FR2708970A1 - Moteur thermique à combustion interne comportant au moins deux cylindres opposés. - Google Patents

Abstract

Le moteur thermique à combustion interne, en particulier à cycle deux temps, comporte au moins deux cylindres opposés (2a, 2b) coaxiaux, et, dans chaque cylindre, un piston (6a, 6b) à mouvement rectiligne alternatif, un système bielle/manivelle étant prévu pour transformer le mouvement de chaque piston en un mouvement circulaire d'un arbre de sortie. Les pistons (6a, 6b) de deux cylindres (2a, 2b) opposés sont reliés l'un à l'autre par une tige rigide (7) animée du même mouvement rectiligne alternatif que les pistons; au moins une articulation (8), orthogonale à l'axe de la tige (7), est prévue sur cette tige (7) pour l'extrémité d'une bielle (10a), l'autre extrémité de cette bielle étant articulée (11a) sur une manivelle (12a) propre à tourner autour d'un arbre (13a). La longueur efficace (r) de la bielle est égale à la longueur efficace de la manivelle, et la course des pistons (6a, 6b) est égale à quatre fois ladite longueur efficace (r).

Description

MOTEUR THERMIQUE A COMBUSTION INTERNE COMPORTANT AU
MOINS DEUX CYLINDRES OPPOSES
L'invention est relative à un moteur thermique à combustion interne du genre de ceux qui comportent au moins deux cylindres opposés, coaxiaux, et, dans chaque cylindre, un piston à mouvement rectiligne alternatif, un système biellelmanivelle étant prévu pour transformer le mouvement de chaque piston en un mouvement circulaire d'un arbre de sortie.

L'invention concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas que son application sembIe devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, les moteurs à combustion interne fonctionnant suivant un cycle à deux temps.

Par l'expression "moteur thermique à combustion interne", on englobe notamment les moteurs à explosion, en particulier à injection d'essence, et les moteurs de type Diesel.

L'invention a pour but, surtout, de fournir un moteur à combustion interne à haut rendement et dont le poids soit réduit pour une puissance développée déterminée. On souhaite également diminuer la consommation d'huile et la pollution correspondante.

Selon I'invention, un moteur à combustion interne, en particulier à cycle deux temps, du genre défini précédemment, est caractérisé par le fait que les pistons de deux cylindres opposés sont reliés l'un à l'autre par une tige rigide animée du même mouvement rectiligne alternatif que les pistons, et qu'au moins une articulation, orthogonale à l'axe de la tige, est prévue sur cette tige pour l'extrémité d'une bielle, l'autre extrémité de cette bielle étant articulée sur une manivelle propre à tourner autour d'un arbre.

De préférence, la longueur efficace de la bielle est égale à la longueur efficace de la manivelle, et la course des pistons est égale à quatre fois ladite longueur efficace. Des moyens sont prévus pour éviter, lors du démarrage, l'immobilisation à mi-course de la tige. Ces moyens peuvent comprendre un prolongement de chaque bielle au-delà de l'articulation sur la manivelle, ce prolongement étant en particulier égal à la longueur efficace, et des moyens de butée, prévus sur le carter du moteur, de manière telle que l'extrémité du prolongement vienne en appui contre ces moyens de butée à mi-course de la tige.

Avantageusement, une bielle et une manivelle sont prévues de chaque côté de la tige. Les deux bielles peuvent être synchronisées soit par solidarisation avec l'axe qui tourillonne alors dans la tige de liaison des pistons, soit en formant avec l'axe une pièce unique, la tige de liaison étant alors constituée de deux parties reliées entre elles autour de l'axe de rotation.

De préférence, la manivelle est constituée par une zone radiale d'une roue montée rotative autour d'un arbre parallèle à l'axe d'articulation de la bielle, cette roue portant un tourillon pour ladite bielle, la zone comprise entre le tourillon et l'axe de rotation de la roue constituant la susdite manivelle.

Lorsque deux roues sont prévues, elles sont avantageusement situées de chaque côté de la tige et sont munies d'une denture propre à coopérer avec une denture de pignons calés en rotation sur un arbre de sortie. La transmission de la puissance se fait alors par moitié de chaque côté, équilibrant ainsi l'ensemble mécanique.

Du fait du déplacement rectiligne de la tige de liaison, on peut séparer très facilement par une cloison, munie de joint, le compartiment sous piston du compartiment carter central comportant le mécanisme. Le moteur comporte alors des compartiments aspiration séparés d'un carter contenant l'embiellage par une paroi traversée de manière étanche par la tige de liaison entre les pistons.

De préférence, le moteur comporte des moyens (ventilateur ou compresseur) pour assister le remplissage des compartiments d'aspiration avant précompression et admission dans la chambre de combustion.

Le moteur peut comporter des moyens de refroidissement de l'air avant son transfert dans les chambres de combustion.

Le refroidissement du moteur peut être assuré par une circulation d'eau dans la zone des cylindres proche des culasses et par circulation d'air dans la zone des cylindres éloignée des culasses.

Les pistons peuvent comporter des clapets prévus sur des ouvertures traversant chaque piston pour l'admission d'air dans la chambre de combustion; avantageusement, ces clapets sont à ouverture commandée mécaniquement à l'arrivée au point mort bas et maintenus magnétiquement.

L'invention est également relative à un moteur à combustion interne comportant des moyens d'auto-injection de combustible, ces moyens d'auto-injection pouvant être utilisés indépendamment ou en combinaison avec les caractéristiques définies précédemment.

Selon cet autre aspect de l'invention, un moteur thermique à combustion interne, en particulier tel que défini précédemment, est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'auto-injection de combustible commandés par la montée en pression des gaz dans la chambre de combustion.

De préférence, les moyens d'auto-injection comprennent un petit piston soumis à la pression dans la chambre de combustion, ce petit piston étant monté coulissant à l'encontre de moyens élastiques de rappel, dans une chambre d'un porte-injecteur, ce piston étant lié à une aiguille d'injection qui peut se déplacer en coulissement dans une chambre recevant le combustible liquide à travers un clapet anti-retour, l'aiguille d'injection étant munie, à son extrémité tournée vers la chambre de combustion, d'au moins une buse d'injection, l'ensemble étant tel que lorsque la pression des gaz, dans la chambre de combustion, atteint une valeur suffisante pour repousser le petit piston à l'encontre des moyens élastiques, l'aiguille d'injection est elle-même repoussée dans la chambre contenant le combustible liquide, ce qui provoque l'injection de combustible, à une pression réglée par une tige pointeau et un ressort.

L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif.

La figure 1, de ces dessins, est une coupe axiale schématique d'un moteur thermique à combustion interne selon l'invention.

La figure 2 est une coupe simplifiée suivant la ligne II-II, figure 1.

La figure 3 est une coupe suivant la ligne m-m, figure 1.

Les figures 4 à 8 sont des schémas illustrant la cinématique de l'embiellage du moteur.

La figure 9 est une coupe agrandie d'un dispositif d'autoinjection de combustible.

La figure 10, enfin, est un schéma d'une variante de réalisation des biellettes.

En se reportant aux figures I à 3, on peut voir un moteur thermique 1 à combustion interne propre à fonctionner suivant un cycle à deux temps, qui comporte deux cylindres opposés 2a 2b coaxiaux.

Selon la représentation de la figure 1, l'axe des cylindres est horizontal.

De préférence, les cylindres 2a 2b sont symétriques par rapport à un plan vertical médian V. Les extrémités des cylindres 2a 2b éloignées du plan médian V sont ouvertes. La fermeture de ces extrémités est assurée par une culasse respective 3a, 3b fixée, par exemple, soit à l'aide de vis, sur une collerette entourant l'extrémité du cylindre, soit par des tirants liant les deux culasses. Dans chaque culasse sont prévues des soupapes 4 d'échappement, le nombre et les dimensions de ces soupapes étant choisi de manière à assurer une évacuation aussi efficace que possible des gaz de combustion.

Les extrémités des cylindres 3a 3b les plus proches du plan médian V sont reliées par un carter 5.

Dans chaque cylindre est monté un piston respectif 6a 6b propre à coulisser, suivant un mouvement rectiligne alternatif, dans le cylindre associé.

Les pistons 6a 6b des deux cylindres opposés 2a 2b sont reliés l'un à l'autre par une tige rigide 7, avantageusement rectiligne, disposée suivant l'axe commun des cylindres 2a, 2b . La tige 7, de préférence de section circulaire comme visible sur la figure 2, peut être fixée rigidement, à chacune de ses extrémités, au piston respectif 6a, 6b . On peut également prévoir une liaison entre les extrémités de la tige 7 et les pistons 6a 6b laissant une certaine liberté angulaire et transversale entre la tige 7 et les pistons de manière à absorber un léger défaut d'alignement éventuel des axes des cylindres 2a 2b ; il suffit que la liaison entre les pistons et la tige 7 soit assurée dans la direction de l'axe des cylindres.

Une articulation 8, orthogonale à l'axe de la tige 7, est prévue, de préférence à mi-longueur de la tige 7. Cette articulation 8 est constituée par un axe 9 traversant un alésage diamétral transversal pratiqué dans la tige 7. L'axe 9 déborde de chaque côté de la tige 8 les extrémités de cet arbre 9, en saillie relativement au contour de la tige 7, servent d'articulations pour une extrémité de bielle respectivement 10a, 10h , prévue de chaque côté de la tige 7. Les deux bielles sont parallèles et situées dans un plan orthogonal à l'axe 9.

La tige 7 peut être d'une seule pièce traversée par un alésage pour l'axe 9, ou être réalisée en deux parties reliées entre elles autour de l'axe 9 ; dans ce dernier cas,les bielles 10a, 10b peuvent former une pièce unique avec l'axe 9.

L'extrémité de chaque bielle 10a, lOb , éloignée de l'axe 9, est articulée sur un tourillon 1 la 1 lb porté par une manivelle correspondante 12a, 12b propre à tourner autour d'un arbre 13il, 13b parallèle à l'axe d'articulation 9 de la bielle sur la tige. Les arbres 13a, 13b sont alignés et sont situés dans le plan médian V. La tige 7 passe entre les arbres 13a 13b.

Dans l'exemple de réalisation représenté, chaque manivelle 1-, 12b est constituée par une zone radiale d'une roue complète 14a, 14b centrée sur l'arbre correspondant 13a 13b. Chaque roue 14a 14b est munie, sur sa périphérie, d'une denture 15 qui engrène avec une denture conjuguée d'un pignon 16a 16b calé en rotation sur un arbre 17 parallèle aux arbres 13a 13b . Cet arbre 17, monté rotatif dans le carter 5, fait saillie d'un côté au moins du carter et constitue l'arbre de sortie du moteur. La liaison en rotation par les pignons 16a, 16b assure la transmission de la puissance de manière égale ainsi qu'une synchronisation du mouvement des bielles et des manivelles.

La synchronisation peut être mieux assurée par solidarisation des deux bielles îOa lOb avec l'axe 9, ou la réalisation en une pièce unique de 9, 10a lOb la tige 7 étant réalisée dans ces cas en deux parties reliées entre elles de manière à constituer un palier à plan médian de type classique.

Comme visible d'après la figure 2, les bielles 10a, 10b sont situées entre les roues 14a 14b.

La course des pistons 6a, 6h est égale à quatre fois la longueur efficace r d'une bielle ou d'une manivelle, comme cela sera expliqué plus loin en détail avec référence aux figures 4 à 8. La longueur efficace r est la distance entre les axes géométriques d'articulation des extrémités de chaque bielle et manivelle.

Des cloisons transversales 18il, 18h sont prévues pour fermer les cylindres 2a, 2h du côté opposé aux culasses et pour séparer les compartiments aspiration 19a, 19b relativement au volume intérieur du carter 5, dans lequel se trouvent les systèmes bielle/manivelle et les pignons 16a 16b calés sur l'arbre de sortie 17. Le carter 5 est soit lubrifié avec un bain d'huile Sa en partie basse, soit de préférence du type carter sec, l'huile étant reprise en partie basse par une pompe, alimentant en huile sous pression les articulations ainsi que la lubrification des pistons entre segments. La tige 7 traverse les cloisons 18a 18b de manière étanche grâce à une garniture 20 prévue entre chaque cloison et la tige 7, animée d'un mouvement rectiligne alternatif.

Le remplissage des compartiments 19a, 19b à l'aspiration peut être assisté par un ventilateur ou soufflante W ou un compresseur débitant de l'air frais dans la tubulure d'entrée 21a 21b.

Une tubulure d'entrée 21a 21b débouche dans le compartiment aspiration correspondant, au voisinage de la cloison 18a 18b.

Un ensemble échangeur air/air E, comprenant deux échangeurs Ea Eb affectés aux cylindres 2a 2b est avantageusement prévu. L'échangeur Ea comprend une tubulure ta reliée au compartiment 19a au voisinage de la cloison 18a. La tubulure ta comporte une zone munie d'ailettes de refroidissement 22. De part et d'autre de la zone des ailettes 22, la tubulure ta est reliée par des branches sa, ua à une capacité Ca de volume réglable, par exemple à l'aide d'un piston Ka dont la position peut être modifiée à l'aide de moyens de réglage J.

L'agencement de l'échangeur Eb est semblable. Les moyens de réglage J permettent de déplacer simultanément les pistons
Ka Kb de manière à modifier de la même façon les capacités Ca Cb.

Comme expliqué en détail plus loin, les échangeurs Eâ, Eh sont traversés alternativement par l'air aspiré puis comprimé avant son transfert dans les chambres de combustion. Ceci permet une plus grande efficacité du refroidissement de l'air avant transfert. Les capacités variables Ca, Ch permettent de moduler la quantité d'air avant son transfert et d'ajuster ainsi le rapport air frais/combustible.

Chaque tubulure est équipée d'un clapet d'aspiration 23, schématiquement représenté, propre à s'ouvrir pour laisser passer l'air provenant de l'extérieur, suivant le sens de la flèche F, en direction de la chambre 19a ou 19b. Le clapet 23 se ferme pour un mouvement de gaz en sens inverse produit lors d'un mouvement du piston provoquant une diminution du volume de la chambre d'aspiration.

Avantageusement, des clapets 24 sont prévus sur des ouvertures p traversant chaque piston 6a, 6b. Ces clapets 24 permettent le passage de l'air comprimé d'une chambre d'aspiration l9a, 19b vers une chambre de travail B (ou chambre de combustion) située entre le piston et la culasse. Les clapets 24 s'ouvrent mécaniquement lorsque les pistons arrivent au point mort bas ; ils peuvent être maintenus ouverts par attraction magnétique, leur fermeture se faisant dès que les pistons 6a 6b repartent. Les clapets 24 restent fermés pendant tout le cycle compression-combustion. On pourrait prévoir, à la place des clapets 24, des lumières de transfert, classiques dans les moteurs deux temps, pour faire passer l'air de la chambre d'aspiration vers la chambre de combustion.

Des moyens de refroidissement des cylindres 2a 2b sont prévus. Avantageusement, la partie des cylindres 2a, 2h proche du carter 5 est refroidie à l'air, tandis que la partie de ces cylindres proche des culasses 3a, 3b est entourée d'une chemise 25a 25b pour la circulation d'eau de refroidissement.

L'alimentation en combustible des chambres de travail B est assurée, de préférence, par un dispositif d'auto-injection 26, logé dans chaque culasse, par exemple dans la zone centrale, et illustré plus en détail sur la figure 9.

Ce dispositif comprend un petit piston 27 monté coulissant dans une chambre L d'un porte-injecteur P, à l'encontre d'un ressort de compression 28 formant moyen élastique de rappel. Le porte-injecteur
P est fixé par exemple par vissage dans un logement taraudé M de la culasse qui s'ouvre dans la chambre de travail. La tête du petit piston 27 comporte, en son centre, une ouverture traversée par une aiguille creuse 29 d'injection. Cette aiguille 29 est solidaire du piston 27 et comporte un canal central débouchant axialement, du côté opposé au piston 6a ou 6b, dans une chambre 30 recevant le combustible.

L'extrémité de l'aiguille 29, qui fait légèrement saillie auZelà de la tête du petit piston 27, est munie de buses 31 calibrées de faible diamètre destinées à assurer l'injection de combustible. Les axes de ces buses sont inclinés suivant des angles appropriés par rapport à l'axe de l'aiguille d'injection 29 qui peut coulisser dans un alésage 32a d'une pièce 32 vissée dans le porte-injecteur P et comportant la chambre 30.

Cette chambre 30, à son extrémité éloignée de l'aiguille 29, comporte un orifice 33 de communication avec une canalisation d'arrivée de combustible. L'orifice 33 est muni d'un clapet 34 antiretour qui permet l'entrée de combustible dans la chambre 30 mais s'oppose au reflux de ce combustible de la chambre 30 vers la canalisation d'arrivée.

Une tige pointeau 35 traverse le clapet 34 et sa pointe ferme l'orifice interne 37 du canal de l'aiguille 29, sous l'action d'un ressort 36 dont le tarage règle la pression d'injection. Le ressort 36 travaille en compression est en appui à une extrémité contre une butée solidaire de la tige 35 et, à une autre extrémité (non visible) contre une butée solidaire de la pièce 32. L'ensemble tige pointeau 35 est guidé de part et d'autre de l'orifice 33 de manière à assurer le bon fonctionnement du clapet 34 qui coulisse sur la tige pointeau, un ressort pouvant aider la fermeture rapide.

Le fonctionnement de ce dispositif d'auto-injection est le suivant.

Lorsque le piston 6a ou 6b de la chambre de travail associée au dispositif d'auto-injection considéré, comprime les gaz, à partir d'une certaine pression, le petit piston 27 va être repoussé par la pression de gaz à l'encontre du ressort 28 dont le tarage est prédéterminé. Le recul du piston 27 entraîne le recul de l'aiguille d'injection 29 liée à ce petit piston 27. L'entrée de l'aiguille d'injection 29 dans la chambre 30, remplie de combustible, provoque une montée de la pression de ce combustible du fait de la diminution de volume créée par l'entrée de l'aiguille 29. Le clapet 34 va se fermer et la pression du combustible dans la chambre 30 augmente jusqu'à atteindre une valeur suffisante pour repousser la tige pointeau 35 en comprimant le ressort 36, et ouvrir l'orifice 37 pour permettre l'injection par les buses 31.

Le combustible injecté s'enflamme au contact des gaz comprimés à température élevée.

Le réglage de la quantité de combustible injecté est assuré en réglant la course de déplacement du petit piston 27 du dispositif d'auto-injection et donc de l'aiguille 29. Ce réglage peut être effectué de différentes manières, soit en agissant sur la position du porteinjecteur P, soit directement sur la position du petit piston 27. Pour obtenir un remplissage rapide de la chambre d'injection 30, on alimente l'injecteur par du combustible sous pression réglable et contrôlée. Le fonctionnement du clapet 34 est instantané à la fermeture comme à l'ouverture du fait du glissement de la tige pointeau 35. On peut agir sur le ressort 36 pour régler la pression d'injection. On favorise aussi le retour en position initiale du petit piston 27 et de l'aiguille 29 et on assure le remplissage de la chambre 30 sans introduction de bulles d'air parasites.

On peut agir sur la tension du ressort 28 pour anticiper le début d'injection.

Une auto-régulation se produit avec l'accélération de la vitesse de rotation du moteur car la mise en pression dans les cylindres 2a 2b augmente avec la vitesse de déplacement des pistons 6a, 6b.

Lors des démarrages, la pression pouvant être insuffisante, on peut alors utiliser un contact mécanique des pistons 6a 6h pour entraîner le petit piston 27 sur une course réduite.

Le fonctionnement d'ensemble du moteur 1, notamment au point de vue cinématique, est le suivant.

On partira de la position point mort haut du piston 6a pour laquelle la bielle 10a est alignée avec la manivelle 12a, comme illustré schématiquement sur la figure 4, du côté de la culasse 3a par rapport à l'arbre 13a.

Les explications données pour bielle 10a/manivelle 12a s'appliquent aussi à bielle l0hlmanivellel2h.

La chambre 19a d'aspiration a atteint son volume maximal et est donc remplie d'air frais qui a été admis par la tubulure 21a. La chambre 19h, par contre, est à son volume minimal et se trouve en début d'aspiration.

Le déplacement du piston 6a s'effectue de la gauche vers la droite, selon la représentation des figures, par suite de la combustion et de la détente des gaz dans la chambre de travail située à gauche de ce piston 6a. La tige 7 et l'axe 9 se déplacent avec le piston de sorte que le tourillon d'articulation 1 la entre bielle et manivelle va s'écarter transversalement de l'axe de la tige 7 pour décrire un cercle centré sur l'arbre 13a comme illustré sur la figure 5. Du fait de l'égalité des longueurs efficaces r de la bielle et de la manivelle, le triangle formé, sur la figure 5 et sur la figure 7, par la bielle 10a et la manivelle 12a et par l'axe de la tige 7 est un triangle isocèle dont la base est situé sur l'axe de la tige 7.

Soit en raison de l'action d'un démarreur, soit par inertie, le tourillon 11a tourne autour de l'arbre 13a dans un sens déterminé, par exemple le sens d'horloge selon les figures 4 à 8.

La loi des déplacements e des pistons est définie par la formule:e = 2r (1 - cos oye), a désignant l'angle de la manivelle par rapport à l'axe de la tige 7 (voir figure 5). La vitesse est nulle lorsque a = O ou X et est maximale pour a = X /2 ou 3 X /2.

A la moitié de la course des pistons 6a 6k, chaque bielle est superposée à la manivelle correspondante, à angle droit par rapport à la tige 7 comme illustré sur la figure 6.

Le piston 6a continuant sa course, l'axe 9 dépasse l'alignement des arbres 13a 13b comme illustré sur la figure 7 et le compas formé par la bielle 10a et la manivelle 12a s'ouvre dans l'autre sens.

Au point mort bas du piston 6a (figure 8), la bielle 10a, est alignée avec la manivelle 12a dans le sens opposé à celui de départ.

La course des pistons 6a 6b est donc égale à 4r.

Dans sa course de gauche à droite, le piston 6a a comprimé l'air emprisonné dans la chambre d'aspiration 19a et lorsque la pression dans la chambre 19a devient suffisante, vers la fin de la course du piston 6a, l'air frais est transféré de la chambre 19 dans la chambre de travail B du fait que les clapets 24 s'ouvrent, et de la différence de pression.

Lors de la course retour du piston 6a, les manetons 11a, 11h vont décrire le demi-cercle inférieur complétant le demi-cercle supérieur des figures 4 à 8, ce qui permet de retrouver la configuration de la figure 4, en fin de course retour.

Les soupapes d'échappement 4 s'ouvrent en fin de course du piston 6a pour permettre l'évacuation des gaz de combustion et se referment dès que le piston 6a repart vers son point mort haut de façon à permettre la compression de l'air frais qui a été introduit dans la chambre de travail.

En fin de compression, le combustible est auto-injecté et le cycle se poursuit.

Les phases au niveau de la chambre d'aspiration 19b et de la chambre de travail limitée par le piston 6b sont décalées de 180C par rapport à celles considérées précédemment.

Les roues 14a 14b sont soumises en permanence à l'action motrice de l'un ou de l'autre piston ce qui donne une bonne régularité du couple obtenu.

Les échangeurs Ea Eb fonctionnent comme suit.

Lorsque la tige 7 se déplace de droite à gauche, la chambre 19a est en aspiration et le clapet 23 correspondant est ouvert. L'air surpressé, fourni par la soufflante W, remplit la chambre 19a, l'échangeur Ea et la capacité modulable Ca.

Après passage du point mort gauche, le mouvement de la tige 7 et des pistons 6a 6b s'inverse pour un déplacement de la gauche vers la droite. Le piston 6a comprime l'air dans la chambre 19a dont le clapet 23 associé s'est fermé. L'air est refoulé dans l'échangeur Ea et dans la capacité modulable Ca. La pression de l'air s'élève en fonction du volume résiduel de l'échangeur Ea et de la capacité Ca.

Un peu avant l'arrivée au point mort droit, les soupapes d'échappement 4, associées au piston 6a s'ouvrent, ainsi que les clapets 24 de ce piston 6a. L'air comprimé et refroidi dans l'échangeur Ea se transfère rapidement à travers le piston 6a et balaye la chambre de combustion correspondante.

Il est possible de régler la quantité d'air en fonction de la quantité de combustible à chaque cycle.

On peut régler la pression et le débit de la soufflante W qui gave les chambres 19a, 19b à l'aspiration.

Lorsque Ia capacité modulable Ca, Ch est réglée à sa valeur maximale, on introduit un maximum d'air, par contre la pression de transfert de l'air, vers la chambre de combustion, sera plus faible.

Si on diminue la quantité d'air à transférer, par exemple en diminuant le volume de la capacité modulable, on diminue le balayage et on conserve une partie des gaz brûlés, ce qui correspond à un effet de recirculation préconisé pour les moteurs lors des régimes de fonctionnement demandant peu de combustible.

Lors du démarrage, l'arbre de sortie 17 est entraîné par un démarreur, les pistons -, 6b n'ayant pas encore une action de propulsion. La position correspondant à la moitié de la course des pistons 6a, 6b, position pour laquelle chaque bielle est superposée à la manivelle correspondante tandis que l'axe 9 est aligné avec les arbres 13a, 13h, peut être critique.

En effet, si la mise en vitesse de l'équipage mobile est insuffisante, cet équipage peut s'immobiliser à mi-course et les bielles 10a, 10b peuvent tourner autour de l'axe 9, aligné avec les arbres 13a, 13b, sans que les bielles entraînent la tige 7 et l'ensemble de l'équipage mobile.

Pour éviter cela, comme illustré sur la figure 10, les bielles 1-, 10b sont prolongées, au-delà des tourillons 1 la 1 lb d'une longueur égale à la longueur efficace r jusqu'à une extrémité telle que 10c.

Avec une telle géométrie, l'extrémité telle que 10c des bielles va décrire une ligne droite H orthogonale à l'axe de la tige 7, et passant par le centre du cercle décrit par le tourillon 1 la.

Une butée D est prévue sur le carter du moteur de manière telle que l'extrémité 10c vienne en appui contre cette butée D à micourse de Ia tige 7. La butée D est pIacée de manière à faire basculer la bielle 10a, sous l'action du tourillon 1 la, pour que le compas formé par les branches 10â, gaz après s'être complètement fermé dans Ia position de la mi-course, se redéploie avec franchissement de la branche 12a par la branche 10â, comme illustré par la position en tirets de la figure 10.

Une butée symétrique de la butée D par rapport au centre 13a est prévue, bien qu'elle ne soit pas représentée sur cette figure 10.

Chaque butée D peut être constituée par un axe rotatif qui peut s'effacer lorsque le moteur fonctionne de lui-même sous l'action des gaz brûlés ou de l'air comprimé.

Le moteur de l'invention peut fonctionner avec divers combustibles. II présente un haut rendement avec une pollution réduite.

La détente et la compression des gaz s'effectuent directement sans passer par un vilebrequin.

La synchronisation du mouvement et la bonne transmission de la puissance sont assurées par les couples d'engrenages constitués par les roues 14a 14b et les

En évitant l'utilisation de lumières dans les chemises pour le balayage et le transfert des gaz, on améliore la longévité de l'ensemble et on réduit la consommation d'huile ainsi que la pollution.

On retrouve des conditions de fonctionnement qui sont sensiblement celles d'un moteur quatre temps.

Le nombre de soupapes d'échappement 4 peut être augmenté pour améliorer la rapidité de l'évacuation des gaz brûlés.

Le refroidissement de l'air admis, par exemple par le système à ailettes 22, améliore les conditions d'alimentation en air frais et la quantité d'air admise même au bas régime ; on augmente ainsi la quantité admissible de combustible et les couples à bas régimes et le rendement.

Les calories évacuées au niveau des ailettes 22 sont à un bas niveau de température, ce qui améliore les conditions de refroidissement par l'intérieur des pistons et des chemises.

Le moteur peut, bien entendu, comporter plusieurs paires de cylindres opposés, bien que la description ait concerné un exemple de moteur à une seule paire de cylindres.

L'architecture du moteur objet de l'invention est organisée autour de l'embiellage permettant le déplacement linéaire de l'équipage mobile constitué par deux pistons liés par une tige rigide dans des cylindres coaxiaux opposés.

Ceci permet de séparer du carter central, contenant l'ensemble bielles-manivelles nécessaire pour la transformation du mouvement rectiligne alternatif en mouvement rotatif continu, les compartiments sous piston servant à l'aspiration et à la précompression de l'air avant son transfert dans les chambres motrices de combustion.

Ceci permet d'isoler l'air des parties lubrifiées évitant ainsi la pollution habituelle des moteurs deux temps.

Le transfert de l'air directement à travers les pistons élimine également le problème des segments passant devant des lumières.

L'échappement par les culasses placées aux extrémités du moteur permet également de dimensionner largement les soupapes correspondantes.

Le balayage axial s'en trouve activé sans recourir à des pressions élevées, les pertes de charges sur l'air et sur l'échappement pouvant être réduites dans des proportions importantes.

Cette architecture très simple permet:
1 "/ de réduire le poids des pistons et bielles et de réduire les frottements du fait du guidage réalisé directement par les pistons se déplaçant linéairement dans les cylindres coaxiaux et du fait que tous les échanges de puissance interne, de compression, d'accélération et de freinage s'effectuent directement à travers la tige rectiligne de liaison des pistons.

Seule la puissance mécanique disponible transite à travers le système bielle manivelle.

2 / de diminuer le poids des blocs et carters
3 / de maintenir dans la partie centrale du moteur des températures voisines de la température ambiante par refroidissement par échangeur air/air diminuant ainsi la température de l'air avant son transfert et sa forte compression dans les chambres de combustion. On diminue ainsi la puissance absorbée par cette compression.

4 / de régler la quantité d'air transférée d'une manière simplifiée par suite des faibles pertes de charges des circuits d'admission et d'échappement. Les puissances mises en jeu sont ainsi réduites. Pour le réglage, on surpresse plus ou moins l'air à l'admission et/ou on agit sur une capacité modulable permettant de modifier le rapport de précompression dans les chambres sous piston.

On peut ainsi ajuster à tous les régimes de rotation la quantité d'air transférée en fonction de la quantité de combustible à brûler à chaque cycle, en fonction du couple demandé. On peut ainsi augmenter le couple à bas régime et diminuer la pollution. On peut en outre éviter la recirculation des gaz d'échappement en réduisant la quantité d'air transférée.

L'auto-injection directe de combustible favorise le rendement et simplifie encore l'architecture du moteur et le contrôle électrique et électronique permet de réduire encore la pollution.

Le contrôle de la température dans la partie chaude : haut de cylindre et culasses d'échappement, garantit une bonne combustion.

D'une manière générale, l'architecture du moteur permet de régler facilement de nombreux paramètres augmentant ainsi le rendement et diminuant la pollution.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Moteur thermique à combustion interne, en particulier à cycle deux temps, comportant au moins deux cylindres opposés, coaxiaux, et, dans chaque cylindre, un piston à mouvement rectiligne alternatif, un système bielle/manivelle étant prévu pour transformer le mouvement de chaque piston en un mouvement circulaire d'un arbre de sortie,

caractérisé par le fait que les pistons (6a, 6h) de deux cylindres (2a, 2h) opposés sont reliés l'un à l'autre par une tige rigide (7) animée du même mouvement rectiligne alternatif que les pistons, et qu'au moins une articulation (8), orthogonale à l'axe de la tige (7), est prévue sur cette tige (7) pour l'extrémité d'une bielle (10a, 10b, l'autre extrémité de cette bielle étant articulée (lla, llO sur une manivelle (12a, 12h) propre à tourner autour d'un arbre (13a, 13b).

2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la longueur efficace C) de la bielle est égale à la longueur efficace de la manivelle, et la course des pistons (6a, 6b) est égale à quatre fois ladite longueur efficace (r).

3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (10c, D) pour éviter, lors du démarrage, l'immobilisation à mi-course de la tige (7).

4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens pour éviter l'immobilisation à mi-course comprennent un prolongement de chaque bielle (10a 10S au-delà de l'articulation (lla, 11h) sur la manivelle (12a, 12h), ce prolongement étant en particulier égal à la longueur efficace (E), et des moyens de butée (D) prévus sur le carter du moteur de manière telle que l'extrémité (10g) du prolongement vienne en appui contre ces moyens de butée (D) à micourse de la tige (7).

5. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'une bielle (loua, 10b) et une manivelle (12a, 12b) sont prévues de chaque côté de la tige.

6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les bielles (10a, 10b) forment avec l'axe (9) une pièce unique.

7. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la manivelle (12a, 12b) est constituée par une zone radiale d'une roue (14a, 14h) montée rotative autour d'un arbre (13a, 13h) parallèle à l'axe d'articulation (9) de la bielle (lois, 10k), cette roue (14, 14h) portant un tourillon (11a, 11h) pour ladite bielle, la zone (12a, 12h) comprise entre le tourillon (11, 11h) et l'axe de rotation de la roue (14a, 14h) constituant la susdite manivelle.

8. Moteur selon les revendications 5 et 7, caractérisé par le fait que les deux roues (14a, 14b) situées de chaque côté de la tige (7) sont munies d'une denture (15) propre à coopérer avec une denture de pignons (16a, 16b) calés en rotation sur un arbre de sortie (17) parallèle à l'axe de rotation des roues.

9. Moteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des compartiments aspiration (19a, 19b) séparés d'un carter (5) contenant l'embiellage (10~, 10k, 12a, 12~) par une paroi (18a, 18b) traversée de manière étanche par la tige (7) de liaison entre les pistons (2a, 2b.

10. Moteur selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (ventilateur ou soufflante W ou compresseur) pour assister le remplissage des compartiments d'aspiration (19a, 19b) avant précompression et admission dans la chambre de combustion (B).

11. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de refroidissement (22, Ea, Eh) de l'air pendant la précompression avant transfert dans les chambres de combustion.

12. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est refroidi par une circulation d'eau (25a, 25h) dans la zone des cylindres (2a, 2h) proche des culasses (3a, 3b) et par circulation d'air dans la zone des cylindres éloignée des culasses.

13. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les pistons comportent des clapets (24) prévus sur des ouvertures (p) traversant chaque piston (6a, 66) pour l'admission d'air dans la chambre de combustion, ces clapets étant à ouverture commandée mécaniquement à l'arrivée au point mort bas et maintenus magnétiquement.

14. Moteur thermique à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'auto-injection (26) commandés par la montée en pression des gaz dans la chambre de combustion (B).

15. Moteur selon la revendication 14, caractérisé par le fait que les moyens d'auto-injection (26) comprennent un petit piston (27) soumis à Ia pression dans la chambre de combustion (B), ce petit piston étant monté coulissant à l'encontre de moyens élastiques de rappel (28), dans une chambre (L) d'un porte-injecteur (P), ce piston (27) étant lié à une aiguille d'injection (29) qui peut se déplacer en coulissement dans une chambre (30) recevant le combustible liquide à travers un clapet anti-retour (34), l'aiguille d'injection (29) étant munie, à son extrémité tournée vers la chambre de combustion, d'au moins une buse d'injection (31), l'ensemble étant tel que lorsque la pression des gaz, dans la chambre de combustion (B), atteint une valeur suffisante pour repousser le petit piston (27) à l'encontre des moyens élastiques (28), l'aiguille d'injection (29) est elle-même repoussée dans la chambre (30) contenant le combustible liquide, ce qui provoque l'injection de combustible, à une pression réglée par une tige pointeau (35) et un ressort (36).