EP1355050A1 - Internal combustion engine - Google Patents
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- EP1355050A1 EP1355050A1 EP02405309A EP02405309A EP1355050A1 EP 1355050 A1 EP1355050 A1 EP 1355050A1 EP 02405309 A EP02405309 A EP 02405309A EP 02405309 A EP02405309 A EP 02405309A EP 1355050 A1 EP1355050 A1 EP 1355050A1
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- engine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
- F02B33/06—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
- F02B75/287—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with several pistons positioned in one cylinder one behind the other
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
- F02B75/30—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with one working piston sliding inside another
Definitions
- the present invention relates to a combustion engine internal comprising at least one cylindrical space of which the volume is a function of the axial position of a piston motor associated with a crank rod system, this space cylindrical containing a second piston, integral with a end of an axial tubular element, a variable volume formed between said pistons, means for admitting a combustible mixture associated with said axial tubular element, provided with at least one lateral opening, adjacent to said second piston, means for igniting this combustible mixture and means for the evacuation of the burnt gases.
- WO 98/26166 has already proposed a motor comprising a cylinder containing two pistons, one of which is a movable piston, integral with a crank rod system, while that the other is a fixed piston secured to a conduit tubular coaxial with the cylindrical combustion chamber.
- the end of this duct located near the fixed piston is open, while its other end is connected to a fuel mixture supply.
- the combustion chamber is formed between the face of the movable piston located at the exterior of an intermediate chamber formed between the two pistons and the cylinder which encloses them.
- the explosion of compressed mixture in the combustion chamber occurs in end of stroke of the movable piston.
- the fuel mixture drawn into the intermediate chamber is compressed by the movable piston, until it sets in communication the two rooms, at the same time that it clears an exhaust port formed in the wall of the cylinder, so that the burnt gas escapes, simultaneously with the transfer of the combustible mixture of the intermediate chamber in the combustion chamber.
- this engine works like a two-stroke engine with an annular movable piston and supplied by a coaxial conduit to the cylinder.
- this engine has two pistons, the exhaust burnt gas from the combustion chamber is not improved compared to two- or four-stroke engines. At on the contrary, this engine has the same disadvantages in this respect than two-stroke engines, i.e. in particular of a polluting engine, necessarily rejecting a certain proportion of unburned gases since these enter the combustion chamber during evacuation burnt gases.
- the aim of the present invention is in particular to remedy, at least in part, to the disadvantages of internal combustion.
- the subject of this invention is a motor with internal combustion as defined by claim 1.
- the engine object of the invention has many advantages, most of which will be mentioned after the description detail of the invention, to the extent that they will be better understood following this description.
- the attached drawing illustrates, very schematically and to as an example, two forms of execution and a variant of the motor object of the present invention.
- Figure 1 is an axial sectional view of a cylinder engine according to the first embodiment representing mobile organs, participating in the explosion process of a combustible mixture, in a first corresponding position at the start of an explosion cycle;
- Figure 2 is a view similar to Figure 1, showing the moving parts in a second position of the explosion cycle;
- Figure 3 is a view similar to Figure 1, in a third position of the explosion cycle
- Figure 4 is a view similar to Figure 1, in a fourth position of the explosion cycle
- Figure 5 is a view similar to Figure 1 in the final position of the explosion cycle
- Figure 6 is an axial sectional view of a cylinder motor according to the second embodiment representing mobile organs, participating in the explosion process of a combustible mixture, in a first corresponding position maximum compression of the fuel mixture;
- Figure 7 is a view similar to Figure 6 in the explosion phase
- Figure 8 is a view similar to Figure 6 in an expansion phase of the fuel mixture after the explosion;
- Figure 9 is a view similar to Figure 6 in a phase of exhaust of the burnt gases and suction of the gas mixture;
- Figure 10 is a view similar to Figure 6 in the maximum expansion position of the engine piston
- Figure 11 is a view similar to Figure 6 in the position of total evacuation of the burnt gases
- Figure 12 is a view similar to Figure 6 at during the transfer of the combustible mixture from the space between the two pistons in the combustion chamber;
- figure 13 is a diagram representing displacements of the different organs of a combustion cylinder in function of time during an explosion cycle, relative to the embodiment of Figures 1 to 5;
- Figure 14 is a diagram similar to that of Figure 13, relating to the second embodiment.
- the engine part illustrated in FIG. 1 comprises a cylinder 1 in which two pistons slide, a piston motor 2, the external face of which is associated with the connecting rod B and a second piston 3.
- the face of this second piston 3, located at outside the cylindrical space formed between it and the motor piston 2, is integral with an axial tubular rod 4 sliding mounted inside a shutter 5 of form also tubular, itself slidably mounted in part central tubular 1b formed in the bottom of the cylinder 1.
- the bottom of this cylinder 1 has an exhaust opening 6 controlled by a valve 7 and a spark plug ignition 8.
- This supply device 10 can also be connected to two other solenoids 11 and 12 in which are engaged respectively an elongated part 5a of material magnetic, integral with the tubular obturator 5 and a magnetic rod 7a integral with the valve 7.
- the valve 7 can also be operated by a conventional camshaft instead of being by the solenoid 12.
- the spark plug 8 can be supplied by this same servo-powered feeder 10.
- the sweeping piston 3 has a central opening 3a, preferably of frustoconical shape, which allows the conduit formed inside the axial tubular part 4 of communicate with the space between the two pistons 2 and 3.
- side openings 4c pass through the axial tubular part 4 and are thus likely to communicate the part of the cylinder 1 located below the sweeping piston 3 and constituting the combustion chamber 15 with the space between the two pistons 2, 3 and constituting the intake anteroom fresh gases 14, as can be seen in particular in FIG. 4.
- These lateral openings 4c are checked by shutter 5, capable of closing them as illustrated by Figures 1 to 3 or open them as illustrated by Figures 4 and 5.
- the internal face of the driving piston 2 has, in its center, a tapered plug 2a of shape complementary to the frustoconical opening 3a formed in the center of the sweeping piston 3, so that it closes this opening 3a when the two pistons 2, 3 meet, as illustrated by the Figures 1 and 5.
- An axial rod 2b projects from the center of this frustoconical plug 2a. This axial rod 2b is dimensioned to close the nozzle dispensing opening supply 13 when the piston 2 descends in the direction from the bottom of cylinder 1, as shown in Figure 3.
- the two pistons 2, 3 make it possible to delimit two chambers variable volumes, the fresh gas suction anteroom 14 ( Figure 3) which has substantially the shape of a cylinder full and the combustion chamber 15 (FIG. 5) which is annular shape, since it is formed around the shutter tubular 5.
- the diameter of this central tubular part formed by the shutter 5 and of the tubular rod 4 of the sweeping piston 3 can be increased, so that the volume ratio between the anteroom fresh gas intake 14 and combustion chamber 15 be relatively large, with the advantages that will be explained thereafter.
- the side wall of the cylinder 1 still has pressure relief lights 1a, located just below the sweeping piston 3 in the maximum expansion position illustrated in Figure 1.
- Position 0 of this diagram corresponds to the explosion of the compressed fuel mixture as illustrated in the figure 5. Following the expansion of the gases, following this explosion, the two pistons 2 and 3 applied one against the other are pushed into the maximum expansion position illustrated by Figure 1 and corresponding to 90 ° of the explosion cycle on the diagram in figure 13. During this movement, the shutter 5 follows the sweeping piston 3.
- valve 7 will close the exhaust opening 6, the tubular shutter 5 is lowered by the solenoid 11, to clear the openings side 4c and the sweeping piston is moved by the solenoid 9 towards the engine piston 2.
- the driving piston 2 continues its lowering, compressing the fresh gas at the same time as this is transferred from the anteroom 14 formed between the two pistons 2, 3 to the combustion chamber 15 through the openings lateral 4c.
- the axial rod 2b integral with the piston engine 2 closes the outlet of the fresh gas nozzle 13, preventing the discharge of these gases to the carburetor (not shown) as illustrated in figure 4.
- the volume of the combustion chamber 15, at maximum compression of fresh gases before explosion can be increased, which corresponds to an increase of engine power.
- the ratio between the volume of the suction anteroom 14 and the combustion chamber 15, or more exactly the ratio between the cylindrical surface of the anteroom 14 and the annular surface of the combustion chamber 15 allows to determine the pressure of the fresh gases in the chamber combustion before explosion.
- the driving piston 22 is here a bell piston whose the tubular part 22c constitutes the side wall of the antechamber of fresh gas 34 ( Figure 9) and the combustion 35.
- the bottom of this combustion chamber 35 is formed by the fixed frame part 21 which carries the spark plug 28.
- This fixed part therefore no longer contains cylinder, the latter being formed by the tubular side wall 22c of the bell piston 22.
- This tubular part 22c of the bell piston 22 is slidably mounted along a wall lateral lateral 21c of the fixed part 21 of the motor which extends below the bottom of the combustion chamber 35.
- Exhaust lights 22d are provided through the tubular side wall 22c of the bell piston 22.
- this second embodiment no longer requires a valve for the evacuation of the burnt gases, these being completely evacuated by the sweeping piston 23 through the lights exhaust 22d.
- Figure 11 shows the sweeping piston at the end of the stroke, corresponding to 180 ° of the explosion cycle illustrated by the diagram in Figure 14. This position of the sweeping piston 23 coincides with the closing exhaust lights 22d from the side wall 22c of the piston bell 22, so that all of the gases burned can be evacuated from the combustion chamber 35 without require valve.
- valves therefore entails that of the camshaft, which is a simplification notable compared to the first embodiment as well as compared to four-stroke engines.
- this second form of execution differs from that of the first form in that the sweeping piston 23 leaves the piston 22, as soon as the exhaust lights 22d begin to open, as can be seen in the diagram in the Figure 14, while the driving piston 22 continues its movement sine up, opening the lights 22d exhaust maximum. As soon as the external face of the sweeping piston 23 reaches the upper edge of the lights exhaust 22d from the side wall 22c of the engine piston 22 ( Figure 10), the two pistons descend together. The rest of the cycle corresponds to that of the first form execution.
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne comprenant au moins un espace cylindrique dont le volume est fonction de la position axiale d'un piston moteur associé à un système bielle manivelle, cet espace cylindrique renfermant un second piston, solidaire d'une extrémité d'un élément tubulaire axial, un volume variable formé entre lesdits pistons, des moyens d'admission d'un mélange combustible associés audit élément tubulaire axial, muni d'au moins une ouverture latérale, adjacente audit second piston, des moyens pour l'allumage de ce mélange combustible et des moyens pour l'évacuation des gaz brûlés.The present invention relates to a combustion engine internal comprising at least one cylindrical space of which the volume is a function of the axial position of a piston motor associated with a crank rod system, this space cylindrical containing a second piston, integral with a end of an axial tubular element, a variable volume formed between said pistons, means for admitting a combustible mixture associated with said axial tubular element, provided with at least one lateral opening, adjacent to said second piston, means for igniting this combustible mixture and means for the evacuation of the burnt gases.
Les avantages et inconvénients liés aux moteurs à combustion interne dans lesquels le mélange combustible est comprimé dans un cylindre par un piston à mouvement alternatif associé à un système bielle manivelle sont bien connus. Un grand nombre de solutions alternatives ont été proposées pour remédier aux inconvénients, mais pour l'essentiel on en revient au moteur à piston alternatif associé à un système bielle manivelle auquel on apporte sans cesse de nouvelles améliorations. C'est ainsi que l'on a déjà proposé, en vue d'améliorer le rendement du moteur à haut régime de surcomprimer le mélange de gaz combustible, on a également proposé des systèmes d'allumage électronique ainsi que quantité de dispositions particulières pour rendre ces moteurs plus performants et moins polluants.The advantages and disadvantages of combustion engines internal in which the combustible mixture is compressed in a cylinder by a reciprocating piston associated with a crank rod system are well known. A large number of alternative solutions have been proposed to remedy the disadvantages, but for the most part we returns to the reciprocating piston engine associated with a system crank rod to which we constantly bring new improvements. This is how we have already proposed, with a view to improve engine performance at high speed supercharging the mixture of combustible gases, we have also proposed electronic ignition systems as well as quantity of special provisions to make these engines more efficient and less polluting.
On a déjà proposé dans le WO 98/26166 un moteur comprenant un cylindre renfermant deux pistons dont l'un est un piston mobile, solidaire d'un système bielle manivelle, tandis que l'autre est un piston fixe solidaire d'un conduit tubulaire coaxial à la chambre de combustion cylindrique. L'extrémité de ce conduit située à proximité du piston fixe est ouverte, tandis que son autre extrémité est reliée à une alimentation en mélange combustible. La chambre de combustion est formée entre la face du piston mobile située à l'extérieur d'une chambre intermédiaire formée entre les deux pistons et le cylindre qui les renferme. Dans un premier temps, lorsque la communication est interrompue entre la chambre intermédiaire et la chambre de combustion, le mélange combustible est comprimé dans la chambre de combustion tandis que le volume de la chambre intermédiaire croít, créant une dépression qui provoque l'arrivée du mélange combustible dans cette chambre intermédiaire. L'explosion du mélange comprimé dans la chambre de combustion se produit en fin de course du piston mobile. Dans un premier temps, le mélange combustible aspiré dans la chambre intermédiaire est comprimé par le piston mobile, jusqu'à ce qu'il mette en communication les deux chambres, en même temps qu'il dégage une lumière d'échappement ménagée dans la paroi du cylindre, en sorte que le gaz brûlé s'échappe, simultanément au transfert du mélange combustible de la chambre intermédiaire dans la chambre de combustion. Ce moteur fonctionne donc comme un moteur à deux temps muni d'un piston mobile annulaire et alimenté par un conduit coaxial au cylindre.WO 98/26166 has already proposed a motor comprising a cylinder containing two pistons, one of which is a movable piston, integral with a crank rod system, while that the other is a fixed piston secured to a conduit tubular coaxial with the cylindrical combustion chamber. The end of this duct located near the fixed piston is open, while its other end is connected to a fuel mixture supply. The combustion chamber is formed between the face of the movable piston located at the exterior of an intermediate chamber formed between the two pistons and the cylinder which encloses them. Initially time, when communication is interrupted between the intermediate chamber and the combustion chamber, the mixture fuel is compressed in the combustion chamber while the volume of the intermediate chamber increases, creating a depression which causes the arrival of the mixture fuel in this intermediate chamber. The explosion of compressed mixture in the combustion chamber occurs in end of stroke of the movable piston. At first, the fuel mixture drawn into the intermediate chamber is compressed by the movable piston, until it sets in communication the two rooms, at the same time that it clears an exhaust port formed in the wall of the cylinder, so that the burnt gas escapes, simultaneously with the transfer of the combustible mixture of the intermediate chamber in the combustion chamber. So this engine works like a two-stroke engine with an annular movable piston and supplied by a coaxial conduit to the cylinder.
Bien que ce moteur comporte deux pistons, l'évacuation des gaz brûlés de la chambre de combustion n'est pas améliorée par rapport aux moteurs à deux ou à quatre temps. Au contraire, ce moteur présente à cet égard les mêmes inconvénients que les moteurs à deux temps, c'est-à-dire qu'il s'agit en particulier d'un moteur polluant, rejetant forcément une certaine proportion de gaz non brûlés puisque ceux-ci entrent dans la chambre de combustion pendant l'évacuation des gaz brûlés. Although this engine has two pistons, the exhaust burnt gas from the combustion chamber is not improved compared to two- or four-stroke engines. At on the contrary, this engine has the same disadvantages in this respect than two-stroke engines, i.e. in particular of a polluting engine, necessarily rejecting a certain proportion of unburned gases since these enter the combustion chamber during evacuation burnt gases.
Le but de la présente invention est notamment de remédier, au moins en partie, aux inconvénients des moteurs à combustion interne.The aim of the present invention is in particular to remedy, at least in part, to the disadvantages of internal combustion.
A cet effet, cette invention a pour objet un moteur à
combustion interne tel qu'il est défini par la revendication
1.To this end, the subject of this invention is a motor with
internal combustion as defined by
Le moteur objet de l'invention présente de nombreux avantages, dont la plupart seront mentionnés après la description détaillée de l'invention, dans la mesure où ils seront mieux compréhensibles suite à cette description. On peut cependant déjà citer le fait que le moteur à double pistons indépendants, selon la présente invention, permet d'obtenir une évacuation pratiquement totale des gaz brûlés conduisant à des conditions d'explosion optimales et de réduire la pollution due aux gaz d'échappement.The engine object of the invention has many advantages, most of which will be mentioned after the description detail of the invention, to the extent that they will be better understood following this description. We can however already cite the fact that the double engine independent pistons, according to the present invention, allows to obtain a practically total evacuation of the burnt gases leading to optimal explosion conditions and reducing pollution from exhaust gases.
Le dessin annexé illustre, très schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécutions et une variante du moteur objet de la présente invention.The attached drawing illustrates, very schematically and to as an example, two forms of execution and a variant of the motor object of the present invention.
La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un cylindre de moteur selon la première forme d'exécution représentant les organes mobiles, participant au processus d'explosion d'un mélange combustible, dans une première position correspondant au début d'un cycle d'explosion;Figure 1 is an axial sectional view of a cylinder engine according to the first embodiment representing mobile organs, participating in the explosion process of a combustible mixture, in a first corresponding position at the start of an explosion cycle;
la figure 2 est une vue semblable à la figure 1, représentant les organes mobiles dans une deuxième position du cycle d'explosion;Figure 2 is a view similar to Figure 1, showing the moving parts in a second position of the explosion cycle;
la figure 3 est une vue semblable à la figure 1, dans une troisième position du cycle d'explosion;Figure 3 is a view similar to Figure 1, in a third position of the explosion cycle;
la figure 4 est une vue semblable à la figure 1, dans une quatrième position du cycle d'explosion;Figure 4 is a view similar to Figure 1, in a fourth position of the explosion cycle;
la figure 5 est une vue semblable à la figure 1 dans la position finale du cycle d'explosion; Figure 5 is a view similar to Figure 1 in the final position of the explosion cycle;
la figure 6 est une vue en coupe axiale d'un cylindre de moteur selon la seconde forme d'exécution représentant les organes mobiles, participant au processus d'explosion d'un mélange combustible, dans une première position correspondant à la compression maximum du mélange combustible;Figure 6 is an axial sectional view of a cylinder motor according to the second embodiment representing mobile organs, participating in the explosion process of a combustible mixture, in a first corresponding position maximum compression of the fuel mixture;
la figure 7 est une vue semblable à la figure 6 dans la phase d'explosion;Figure 7 is a view similar to Figure 6 in the explosion phase;
la figure 8 est une vue semblable à la figure 6 dans une phase de détente du mélange combustible après l'explosion;Figure 8 is a view similar to Figure 6 in an expansion phase of the fuel mixture after the explosion;
la figure 9 est une vue semblable à la figure 6 dans une phase d'échappement des gaz brûlés et d'aspiration du mélange de gaz;Figure 9 is a view similar to Figure 6 in a phase of exhaust of the burnt gases and suction of the gas mixture;
la figure 10 est une vue semblable à la figure 6 dans la position d'expansion maximum du piston moteur;Figure 10 is a view similar to Figure 6 in the maximum expansion position of the engine piston;
la figure 11 est une vue semblable à la figure 6 dans la position d'évacuation totale des gaz brûlés;Figure 11 is a view similar to Figure 6 in the position of total evacuation of the burnt gases;
la figure 12 est une vue semblable à la figure 6 au cours du transfert du mélange combustible de l'espace entre les deux pistons à la chambre de combustion;Figure 12 is a view similar to Figure 6 at during the transfer of the combustible mixture from the space between the two pistons in the combustion chamber;
la figure 13 est un diagramme représentant les déplacements des différents organes d'un cylindre de combustion en fonction du temps au cours d'un cycle d'explosion, relatif à la forme d'exécution des figures 1 à 5;figure 13 is a diagram representing displacements of the different organs of a combustion cylinder in function of time during an explosion cycle, relative to the embodiment of Figures 1 to 5;
la figure 14 est un diagramme semblable à celui de la figure 13, relatif à la seconde forme d'exécution.Figure 14 is a diagram similar to that of Figure 13, relating to the second embodiment.
Seul un cylindre de combustion et les organes mobiles qui lui sont associés sont représentés sur les figures du dessin. Les éléments classiques bielle manivelle pour transformer le mouvement alternatif du piston moteur en rotation ne sont pas représentés, si ce n'est une portion de bielle B associée au piston moteur, étant donné qu'ils sont connus de l'homme de l'art et ne sont pas nécessaires à la compréhension de l'invention, qui se rapporte essentiellement à la partie cylindre de combustion renfermant deux pistons mobiles à déplacements indépendants l'un de l'autre.Only a combustion cylinder and moving parts associated with it are represented in the figures of drawing. The classic elements connecting rod crank to transform the reciprocating movement of the rotating engine piston are not shown, except for a portion of connecting rod B associated with the engine piston, since they are known from skilled in the art and are not necessary for understanding of the invention, which essentially relates to the combustion cylinder part containing two movable pistons with independent displacements from each other.
La partie de moteur illustrée par la figure 1 comporte
un cylindre 1 dans lequel coulissent deux pistons, un piston
moteur 2 dont la face externe est associée à la bielle B et
un second piston 3. La face de ce second piston 3, située à
l'extérieur de l'espace cylindrique formé entre lui et le
piston moteur 2, est solidaire d'une tige tubulaire axiale 4
montée coulissante à l'intérieur d'un obturateur 5 de forme
également tubulaire, lui-même monté coulissant dans une partie
tubulaire centrale 1b ménagée dans le fond du cylindre
1. Le fond de ce cylindre 1 comporte une ouverture d'échappement
6 contrôlée par une soupape 7 ainsi qu'une bougie
d'allumage 8.The engine part illustrated in FIG. 1 comprises
a
La tige tubulaire 4 du second piston 3, appelé piston
balayeur 3, située à l'extrémité opposée à celle qui est
solidaire de ce piston balayeur 3 se termine par une partie
allongée 4a en forme de barrette ou de languette, en un matériau
magnétique, engagée dans un solénoïde 9 connecté à un
dispositif d'alimentation électrique commandé par une servocommande
10. Ce dispositif d'alimentation 10 peut également
être relié à deux autres solénoïdes 11 et 12 dans lesquels
sont engagées respectivement une partie allongée 5a en matériau
magnétique, solidaire de l'obturateur tubulaire 5 et
une tige magnétique 7a solidaire de la soupape 7. Dans une
variante non représentée, la soupape 7 peut aussi être
actionnée par un arbre à cames classique au lieu de l'être
par le solénoïde 12. La bougie d'allumage 8 peut être alimentée
par ce même dispositif d'alimentation à servocommande
10.The
Une buse d'alimentation 13 en mélange combustible, formé,
dans un carburateur non représenté, par un mélange gazeux
d'air et de combustible, dans lequel des micro-gouttelettes
de combustible sont dispersées, est montée dans une
position fixe à l'intérieur de la partie tubulaire axiale 4
mobile.A fuel mixture supply
Le piston balayeur 3 présente une ouverture centrale
3a, de préférence de forme tronconique, qui permet au conduit
formé à l'intérieur de la partie tubulaire axiale 4 de
communiquer avec l'espace situé entre les deux pistons 2 et
3.The
A proximité du piston balayeur 3, des ouvertures latérales
4c traversent la partie tubulaire axiale 4 et sont
ainsi susceptibles de faire communiquer la partie du cylindre
1 située au-dessous du piston balayeur 3 et constituant
la chambre de combustion 15 avec l'espace situé entre les
deux pistons 2, 3 et constituant l'antichambre d'admission
des gaz frais 14, comme on peut le constater en particulier
sur la figure 4. Ces ouvertures latérales 4c sont contrôlées
par l'obturateur 5, susceptible de les fermer comme illustré
par les figures 1 à 3 ou de les ouvrir comme illustré par
les figures 4 et 5.Near the
La face interne du piston moteur 2 présente, en son
centre, un bouchon tronconique 2a de forme complémentaire à
l'ouverture tronconique 3a ménagée au centre du piston balayeur
3, en sorte qu'il ferme cette ouverture 3a lorsque
les deux pistons 2, 3 se rejoignent, comme illustré par les
figures 1 et 5. Une tige axiale 2b fait saillie du centre de
ce bouchon tronconique 2a. Cette tige axiale 2b est dimensionnée
pour fermer l'ouverture de distribution de la buse
d'alimentation 13 lorsque le piston 2 descend en direction
du fond du cylindre 1, comme illustré par la figure 3.The internal face of the
Comme on pourra s'en rendre compte au cours de la
description relative au fonctionnement qui va suivre, les
deux pistons 2, 3 permettent de délimiter deux chambres à
volumes variables, l'antichambre d'aspiration des gaz frais
14 (figure 3) qui a sensiblement la forme d'un cylindre
plein et la chambre de combustion 15 (figure 5) qui est de
forme annulaire, puisqu'elle est formée autour de l'obturateur
tubulaire 5. A noter d'ailleurs que le diamètre de
cette partie tubulaire centrale formée de l'obturateur 5 et
de la tige tubulaire 4 du piston balayeur 3 peut être augmenté,
pour que le rapport de volumes entre l'antichambre
d'aspiration des gaz frais 14 et la chambre de combustion 15
soit relativement grand, avec les avantages que l'on expliquera
par la suite.As we will realize during the
description relating to the operation which will follow, the
two
Outre l'ouverture d'échappement 6, la paroi latérale du
cylindre 1 comporte encore des lumières de rupture de pression
1a, situées juste au-dessous du piston balayeur 3 dans
la position d'expansion maximum illustrée par la figure 1.In addition to the
Nous allons suivre les différentes phases de fonctionnement du cylindre de moteur à explosion décrit ci-dessus au cours d'un cycle d'explosion, en se référant aux figures 1 à 5, ainsi qu'au diagramme de la figure 13, représentant les mouvements des principaux éléments entrant en jeu dans le cycle d'explosion.We will follow the different operating phases of the internal combustion engine cylinder described above in during an explosion cycle, with reference to Figures 1 to 5, as well as in the diagram of FIG. 13, representing the movements of the main elements involved in the explosion cycle.
La position 0 de ce diagramme correspond à l'explosion
du mélange combustible comprimé comme illustré par la figure
5. Suite à la détente des gaz, consécutive à cette explosion,
les deux pistons 2 et 3 appliqués l'un contre l'autre
sont poussés dans la position d'expansion maximum illustrée
par la figure 1 et correspondant à 90° du cycle d'explosion
sur le diagramme de la figure 13. Au cours de ce mouvement,
l'obturateur 5 suit le piston balayeur 3.
Dès que les deux pistons 2, 3 ont atteint leur position
de fin de la course d'expansion, illustrée par la figure 1
et correspondant à 90° du cycle d'explosion, la pression
dans la chambre de combustion 15 chute brusquement suite au
dégagement des lumières 1a par le piston balayeur 3. L'obturateur
5 accompagne ce piston balayeur 3. Dès que la pression
de la chambre de combustion a chuté, le solénoïde 9
agissant sur la partie magnétique allongée 4a entraíne le
piston balayeur 3 à une vitesse supérieure à celle du piston
moteur 2, en sorte qu'il arrive en fin de course opposée,
90° du cycle d'explosion avant le piston moteur 2 en liaison
cinématique avec le système bielle manivelle, comme on le
voit sur le diagramme de la figure 13.As soon as the two
Pendant tout ce mouvement du piston balayeur 3 en direction
de la soupape 7, celle-ci est décollée de son siège
par le solénoïde 12 agissant sur la tige 7a de la soupape 7,
permettant l'évacuation complète des gaz brûlés, puisqu'en
fin de course du piston balayeur 3, le volume de la chambre
de combustion est nul ou quasi nul. Le soulèvement de la
soupape 7 par le solénoïde 12 pour dégager l'ouverture d'échappement
6 ne nécessite pas que le solénoïde 12 exerce une
force élevée sur la tige 7a, puisque l'intérieur de la chambre
de combustion a été préalablement mise en communication
avec l'atmosphère par le dégagement des lumières 1a, en sorte
que la pression à l'intérieur de la chambre de combustion
15 peut être fortement réduite.During all this movement of the
Dès que le piston balayeur 3 quitte le piston moteur 2,
l'ouverture conique 3a située à l'extrémité de la tige tubulaire
4 du piston balayeur 3 est dégagée, mettant en communication
la buse d'alimentation 13 avec l'espace situé entre
les deux pistons 2, 3 et qui constitue l'antichambre 14 des
gaz frais. Ces gaz frais ont été aspirés suite à la dépression
engendrée consécutivement à l'augmentation de volume de
l'antichambre susmentionnée, par le déplacement du piston
balayeur 3 dont la vitesse est supérieure à celle du piston
moteur 2, après l'expansion maximum de la chambre de combustion
15, comme on peut le remarquer sur le diagramme de la
figure 13.As soon as the
En arrivant à la phase illustrée par la figure 3 et
correspondant à la moitié du cycle d'explosion, la soupape 7
va fermer l'ouverture d'échappement 6, l'obturateur tubulaire
5 est abaissé par le solénoïde 11, pour dégager les ouvertures
latérales 4c et le piston balayeur est déplacé par
le solénoïde 9 vers le piston moteur 2. Durant ce déplacement
du piston balayeur 3, le piston moteur 2 continue sa
descente, comprimant le gaz frais en même temps que celui-ci
est transféré de l'antichambre 14 formée entre les deux pistons
2, 3 à la chambre de combustion 15 à travers les ouvertures
latérales 4c.Arriving at the phase illustrated in Figure 3 and
corresponding to half of the explosion cycle,
Dès le début de cette phase de compression et de transfert
du gaz frais, la tige axiale 2b, solidaire du piston
moteur 2, ferme la sortie de la buse de gaz frais 13, empêchant
le refoulement de ces gaz vers le carburateur (non représenté)
comme illustré par la figure 4.From the start of this compression and transfer phase
fresh gas, the
Une fois que le piston balayeur 3 bute contre le piston
moteur 2, tout le gaz frais a été transféré de l'antichambre
d'alimentation 14 dans la chambre de combustion 15. Lorsque
le piston moteur 2 atteint sa position maximum de compression,
l'obturateur 5 ferme les ouvertures latérales 4c
(figure 5) et l'explosion est produite par l'allumage de la
bougie 8, amenant les pièces mobiles dans la position illustrée
par la figure 1 où un nouveau cycle peut recommencer.Once the
Outre le fait que le piston balayeur 3 permet une évacuation
pratiquement complète des gaz brûlés à la suite de
chaque explosion, on peut relever plusieurs autres avantages
découlant du moteur à explosion décrit ci-dessus.Besides the fact that the
Dans la mesure où l'évacuation des gaz brûlés n'est
plus réalisée par le piston moteur 2, mais par le piston
évacuateur 3, le volume de la chambre de combustion 15, à
compression maximum des gaz frais précédant l'explosion,
peut être augmenté, ce qui correspond à une augmentation de
la puissance du moteur.Insofar as the exhaust of the burnt gases is not
no longer performed by the
Le rapport entre le volume de l'antichambre d'aspiration
14 et la chambre de combustion 15, ou plus exactement
le rapport entre la surface cylindrique de l'antichambre 14
et la surface annulaire de la chambre de combustion 15 permet
de déterminer la pression des gaz frais dans la chambre
de combustion avant explosion. Plus le diamètre interne de
la partie tubulaire 4, 5 est grand, plus cette pression est
élevée pour une même course du piston moteur 2, puisque les
gaz frais aspirés dans le volume de l'antichambre d'alimentation
14 sont ensuite transférés dans le volume annulaire
de la chambre de combustion 15.The ratio between the volume of the suction anteroom
14 and the
Ceci permet notamment de réduire, voire de supprimer les pertes de rendement du moteur à haut régime sans nécessiter de turbo-compresseur.This allows in particular to reduce or even eliminate engine performance losses at high speed without requiring of turbo-compressor.
Etant donné que le piston moteur n'est plus utilisé pour évacuer les gaz brûlés, on peut avoir une explosion tous les deux temps, sans avoir les inconvénients liés aux moteurs à deux temps classiques. On peut donc avoir, pour la même puissance, un moteur deux fois plus petit qu'avec un moteur quatre temps, puisque le nombre des cylindres peut être divisé par deux.Since the engine piston is no longer used to evacuate the burnt gases, we can have an explosion every two times, without having the disadvantages of classic two-stroke engines. So we can have, for the same power, a motor half the size of a four-stroke engine, since the number of cylinders can to be halved.
L'évacuation optimale des gaz brûlés permet une explosion des gaz de meilleure qualité que dans un moteur à quatre temps. Elle permet aussi de réduire la pollution due aux gaz d'échappement.Optimal evacuation of burnt gases allows an explosion better quality gases than in a four engine time. It also helps reduce pollution due to exhaust gas.
Nous allons maintenant nous reporter aux figures 6 à 12 relatives à la seconde forme d'exécution.We will now refer to Figures 6 to 12 relating to the second embodiment.
La différence essentielle entre cette seconde forme
d'exécution et la première décrite ci-dessus réside dans le
fait que le piston moteur 22 est ici un piston cloche dont
la partie tubulaire 22c constitue la paroi latérale de
l'antichambre de gaz frais 34 (figure 9) et de la chambre de
combustion 35. Le fond de cette chambre de combustion 35 est
formé par la partie de bâti fixe 21 qui porte la bougie
d'allumage 28. Cette partie fixe ne comporte donc plus de
cylindre, celui-ci étant formé par la paroi latérale tubulaire
22c du piston cloche 22. Cette partie tubulaire 22c du
piston cloche 22 est montée coulissante le long d'une paroi
latérale externe 21c de la partie fixe 21 du moteur qui
s'étend au-dessous du fond de la chambre de combustion 35.
Des lumières d'échappement 22d sont ménagées à travers la
paroi latérale tubulaire 22c du piston cloche 22.The essential difference between this second form
of execution and the first described above lies in the
so that the
Les autres éléments de cette forme d'exécution sont pratiquement les mêmes et ont les mêmes fonctions que ceux de la première forme d'exécution. Les mêmes numéros de références, augmentés de 20, ont été utilisés pour désigner les éléments de la seconde forme d'exécution qui sont comparables aux éléments de la première forme d'exécution.The other elements of this embodiment are practically the same and have the same functions as those of the first embodiment. The same reference numbers, increased by 20, have been used to designate the elements of the second embodiment which are comparable elements of the first embodiment.
Parmi les autres différences entre ces deux formes
d'exécution, on peut mentionner la présence de canaux 21d
pour la circulation d'un liquide de refroidissement ménagés
dans la paroi de la partie fixe 21 de bâti du moteur.Among the other differences between these two forms
execution, we can mention the presence of 21d channels
for circulating coolants
in the wall of the fixed
Une autre différence réside dans le fait que cette
seconde forme d'exécution ne nécessite plus de soupape pour
l'évacuation des gaz brûlés, ceux-ci étant évacués en totalité
par le piston balayeur 23 à travers les lumières
d'échappement 22d. La figure 11 représente le piston balayeur
en fin de course, correspondant à 180° du cycle d'explosion
illustré par le diagramme de la figure 14. Cette
position du piston balayeur 23 coïncide avec la fermeture
des lumières d'échappement 22d de la paroi latérale 22c du
piston cloche 22, en sorte que la totalité des gaz brûlés
peuvent être évacués de la chambre de combustion 35 sans
nécessiter de soupape.Another difference is that this
second embodiment no longer requires a valve for
the evacuation of the burnt gases, these being completely evacuated
by the
La suppression des soupapes entraíne par conséquent celle de l'arbre à cames, ce qui constitue une simplification notable par rapport à la première forme d'exécution ainsi que par rapport aux moteurs à quatre temps.The removal of the valves therefore entails that of the camshaft, which is a simplification notable compared to the first embodiment as well as compared to four-stroke engines.
En ce qui concerne le fonctionnement de cette seconde
forme d'exécution, il diffère de celui de la première forme
d'exécution en ce que le piston balayeur 23 quitte le piston
22, dès que les lumières d'échappement 22d commencent à
s'ouvrir, comme on peut le constater sur le diagramme de la
figure 14, tandis que le piston moteur 22 continue son mouvement
sinusoïdal vers le haut, ouvrant les lumières
d'échappement 22d au maximum. Dès que la face externe du
piston balayeur 23 atteint le bord supérieur des lumières
d'échappement 22d de la paroi latérale 22c du piston moteur
22 (figure 10), les deux pistons descendent ensemble. Le
reste du cycle correspond à celui de la première forme
d'exécution.Regarding the operation of this second
form of execution, it differs from that of the first form
in that the
Parmi les avantages non encore mentionnés, il y a
encore lieu de relever que le mélange d'air et de combustible
étant introduit dans une antichambre d'alimentation 14,
34 avant de passer dans la chambre de combustion 15, 35, ce
transfert produit un mélange air-combustible homogène et
permet d'améliorer la qualité de la combustion, contribuant
également à réduire la pollution engendrée par les gaz
brûlés.Among the advantages not yet mentioned, there are
still worth noting that the mixture of air and fuel
being introduced into a
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP02405309A EP1355050A1 (en) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP02405309A EP1355050A1 (en) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | Internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1355050A1 true EP1355050A1 (en) | 2003-10-22 |
Family
ID=28459617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP02405309A Withdrawn EP1355050A1 (en) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1355050A1 (en) |
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2002
- 2002-04-16 EP EP02405309A patent/EP1355050A1/en not_active Withdrawn
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 006, no. 045 (M - 118) 20 March 1982 (1982-03-20) * |
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