compression ratio by alteration of volume of compression space without changing piston stroke

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device, reactive and consuming very little energy, for continuously optimizing the compression ratio, in particular of reciprocating piston engines.
  • This invention is especially relevant for improving the energy efficiency of engines which are not used continuously at their maximum load or which use multiple fuels of different octane numbers.
  • This invention is compatible with a very low level of pollution and is suitable in particular for reciprocating piston engines whose cylinders are arranged either flat, or in N, or in line.
  • compression ratio designates the geometric compression ratio of an internal combustion engine with reciprocating pistons.
  • Continuous optimization of the compression ratio is relevant for reducing fuel consumption and contributing to the greenhouse effect for areas of use where engines are not fully loaded and for engines that use multiple fuels d 'different octane numbers.
  • Continuous optimization of the compression ratio is relevant for keeping an engine in compression ignition mode of a premix of oxidizer and fuel.
  • Such a mode of operation described in particular in WO 99 42718 A, allows to achieve a very low emission level of nitrogen oxides.
  • the optimization of the compression ratio is compatible with the usual systems for reducing nitrogen oxide emissions such as exhaust gas recycling systems (EGR) or catalysts for nitrogen oxides.
  • EGR exhaust gas recycling systems
  • Patent WO 95 29329 A discloses a device comprising two eccentrics at the head of each connecting rod. The angular setting of these two eccentrics is a function of the engine load and allows the distance between each piston and the corresponding cylinder head to be modified.
  • One category of solutions consists in modifying the length of the connecting rod, for example by adding a joint which modifies the straightness of the connecting rod.
  • Patents EP 0 520 637 A and DE 195 02 820 A can be classified in this category of solutions.
  • the additional parts which transmit the forces between the pistons and the crankshaft crank pins must be designed and dimensioned accordingly to ensure the required reliability.
  • the method according to the invention is therefore compatible with devices for which the operation induces a variation in the distance between the point of articulation and the axis of the corresponding crankpin of the crankshaft.
  • the method according to the invention is also compatible with devices which do not allow the distance between the articulation point and the axis of the corresponding crankpin of the crankshaft to be varied.
  • the method according to the invention also applies to internal combustion thermal engines also comprising an electronic device for calculating optimal values for controlling the operation of these engines, sensors for measuring the values of physical quantities which characterize the operation of these motors, devices for adjusting commands for the operation of these motors to the values calculated by the calculation device mentioned above.
  • the process described above is supplemented, on the one hand by the calculation in the second phase: of the quantities of air and fuel admitted for combustion as well as of the trigger angle combustion, as a function of the values of physical quantities which characterize the operation of the motors measured in the first phase, in particular the compression ratio, on the other hand by the control in the third phase of the devices for obtaining the quantity of intake air, quantity of fuel admitted, combustion initiation angle, in order to make the values of these three controlled parameters converge towards the values calculated in the second phase as a function in particular of the compression ratio.
  • the device according to the invention integrated into an internal combustion engine with reciprocating pistons driven by a main crankshaft comprising an eccentric placed between the foot of each connecting rod and the corresponding crankpin of the main crankshaft is characterized in that each eccentric placed between the foot of each connecting rod and the corresponding crankpin of the main crankshaft is oriented using a rod whose direction is articulated on a pivot.
  • the axis of the sliding part of the rod is in a plane perpendicular to the axis of the main crankshaft
  • the displacements of the pivot, of the slide or articulated arms are made in planes perpendicular to the axis of the main crankshaft
  • the axis of the pivot is parallel to the axis of the main crankshaft.
  • Each pivot which articulates the direction of a rod secured to an eccentric forms a crankpin of this orientation crankshaft and each articulated arm of the corresponding pendulum forms a lever connecting this crankpin to the corresponding journal of this orientation crankshaft.
  • the crankshaft is guided and oriented by a guidance system.
  • This guidance system comprises a frame articulated on an axis fixed relative to the casing and controlled in position.
  • the fixed parts of the bearings of the orientation crankshaft are integral with this articulated frame.
  • the guidance system and the orientation crankshaft are constructed to comply, during operation, with geometrical characteristics included within tolerances compatible with the possibilities of realization as well as with the proper functioning of the device and of the engine.
  • the axis of articulation of the chassis coincides with the axis of the main crankshaft; - Each pivot and the axis of the orientation crankshaft are parallel to the axis of the main crankshaft; the displacements of each pivot are carried out along planes perpendicular to the axis of the main crankshaft; the length of the lever of each crankpin of the orientation crankshaft is equal to the length of the lever of the corresponding crankshaft belonging to the main crankshaft; - The orientation crankshaft is linked in rotation to the main crankshaft so that the crankpin levers of these two crankshafts are always parallel.
  • the engine includes an electronic computer.
  • the position of the slide or the articulated arms, for each eccentric placed between a connecting rod end and the corresponding crankpin of the main crankshaft, is calculated by the electronic computer, taking into account in particular the possibilities defined by the mechanical construction of the engine.
  • the fourth list of characteristics described in this paragraph can complete the device according to the invention or its construction variant, alone or associated with any one of the three other lists of complementary characteristics mentioned above.
  • an actuator uses a part of the exhaust gas fenthalpy to help modify the compression ratio.
  • the device according to the invention in any of the versions described above, incorporates the characteristic described in the preceding paragraph.
  • a hydraulic actuator makes it possible to actuate the device for modifying the compression ratio.
  • a gas cylinder acts on a booster cylinder in order to provide hydraulic pressure to modify the compression ratio of the engine. This design offers a greater choice for placing the gas actuator.
  • the eccentrics placed between the connecting rod ends and the crank pins of the main crankshaft are secured to one or more fingers and this or these fingers are all oriented towards a half-space defined by a plane secured to the eccentric, this plane containing the axis of the crank pin.
  • two eccentrics are joined, with an angular offset, so that the axes of their internal diameter are coincident.
  • FIG. 1 is a diagram which illustrates the characteristics of the method according to the invention.
  • FIG. 7 represents two schematic cross-sectional views of an engine with cylinders arranged in line, the compression ratio modification mechanism of which comprises a rod which slides relative to the eccentric and which is integral with a part guided by the pivot;
  • FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of an engine with cylinders arranged in a V, the compression ratio modification mechanism comprises a rod secured to the eccentric which slides relative to a balance; 9 shows a schematic view in cross section of an opposed engine having a modification mechanism of the compression ratio includes a rod integral with the eccentric which slides relative to a slider;
  • the orientation crankshaft is guided and oriented by a guide system which comprises a chassis (60) articulated around an axis coincident with the axis of the main crankshaft (4).
  • the bearings of the orientation crankshaft are fixed to the chassis (60).
  • the guidance system and the orientation crankshaft are constructed to respect, during operation, geometric characteristics included within tolerances compatible with the possibilities of realization as well as with the proper functioning of the device and of the motor. These geometric characteristics are as follows: the displacements of each pivot (29a), (29b), (29c) are produced in the plane (9) perpendicular to the axis (1) of the main crankshaft (4), each pivot (29a ), (29b).
  • FIG. 9 The mechanism for changing the compression ratio shown in FIG. 9 is driven by a hydraulic cylinder (93).
  • This hydraulic cylinder is supplied by the pipes (55) and (56). It is linked to the slide (28) via the rod (92).
  • Figures 4 and 5 show another way to realize the invention.
  • Each of the two chambers (107a), (107b) of the booster cylinder (106) is connected to a hydraulic pipe (55) or (56) supplying the hydraulic cylinder (93) or the variable timing device (54) , via two parallel branches, one of which is fitted with a valve (108c), (108b) and the other with a valve (108a), (108d) and a non-return valve ( 109a), (109b).
  • This non-return valve (109a), (109b) stops the flow of hydraulic liquid in the corresponding branch to the overpressure cylinder (106).
  • the outlet pipes (105a), (105b) of the gas cylinder (103) are connected to the motor suction (20). This variant is not shown in the figures.
  • the eccentrics (8), (8a), (8b) are formed by two half shells (121) and (122). This construction shown in Figures 11 to 14 facilitates assembly.

Landscapes

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  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

The invention concerns the modification of compression rate by using technological components similar to conventional components of engines. The turbines (26) and (81) mounted to operate in opposite direction drive a screw (32) and displace the pivot (29) which articulates the rod (35) integral with an eccentric (8a) located between the rod small end (6a) and the crankpin (5). The invention is particularly designed to increase power performance and reduce polluting waste in engines.

Description

Procédé et dispositif pour modifier le taux de compression afin d'optimiser le fonctionnement des moteurs à pistons alternatifs.Method and device for modifying the compression ratio in order to optimize the operation of reciprocating piston engines.
Domaine techniqueTechnical area
La présente invention concerne un procédé et un dispositif, réactif et consommant très peu d'énergie, pour optimiser continûment le taux de compression notamment des moteurs à pistons alternatifs. Cette invention est spécialement pertinente pour améliorer le rendement énergétique des moteurs qui ne sont pas utilisés en permanence à leur charge maximale ou qui utilisent des carburants multiples d'indices d'octane différents. Cette invention est compatible avec un très faible niveau de pollution et s'adapte notamment aux moteurs à pistons alternatifs dont les cylindres sont disposés soit à plat, soit en N, soit en ligne. Dans le présent document, la désignation notée « taux de compression » désigne le taux géométrique de compression d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs.The present invention relates to a method and a device, reactive and consuming very little energy, for continuously optimizing the compression ratio, in particular of reciprocating piston engines. This invention is especially relevant for improving the energy efficiency of engines which are not used continuously at their maximum load or which use multiple fuels of different octane numbers. This invention is compatible with a very low level of pollution and is suitable in particular for reciprocating piston engines whose cylinders are arranged either flat, or in N, or in line. In this document, the designation noted “compression ratio” designates the geometric compression ratio of an internal combustion engine with reciprocating pistons.
Technique antérieurePrior art
L'optimisation continue du taux de compression est pertinente pour réduire la consommation de carburant et la contribution à l'effet de serre pour les domaines d'utilisation où les moteurs ne sont pas à pleine charge et pour les moteurs qui utilisent des carburants multiples d'indice d'octane différents.Continuous optimization of the compression ratio is relevant for reducing fuel consumption and contributing to the greenhouse effect for areas of use where engines are not fully loaded and for engines that use multiple fuels d 'different octane numbers.
La combustion dans les moteurs à allumage commandé utilisés à très faibles charges est plus complète lorsque le taux de compression est optimisé pendant le fonctionnement. Les émissions de mono oxyde de carbone, des hydrocarbures et des particules sont donc plus faibles.Combustion in positive ignition engines used at very low loads is more complete when the compression ratio is optimized during operation. Emissions of carbon monoxide, hydrocarbons and particles are therefore lower.
L'optimisation continue du taux de compression est pertinente pour maintenir un moteur en mode de fonctionnement à allumage par compression d'un pré-mélange de comburant et de carburant. Un tel mode de fonctionnement, décrit notamment dans le brevet WO 99 42718 A, permet d'atteindre un très bas niveau d'émission d'oxydes d'azote. De par ailleurs, l'optimisation du taux de compression est compatible avec les systèmes usuels de réduction des émissions des oxydes d'azote tels que les systèmes de recyclage des gaz d'échappement (EGR) ou les catalyseurs pour oxydes d'azote.Continuous optimization of the compression ratio is relevant for keeping an engine in compression ignition mode of a premix of oxidizer and fuel. Such a mode of operation, described in particular in WO 99 42718 A, allows to achieve a very low emission level of nitrogen oxides. Furthermore, the optimization of the compression ratio is compatible with the usual systems for reducing nitrogen oxide emissions such as exhaust gas recycling systems (EGR) or catalysts for nitrogen oxides.
Diverses solutions pour modifier le taux de compression de moteurs à pistons alternatifs font partie de la technique antérieure. Une synthèse est exposée ci-dessous.Various solutions for modifying the compression ratio of reciprocating piston engines are part of the prior art. A summary is set out below.
Une solution connue pour faire varier le taux de compression consiste à placer une pièce mobile dans la culasse. Le brevet WO 99 13206 A en décrit un exemple. Le coulissement de cette pièce doit être assuré en présence des gaz en cours de combustion. Les interstices doivent être réduits au minimum pour limiter les imbrûlés. La pièce mobile prend place avec les soupapes dans la culasse et participe à la forme de la chambre de combustion. Le brevet US A 2 770 224 mentionne un moteur, dont le bloc divisé en deux parties articulées permet de faire varier la distance entre chaque piston et la culasse correspondante. Le brevet WO 93 23664 A dévoile une solution pour asservir ce type de dispositif. L'effort de séparation des deux parties du bloc moteur est utilisé pour diminuer le taux de compression et pour emmagasiner de l'énergie. L'énergie emmagasinée est utilisée ensuite pour accroître le taux de compression lorsque la charge du moteur décroît. L'hystérésis de fonctionnement est limitée par de l'énergie fournie par un actionneur. La structure du bloc-moteur est conçue et dimensionnée pour assurer la tenue mécanique de la liaison entre les deux parties articulées du bloc moteur ainsi que pour minimiser les vibrations.A known solution for varying the compression ratio consists in placing a moving part in the cylinder head. Patent WO 99 13206 A describes an example. The sliding of this part must be ensured in the presence of gases during combustion. The interstices must be reduced to a minimum to limit unburnt. The moving part takes place with the valves in the cylinder head and participates in the shape of the combustion chamber. US patent A 2,770,224 mentions an engine, the block of which is divided into two articulated parts makes it possible to vary the distance between each piston and the corresponding cylinder head. WO 93 23664 A discloses a solution for controlling this type of device. The effort to separate the two parts of the engine block is used to reduce the compression ratio and to store energy. The stored energy is then used to increase the compression ratio when the engine load decreases. The operating hysteresis is limited by energy supplied by an actuator. The structure of the engine block is designed and dimensioned to ensure the mechanical strength of the connection between the two articulated parts of the engine block as well as to minimize vibrations.
Le brevet WO 95 29329 A expose un dispositif comprenant deux excentriques à la tête de chaque bielle. Le calage angulaire de ces deux excentriques est fonction de la charge des moteurs et permet de modifier la distance entre chaque piston et la culasse correspondante.Patent WO 95 29329 A discloses a device comprising two eccentrics at the head of each connecting rod. The angular setting of these two eccentrics is a function of the engine load and allows the distance between each piston and the corresponding cylinder head to be modified.
Une catégorie de solutions consiste à modifier la longueur de la bielle, par exemple en ajoutant une articulation qui modifie la rectitude de la bielle. Les brevets EP 0 520 637 A et DE 195 02 820 A peuvent être classés dans cette catégorie de solutions. Les pièces supplémentaires qui transmettent les efforts entre les pistons et les manetons du vilebrequin doivent être conçues et dimensionnées en conséquence pour assurer la fiabilité requise.One category of solutions consists in modifying the length of the connecting rod, for example by adding a joint which modifies the straightness of the connecting rod. Patents EP 0 520 637 A and DE 195 02 820 A can be classified in this category of solutions. The additional parts which transmit the forces between the pistons and the crankshaft crank pins must be designed and dimensioned accordingly to ensure the required reliability.
Une autre catégorie de solutions, plus particulièrement adaptée aux moteurs en ligne, comporte des excentriques montés sur les paliers de vilebrequin afin de modifier la distance entre l'axe du vilebrequin et la culasse. Les brevets FR 2 669 676 A, US- A-l 872 856, US-A-4 738 230, DE-A-3 601 528 exposent des dispositifs qui peuvent être classés dans cette catégorie. La rigidité des paliers de vilebrequin doit être compatible avec la longévité requise. Le brevet DE 297 19 343 U dévoile un dispositif pour assurer l'alignement du vilebrequin avec la transmission. Un pignon monté en bout de vilebrequin engrène une roue à denture intérieure montée sur le volant moteur. Les dents de ces engrenages doivent résister aux modes de vibrations rotatives du vilebrequin, assurer la longévité et le silence requis de fonctionnement.Another category of solutions, more particularly suited to in-line engines, includes eccentrics mounted on the crankshaft bearings in order to modify the distance between the crankshaft axis and the cylinder head. The patents FR 2 669 676 A, US-A-1 872 856, US-A-4 738 230, DE-A-3 601 528 disclose devices which can be classified in this category. The rigidity of the crankshaft bearings must be compatible with the required service life. Patent DE 297 19 343 U discloses a device for ensuring the alignment of the crankshaft with the transmission. A pinion mounted at the end of the crankshaft meshes an internal gear mounted on the flywheel. The teeth of these gears must resist the modes of rotary vibration of the crankshaft, ensuring the longevity and silence required for operation.
Le brevet WO 91 10051 A mentionne un excentrique, placé entre le pied de chaque bielle et le maneton correspondant du vilebrequin, dont le calage angulaire est obtenu grâce à des engrenages. Ces engrenages doivent être conçus et réalisés pour assurer la longévité ainsi que le silence de fonctionnement requis. Les brevets JP 7527/90, JP 7528/90, JP 125166/90 et EP 0 438 121 Al ont trait à un excentrique, monté soit en tête soit en pied de chaque bielle, dont la position angulaire est actionnée par hydraulique et stabilisée par un doigt amovible. Ce doigt doit être conçu et dimensionné pour assurer la fiabilité et la longévité requises. Ce dispositif permet un réglage discret du taux de compression. Exposé de l'inventionPatent WO 91 10051 A mentions an eccentric, placed between the foot of each connecting rod and the corresponding crankpin of the crankshaft, the angular setting of which is obtained by means of gears. These gears must be designed and produced to ensure the longevity as well as the required operating silence. The patents JP 7527/90, JP 7528/90, JP 125166/90 and EP 0 438 121 A1 relate to an eccentric, mounted either at the head or at the foot of each connecting rod, the angular position of which is actuated by hydraulic and stabilized by a removable finger. This finger must be designed and sized to ensure the required reliability and longevity. This device allows discreet adjustment of the compression ratio. Statement of the invention
L'invention a pour objet un procédé et un dispositif d'optimisation continue du taux de compression, dans des plages déterminées par construction, notamment pour les moteurs à cylindres soit en ligne, soit en V, soit à plat. L'invention présente l'avantage en ce qui concerne les technologies nécessaires, d'être compatible avec les technologies actuelles utilisées industriellement pour les culasses, les blocs moteurs, les vilebrequins et leurs liaisons avec les transmissions. Elle présente également l'avantage en ce qui concerne sa mise en œuvre, de permettre l'utilisation de technologies similaires aux technologies déjà maîtrisées et fiabilisées sur les moteurs à pistons alternatifs. Les modes particuliers de réalisation selon l'invention présente d'autres avantages cités dans la suite de cette description.The subject of the invention is a method and a device for continuously optimizing the compression ratio, within ranges determined by construction, in particular for cylinder engines either in line, V or flat. The invention has the advantage as regards the necessary technologies, of being compatible with current technologies used industrially for cylinder heads, engine blocks, crankshafts and their connections with transmissions. It also has the advantage as regards its implementation, of allowing the use of technologies similar to the technologies already mastered and made reliable on reciprocating piston engines. The particular embodiments according to the invention have other advantages mentioned in the following of this description.
La présente invention s'applique aux moteurs à combustion interne à pistons alternatifs animés par un vilebrequin. Chacun des ces moteurs comporte une ou une pluralité de chambres de combustion et un carter. Le carter est défini pour la présente description et les revendications comme la pièce (ou l'assemblage rigide de pièces) qui assure(nt) la liaison entre la ou les chambres de combustion et les parties fixes des paliers du vilebrequin. L'axe de rotation des tourillons du vilebrequin est appelé l'axe du vilebrequin. Ces moteurs comportent également uneThe present invention applies to internal combustion engines with reciprocating pistons driven by a crankshaft. Each of these engines comprises one or a plurality of combustion chambers and a casing. The casing is defined for the present description and the claims as the part (or rigid assembly of parts) which ensures (s) the connection between the combustion chamber (s) and the fixed parts of the crankshaft bearings. The axis of rotation of the crankshaft journals is called the crankshaft axis. These engines also include a
(ou plusieurs) culasse(s) qui est (sont), soit distincte(s), soit monobloc avec le carter. Chaque piston est lié à un maneton du vilebrequin notamment par un axe de piston, une bielle et un excentrique. Cet excentrique est placé entre le pied de la bielle et le maneton du vilebrequin correspondant à une même chambre de combustion.. La modification du calage angulaire de l'un de ces excentriques par rapport au carter provoque une variation du taux de compression de la chambre de combustion correspondante. Pour la description et les revendications de la présente invention, un piston est au point mort haut pour chaque révolution complète du vilebrequin, lorsque la distance est minimale entre ce piston et la culasse correspondante.(or more) cylinder head (s) which is (are) either separate (s) or integral with the housing. Each piston is linked to a crankpin of the crankshaft in particular by a piston pin, a connecting rod and an eccentric. This eccentric is placed between the foot of the connecting rod and the crankpin of the crankshaft corresponding to the same combustion chamber. The modification of the angular setting of one of these eccentrics relative to the casing causes a variation in the compression ratio of the chamber corresponding combustion. For the description and the claims of the present invention, a piston is in top dead center for each complete revolution of the crankshaft, when the distance is minimum between this piston and the corresponding cylinder head.
Le procédé selon l'invention consiste à modifier le taux de compression de chaque chambre de combustion en réalisant les fonctions décrites ci-après, avec des écarts possibles compris dans des tolérances compatibles avec le bon fonctionnement et les possibilités de réalisation : - déplacer un point dans un plan orthogonal à l'axe du vilebrequin ; maintenir un axe géométrique dans un plan orthogonal à l'axe du vilebrequin et articuler cet axe géométrique autour du point d'intersection de la projection du point cité à l'alinéa précédent avec le plan de rotation de cet axe géométrique ; - choisir un autre axe géométrique contenu dans un plan également orthogonal à l'axe du vilebrequin et maintenir le parallélisme et une distance fixe entre les deux axes géométriques précités, de sorte que leur direction lorsque le piston est au point mort haut, et la direction du déplacement du point cité au premier alinéa soient distinctes ; maintenir une position relative figée entre l'axe géométrique objet du choix cité à l'alinéa précédent, et l'excentrique placé entre le pied de bielle et le maneton du vilebrequin. Le vocabulaire défini ci-après sera utilisé dans la suite de cette description pour désigner les points, les plans et les axes géométriques du procédé selon l'invention décrit au paragraphe précédent : le point qui est déplacé dans un plan orthogonal à l'axe du vilebrequin sera appelé le point mobile ; - le plan orthogonal au vilebrequin dans lequel se déplace le point mobile sera appelé le plan du point mobile ; le premier axe géométrique défini dans le procédé selon l'invention sera appelé l'axe articulé ; le plan orthogonal à l'axe du vilebrequin qui contient la projection du point mobile qui articule l'axe articulé et dans lequel l'axe articulé est maintenu, sera appelé le plan de projection ; la projection du point mobile sur le plan de projection sera appelé le point d'articulation ; le second axe géométrique défini dans le procédé selon l'invention sera appelé l'axe fixé à l'excentrique ; le plan orthogonal à l'axe du vilebrequin contenant l'axe fixé à l'excentrique sera appelé le plan de levier. Pour les moteurs qui comportent plusieurs chambres de combustion, le procédé selon l'invention est appliqué à chaque chambre de combustion dont la modification du taux de compression est recherchée.The method according to the invention consists in modifying the compression ratio of each combustion chamber by performing the functions described below, with possible deviations included in tolerances compatible with the proper functioning and the possibilities of realization: - move a point in a plane orthogonal to the axis of the crankshaft; maintain a geometric axis in a plane orthogonal to the axis of the crankshaft and articulate this geometric axis around the point of intersection of the projection of the point mentioned in the preceding paragraph with the plane of rotation of this geometric axis; - choose another geometric axis contained in a plane also orthogonal to the crankshaft axis and maintain parallelism and a fixed distance between the two aforementioned geometric axes, so that their direction when the piston is in top dead center, and the direction of displacement of the point mentioned in the first paragraph are distinct; maintain a fixed relative position between the geometric axis object of the choice cited in the preceding paragraph, and the eccentric placed between the connecting rod end and the crankshaft crankpin. The vocabulary defined below will be used in the remainder of this description to designate the points, the planes and the geometric axes of the method according to the invention described in the preceding paragraph: the point which is moved in a plane orthogonal to the axis of the crankshaft will be called the moving point; - the plane orthogonal to the crankshaft in which the moving point moves will be called the plane of the moving point; the first geometric axis defined in the method according to the invention will be called the articulated axis; the plane orthogonal to the axis of the crankshaft which contains the projection of the moving point which articulates the articulated axis, and wherein the articulated axis is maintained, will be called the projection plane; the projection of the moving point on the projection plane will be called the point of articulation; the second geometric axis defined in the method according to the invention will be called the axis fixed to the eccentric; the plane orthogonal to the axis of the crankshaft containing the axis fixed to the eccentric will be called the lever plane. For engines which have several combustion chambers, the method according to the invention is applied to each combustion chamber whose modification of the compression ratio is sought.
Le procédé selon l'invention sera mieux compris à la lecture des sept paragraphes écrits ci-après. Ces sept paragraphes concernent le procédé selon l'invention, pour la modification du taux de compression d'une seule chambre de combustion du moteur. Les réalisations selon l'invention visent les caractéristiques géométriques exactes citées dans le procédé. Cependant, toute réalisation est fabriquée avec des écarts par rapport aux valeurs exactes visées. Ces écarts possibles par rapport aux caractéristiques géométriques exactes sont compris dans des tolérances compatibles avec les possibilités de réalisations selon le procédé et permettent un bon fonctionnement du moteur.The method according to the invention will be better understood on reading the seven paragraphs written below. These seven paragraphs relate to the method according to the invention, for modifying the compression ratio of a single combustion chamber of the engine. The embodiments according to the invention relate to the exact geometric characteristics mentioned in the process. However, all designs are manufactured with deviations from the exact target values. These possible deviations from the exact geometric characteristics are within tolerances compatible with the possibilities of embodiments according to the method and allow the engine to function properly.
Le plan du point mobile, le plan de projection et le plan de levier sont définis par rapport à l'axe du vilebrequin. Or le vilebrequin et son axe n'ont pas de possibilité de translation axiale par rapport au carter. Le plan du point mobile, le plan de projection et le plan de levier ont donc toujours les mêmes positions relatives par rapport au carter. Les déplacements de l'axe articulé, de l'axe fixé à l'excentrique, du point mobile et du point d'articulation sont des déplacements relatifs par rapport au carter. L'axe articulé et l'axe fixé à l'excentrique sont maintenus parallèles et équidistants l'un par rapport à l'autre. Chacun de ces deux axes est contenu dans un plan orthogonal à l'axe du vilebrequin. Aucun de ces deux axes ne change de plan au cours du procédé selon l'invention. Ces caractéristiques ont notamment les conséquences, obtenues dans la pratique avec des écarts possibles compatibles avec le bon fonctionnement et les possibilités de réalisation, énumérées ci-après : l'axe articulé et l'axe fixé à l'excentrique ont la même direction ; tout déplacement de l'axe articulé n'est possible que dans le plan de projection ; tout déplacement de l'axe fixé à l'excentrique n'est possible que dans le plan de levier; toute translation de l'axe articulé avec une composante perpendiculaire à lui-même entraîne l'axe fixé à l'excentrique selon cette composante ; toute translation de l'axe fixé à l'excentrique avec une composante perpendiculaire à lui-même, provoque une translation de l'axe articulé selon cette composante ;The plane of the moving point, the projection plane and the lever plane are defined relative to the axis of the crankshaft. However, the crankshaft and its axis have no possibility of axial translation relative to the casing. The plane of the moving point, the projection plane and the lever plane therefore always have the same relative positions relative to the housing. The displacements of the articulated axis, of the axis fixed to the eccentric, of the movable point and of the articulation point are relative displacements relative to the casing. The articulated axis and the axis fixed to the eccentric are kept parallel and equidistant from each other. Each of these two axes is contained in a plane orthogonal to the axis of the crankshaft. Neither of these two axes changes plan during the process according to the invention. These characteristics have in particular the consequences, obtained in practice with possible deviations compatible with the proper functioning and the possibilities of realization, listed below: the articulated axis and the axis fixed to the eccentric have the same direction; any movement of the articulated axis is only possible in the projection plane; any movement of the axis fixed to the eccentric is only possible in the lever plane; any translation of the articulated axis with a component perpendicular to itself causes the axis fixed to the eccentric according to this component; any translation of the axis fixed to the eccentric with a component perpendicular to itself, causes a translation of the articulated axis according to this component;
- toute rotation de l'axe articulé autour du point d'articulation provoque une rotation de même angle de l'axe fixé à l'excentrique autour de la projection orthogonale du point d'articulation sur le plan de levier ; toute rotation de l'axe fixé à l'excentrique autour de l'axe du maneton correspondant du vilebrequin provoque une rotation identique de l'axe articulé ; les translations relatives entre l'axe articulé et l'axe fixé à l'excentrique parallèlement à eux-mêmes ne sont ni interdite ni prescrite par le procédé selon l'invention , deux cas sont donc possibles, soit la réalisation permet les translations citées dans cet alinéa, soit la réalisation ne les permet pas. Le procédé selon l'invention est donc compatible avec des dispositifs pour lesquels le fonctionnement induit une variation de la distance entre le point d'articulation et l'axe du maneton correspondant du vilebrequin. Le procédé selon l'invention est également compatible avec des dispositifs qui ne permettent pas de variation de la distance entre le point d'articulation et l'axe du maneton correspondant du vilebrequin.- Any rotation of the articulated axis around the articulation point causes a rotation of the same angle of the axis fixed to the eccentric around the orthogonal projection of the articulation point on the lever plane; any rotation of the axis fixed to the eccentric about the axis of the corresponding crankpin of the crankshaft causes an identical rotation of the articulated axis; the relative translations between the articulated axis and the axis fixed to the eccentric parallel to themselves are neither prohibited nor prescribed by the method according to the invention, two cases are therefore possible, either the embodiment allows the translations cited in this paragraph, or the realization does not allow them. The method according to the invention is therefore compatible with devices for which the operation induces a variation in the distance between the point of articulation and the axis of the corresponding crankpin of the crankshaft. The method according to the invention is also compatible with devices which do not allow the distance between the articulation point and the axis of the corresponding crankpin of the crankshaft to be varied.
Le calage angulaire de l'excentrique sur son maneton est dépendant du calage angulaire de l'axe fixé à l'excentrique et de l'axe articulé par rapport au carter. A deux positions distinctes du point mobile dans le plan du point mobile, la direction entre ces deux positions distinctes du point mobile n'étant pas parallèle à la direction de l'axe articulé et de l'axe fixé à l'excentrique lorsque le piston est au point mort haut, correspond deux calages angulaires différents de l'axe articulé, de l'axe fixé à l'excentrique et de l'excentrique, par rapport au carter. A ces deux calages angulaires correspond deux taux de compression différents sauf pour les cas particuliers où ces deux calages angulaires correspondent à la même distance entre l'axe du vilebrequin et l'axe du pied de bielle. Ce paragraphe énumère plusieurs applications particulières du procédé selon l'invention données à titre d'exemples non- limitatifs. Pour la première, le point mobile et le point d'articulation sont dans un même plan perpendiculaire à l'axe du vilebrequin. Pour la seconde, le point mobile est confondu avec le point d'articulation. Pour ces deux applications particulières, le plan du point mobile est confondu avec le plan de projection. Pour la troisième, l'axe articulé et l'axe fixé à l'excentrique sont dans un même plan perpendiculaire à l'axe du vilebrequin. Pour la quatrième, l'axe articulé et l'axe fixé à l'excentrique sont confondus. Pour ces deux dernières applications particulières, le plan de projection et le plan de levier sont confondus. Toutes les combinaisons possibles entre les applications particulières précitées constituent des applications du procédé selon l'invention.The angular setting of the eccentric on its crank pin is dependent on the angular setting of the axis fixed to the eccentric and of the articulated axis relative to the casing. A two distinct positions of the moving point in the plane of the moving point, the direction between the two distinct positions of the moving point is not parallel to the direction of the hinge axle and the shaft fixed to the eccentric when the piston is in top dead center, corresponds to two different angular settings of the articulated axis, of the axis fixed to the eccentric and the eccentric, with respect to the casing. These two angular settings correspond to two different compression ratios except for the special cases where these two angular settings correspond to the same distance between the axis of the crankshaft and the axis of the connecting rod. This paragraph lists several particular applications of the method according to the invention given by way of nonlimiting examples. For the first, the movable point and the articulation point are in the same plane perpendicular to the axis of the crankshaft. For the second, the mobile point is confused with the point of articulation. For these two particular applications, the plane of the mobile point is coincident with the projection plane. For the third, the articulated axis and the axis fixed to the eccentric are in the same plane perpendicular to the axis of the crankshaft. For the fourth, the articulated axis and the axis fixed to the eccentric are combined. For these last two particular applications, the projection plane and the leverage plane are combined. All possible combinations of the aforementioned particular applications are applications of the method according to the invention.
Selon une autre caractéristique, le point mobile est entraîné en translation par un point dont le déplacement a des composantes parallèles et perpendiculaire au plan du point mobile.According to another characteristic, the mobile point is driven in translation by a point whose displacement has components parallel and perpendicular to the plane of the mobile point.
Selon une autre caractéristique, le procédé selon l'invention s'applique également aux moteurs thermiques à combustion interne comportant également un dispositif électronique de calcul de valeurs optimales de commande du fonctionnement de ces moteurs, des capteurs pour mesurer les valeurs de grandeurs physiques qui caractérisent le fonctionnement de ces moteurs, des dispositifs pour régler des commandes du fonctionnement de ces moteurs aux valeurs calculées par le dispositif de calcul cité ci-dessus. Ce procédé comporte trois phases réalisées pendant le fonctionnement des moteurs, la première phase consiste à mesurer les valeurs de grandeurs physiques qui caractérisent le fonctionnement de ces moteurs, ces grandeurs physiques comprenant le taux de compression, la seconde phase consiste à calculer, en fonction des grandeurs physiques mesurées à la première phase, les valeurs optimales de paramètres commandés du moteur pour maximiser le rendement énergétique et minimiser les rejets polluants, ces paramètres commandés comprenant le taux de compression, la troisième phase consiste, pour chaque cylindre, à réaliser les fonctions décrites ci-après : déplacer un point dans un plan orthogonal à l'axe du vilebrequin ; maintenir un axe géométrique dans un plan orthogonal à l'axe du vilebrequin et articuler cet axe géométrique autour du point d'intersection de la projection du point cité à l'alinéa précédent avec le plan de rotation de cet axe géométrique ; choisir un autre axe géométrique contenu dans un plan également orthogonal à l'axe du vilebrequin et maintenir le parallélisme et une distance fixe entre les deux axes géométriques précités, de sorte que leur direction lorsque le piston est au point mort haut, et la direction du déplacement du point cité au premier alinéa de cette troisième phase, soient distinctes ; maintenir une position relative figée entre l'axe géométrique objet du choix cité à l'alinéa précédent, et l'excentrique placé entre le pied de bielle et le maneton du vilebrequin ; - contrôler le déplacement du point cité au premier alinéa de cette troisième phase afin de faire converger le taux de compression vers la valeur optimale calculée à la seconde phase.According to another characteristic, the method according to the invention also applies to internal combustion thermal engines also comprising an electronic device for calculating optimal values for controlling the operation of these engines, sensors for measuring the values of physical quantities which characterize the operation of these motors, devices for adjusting commands for the operation of these motors to the values calculated by the calculation device mentioned above. This process comprises three phases carried out during the operation of the motors, the first phase consists in measuring the values of physical quantities which characterize the operation of these motors, these physical quantities comprising the compression ratio, the second phase consists in calculating, as a function of the physical quantities measured in the first phase, the optimal values of controlled parameters of the engine to maximize energy efficiency and minimize polluting emissions, these controlled parameters including the compression ratio, the third phase consists, for each cylinder, of performing the functions described below: move a point in a plane orthogonal to the axis of the crankshaft; maintain a geometric axis in a plane orthogonal to the axis of the crankshaft and articulate this geometric axis around the point of intersection of the projection of the point mentioned in the preceding paragraph with the plane of rotation of this geometric axis; choose another geometric axis contained in a plane also orthogonal to the axis of the crankshaft and maintain parallelism and a fixed distance between the two aforementioned geometric axes, so that their direction when the piston is in top dead center, and the direction of displacement of the point mentioned in the first paragraph of this third phase, are distinct; maintain a fixed relative position between the geometric axis object of the choice mentioned in the preceding paragraph, and the eccentric placed between the connecting rod end and the crankpin of the crankshaft; - control the displacement of the point mentioned in the first paragraph of this third phase in order to make the compression ratio converge towards the optimal value calculated in the second phase.
Pour l'autre caractéristique du procédé décrit au paragraphe précédent, le taux de compression est mesuré à travers la mesure d'une grandeur physique qui permet de calculer ce taux de compression, par exemple : la mesure du déplacement du point d'articulation. Les autres grandeurs physiques mesurées selon ce procédé font parties des grandeurs physiques prises en compte usuellement pour le pilotage des moteurs à combustion interne à pistons alternatifs. Les paramètres commandés du moteur pour maximiser le rendement énergétique et minimiser les rejets polluants, autres que le taux de compression, font parties des paramètres commandés utilisés usuellement pour le pilotage des moteurs à combustion interne à pistons alternatifs.For the other characteristic of the method described in the preceding paragraph, the compression ratio is measured by measuring a physical quantity which makes it possible to calculate this compression ratio, for example: the measurement of the displacement of the point of articulation. The other physical quantities measured according to this method form part of the physical quantities taken into account usually for the control of internal combustion engines with reciprocating pistons. The controlled parameters of the engine to maximize energy efficiency and minimize polluting emissions, other than the compression ratio, are part of the controlled parameters usually used for controlling internal combustion engines with reciprocating pistons.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé décrit ci-dessus est complété, d'une part par le calcul dans la deuxième phase : des quantités d'air et de carburant admises pour la combustion ainsi que de l'angle de déclenchement de la combustion, en fonction des valeurs de grandeurs physiques qui caractérisent le fonctionnement des moteurs mesurées dans la première phase, notamment le taux de compression, d'autre part par la commande dans la troisième phase des dispositifs d'obtention de la quantité d'air admis, de la quantité de carburant admis, de l'angle de déclenchement de la combustion, afin de faire converger les valeurs de ces trois paramètres commandés vers les valeurs calculées dans la seconde phase en fonction notamment du taux de compression.According to another characteristic of the invention, the process described above is supplemented, on the one hand by the calculation in the second phase: of the quantities of air and fuel admitted for combustion as well as of the trigger angle combustion, as a function of the values of physical quantities which characterize the operation of the motors measured in the first phase, in particular the compression ratio, on the other hand by the control in the third phase of the devices for obtaining the quantity of intake air, quantity of fuel admitted, combustion initiation angle, in order to make the values of these three controlled parameters converge towards the values calculated in the second phase as a function in particular of the compression ratio.
Le dosage de la quantité d'air admis pour les faibles charges présente plusieurs avantages. La température en fin de combustion peut être plus faible et donc favoriser la longévité mécanique, le rendement énergétique et la lutte contre les émissions des oxydes d'azote. C'est également un paramètre pertinent pour maintenir un moteur en mode de fonctionnement à allumage par compression d'un pré-mélange de comburant et de carburant. Notons que le dosage d'air admis obtenu par l'ajustement du calage des soupapes d'admission est pertinent pour limiter les pertes de charge à l'admission.The dosage of the quantity of air admitted for low loads presents several benefits. The temperature at the end of combustion can be lower and therefore promote mechanical longevity, energy efficiency and the fight against emissions of nitrogen oxides. It is also a relevant parameter for maintaining an engine in compression ignition mode of a pre-mixture of oxidizer and fuel. It should be noted that the intake of intake air obtained by adjusting the timing of the intake valves is relevant for limiting pressure losses on intake.
Le dispositif selon l'invention, intégré à un moteur à combustion interne à pistons alternatifs animés par un vilebrequin principal comportant un excentrique placé entre le pied de chaque bielle et le maneton correspondant du vilebrequin principal est caractérisé en ce que chaque excentrique placé entre le pied de chaque bielle et le maneton correspondant du vilebrequin principal est orienté à l'aide d'une tige dont la direction est articulée sur un pivot.The device according to the invention, integrated into an internal combustion engine with reciprocating pistons driven by a main crankshaft comprising an eccentric placed between the foot of each connecting rod and the corresponding crankpin of the main crankshaft is characterized in that each eccentric placed between the foot of each connecting rod and the corresponding crankpin of the main crankshaft is oriented using a rod whose direction is articulated on a pivot.
Selon une première liste de caractéristiques complémentaires du dispositif selon l'invention, pour chaque excentrique placé entre un pied de bielle et le maneton correspondant du vilebrequin principal, la tige est solidaire de l'excentrique et une partie de cette tige coulisse dans une pièce articulée sur l'axe du pivot. Ce pivot est fixé ou articulé, soit sur un coulisseau, soit sur les bras articulés d'un balancier. Le coulisseau ou le balancier est guidé par un système de guidage et asservi en position. L'ensemble est construit pour respecter, pendant le fonctionnement, des caractéristiques géométriques comprises dans des tolérances compatibles avec les possibilités de réalisation ainsi qu'avec le bon fonctionnement du dispositif et du moteur. Ces caractéristiques géométriques sont les suivantes : l'axe de la partie coulissante de la tige est dans un plan perpendiculaire à l'axe du vilebrequin principal, les déplacements du pivot, du coulisseau ou des bras articulés sont réalisés dans des plans perpendiculaires à l'axe du vilebrequin principal, l'axe du pivot est parallèle à l'axe du vilebrequin principal.According to a first list of complementary characteristics of the device according to the invention, for each eccentric placed between a connecting rod end and the corresponding crankpin of the main crankshaft, the rod is integral with the eccentric and part of this rod slides in an articulated part on the pivot axis. This pivot is fixed or articulated, either on a slide, or on the articulated arms of a pendulum. The slide or balance is guided by a guidance system and controlled in position. The assembly is constructed to respect, during operation, geometric characteristics included in tolerances compatible with the possibilities of realization as well as with the proper functioning of the device and the motor. These geometric characteristics are as follows: the axis of the sliding part of the rod is in a plane perpendicular to the axis of the main crankshaft, the movements of the pivot, of the slide or of the articulated arms are carried out in planes perpendicular to the axis of the main crankshaft, the axis of the pivot is parallel to the axis of the main crankshaft.
Selon une seconde liste de caractéristiques complémentaires du dispositif selon l'invention, pour chaque excentrique placé entre un pied de bielle et le maneton correspondant du vilebrequin principal, une partie de la tige coulisse dans une pièce solidaire de l'excentrique. Cette tige coulissante est également solidaire avec une pièce articulée sur l'axe du pivot. Ce pivot est fixé ou articulé, soit sur un coulisseau, soit sur les bras articulés d'un balancier. Le coulisseau ou le balancier est guidé par un système de guidage et asservi en position. L'ensemble est construit pour respecter, pendant le fonctionnement, des caractéristiques géométriques comprises dans des tolérances compatibles avec les possibilités de réalisation ainsi qu'avec le bon fonctionnement du dispositif et du moteur. Ces caractéristiques géométriques sont les suivantes : l'axe de la partie coulissante de la tige est dans un plan perpendiculaire à l'axe du vilebrequin principal, les déplacements du pivot, du coulisseau ou des bras articulés sont réalisés dans des plans perpendiculaires à l'axe du vilebrequin principal, l'axe du pivot est parallèle à l'axe du vilebrequin principal.According to a second list of complementary characteristics of the device according to the invention, for each eccentric placed between a connecting rod end and the corresponding crankpin of the main crankshaft, part of the rod slides in a part integral with the eccentric. This sliding rod is also integral with a part articulated on the axis of the pivot. This pivot is fixed or articulated, either on a slide, or on the articulated arms of a pendulum. The slide or balance is guided by a guidance system and controlled in position. The assembly is constructed to respect, during operation, geometric characteristics included in tolerances compatible with the possibilities of realization as well as with the proper functioning of the device and the motor. These geometric characteristics are as follows: the axis of the sliding part of the rod is in a plane perpendicular to the axis of the main crankshaft, the displacements of the pivot, of the slide or articulated arms are made in planes perpendicular to the axis of the main crankshaft, the axis of the pivot is parallel to the axis of the main crankshaft.
Selon une troisième liste de caractéristiques complémentaires du dispositif selon l'invention, pour chaque excentrique placé entre un pied de bielle et le maneton correspondant du vilebrequin principal, la tige est solidaire de l'excentrique et d'une pièce articulée par l'axe du pivot. Le pivot est fixé sur les bras articulés d'un balancier. L'ensemble formé par tous les pivots et tous bras articulés des balanciers qui permettent d'orienter les tiges solidaires des excentriques placés entre les pieds de bielle et les manetons correspondants du vilebrequin principal sont agencés pour former un vilebrequin d'orientation.According to a third list of complementary characteristics of the device according to the invention, for each eccentric placed between a connecting rod foot and the corresponding crankpin of the main crankshaft, the rod is integral with the eccentric and with a part articulated by the axis of the pivot. The pivot is fixed on the articulated arms of a pendulum. The assembly formed by all the pivots and all the articulated arms of the pendulums which make it possible to orient the rods integral with the eccentrics placed between the connecting rod ends and the corresponding crank pins of the main crankshaft are arranged to form an orientation crankshaft.
Chaque pivot qui articule la direction d'une tige solidaire d'un excentrique forme un maneton de ce vilebrequin d'orientation et chaque bras articulé de balancier correspondant forme un levier reliant ce maneton au tourillon correspondant de ce vilebrequin d'orientation.. Le vilebrequin d'orientation est guidé et orienté par un système de guidage. Ce système de guidage comporte un châssis articulé sur un axe fixe par rapport au carter et asservi en position. Les parties fixes des paliers du vilebrequin d'orientation sont solidaires de ce châssis articulé. Le système de guidage et le vilebrequin d'orientation sont construits pour respecter, pendant le fonctionnement, des caractéristiques géométriques comprises dans des tolérances compatibles avec les possibilités de réalisation ainsi qu'avec le bon fonctionnement du dispositif et du moteur. Ces caractéristiques géométriques sont les suivantes : l'axe d'articulation du châssis est confondu avec l'axe du vilebrequin principal ; - chaque pivot et l'axe du vilebrequin d'orientation sont parallèles à l'axe du vilebrequin principal ; les déplacements de chaque pivot sont réalisé selon des plans perpendiculaires à l'axe du vilebrequin principal ; la longueur de levier de chaque maneton du vilebrequin d'orientation est égale à la longueur de levier du maneton correspondant appartenant au vilebrequin principal ; - le vilebrequin d'orientation est lié en rotation au vilebrequin principal de sorte que les leviers de maneton de ces deux vilebrequins soient toujours parallèles. Selon une variante de la construction du dispositif selon l'invention, chaque excentrique placé entre un pied de bielle et le maneton correspondant du vilebrequin principal est orienté à l'aide d'une tige dont la direction est articulée sur une rotule. Les autres caractéristiques précitées sont inchangées. Le dispositif selon l'invention ou sa variante de construction décrite au paragraphe précédent, associé à l'une quelconque des trois listes de caractéristiques complémentaires précitées est conforme à toutes les prescriptions du procédé selon l'invention. En effet, le système de guidage, le pivot ou la rotule, le coulisseau ou le balancier, définis précédemment, sont conformes aux caractéristiques décrites dans le précédé selon l'invention pour le point mobile, le point d'articulation, le plan du point mobile et le plan de projection. Le pivot ou la rotule forme un point d'articulation, ses déplacements et les déplacements du coulisseau ou de chaque bras articulé de balancier forment des plans perpendiculaires à l'axe du vilebrequin principal ; ces plans correspondent à la définition du plan de projection et du plan du point mobile. Plusieurs points du coulisseau et du balancier correspondent à la définition du point mobile. La projection de la direction de la tige sur le plan de projection correspond à la définition de l'axe articulé. Le déplacement d'un point quelconque de l'excentrique au cours de la rotation du vilebrequin principal définit un plan qui correspond à la définition du plan de levier. La projection de la direction de la tige sur le plan de levier correspond à la définition de l'axe fixé à l'excentrique.Each pivot which articulates the direction of a rod secured to an eccentric forms a crankpin of this orientation crankshaft and each articulated arm of the corresponding pendulum forms a lever connecting this crankpin to the corresponding journal of this orientation crankshaft. The crankshaft is guided and oriented by a guidance system. This guidance system comprises a frame articulated on an axis fixed relative to the casing and controlled in position. The fixed parts of the bearings of the orientation crankshaft are integral with this articulated frame. The guidance system and the orientation crankshaft are constructed to comply, during operation, with geometrical characteristics included within tolerances compatible with the possibilities of realization as well as with the proper functioning of the device and of the engine. These geometrical characteristics are as follows: the axis of articulation of the chassis coincides with the axis of the main crankshaft; - Each pivot and the axis of the orientation crankshaft are parallel to the axis of the main crankshaft; the displacements of each pivot are carried out along planes perpendicular to the axis of the main crankshaft; the length of the lever of each crankpin of the orientation crankshaft is equal to the length of the lever of the corresponding crankshaft belonging to the main crankshaft; - The orientation crankshaft is linked in rotation to the main crankshaft so that the crankpin levers of these two crankshafts are always parallel. According to a variant of the construction of the device according to the invention, each eccentric placed between a connecting rod foot and the corresponding crankpin of the main crankshaft is oriented using a rod whose direction is articulated on a ball joint. The other characteristics mentioned above are unchanged. The device according to the invention or its construction variant described in the preceding paragraph, associated with any one of the three lists of additional characteristics mentioned above complies with all the requirements of the method according to the invention. Indeed, the guidance system, the pivot or the ball joint, the slide or the balance, defined above, conform to the characteristics described in the foregoing according to the invention for the movable point, the articulation point, the point plane mobile and the projection plane. The pivot or the ball joint forms a point of articulation, its displacements and the displacements of the slide or of each articulated arm of the pendulum form planes perpendicular to the axis of the main crankshaft; these planes correspond to the definition of the projection plane and the plane of the moving point. Several points of the slide and of the pendulum correspond to the definition of the mobile point. The projection of the rod direction onto the projection plane corresponds to the definition of the articulated axis. The displacement of any point of the eccentric during the rotation of the main crankshaft defines a plane which corresponds to the definition of the lever plane. The projection of the rod direction on the lever plane corresponds to the definition of the axis fixed to the eccentric.
Selon une quatrième liste de caractéristiques complémentaires de l'invention, le moteur comporte un calculateur électronique. La position du coulisseau ou des bras articulés, pour chaque excentrique placé entre un pied de bielle et le maneton correspondant du vilebrequin principal, est calculée par le calculateur électronique, compte tenu notamment des possibilités définies par la construction mécanique du moteur. La quatrième liste de caractéristiques décrites dans ce paragraphe peut compléter le dispositif selon l'invention ou sa variante de construction, seul ou associé à l'une quelconques des trois autres listes de caractéristiques complémentaires précitées.According to a fourth list of complementary characteristics of the invention, the engine includes an electronic computer. The position of the slide or the articulated arms, for each eccentric placed between a connecting rod end and the corresponding crankpin of the main crankshaft, is calculated by the electronic computer, taking into account in particular the possibilities defined by the mechanical construction of the engine. The fourth list of characteristics described in this paragraph can complete the device according to the invention or its construction variant, alone or associated with any one of the three other lists of complementary characteristics mentioned above.
Selon une autre caractéristique, un actionneur utilise une partie de Fenthalpie des gaz d'échappement pour contribuer à modifier le taux de compression. Selon une autre caractéristique, le dispositif selon l'invention, dans l'une quelconque des versions décrites ci-dessus, intègre la caractéristique décrite au paragraphe précédent.According to another characteristic, an actuator uses a part of the exhaust gas fenthalpy to help modify the compression ratio. According to another characteristic, the device according to the invention, in any of the versions described above, incorporates the characteristic described in the preceding paragraph.
L'utilisation d'une partie de fenthalpie des gaz d'échappement présente l'avantage de pouvoir réduire la déperdition d'énergie par le pot d'échappement, pour actionner le dispositif de modification du taux de compression afin d'améliorer le rendement énergétique.The use of a part of fenthalpy of the exhaust gases has the advantage of being able to reduce the loss of energy by the exhaust pipe, to actuate the device for modifying the compression ratio in order to improve the energy efficiency .
Selon une autre caractéristique, au moins une turbine alimentée par des gaz d'échappement est utilisée pour modifier le taux de compression du moteur. Selon une autre caractéristique, le dispositif selon l'invention, dans l'une quelconque des versions décrites ci-dessus, intègre la caractéristique décrite au paragraphe précédent.According to another characteristic, at least one turbine powered by exhaust gases is used to modify the compression ratio of the engine. According to another characteristic, the device according to the invention, in any of the versions described above, incorporates the characteristic described in the preceding paragraph.
Selon une autre caractéristique un actionneur hydraulique permet d'actionner le dispositif de modification du taux de compression.According to another characteristic, a hydraulic actuator makes it possible to actuate the device for modifying the compression ratio.
Selon une autre caractéristique un vérin à gaz agit sur un vérin sur-presseur afin de fournir une pression hydraulique pour modifier le taux de compression du moteur. Cette conception offre un plus grand choix pour placer l'actionneur à gaz.According to another characteristic, a gas cylinder acts on a booster cylinder in order to provide hydraulic pressure to modify the compression ratio of the engine. This design offers a greater choice for placing the gas actuator.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les excentriques placés entre les pieds de bielles et les manetons du vilebrequin principal sont solidaires d'un ou plusieurs doigts et ce ou ces doigts sont tous orientés vers un demi-espace défini par un plan solidaire de l'excentrique, ce plan contenant l'axe du maneton.According to another characteristic of the invention, the eccentrics placed between the connecting rod ends and the crank pins of the main crankshaft are secured to one or more fingers and this or these fingers are all oriented towards a half-space defined by a plane secured to the eccentric, this plane containing the axis of the crank pin.
Cette conception permet de minimiser la masse et l'encombrement.This design minimizes mass and size.
Selon une autre caractéristique de l'invention, deux excentriques sont solidarisés, avec un décalage angulaire, de sorte que les axes de leur diamètre intérieur soient confondus.According to another characteristic of the invention, two eccentrics are joined, with an angular offset, so that the axes of their internal diameter are coincident.
Cette conception permet de modifier le taux de compression de deux cylindres attelés sur le même maneton de vilebrequin principal.This design allows to modify the compression ratio of two cylinders coupled on the same main crankshaft crankpin.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples purement illustratifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels :The invention will be better understood on reading the following detailed description of certain preferred embodiments given solely by way of purely illustrative examples. In this description, reference is made to the appended drawings in which:
La figure 1 est un schéma qui illustre les caractéristiques du procédé selon l'invention.FIG. 1 is a diagram which illustrates the characteristics of the method according to the invention.
- La figure 2 représente deux vues schématiques en coupes transversales d'un moteur à cylindres disposés en ligne dont le mécanisme de modification du taux de compression comporte une tige solidaire de l'excentrique qui coulisse par rapport à un coulisseau ; La figure 3 représente deux vues schématiques en coupes transversales d'un moteur à cylindres disposés en ligne dont le mécanisme de modification du taux de compression comporte une tige solidaire de l'excentrique qui coulisse par rapport à un balancier ;- Figure 2 shows two schematic cross-sectional views of a cylinder engine arranged in line, the compression ratio modification mechanism comprises a rod secured to the eccentric which slides relative to a slide; FIG. 3 represents two schematic cross-sectional views of a cylinder engine arranged in line, the compression ratio modification mechanism comprising a rod secured to the eccentric which slides relative to a balance;
- La figure 4 représente deux vues schématiques en coupes transversales d'un moteur à cylindres disposés en ligne dont le mécanisme de modification du taux de compression comporte une tige solidaire de l'excentrique qui coulisse par rapport à un vilebrequin d'orientation ;- Figure 4 shows two schematic cross-sectional views of a cylinder engine arranged in line, the compression ratio modification mechanism comprises a rod integral with the eccentric which slides relative to a crankshaft of orientation;
- Le figure 5 représente un dispositif qui permet de modifier le calage du vilebrequin d'orientation représenté à la figue 3- Figure 5 represents a device which makes it possible to modify the timing of the orientation crankshaft shown in fig 3
La figure 6 représente deux vues schématiques en coupes transversales d'un moteur à cylindres disposés en ligne dont le mécanisme de modification du taux de compression comporte une tige solidaire de l'excentrique et d'une pièce guidée sur le maneton d'un vilebrequin d'orientation ;FIG. 6 represents two schematic views in transverse sections of a cylinder engine arranged in line, the compression ratio modification mechanism comprising a rod secured to the eccentric and a piece guided on the crankpin of a crankshaft d 'orientation;
La figure 7 représente deux vues schématiques en coupes transversales d'un moteur à cylindres disposés en ligne dont le mécanisme de modification du taux de compression comporte une tige qui coulisse par rapport à l'excentrique et qui est solidaire d'une pièce guidée par le pivot ;FIG. 7 represents two schematic cross-sectional views of an engine with cylinders arranged in line, the compression ratio modification mechanism of which comprises a rod which slides relative to the eccentric and which is integral with a part guided by the pivot;
- La figure 8 représente une vue schématique en coupe transversale d'un moteur à cylindres disposés en V dont le mécanisme de modification du taux de compression comporte une tige solidaire de l'excentrique qui coulisse par rapport à un balancier ; La figure 9 représente une vue schématique en coupe transversale d'un moteur à cylindres opposés dont le mécanisme de modification du taux de compression comporte une tige solidaire de l'excentrique qui coulisse par rapport à un coulisseau ;- Figure 8 shows a schematic cross-sectional view of an engine with cylinders arranged in a V, the compression ratio modification mechanism comprises a rod secured to the eccentric which slides relative to a balance; 9 shows a schematic view in cross section of an opposed engine having a modification mechanism of the compression ratio includes a rod integral with the eccentric which slides relative to a slider;
- La figure 11 à 14 représentent plusieurs variantes de construction de deux excentriques accolés comportant un ou plusieurs doigts situés dans un demi-plan passant par son axe.- Figure 11 to 14 show several construction variants of two contiguous eccentrics comprising one or more fingers located in a half-plane passing through its axis.
Manières de réaliser l'inventionWays to realize the invention
La figure 1 représente le pied d'une bielle (6) dans lequel se situe un excentrique (8) monté sur un maneton (5) du vilebrequin principal (4) d'un moteur à pistons alternatif. Les bras de levier (3) du vilebrequin principal (4) relie le maneton (5) au tourillon (2). Les autres éléments de la figure 1 sont construits en suivant les prescriptions du procédé selon l'invention. Les plans (7), (9) et (10) sont positionnés perpendiculairement à l'axe (1) du vilebrequin principal (4) ; ils n'ont pas de possibilité de translation par rapport à l'axe (1) du vilebrequin principal (4) ; ils représentent respectivement le plan de levier (7), le plan d'articulation (9) et le plan de déplacement du point mobile (10). Le point (12) est placé dans le plan du point mobile (10) ; ce point représente le point mobile (12). La projection du point mobile (12) selon une direction (13) sur le plan d'articulation (9) définit le point (14) ; ce point représente le point d'articulation (14). L'axe géométrique (15) est contenu dans le plan d'articulation (9) à une distance fixe du point d'articulation (14) représentée par le trait (11) ; l'axe géométrique (15) est articulé autour du point d'articulation (14) ; cet axe géométrique (15) représente l'axe articulé (15). L'axe géométrique (16) est contenu dans le plan de levier (7) ; il est parallèle à l'axe articulé (15) et fixé à l'excentrique (16). L'axe géométrique (16) représente l'axe fixé à l'excentrique (16) ; sa distance avec l'axe articulé (15) doit rester constante au cours du fonctionnement. Les caractéristiques géométriques décrites dans ce paragraphe sont maintenues pendant le fonctionnement selon le procédé avec des écarts compris dans des tolérances compatibles avec le bon fonctionnement selon le procédé et les possibilités de réalisation.Figure 1 shows the foot of a connecting rod (6) in which is located an eccentric (8) mounted on a crankpin (5) of the main crankshaft (4) of a reciprocating piston engine. The lever arms (3) of the main crankshaft (4) connects the crankpin (5) to the journal (2). The other elements of FIG. 1 are constructed by following the prescriptions of the method according to the invention. The planes (7), (9) and (10) are positioned perpendicular to the axis (1) of the main crankshaft (4); they have no possibility of translation relative to the axis (1) of the main crankshaft (4); they respectively represent the lever plane (7), the articulation plane (9) and the plane of movement of the movable point (10). The point (12) is placed in the plane of the mobile point (10); this point represents the moving point (12). The projection of the movable point (12) in a direction (13) on the articulation plane (9) defines the point (14); this point represents the point of articulation (14). The geometric axis (15) is contained in the articulation plane (9) at a fixed distance from the articulation point (14) represented by the line (11); the geometric axis (15) is articulated around the point of articulation (14); this geometric axis (15) represents the articulated axis (15). The geometric axis (16) is contained in the lever plane (7); it is parallel to the articulated axis (15) and fixed to the eccentric (16). The geometric axis (16) represents the axis fixed to the eccentric (16); its distance from the articulated axis (15) must remain constant during operation. The geometrical characteristics described in this paragraph are maintained during the operation according to the method with deviations included in tolerances compatible with the correct operation according to the method and the possibilities of realization.
Au cours du fonctionnement, lorsque le point mobile (12) est déplacé dans une direction distincte de la direction de l'axe articulé (15), son déplacement se réalise dans le plan du point mobile (10) et entraîne le point d'articulation (14) dans le plan d'articulation (9). Ce déplacement du point d'articulation (14) déplace l'axe articulé (15) selon une composante radiale à lui-même ; l'axe articulé (15) reste parallèle et à distance constante de l'axe fixé à l'excentrique (8). L'axe articulé (15) et l'axe fixé à l'excentrique (16) pivotent donc autour du point d'articulation (14) et autour du maneton (5) du vilebrequin principal (4). En conséquence, le déplacement du point mobile (12) selon une direction distincte de la direction de l'axe articulé (15) provoque une modification du calage angulaire de l'excentrique (8).During operation, when the movable point (12) is moved in a direction distinct from the direction of the articulated axis (15), its displacement takes place in the plane of the movable point (10) and drives the articulation point (14) in the articulation plane (9). This displacement of the articulation point (14) displaces the articulated axis (15) according to a radial component to itself; the articulated axis (15) remains parallel and at constant distance from the axis fixed to the eccentric (8). The articulated axis (15) and the axis fixed to the eccentric (16) therefore pivot around the point of articulation (14) and around the crank pin (5) of the main crankshaft (4). Consequently, the displacement of the movable point (12) in a direction distinct from the direction of the articulated axis (15) causes a modification of the angular setting of the eccentric (8).
A deux positions distinctes du point mobile (12), la direction entre ces deux positions n'étant pas parallèle à la direction de l'axe articulé (15) et de l'axe fixé à l'excentrique (16), correspond deux taux de compression différents de la chambre de combustion correspondante, sauf pour le cas particulier où ces deux positions ne modifient pas la distance entre l'axe (1) du vilebrequin principal (4) et l'axe du pied de bielle (6).At two distinct positions of the movable point (12), the direction between these two positions not being parallel to the direction of the articulated axis (15) and of the axis fixed to the eccentric (16), corresponds to two rates different compression of the corresponding combustion chamber, except for the particular case where the two positions do not change the distance between the axis (1) of the main crankshaft (4) and the axis of the gudgeon (6).
Le moteur (20) dans lequel interviennent le procédé et le dispositif comporte au moins une culasse (21), (21a), (21b), une chambre de combustion, un vilebrequin principal (4), un carter (24) qui solidarise la ou les chambres de combustion à la partie fixe des paliers (51) du vilebrequin principal (4). Le dispositif selon l'invention permet de modifier le taux de compression de chaque chambre de combustion qui comporte un piston (22), (22a), une chemise (23), (23a), (23b), une bielle (6), (6a), (6b), un excentrique (8), (8a), (8b) fixé entre le maneton (5) du vilebrequin principal (4) et le pied de la bille (6), (6a), (6b).The engine (20) in which the process and the device operate comprises at least one cylinder head (21), (21a), (21b), a combustion chamber, a main crankshaft (4), a casing (24) which secures the or the combustion chambers at the fixed part of the bearings (51) of the main crankshaft (4). The device according to the invention makes it possible to modify the compression ratio of each combustion chamber which comprises a piston (22), (22a), a jacket (23), (23a), (23b), a connecting rod (6), (6a), (6b), an eccentric (8), (8a), (8b) fixed between the crankpin (5) of the main crankshaft (4) and the ball foot (6), (6a), (6b ).
La manière préférée pour réaliser l'invention est représentée sur les figures 8 et 14. Le dispositif de modification du taux de compression permet d'orienter chaque excentrique (8), (8a), (8b) placé entre le pied d'une bielle (6), (6a), (6b) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4) du moteur (20) à l'aide d'une tige (35) dont la direction est articulée sur un pivot (29). La tige (35) est solidaire de l'excentrique (8), (8a), (8b), d'une joue (50) et d'un doigt (90) ; ce doigt (90) est orienté vers un demi-espace défini par un plan (110) solidaire de l'excentrique (8), (8a), (8b), ce plan contenant l'axe du maneton (5) du vilebrequin principal (4). La tige (35) coulisse dans la pièce articulée (30) fixée au pivot (29). Le pivot (29), représenté par un cercle en trait pointillé sur la figure 8, est articulé dans les bras articulés d'un balancier (39). Le système de guidage du balancier (39) comporte l'axe de pivotement (38) représenté par un cercle en trait pointillé sur la figure 8. Le balancier (39) pivote pendant le fonctionnement autour de cet axe de pivotement (38). La position de l'axe de pivotement (38) permet un fonctionnement sans interférence avec l'équipage mobile du moteur (20). L'ensemble est construit pour respecter pendant le fonctionnement des caractéristiques géométriques comprises dans des tolérances compatibles avec les possibilités de réalisation ainsi qu'avec le bon fonctionnement du dispositif et du moteur. Ces caractéristiques géométriques sont les suivantes : l'axe de la partie coulissante de la tige (35) est dans un plan de levier (7) perpendiculaire à l'axe (1) du vilebrequin principal (4), les déplacements du pivot (29) et des bras articulés du balancier (39) sont réalisés dans des plans de projection (9) et des plans de déplacement du point mobile (10) perpendiculaires à l'axe (1) du vilebrequin principal (4), l'axe du pivot (29) est parallèle à l'axe (1) du vilebrequin principal (4). Les bras articulés du balancier (39) sont asservis en position grâce au dispositif décrit ci-après. Un engrenage est fixé sur l'un des bras articulés du balancier (39). Les autres bras du balancier (39) sont solidarisés en rotation à cet engrenage par les traverses (31). L'engrenage précité engrène la vis (32). La vis (32) est guidée en rotation dans le carter (24) et accouplée en rotation à deux turbines (26) et (81) par l'intermédiaire de deux réducteurs de vitesse (27) et (80). Les sens de montage des deux turbines (26) et (81) sont réalisés de sorte que l'une des deux turbines (26) fournit à la vis (32) un couple de rotation de sens inverse au couple de rotation fourni par l'autre turbine (81). Ces deux turbines (26) et (81) sont alimentées par les gaz d'échappement du moteur (20) grâce à des canalisations et des vannes asservies, non-représentées. Ces vannes sont pilotées par un calculateur du moteur (20) afin de faire converger le taux de compression du moteur (20) vers les valeurs calculées par ce calculateur. La figure 8 présente la manière préférée pour réaliser l'invention appliquée à un moteur dont les cylindres sont disposés en V. Cette manière préférée pour réaliser l'invention s'applique également aux moteurs dont les cylindres sont disposés soit en ligne, soit en opposition, soit en plusieurs V. La figure 3 présente, pour un moteur en ligne, un dispositif d'orientation de l'excentrique (8) comportant une tige solidaire de l'excentrique (8) articulée sur le pivot (29), ce pivot (29) étant articulé sur les bras de levier d'un balancier (39). L'équipage mobile est équilibré par les masses d'équilibrage (25). Une autre manière de guider chaque pivot (29) en conformité avec le procédé, consiste soit à articuler chaque pivot (29) dans un coulisseau (28), soit à fixer chaque pivot (29) dans un coulisseau (28). Le système de guidage de chaque coulisseau (28) comporte par exemple un guide rectiligne (33) dont la direction de guidage est contenue dans des plans de projection (9) et des plans du point mobile (10) perpendiculaires à l'axe (1) du vilebrequin principal (4). Cette autre manière pour réaliser le guidage du pivot (29) est illustrée sur les figures 2 et 9. La figure 9 concerne un moteur à cylindres opposés. La tige (35) est solidaire de l'excentriqueThe preferred way of carrying out the invention is shown in FIGS. 8 and 14. The device for modifying the compression ratio makes it possible to orient each eccentric (8), (8a), (8b) placed between the foot of a connecting rod (6), (6a), (6b) and the crankpin (5) corresponding to the main crankshaft (4) of the engine (20) using a rod (35) whose direction is articulated on a pivot (29). The rod (35) is integral with the eccentric (8), (8a), (8b), a cheek (50) and a finger (90); this finger (90) is oriented towards a half-space defined by a plane (110) integral with the eccentric (8), (8a), (8b), this plane containing the axis of the crankpin (5) of the main crankshaft (4). The rod (35) slides in the articulated part (30) fixed to the pivot (29). The pivot (29), represented by a circle in dotted lines in FIG. 8, is articulated in the articulated arms of a pendulum (39). The balance guide system (39) comprises the pivot axis (38) represented by a circle in dotted lines in FIG. 8. The balance (39) pivots during operation around this pivot axis (38). The position of the pivot axis (38) allows operation without interference with the mobile engine assembly (20). The assembly is constructed to respect, during operation, geometric characteristics included in tolerances compatible with the possibilities of realization as well as with the proper functioning of the device and the motor. These geometric characteristics are as follows: the axis of the sliding portion of the rod (35) is in a lever plane (7) perpendicular to the axis (1) of the main crankshaft (4), the movements of the pivot (29 ) and articulated arms of the balance (39) are made in projection planes (9) and displacement planes of the movable point (10) perpendicular to the axis (1) of the main crankshaft (4), the axis of the pivot (29) is parallel to the axis (1) of the main crankshaft (4). The articulated arms of the balance wheel (39) are slaved in position using the device described below. A gear is fixed on one of the articulated arms of the balance (39). The other arms of the balance (39) are secured in rotation to this gear by the crosspieces (31). The aforementioned gear meshes with the screw (32). The screw (32) is guided in rotation in the casing (24) and coupled in rotation to two turbines (26) and (81) by means of two speed reducers (27) and (80). The mounting directions of the two turbines (26) and (81) are made so that one of the two turbines (26) supplies the screw (32) with a torque in the opposite direction to the torque provided by the another turbine (81). These two turbines (26) and (81) are supplied by the exhaust gases from the engine (20) by means of pipes and slave valves, not shown. These valves are controlled by an engine computer (20) in order to make the engine compression ratio (20) converge towards the values calculated by this computer. FIG. 8 shows the preferred way to carry out the invention applied to an engine whose cylinders are arranged in V. This preferred way to carry out the invention also applies to engines whose cylinders are arranged either in line or in opposition , or in several V. Figure 3 presents, for an in-line motor, an eccentric orientation device (8) comprising a rod integral with the eccentric (8) articulated on the pivot (29), this pivot (29) being articulated on the lever arms d 'a pendulum (39). The moving part is balanced by the balancing weights (25). Another way of guiding each pivot (29) in accordance with the method, is either to articulate each pivot (29) in a slide (28), or to fix each pivot (29) in a slide (28). The guide system of each slide (28) comprises for example a rectilinear guide (33) whose guide direction is contained in projection planes (9) and planes of the mobile point (10) perpendicular to the axis (1 ) of the main crankshaft (4). This other way of carrying out the guiding of the pivot (29) is illustrated in FIGS. 2 and 9. FIG. 9 relates to an engine with opposite cylinders. The rod (35) is integral with the eccentric
(8a) et articulée sur la rotule (91). La rotule (91) est guidée dans le coulisseau (28).(8a) and articulated on the ball joint (91). The ball joint (91) is guided in the slide (28).
Une manière de limiter le nombre d'actionneur d'un moteur (20) équipé de plusieurs cylindres (23) et d'un dispositif de modification du taux de compression avec plusieurs coulisseaux (28), consiste à lier les coulisseaux (28) entre eux par des traverses (31). Deux coulisseaux (28) sont entraînés chacun par une vis (32). Les deux vis (32) sont liées par une chaîne cinématique afin d'obtenir des déplacements identiques pour tous les coulisseaux (28). Une autre manière d'orienter l'excentrique (8), (8a), (8b) avec la tige (35) consiste à faire coulisser la tige (35) dans l'alésage d'une pièce d'orientation angulaire (70) solidaire de l'excentrique (8), (8a), (8b) et de fixer la tige (35) à une pièce articulée (61) qui pivote sur l'axe du pivot (29) au cours du fonctionnement. La figure 7 illustre cette construction. Une autre manière pour réaliser l'invention est représentée sur la figure 6.One way of limiting the number of actuators of a motor (20) equipped with several cylinders (23) and of a device for modifying the compression ratio with several slides (28), consists in linking the slides (28) between them by crosspieces (31). Two slides (28) are each driven by a screw (32). The two screws (32) are linked by a kinematic chain in order to obtain identical displacements for all the slides (28). Another way of orienting the eccentric (8), (8a), (8b) with the rod (35) consists in sliding the rod (35) in the bore of an angular orientation part (70) integral with the eccentric (8), (8a), (8b) and to fix the rod (35) to an articulated part (61) which pivots on the pivot axis (29) during operation. Figure 7 illustrates this construction. Another way to realize the invention is shown in Figure 6.
Pour chaque excentrique (8), (8a), (8b) placé entre un pied de bielle (6) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4), la tige (35) est solidaire de l'excentrique (8) et d'une pièce articulée (61) guidée en rotation sur l'axe du pivot (29a), (29b), (29c). Les pivots (29a), (29b), (29c) constituent des manetons d'un vilebrequin d'orientation. Ce vilebrequin d'orientation est formé des pivots (29a), (29b), (29c), les leviers (41) reliant les pivots (29a), (29b), (29c) aux tourillons (42) correspondant de ce vilebrequin d'orientation. Le vilebrequin d'orientation est guidé et orienté par un système de guidage qui comporte un châssis (60) articulé autour d'un axe confondu avec l'axe du vilebrequin principal (4). Les paliers du vilebrequin d'orientation sont fixés sur le châssis (60). Le système de guidage et le vilebrequin d'orientation sont construits pour respecter, pendant le fonctionnement, des caractéristiques géométriques comprises dans des tolérances compatibles avec les possibilités de réalisation ainsi qu'avec le bon fonctionnement du dispositif et du moteur. Ces caractéristiques géométriques sont les suivantes : les déplacements de chaque pivot (29a), (29b), (29c) sont réalisés dans le plan (9) perpendiculaires à l'axe (1) du vilebrequin principal (4), chaque pivot (29a), (29b). (29c) et l'axe (1) du vilebrequin d'orientation sont parallèles à l'axe (1) du vilebrequin principal (4), l'axe d'articulation du châssis est confondu avec l'axe (1) du vilebrequin principal (4), la longueur des leviers (41) de chaque maneton du vilebrequin d'orientation qui constitue les pivots (29a), (29b), (29c) est égale à la longueur des leviers (3) du maneton (5) correspondant appartenant au vilebrequin principal (4), le vilebrequin d'orientation est lié en rotation au vilebrequin principal (4) de sorte que les leviers (41) et (3) des manetons de ces deux vilebrequins correspondant à une même chambre de combustion soient toujours parallèles, cette caractéristique est obtenue grâce au fait que le vilebrequin principal (4) et le vilebrequin d'orientation possèdent chacun trois les leviers (41) et (3) décalés de cent vingt degrés. Les trois pivots (29a), (29b), (29c) sont représentés partiellement sur la figure 6.For each eccentric (8), (8a), (8b) placed between a connecting rod end (6) and the crankpin (5) corresponding to the main crankshaft (4), the rod (35) is integral with the eccentric (8 ) and an articulated part (61) guided in rotation on the axis of the pivot (29a), (29b), (29c). The pivots (29a), (29b), (29c) constitute crank pins of an orientation crankshaft. This orientation crankshaft is formed of pivots (29a), (29b), (29c), the levers (41) connecting the pivots (29a), (29b), (29c) to the pins (42) corresponding to this crankshaft d 'orientation. The orientation crankshaft is guided and oriented by a guide system which comprises a chassis (60) articulated around an axis coincident with the axis of the main crankshaft (4). The bearings of the orientation crankshaft are fixed to the chassis (60). The guidance system and the orientation crankshaft are constructed to respect, during operation, geometric characteristics included within tolerances compatible with the possibilities of realization as well as with the proper functioning of the device and of the motor. These geometric characteristics are as follows: the displacements of each pivot (29a), (29b), (29c) are produced in the plane (9) perpendicular to the axis (1) of the main crankshaft (4), each pivot (29a ), (29b). (29c) and the axis (1) of the orientation crankshaft are parallel to the axis (1) of the main crankshaft (4), the axis of articulation of the chassis coincides with the axis (1) of the crankshaft main (4), the length of the levers (41) of each crankpin of the orientation crankshaft which constitutes the pivots (29a), (29b), (29c) is equal to the length of the levers (3) of the crankpin (5) corresponding to the main crankshaft (4), the orientation crankshaft is linked in rotation to the main crankshaft (4) so that the levers (41) and (3) of the crank pins of these two crankshafts corresponding to the same combustion chamber are always parallel, this characteristic is obtained thanks to the fact that the main crankshaft (4) and the orientation crankshaft each have three levers (41) and (3) offset by one hundred and twenty degrees. The three pivots (29a), (29b), (29c) are partially represented in FIG. 6.
Pour toutes les manières de guider le pivot (29), (29a), (29b), (29c) décrites ci-dessus, soit le coulisseau (28), soit les bras articulés du balancier (39), soit le châssis (60) peuvent être entraînés par une vis (32) accouplée à une seule turbine (26) par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse (27) et d'un frein (34) piloté par le calculateur du moteur. Le pas de la vis (32) est tel que l'entraînement mécanique est réversible. Le sens de montage de la turbine (26) permet de d'accroître le taux de compression. Les poussées des bielles sur les excentriques motorisent la diminution du taux de compression. Le frein (34) permet de contrôler le sens de modification du taux de compression ou de stopper cette modification. La construction décrite dans ce paragraphe est illustrée sur les figures 2, 3, 6 et 7.For all the ways of guiding the pivot (29), (29a), (29b), (29c) described above, either the slide (28), or the articulated arms of the pendulum (39), or the chassis (60 ) can be driven by a screw (32) coupled to a single turbine (26) via a speed reducer (27) and a brake (34) controlled by the engine computer. The pitch of the screw (32) is such that the mechanical drive is reversible. The mounting direction of the turbine (26) allows to increase the compression ratio. The thrusts of the connecting rods on the eccentrics motorize the reduction in the compression ratio. The brake (34) makes it possible to control the direction of modification of the compression ratio or to stop this modification. The construction described in this paragraph is illustrated in Figures 2, 3, 6 and 7.
Le mécanisme de modification du taux de compression représenté sur la figure 9 est entraîné par un vérin hydraulique (93). Ce vérin hydraulique est alimenté par les canalisations (55) et (56). Il est lié au coulisseau (28) par l'intermédiaire de la tige (92). Les figures 4 et 5 représentent une autre manière pour réaliser l'invention.The mechanism for changing the compression ratio shown in FIG. 9 is driven by a hydraulic cylinder (93). This hydraulic cylinder is supplied by the pipes (55) and (56). It is linked to the slide (28) via the rod (92). Figures 4 and 5 show another way to realize the invention.
Pour chaque excentrique (8), (8a), (8b) placé entre un pied de bielle (6) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4), la tige (35) est solidaire de l'excentrique (8) et coulisse dans la pièce articulée (30) guidée sur le pivot (29). Les pivots (29) constituent des manetons d'un vilebrequin d'orientation. Ce vilebrequin d'orientation est formé des pivots (29), des leviers (41) reliant les pivots (29) aux tourillons (42) correspondant de ce vilebrequin d'orientation. Ce vilebrequin d'orientation est guidé dans des paliers (43) dont les parties fixes sont solidaires du carter (24). Ce vilebrequin d'orientation est lié en rotation au vilebrequin principal (4) avec une courroie crantée, non-représentée, et deux poulies (53) et (57) de même diamètre et possédant le même nombre de dents. Le calage angulaire du vilebrequin d'orientation par rapport au vilebrequin principal (4) est modifiable pendant le fonctionnement grâce au dispositif de calage variable (54). Le dispositif de calage variable (54) est actionné par hydraulique ; il est alimenté en fluide hydraulique par les canalisations (55) et (56).For each eccentric (8), (8a), (8b) placed between a connecting rod end (6) and the crankpin (5) corresponding to the main crankshaft (4), the rod (35) is integral with the eccentric (8 ) and slides in the articulated part (30) guided on the pivot (29). The pivots (29) constitute crank pins of an orientation crankshaft. This orientation crankshaft is formed of pivots (29), levers (41) connecting the pins (29) with trunnions (42) corresponding to this crankshaft orientation. This orientation crankshaft is guided in bearings (43) whose fixed parts are integral with the casing (24). This orientation crankshaft is linked in rotation to the main crankshaft (4) with a toothed belt, not shown, and two pulleys (53) and (57) of the same diameter and having the same number of teeth. The angular setting of the orientation crankshaft relative to the main crankshaft (4) can be modified during operation by means of the variable timing device (54). The variable timing device (54) is hydraulically actuated; it is supplied with hydraulic fluid through the pipes (55) and (56).
Le vérin hydraulique (93) ou le dispositif de calage variable (54) peuvent être alimentés par une pompe hydraulique, non-représentée sur les figures.The hydraulic cylinder (93) or the variable timing device (54) can be supplied by a hydraulic pump, not shown in the figures.
Une autre manière pour alimenter en liquide sous pression le vérin hydraulique (93) ou le dispositif de calage variable (54) est représenté sur la figure 10. Un vérin à gaz (103) actionne un vérin sur-presseur (106). Les canalisations d'entrée (100a), (100b) des chambres (102a), (102b) du vérin à gaz (103) sont contrôlées par des vannes (101a), (101b) et alimentées en gaz d'échappement. Les canalisations de sortie (105a). (105b) sont contrôlée par des vannes (104a), (104b) et reliées à l'air libre. Chacune des deux chambres (107a), (107b) du vérin sur- presseur (106) est reliée à une canalisation hydraulique (55) ou (56) d'alimentation du vérin hydraulique (93) ou du dispositif de calage variable (54), par l'intermédiaire de deux branches parallèles dont l'une est équipée d'une vanne (108c), (108b) et l'autre d'une vanne (108a), (108d) et d'un clapet anti-retour (109a), (109b). Ce clapet anti-retour (109a), (109b) stoppe le flux de liquide hydraulique dans la branche correspondante vers le vérin sur-presseur (106). Ainsi, si l'une des deux vannes (108c) ou (108b) qui n'est pas en série avec un clapet antiretour (109a), (109b) est fermée, alors que les trois autres vannes hydrauliques sont ouvertes, le seul déplacement possible du piston du sur-presseur est le déplacement qui diminue le volume de la chambre (107a), (107b) reliée à la vanne fermée (108c) ou (108b). Ce montage permet donc à la fois de contrôler aisément le sens de modification du taux de compression et d'utiliser les gaz d'échappement.Another way to supply pressurized liquid to the hydraulic cylinder (93) or the variable timing device (54) is shown in FIG. 10. A gas cylinder (103) actuates a booster cylinder (106). The inlet pipes (100a), (100b) of the chambers (102a), (102b) of the gas spring (103) are controlled by valves (101a), (101b) and supplied with exhaust gas. The outlet pipes (105a). (105b) are controlled by valves (104a), (104b) and connected to the free air. Each of the two chambers (107a), (107b) of the booster cylinder (106) is connected to a hydraulic pipe (55) or (56) supplying the hydraulic cylinder (93) or the variable timing device (54) , via two parallel branches, one of which is fitted with a valve (108c), (108b) and the other with a valve (108a), (108d) and a non-return valve ( 109a), (109b). This non-return valve (109a), (109b) stops the flow of hydraulic liquid in the corresponding branch to the overpressure cylinder (106). Thus, if one of the two valves (108c) or (108b) which is not in series with a non-return valve (109a), (109b) is closed, while the other three hydraulic valves are open, the only movement possible of the piston of the booster is the displacement which decreases the volume of the chamber (107a), (107b) connected to the closed valve (108c) or (108b). This arrangement therefore makes it possible both to easily control the direction of modification of the compression ratio and to use the exhaust gases.
Selon une autre caractéristique, les deux chambres (107a), (107b) du sur- presseur (106) sont également reliée à une réserve hydraulique par l'intermédiaire de deux clapets anti-retour (109c), (109d). Le sens de montage de ces deux clapets anti-retour (109c), (109d) permet uniquement le passage du liquide depuis la réserve hydraulique vers le sur-presseur (106). Ce montage permet de remplir le sur-presseur en cas de fuite, dans la limite de la capacité de la réserve d'huile.According to another characteristic, the two chambers (107a), (107b) of the booster (106) are also connected to a hydraulic reserve by means of two non-return valves (109c), (109d). The mounting direction of these two non-return valves (109c), (109d) only allows the passage of the liquid from the hydraulic reserve to the supercharger (106). This assembly allows the booster to be filled in the event of a leak, within the limit of the capacity of the oil reserve.
Selon une variante de la construction de l'ensemble constitué du vérin à gaz (103) et du vérin sur-presseur (106), les canalisations de sortie (105a), (105b) du vérin à gaz (103) sont reliées à l'aspiration du moteur (20). Cette variante n'est pas représentée sur les figures.According to a variant of the construction of the assembly consisting of the gas cylinder (103) and the overpressure cylinder (106), the outlet pipes (105a), (105b) of the gas cylinder (103) are connected to the motor suction (20). This variant is not shown in the figures.
Les excentriques (8), (8a), (8b) sont formés de deux demi coquilles (121) et (122). Cette construction représentée sur les figures 11 à 14 facilite le montage.The eccentrics (8), (8a), (8b) are formed by two half shells (121) and (122). This construction shown in Figures 11 to 14 facilitates assembly.
Les figures 11 à 12 présentent la liaison rigide entre la tige (35) et l'excentrique (8), (8a), (8b). Cette liaison rigide entre la tige (35) et l'excentrique (8), (8a), (8b) comporte une plaque (52), un ou plusieurs doigts (90) et une ou plusieurs joues (50). La plaque (52) forme l'interface entre la tige (35) et le ou les doigts (90). Le ou les doigts (90) sont prolongés par les joues (50). Lorsque ces pièces sont assemblées sur le moteur (20), le ou les doigts (90) sont en dehors de l'encombrement du chapeau de bielle et relie la plaque (52), alors que la ou les joues (50) sont intégrées partiellement ou totalement dans l'épaisseur du pied de la bielle 6 ou du chapeau de la bielle 6 et relie les excentriques (8), (8a), (8b).Figures 11 to 12 show the rigid connection between the rod (35) and the eccentric (8), (8a), (8b). This rigid connection between the rod (35) and the eccentric (8), (8a), (8b) comprises a plate (52), one or more fingers (90) and one or more cheeks (50). The plate (52) forms the interface between the rod (35) and the finger (s) (90). The finger (s) (90) are extended by the cheeks (50). When these parts are assembled on the engine (20), the finger (s) (90) are outside the size of the connecting rod cap and connects the plate (52), while the cheek (s) (50) are partially integrated or completely in the thickness of the foot of the connecting rod 6 or of the cap of the connecting rod 6 and connects the eccentrics (8), (8a), (8b).
Selon la manière préférée de fixation de la tige (35) à l'excentrique (8), (8a), (8b), le ou les doigts (90) solidaire des joues (50) sont tous orientés vers un demi- espace défini par un plan (110) solidaire de l'excentrique (8), (8a), (8b), ce plan contenant l'axe (120) du diamètre intérieur de l'excentrique (8), (8a), (8b). Ce demi-espace est symbolisé sur la figure 11 par le rectangle (111). L'axe (120) du diamètre intérieur de l'excentrique (8), (8a), (8b) est confondu avec l'axe du maneton (5) du vilebrequin principal (4) lorsque ces pièces sont assemblées sur le moteur (20)According to the preferred way of fixing the rod (35) to the eccentric (8), (8a), (8b), the finger or fingers (90) integral with the cheeks (50) are all oriented towards a defined half-space by a plane (110) integral with the eccentric (8), (8a), (8b), this plane containing the axis (120) of the internal diameter of the eccentric (8), (8a), (8b) . This half-space is symbolized in FIG. 11 by the rectangle (111). The axis (120) of the internal diameter of the eccentric (8), (8a), (8b) coincides with the axis of the crank pin (5) of the main crankshaft (4) when these parts are assembled on the engine ( 20)
Les figures 12 à 14 représente plusieurs manières de construire la liaison entre deux excentriques (8a), (8b) accolés et la tige (35). Sur la figure (12), les joues (50) séparent les deux excentriques (8a), (8b). Sur les figures 13 et 14, deux joues (50) sont fixées de façon indémontable sur la demi coquille (122) la plus proche de la tige (35). Les deux joues (50) sont placées de part et d'autre de l'ensemble formé des deux excentriques (8a), (8b) accolés. La demi coquille (121) est fixée à la demi coquille (122) par des vis de fixation (130).Figures 12 to 14 show several ways of constructing the connection between two eccentrics (8a), (8b) placed side by side and the rod (35). In Figure (12), the cheeks (50) separate the two eccentrics (8a), (8b). In FIGS. 13 and 14, two cheeks (50) are fixed in a non-removable manner on the half-shell (122) closest to the rod (35). The two cheeks (50) are placed on either side of the assembly formed by the two eccentrics (8a), (8b) joined. The half shell (121) is fixed to the half shell (122) by fixing screws (130).
Possibilités d'application industrielleIndustrial application possibilities
Cette invention peut s'appliquer aux moteurs et aux compresseurs à pistons alternatifs animés par un vilebrequin, dont les chambres de combustion ou les chambres de compression sont disposées soit en ligne, soit en opposition, soit en N, soit selon une pluralité de V. This invention can be applied to reciprocating piston engines and compressors driven by a crankshaft, the combustion chambers or compression chambers of which are arranged either in line, or in opposition, or in N, or according to a plurality of V.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé s'appliquant aux moteurs thermiques à combustion interne comportant une ou plusieurs chambres de combustion constituées individuellement notamment par : une culasse (21), (21a), (21b) propre ou commune à plusieurs chambres de combustion, une chemise (23), (23a), (23b), un piston (22), (22a) à mouvements alternatifs, une bielle (6), (6a), (6b), un vilebrequin (4), un excentrique (8), (8a), (8b) placé entre le pied de bielle (6), (6a), (6b) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin (4), caractérisé en ce que ce procédé consiste à modifier le taux de compression de chaque chambre de combustion en réalisant les fonctions décrites ci-après, avec des écarts possibles compris dans des tolérances compatibles avec le bon fonctionnement et les possibilités de réalisation :1) Method applying to internal combustion thermal engines comprising one or more combustion chambers individually constituted in particular by: a cylinder head (21), (21a), (21b) clean or common to several combustion chambers, a jacket (23 ), (23a), (23b), a reciprocating piston (22), (22a), a connecting rod (6), (6a), (6b), a crankshaft (4), an eccentric (8), ( 8a), (8b) placed between the big end (6), (6a), (6b) and the crankpin (5) corresponding to the crankshaft (4), characterized in that this process consists in modifying the compression ratio of each combustion chamber by performing the functions described below, with possible deviations included in tolerances compatible with the proper functioning and the possibilities of realization:
- déplacer un point (12) dans un plan (10) orthogonal à l'axe (1) du vilebrequin (4) ;- move a point (12) in a plane (10) orthogonal to the axis (1) of the crankshaft (4);
- maintenir un axe géométrique (15) dans un plan (9) orthogonal à l'axe (1) du vilebrequin (4) et articuler cet axe géométrique (15) autour du point d'intersection (14) de la projection du point (12) cité à l'alinéa précédent avec le plan (9) de rotation de cet axe géométrique(15) ; choisir un autre axe géométrique (16) contenu dans un plan (7) également orthogonal à l'axe (1) du vilebrequin (4) et maintenir le parallélisme et une distance fixe entre les deux axes géométriques (15) et (16) précités, de sorte que leur direction lorsque le piston (22), (22a) est au point mort haut, et la direction du déplacement du point (12) cité au premier alinéa soient distinctes ;- maintain a geometric axis (15) in a plane (9) orthogonal to the axis (1) of the crankshaft (4) and articulate this geometric axis (15) around the point of intersection (14) of the projection of the point ( 12) cited in the preceding paragraph with the plane (9) of rotation of this geometric axis (15); choose another geometric axis (16) contained in a plane (7) also orthogonal to the axis (1) of the crankshaft (4) and maintain the parallelism and a fixed distance between the two aforementioned geometric axes (15) and (16) , so that their direction when the piston (22), (22a) is in top dead center, and the direction of movement of the point (12) mentioned in the first paragraph are distinct;
- maintenir une position relative figée entre l'axe géométrique (16) objet du choix cité à l'alinéa précédent, et l'excentrique (8) placé entre le pied de bielle (6) et le maneton (5) du vilebrequin (4).- maintain a fixed relative position between the geometric axis (16) object of the choice mentioned in the preceding paragraph, and the eccentric (8) placed between the connecting rod end (6) and the crankpin (5) of the crankshaft (4 ).
2) Dispositif intégré à un moteur (20) à combustion interne à pistons (22), (22a) alternatifs animés par un vilebrequin principal (4) comportant un excentrique (8), (8a), (8b) placé entre le pied de chaque bielle (6), (6a), (6b) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4) est caractérisé en ce que chaque excentrique (8), (8a), (8b) placé entre le pied de chaque bielle (6), (6a), (6b) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4) est orienté à l'aide d'une tige (35) dont la direction est articulée sur un pivot (29), (29a), (29b), (29c).2) Device integrated into an internal combustion engine (20) with reciprocating pistons (22), (22a) driven by a main crankshaft (4) comprising an eccentric (8), (8a), (8b) placed between the foot of each connecting rod (6), (6a), (6b) and the corresponding crankpin (5) of the main crankshaft (4) is characterized in that each eccentric (8), (8a), (8b) placed between the foot of each connecting rod (6), (6a), (6b) and the crankpin (5) corresponding to the main crankshaft (4) is oriented using a rod (35) whose direction is articulated on a pivot (29), (29a), (29b), (29c).
3) Dispositif intégré à un moteur (20) à combustion interne à pistons (22), (22a) alternatifs animés par un vilebrequin principal (4) comportant un excentrique (8), (8a), (8b) placé entre le pied de chaque bielle (6), (6a), (6b) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4) caractérisé en ce que d'une part chaque excentrique (8), (8a), (8b) placé entre le pied de chaque bielle (6), (6a), (6b) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4) est orienté à l'aide d'une tige (35) dont la direction est articulée sur un pivot (29), (29a), (29b), (29c), d'autre part la tige (35) est solidaire de l'excentrique (8), (8a), (8b) et une partie de cette tige (35) coulisse dans une pièce articulée (30) sur l'axe du pivot (29), (29a), (29b), (29c), ce pivot (29), (29a), (29b), (29c) est fixé ou articulé, soit sur un coulisseau (28), soit sur les bras articulés d'un balancier (39), ce coulisseau (28) ou ces bras articulés du balancier (39) sont guidés par un système de guidage et asservi en position, l'ensemble est construit pour respecter, pendant le fonctionnement, des caractéristiques géométriques comprises dans des tolérances compatibles avec les possibilités de réalisation ainsi qu'avec le bon fonctionnement du dispositif et du moteur (20), ces caractéristiques géométriques étant telles que l'axe de la partie coulissante de la tige (35) est dans un plan (7) perpendiculaire à l'axe (1) du vilebrequin principal (4), les déplacements du pivot (29), (29a). (29b), (29c), du coulisseau (28) ou des bras articulés sont réalisés dans des plans (9) et (10) perpendiculaires à l'axe (1) du vilebrequin principal (4), l'axe du pivot (29), (29a), (29b), (29c) est parallèle à l'axe (1) du vilebrequin principal (4).3) Device integrated into an internal combustion engine (20) with reciprocating pistons (22), (22a) driven by a main crankshaft (4) comprising an eccentric (8), (8a), (8b) placed between the foot of each connecting rod (6), (6a), (6b) and the crankpin (5) corresponding to the main crankshaft (4) characterized in that on the one hand each eccentric (8), (8a), (8b) placed between the foot of each connecting rod (6), (6a), (6b) and the crankpin ( 5) corresponding to the main crankshaft (4) is oriented using a rod (35) whose direction is articulated on a pivot (29), (29a), (29b), (29c), on the other hand the rod (35) is integral with the eccentric (8), (8a), (8b) and part of this rod (35) slides in an articulated part (30) on the axis of the pivot (29), ( 29a), (29b), (29c), this pivot (29), (29a), (29b), (29c) is fixed or articulated, either on a slide (28) or on the articulated arms of a pendulum (39), this slide (28) or these articulated arms of the balance (39) are guided by a guidance system and controlled in position, the assembly is constructed to respect, during operation, geometric characteristics included within compatible tolerances with the possibilities of realization as well as with the b is operation of the device and of the motor (20), the geometrical characteristics being such that the axis of the sliding portion of the rod (35) is in a plane (7) perpendicular to the axis (1) of the main crankshaft (4 ), the movements of the pivot (29), (29a). (29b), (29c), of the slide (28) or of the articulated arms are produced in planes (9) and (10) perpendicular to the axis (1) of the main crankshaft (4), the axis of the pivot ( 29), (29a), (29b), (29c) is parallel to the axis (1) of the main crankshaft (4).
4) Dispositif intégré à un moteur (20) à combustion interne à pistons (22), (22a) alternatifs animés par un vilebrequin principal (4) comportant un excentrique (8), (8a), (8b) placé entre le pied de chaque bielle (6), (6a), (6b) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4) caractérisé en ce que d'une part chaque excentrique (8), (8a), (8b) placé entre le pied de chaque bielle (6), (6a), (6b) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4) est orienté à l'aide d'une tige (35) dont la direction est articulée sur un pivot (29), (29a), (29b), (29c), d'autre part une partie de la tige (35) coulisse dans une pièce d'orientation angulaire (70) solidaire de l'excentrique (8), (8a), (8b), cette tige (35) coulissante est également solidaire avec une pièce articulée (61) sur l'axe du pivot (29), (29a), (29b), (29c), ce pivot (29), (29a), (29b), (29c) est fixé ou articulé, soit sur un coulisseau (28), soit sur les bras articulés d'un balancier (39), ce coulisseau (28) ou ce balancier (39) est guidé par un système de guidage et asservis en position, l'ensemble est construit pour respecter, pendant le fonctionnement, des caractéristiques géométriques comprises dans des tolérances compatibles avec les possibilités de réalisation ainsi qu'avec le bon fonctionnement du dispositif et du moteur, ces caractéristiques géométriques sont telles que l'axe de la partie couhssante de la tige (35) est dans un plan (7) perpendiculaire à l'axe (1) du vilebrequin principal (4), les déplacements du pivot (29), (29a), (29b), (29c), du coulisseau (28) ou des bras articulés sont réalisés dans des plans (9) et (10) perpendiculaires à l'axe (1) du vilebrequin principal (4), l'axe du pivot (29), (29a), (29b), (29c) est parallèle à l'axe (1) du vilebrequin principal (4).4) Device integrated into an internal combustion engine (20) with reciprocating pistons (22), (22a) driven by a main crankshaft (4) comprising an eccentric (8), (8a), (8b) placed between the foot of each connecting rod (6), (6a), (6b) and the crankpin (5) corresponding to the main crankshaft (4) characterized in that on the one hand each eccentric (8), (8a), (8b) placed between the foot of each connecting rod (6), (6a), (6b) and the crankpin (5) corresponding to the main crankshaft (4) is oriented using a rod (35) whose direction is articulated on a pivot ( 29), (29a), (29b), (29c), on the other hand, part of the rod (35) slides in an angular orientation part (70) integral with the eccentric (8), (8a) , (8b), this sliding rod (35) is also integral with an articulated part (61) on the axis of the pivot (29), (29a), (29b), (29c), this pivot (29), ( 29a), (29b), (29c) is fixed or articulated, either on a slide (28), or on the articulated arms of a pendulum (39), this slide (28) or this pendulum (39) is guided by a guidance system and slaved in position, the assembly is constructed to respect, during operation, geometric characteristics included within tolerances compatible with the possibilities of realization as well as 'with the proper functioning of the device and the engine, these geometrical characteristics are such that the axis of the couhssante part of the rod (35) is in a plane (7) perpendicular to the axis (1) of the main crankshaft (4 ), the movements of the pivot (29), (29a), (29b), (29c), the ram (28) or articulated arms are in planes (9) and (10) perpendicular to the axis (1 ) of the crankshaft main (4), the axis of the pivot (29), (29a), (29b), (29c) is parallel to the axis (1) of the main crankshaft (4).
5) Dispositif intégré à un moteur (20) à combustion interne à pistons (22), (22a) alternatifs animés par un vilebrequin principal (4) comportant un excentrique (8), (8a), (8b) placé entre le pied de chaque bielle (6), (6a), (6b) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4) caractérisé en ce que d'une part chaque excentrique (8), (8a), (8b) placé entre le pied de chaque bielle (6), (6a), (6b) et le maneton (5) correspondant du vilebrequin principal (4) est orienté à l'aide d'une tige (35) dont la direction est articulée sur un pivot (29), (29a), (29b), (29c), d'autre part la tige (35) est solidaire de l'excentrique (8), (8a), (8b) et d'une pièce articulée (61) par l'axe du pivot (29), (29a), (29b), (29c), le pivot (29), (29a), (29b), (29c) est fixé sur les bras articulés d'un balancier (39), ces bras articulés sont guidés et asservis en position, l'ensemble formé par tous les pivots (29), (29a), (29b), (29c) et tous bras articulés des balanciers (39) qui permettent d'orienter les tiges (35) solidaires des excentriques (8), (8a), (8b) placés entre les pieds de bielle (6), (6a), (6b) et les manetons (5) correspondants du vilebrequin principal (4) sont agencés pour former un vilebrequin d'orientation, chaque pivot (29), (29a), (29b), (29c) qui articule la direction d'une tige (35) solidaire d'un excentrique (8), (8a), (8b) forme un maneton de ce vilebrequin d'orientation et chaque bras articulé de balancier correspondant forme un levier (41) reliant ce maneton au tourillon (42) correspondant de ce vilebrequin d'orientation, le vilebrequin d'orientation est guidé et orienté par un système de guidage, ce système de guidage comporte un châssis (60) articulé sur un axe fixe par rapport au carter (24), les parties fixes des paliers (43) du vilebrequin d'orientation sont solidaires de ce châssis (60), le système de guidage et le vilebrequin d'orientation sont construits pour respecter, pendant le fonctionnement, des caractéristiques géométriques comprises dans des tolérances compatibles avec les possibilités de réalisation ainsi qu'avec le bon fonctionnement du dispositif et du moteur (20), ces caractéristiques géométriques sont les suivantes : - l'axe d'articulation du châssis (60) est confondu avec l'axe (1) du vilebrequin principal (4) ;5) Device integrated into an internal combustion engine (20) with reciprocating pistons (22), (22a) driven by a main crankshaft (4) comprising an eccentric (8), (8a), (8b) placed between the foot of each connecting rod (6), (6a), (6b) and the crankpin (5) corresponding to the main crankshaft (4) characterized in that on the one hand each eccentric (8), (8a), (8b) placed between the foot of each connecting rod (6), (6a), (6b) and the crankpin (5) corresponding to the main crankshaft (4) is oriented using a rod (35) whose direction is articulated on a pivot ( 29), (29a), (29b), (29c), on the other hand the rod (35) is integral with the eccentric (8), (8a), (8b) and an articulated part (61) by the axis of the pivot (29), (29a), (29b), (29c), the pivot (29), (29a), (29b), (29c) is fixed on the articulated arms of a pendulum ( 39), these articulated arms are guided and controlled in position, the assembly formed by all the pivots (29), (29a), (29b), (29c) and all the articulated arms of the pendulums (39) which allow to orient the rods (35) integral with the eccentrics (8), (8a), (8b) placed between the connecting rod ends (6), (6a), (6b) and the corresponding crank pins (5) of the crankshaft main (4) are arranged to form an orientation crankshaft, each pivot (29), (29a), (29b), (29c) which articulates the direction of a rod (35) integral with an eccentric (8) , (8a), (8b) forms a crankpin of this orientation crankshaft and each articulated arm of the corresponding pendulum forms a lever (41) connecting this crankpin to the journal (42) corresponding to this orientation crankshaft, the crankshaft orientation is guided and oriented by a guidance system, this guidance system comprises a frame (60) articulated on a fixed axis relative to the casing (24), the fixed parts of the bearings (43) of the orientation crankshaft are integral with this chassis (60), the guidance system and the orientation crankshaft are constructed to respect, during operation, Geometric ics included in tolerances compatible with the possibilities of realization as well as with the good functioning of the device and the motor (20), these geometrical characteristics are the following: - the axis of articulation of the chassis (60) is confused with the axis (1) of the main crankshaft (4);
- chaque pivot (29), (29a), (29b), (29c) et l'axe du vilebrequin d'orientation sont parallèles à l'axe (1) du vilebrequin principal (4) ;- Each pivot (29), (29a), (29b), (29c) and the axis of the orientation crankshaft are parallel to the axis (1) of the main crankshaft (4);
- les déplacements de chaque pivot (29), (29a), (29b), (29c) sont perpendiculaires à l'axe (1) du vilebrequin principal (4) ; la longueur de levier (41) de chaque maneton (40) du vilebrequin d'orientation est égale à la longueur de levier (3) du maneton (5) correspondant appartenant au vilebrequin principal (4) ; le vilebrequin d'orientation est lié en rotation au vilebrequin principal (4) de sorte que les leviers (3) et 41) de maneton (5) et (40) de ces deux vilebrequins soient toujours parallèles.- The displacements of each pivot (29), (29a), (29b), (29c) are perpendicular to the axis (1) of the main crankshaft (4); the length of the lever (41) of each crankpin (40) of the orientation crankshaft is equal to the length of the lever (3) of the corresponding crankpin (5) belonging to the main crankshaft (4); the orientation crankshaft is linked in rotation to the main crankshaft (4) so that the levers (3) and 41) of crankpin (5) and (40) of these two crankshafts are always parallel.
6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que ce dispositif comporte un actionneur (26),(81), (103) qui utilise une partie de l'enthalpie des gaz d'échappement pour contribuer à modifier le taux de compression du moteur (20).6) Device according to any one of claims 2 to 5 characterized in that this device comprises an actuator (26), (81), (103) which uses part of the enthalpy of the exhaust gas to contribute to change the compression ratio of the engine (20).
7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce qu'au moins une turbine (26) alimentée par des gaz d'échappement permet d'actionner le mécanisme de modification du taux de compression7) Device according to any one of claims 2 to 5 characterized in that at least one turbine (26) supplied by exhaust gas allows to actuate the mechanism for modifying the compression ratio
8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que un vérin à gaz (103) agit sur un vérin sur-presseur (106) afin de fournir une pression hydraulique pour agir sur le dispositif de modification du taux de compression. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 dont les excentriques (8), (8a), (8b) placés entre les pieds de bielles (6) et les manetons (5) du vilebrequin principal (4) sont solidaires d'un ou plusieurs doigts (90) caractérisé en ce que le ou les doigts (90) solidaires de chaque excentrique (8), (8a), (8b) placé entre un pied de bielle (6) et un maneton (5) de vilebrequin principal (4), sont tous orientés vers un demi-espace défini par un plan (110) solidaire de l'excentrique (8), (8a), (8b), ce plan (110) contenant l'axe du maneton (5).8) Device according to any one of claims 2 to 5 characterized in that a gas cylinder (103) acts on a booster cylinder (106) to provide hydraulic pressure to act on the rate modification device compression. 9) Device according to any one of claims 2 to 5, the eccentrics (8), (8a), (8b) placed between the connecting rod ends (6) and the crank pins (5) of the main crankshaft (4) are integral one or more fingers (90) characterized in that the finger (s) (90) integral with each eccentric (8), (8a), (8b) placed between a connecting rod foot (6) and a crank pin (5) main crankshaft (4), are all oriented towards a half-space defined by a plane (110) integral with the eccentric (8), (8a), (8b), this plane (110) containing the axis of the crankpin (5).
10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que deux excentriques (8), (8a), (8b) sont solidarisés, avec un décalage angulaire, de sorte que les axes (120) de leur diamètre intérieur soient confondus. 10) Device according to any one of claims 2 to 5 characterized in that two eccentrics (8), (8a), (8b) are secured, with an angular offset, so that the axes (120) of their internal diameter are confused.
EP00985347A 1999-11-30 2000-11-28 Device for modifying compression rate to optimize operating conditions of reciprocating piston engines Expired - Lifetime EP1238189B1 (en)

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