FR2552493A1

FR2552493A1 - Supercharged internal combustion engine

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Publication number: FR2552493A1
Application number: FR8315043A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-22
Filing date: 1983-09-22
Publication date: 1985-03-29

Abstract

Internal combustion engine with pistons of the two-cylinder four-stroke cycle. At each revolution, a quantity of combusted gases equal to the total cylinder capacity is admitted into the crankcase during the half-revolution in which the pistons move away from the axis of the crankshaft. On the following half-revolution, the reverse movement of the pistons pushes this same quantity of gases into the cylinder which is inletting, pre-compressing them to a ratio close to 2/1.

Description

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE SURALIMENTE
La présente invention entre dans le domaine des perfectionnements apportes au fonctionnement des moteurs à combustion interne du cycle à quatre temps.SUPERCHARGED INTERNAL COMBUSTION ENGINE
The present invention falls within the field of improvements made to the operation of internal combustion engines of the four-stroke cycle.

On sait que la puissance spécifique des moteurs à combustion interne à allumage commands dépend de la cluantite de gaz combustibles admise dans la chambre de combustion donc, s'il s'agit d'un moteur à pistons, de la quantité qui entre dans le cylindre au cours de la phase d'admission,
Divers moyens ont donc été utilisés pour parvenir à augmenter cette quantité de gaz frais: agrandissement et/ou multiplication des soupapes, multiplication des carburateurs, utilisation de l'injection d'essence etc... We know that the specific power of internal combustion engines with controlled ignition depends on the cluantite of combustible gases admitted into the combustion chamber, therefore, if it is a piston engine, on the quantity which enters the cylinder. during the admission phase,
Various means have therefore been used to increase this quantity of fresh gas: enlargement and / or multiplication of the valves, multiplication of the carburetors, use of petrol injection, etc.

I1 exis-te également d'autres moyens faisant appel à des organes additionnels: les compresseurs. I1 also exist other means using additional organs: compressors.

Ces appareils procurent une certaine pression de gaz frais a l'admission, cequi permet, le piston étant au PMT3, d'obte- nir non seulement un remplissage parfait mais également une certaine précompression des gaz.These devices provide a certain pressure of fresh gas at the intake, which allows, the piston being at PMT3, to obtain not only perfect filling but also a certain precompression of the gases.

Il est possible, par des réglages appropriés de moduler cette pression de quelques centaines de millibars à plusieurs bars en fonction de la puissance spécifique que l'on veut obtenir et de la robustesse des organes mécaniques du moteur.It is possible, by appropriate settings, to modulate this pressure from a few hundred millibars to several bars depending on the specific power that is to be obtained and the robustness of the mechanical components of the engine.

Deux sortes de compresseurs sont le plus souvent utilisées: le compresseur volumétrique à conimande mécanique positive et le turbo-compresseur elUi est mû par les gaz d'échappement.Two types of compressors are most often used: the positive-displacement positive-displacement compressor and the elUi turbo-compressor is driven by exhaust gases.

Ces deu types de compresseurs ont des inconvénients qu'il convient de souligner: le premier, généralement assez encom brant, tire son énergie du moteur et cOnsOImme donc une part non négligeable de la puissance qu'il contribue à augmenter; le second, lui, étant entratné par les gaz d'échappement n'est pas exactement dans le meme cas mais a besoin, pour fonctionner efficacement d'une quantité minimale de ces gaz et son effet a tendance à se faire peu ou pas sentir aux régimes de rotation peu élevés, aux reprises par exemple.These two types of compressors have drawbacks which should be emphasized: the first, generally quite bulky, draws its energy from the motor and therefore consumes a significant part of the power which it contributes to increasing; the second, being entrained by the exhaust gases is not exactly in the same case but needs, to operate efficiently, a minimum quantity of these gases and its effect tends to be little or not felt by low rotation speeds, for example on occasions.

Enfin, l'un comme l'autre sont des organes complémentaires des moteurs et, par là morne augmentent le prix de revient total de l'ensemble0
La présente invention propose donc un procédé s'appliquant aux moteurs alternatifs du cycle à quatre temps et permettant avec une grande économie de moyens dssaugmenter dans des proportions non négligeables le remplissage en gaz conbustibles donc la puissance spécifique.Finally, both of them are complementary organs of the motors and thereby dreary increase the total cost price of the assembly.
The present invention therefore proposes a method applying to reciprocating engines of the four-stroke cycle and making it possible, with great economy of means, to increase in non-negligible proportions the filling with combustible gases therefore the specific power.

Il s'aGit d'utiliser le carter contenant le vilebrequin et les bielles comme chambre de précompression comme dans le cas des moteurs à deux temps mais avec des avantages supplJmentai- res que nous décrirons plus loin.It is a matter of using the crankcase containing the crankshaft and the connecting rods as a precompression chamber as in the case of two-stroke engines but with additional advantages which we will describe later.

Si l'on considère un moteur à quatre temps constitue de deux cylindre s soit opposés (flat-twin) avec les mannetons de bielles calés à 1800, soit parallèles côte à côte avec mannetons calés à 3600 on voit que, à chaque tour, les 2 pistons se rapprochent ensemble de l'axe du silebrequin et déplacent donc un volume égal à la cylindrée totale.If we consider a four-stroke engine consisting of two cylinders s either opposite (flat-twin) with the cranks of rods set at 1800, or parallel side by side with cranks set at 3600 we see that, at each turn, 2 pistons approach the axis of the crankshaft together and therefore move a volume equal to the total displacement.

Par contre, également à chaque tour, seul un cylindre est en position d'admission et le volume déplacé par le piston qui y travaille est égal à la cylindrée unitaire soit, dans ce cas la moitié de la cylindrée totale.On the other hand, also at each turn, only one cylinder is in the intake position and the volume displaced by the piston which works there is equal to the unit displacement, in this case half of the total displacement.

On voit donc que, si l'admission se fait non pas dans le cylindre concerné, directement, mais dans le carter comme dans le cas des moteurs à 2 temps-au moment où les pistons remontent vers les culasses, au temps suivant, lorsque les pistons redescendent ils vont chasser dans le cylindre en admission, par un conduit approprié, une quantité de gaz frais sensiblement égale au double de celle qui aurait été admise par aspiration atmosphérique Cl'oU une forte augmentation de la puissance au prix dtune trés faible perte due à la précompression dans le carter pratiquement sans augmentation des pertes par frottement et surtout sans organe coûteux en supplément.We therefore see that, if the admission is not into the cylinder concerned, directly, but into the crankcase as in the case of 2-stroke engines - at the time when the pistons go up towards the cylinder heads, at the next time, when the pistons go back down they will drive into the intake cylinder, through an appropriate conduit, a quantity of fresh gas substantially equal to twice that which would have been admitted by atmospheric suction Cl'oU a strong increase in power at the cost of a very small loss due to precompression in the crankcase with practically no increase in friction losses and above all without costly additional component.

D'autres particularités et avantages dudispositif selon linven- tion apparaitront au cours de la description suivante d1un exemple d'exécution de celui-ci.Other features and advantages of the device according to the invention will appear during the following description of an exemplary embodiment thereof.

Cette description est donnée en référence aux dessins annexés à titre indicatif parmi lesquels on voit on figure 1 un moteur a 2 cylindres opposés comportant un cylindre 1 et cylindre opposé 2 dans lesquels coulissent respectivement un piston 3 et un piston 4 lesdits pistons étant reliés par des bielles 5 & 6
au tilebrequin 7 tournant dans un carter S. Débouchant dans
ce carter 8 , une tubulure d'admission 9 reliée à un carbura
teur 10 est munie d'un dispositif anti-retour à clapet 11
Du carter 8 partent doux tubulures 12 & 13 débouchant dans
les culasses respectivement derrière les soupapes d'admission
14 & 15. Des tubulures d'échappement 16 & 17 étant respectivement
associées /aux soupapes d'échappement 18 & 19.Les soupapes 14, 15, 18, 19
peuvent être commandées par des moyens bien connus tels que
arbre à came, poussoirs etc... Bougies d'allumage en 20 et 21
La figure 1 représente la phase d'admission dans le carter, les
pistons 3 & 4 se rapprochent de leurs culasses respectives,
le cylindre 2 est on phase de compression le 1 en phase d'échappement.This description is given with reference to the appended drawings, among which there is shown in FIG. 1 an engine with 2 opposite cylinders comprising a cylinder 1 and opposite cylinder 2 in which a piston 3 and a piston 4 slide respectively, said pistons being connected by connecting rods 5 & 6
with tilebrequin 7 turning in a housing S. Opening in
this casing 8, an intake manifold 9 connected to a carbura
valve 10 is fitted with a check valve 11
From the casing 8 leave soft tubing 12 & 13 opening into
the cylinder heads respectively behind the intake valves
14 & 15. Exhaust pipes 16 & 17 being respectively
associated with exhaust valves 18 &19; valves 14, 15, 18, 19
can be controlled by well known means such as
camshaft, tappets etc ... Spark plugs in 20 and 21
Figure 1 shows the intake phase in the housing, the
pistons 3 & 4 approach their respective cylinder heads,
cylinder 2 is in compression phase 1 in exhaust phase.

Celà détermine une variation du volume libre du carter S d'où une dépression cormandant l'ouverture du clapet 11 et 1'entrée
des gaz frais jusqu'au PMH.This determines a variation in the free volume of the casing S, hence a depression corresponding to the opening of the valve 11 and the inlet.
fresh gas until TDC.

Au PPM, le volume délimite par le carter 8 et la partie des
cylindres située sous les pistons est: V = (S x 1) x 9 + C
si S est la section d'un cylindre, 1 la course d'un piston et
C le volume invariable du carter moteur.At the PPM, the volume delimited by the casing 8 and the part of the
cylinders located under the pistons is: V = (S x 1) x 9 + C
if S is the section of a cylinder, 1 the stroke of a piston and
C the invariable volume of the crankcase.

Ce volume V est alors rempli de gaz comburés. This volume V is then filled with combined gases.

La figure 2 représente la phase suivant l'explosion dans le
cylindre N02 qui se trouve donc en phase de détente.Figure 2 shows the phase following the explosion in the
N02 cylinder which is therefore in the expansion phase.

Le volume V défini plus haut a tendance à diminuer vers V'= C. The volume V defined above tends to decrease towards V '= C.

Simultanément, dans le cylindre N 1 la soupape d'admission 14
s'est ouverte et le clapet 11 s'est fermé dès qu'al y a eu
équilibre des pressions en amont et en aval de lui, afortiori
quand la pression devient plus élévée dans le carter.Simultaneously, in the cylinder N 1 the intake valve 14
opened and the valve 11 closed as soon as there was
pressure balance upstream and downstream of it, a fortiori
when the pressure becomes higher in the crankcase.

Les gaz frais contenus dans le carter se trouvent donc chassés
dans la tubulure 12 vers le cylindre 1 et l'on voit donc
qu'au Pt, une quantité de gaz frais égale à V-V' soit 2(S xXl)
se trouve confinée dans le volume d'un seul cylindre soit:
(S x l) + v soit la moitié à v près. v représentant le volume
de la chambre de compression d'un cylindre.The fresh gases contained in the casing are therefore expelled
in the pipe 12 towards the cylinder 1 and we therefore see
that at Pt, a quantity of fresh gas equal to VV 'is 2 (S xXl)
is confined in the volume of a single cylinder, that is:
(S xl) + v is half to the nearest v. v representing the volume
of the compression chamber of a cylinder.

On peut donc en déduire que, au PMB le cylindre 1 est théorique
ment rempli de gaz comburés à une pression voisine du double
de celle obtenue dans le cas d'une admission atmosphérique
classique. We can therefore deduce that at PMB cylinder 1 is theoretical
filled with gases combined at a pressure close to double
of that obtained in the case of an atmospheric admission
classic.

La lubrification de l'ensemble vilebrequin-embiellage-pistons pourra être avantageusement réalise par des moyens connus et utilisés dans les moteurs à 2 temps, c'est à dire soit mélange huile/carburant, soit préférentiellement par un système de de graissage sfparé injectant le lubrifiant dans la tubulure dXadmission ou directerslent dans l'axe du vilebrequin.The lubrication of the crankshaft-crankshaft-piston assembly may advantageously be carried out by known means and used in 2-stroke engines, that is to say either oil / fuel mixture, or preferably by a separate lubrication system injecting the lubricant in the manifold or directerslent in the axis of the crankshaft.

Quant à la lubrification des soupape s et de leur commande, elle pourra être réalisée soit par barbottage soit par un circuit de graissage indépendant sous pression.As for the lubrication of the valves and their control, this can be carried out either by bubbling or by an independent lubrication circuit under pressure.

Bien entendu, plusieurs moteurs objet de la présente invention peuvent être associés sur la mêe ligne dsarbre pour constituer des moteurs pluricylindres en nombre pair de cylindreS,
Une autre réalisation de la présente invention est réprésentée aux fig. 3 & 4. Il s'agit dans ce cas non d'un moteur à 2 cylindres opposés nais d'un moteur à 2 cylindres parallèles avec mannetonsdes bielles calés à 3600.Of course, several engines which are the subject of the present invention can be combined on the same shaft line to constitute multicylinder engines in even number of cylinders,
Another embodiment of the present invention is shown in Figs. 3 & 4. In this case, it is not an engine with 2 opposite cylinders, but an engine with 2 parallel cylinders with crankshaft cranks set at 3600.

La description précédente se rapportant au moteur flat-twin peut être reprise dans les mêmes termes en remplacant fig. 1 par fig. 3 et fig. 2 par fig. 4.The previous description relating to the flat-twin engine can be repeated in the same terms by replacing fig. 1 per fig. 3 and fig. 2 per fig. 4.

En conclusion, la présente invention permet de réaliser, sans adjonction d'organes étrangers au moteur proprement dits des moteurs à pistons alternatifs du cycle à quatre temps au rapport puissance/poids intéressant donc particulièrement adaptés aux cas où l'on a besoin d'une puissance élevée sous un faible poids et volume, motocycles, motonautisme, aviation légère etc...In conclusion, the present invention makes it possible, without adding any foreign elements to the engine proper, to reciprocating piston engines of the four-stroke cycle with an interesting power / weight ratio therefore particularly suitable for cases where there is a need for a high power under low weight and volume, motorcycles, powerboating, light aviation etc ...

En outre, cette invention décrivant une combinaison nouvelle de moyens connus par ailleurs, elle ne présente pas de diffi- culté technologique pour sa réalisation et peut donc être mise en oeuvre à un coût relativement faible. Furthermore, this invention describing a new combination of means known elsewhere, it does not present any technological difficulty for its realization and can therefore be implemented at a relatively low cost.

Claims

1 / Internal combustion engine with reciprocating pistons of a four-stroke cycle comprising two opposite cylinders, the crankshaft cranks being set at 1800 on the crankshaft, characterized in that the admission of the combustion gases takes place in the crankshaft casing via a non-return device.

The quantity of fresh gas admitted at each revolution being approximately equal to the total displacement of the engine; this same quantity of gas being discharged at each turn in a single cylinder representing half of the total displacement, thus determining a significant precompression.

2 / Internal combustion engine with reciprocating pistons of the four-stroke cycle comprising two parallel cylinders side by side, the crankshaft cranks being set at 3600 on the crankshaft, characterized in that the admission of the combined gases is done in the crankshaft housing via a non-return device. The quantity of fresh gas admitted at each revolution being approximately equal to the total engine displacement; this same quantity of gas being discharged at each turn in a single cylinder representing half of the total displacement, thus determining a significant precompression.

3 / Internal combustion engine according to claim 1 or characterized in that the non-return device is constituted by a valve allowing the passage of gases only from the intake manifold to the housing.

ls / Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the non-return device consists of a rotary distributor driven by the crankshaft allowing the passage of gases only when the displacement of the pistons generates a vacuum in the housing.

5 / internal combustion engine with pistons of the four-stroke cycle characterized in that it consists of the assembly of two or more engines according to claim 1 or 2 on the same shaft line.