FR2747154A1

FR2747154A1 - TWO STROKE EXPLOSION ENGINE WITH CROSSBODY INCLUDING A ROTATING SHIRT DISTRIBUTION SYSTEM

Info

Publication number: FR2747154A1
Application number: FR9604425A
Authority: FR
Inventors: Pierre Bourguignon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 1997-10-10
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: EP0799978A2; FR2747154B1; EP0799978A3

Abstract

La présente invention a pour objet un moteur à explosion deux temps à crosse comportant un système de distribution à chemise rotative. Il est constitué d'un moteur à explosion deux temps de type à crosse (3) comportant, d'une part, un cylindre (1) à double parois (10 11) entre lesquelles tourne un fourreau cylindrique (12) pourvus d'orifices contrôlant l'ouverture des lumières d'admission (13) et d'échappement (14) et, d'autre part, un piston auxiliaire (9) disposé dans le carter (6) de vilebrequin et destiné à comprimer les gaz frais pour assurer un bon remplissage de la chambre d'explosion en même temps qu'un balayage très efficace des gaz brûlés. Il est destiné d'une façon générale à améliorer le rendement des moteurs à explosion à deux temps, c'est à dire dans lesquels les phases d'admission, de compression, de combustion, de détente et d'échappement s'effectuent durant un seul tour du vilebrequin, et plus particulièrement les moteurs deux temps Diesel ou à injection d'essence.The subject of the present invention is a two-stroke internal combustion engine with a stick comprising a distribution system with a rotating jacket. It consists of a two-stroke combustion engine of the crosshead type (3) comprising, on the one hand, a cylinder (1) with double walls (10 11) between which rotates a cylindrical sleeve (12) provided with orifices controlling the opening of the intake (13) and exhaust (14) ports and, on the other hand, an auxiliary piston (9) disposed in the crankshaft housing (6) and intended to compress the fresh gases to ensure good filling of the explosion chamber at the same time as very efficient scavenging of the burnt gases. It is intended generally to improve the efficiency of two-stroke combustion engines, that is to say in which the phases of admission, compression, combustion, expansion and exhaust are carried out during a single revolution of the crankshaft, and more particularly two-stroke diesel or petrol injection engines.

Description

MOTEUR A EXPLOSION DEUX TEMPS A CROSSETWO-STROKE EXPLOSION ENGINE

COMPORTANT UN SYSTEME DE DISTRIBUTION A CHEMISE ROTATIVE COMPRISING A ROTARY SHIRT DISTRIBUTION SYSTEM

La présente invention a pour objet un moteur à explosion deux temps à crosse comportant un système de The subject of the present invention is a two-stroke buttstack combustion engine comprising a

distribution à chemise rotative.rotating folder distribution.

Il est destiné d'une façon générale à améliorer le rendement des moteurs à explosion à deux temps, c'est à dire dans lesquels les phases d'admission, de compression, de combustion, de détente et d'échappement s'effectuent durant un seul tour du vilebrequin, et plus particulièrement les moteurs deux It is generally intended to improve the efficiency of two-stroke internal combustion engines, that is to say in which the intake, compression, combustion, expansion and exhaust phases take place during a period of time. crankshaft alone, and more particularly the two engines

temps Diesel ou à injection d'essence. Diesel time or fuel injection.

Le moteur à explosion, ou moteur à combustion interne, comporte au moins un cylindre dans lequel se déplace un piston qui, par l'intermédiaire d'un mécanisme à bielle et vilebrequin fait tourner un arbre. Le cycle thermodynamique complet d'un moteur à explosion peut être The combustion engine, or internal combustion engine, comprises at least one cylinder in which a piston moves which, by means of a connecting rod mechanism and crankshaft rotates a shaft. The complete thermodynamic cycle of an internal combustion engine can be

décrit soit pendant un seul tour de vilebrequin (c'est-à- described either during a single crankshaft revolution (ie

dire pendant deux courses du piston), soit pendant deux tours (quatre courses du piston). On dit, dans le premier cas, que le moteur est à deux temps et, dans le second say for two strokes of the piston), ie for two turns (four strokes of the piston). In the first case it is said that the engine is two-stroke and in the second case

qu'il est à quatre temps.that he is four times.

Les moteurs dits "à crosse" ont la particularité de comporter une tige (la tige de crosse) solidaire du piston, de même axe que lui, et débouchant dans le carter de vilebrequin o elle est articulée sur la tête de bielle. La réaction latérale de cette dernière sur le piston est supprimée et encaissée par des glissières ou guides de types variés, par exemple à métal The so-called "stick" engines have the particularity of having a rod (the stick) integral with the piston, of the same axis as him, and opening into the crankcase where it is hinged to the big end. The lateral reaction of the latter on the piston is eliminated and collected by slides or guides of various types, for example metal

anti-friction, à billes ou à galets. anti-friction, ball or roller.

Dans le moteur à deux temps, on cherche à réaliser un cycle thermodynamique de telle sorte que l'allumage et la détente aient lieu à chaque tour de vilebrequin. Théoriquement, un tel moteur devrait avoir une puissance deux fois plus grande que celle du moteur à quatre temps ayant les mêmes dimensions et la même vitesse de rotation. En réalité, le rapport de puissance des deux moteurs au lieu d'être égal à deux, n'est que de 1,4 à 1,5, car certaines transformations constituant le cycle y sont effectuées dans des conditions plus In the two-stroke engine, it is desired to carry out a thermodynamic cycle so that ignition and expansion occur at each crankshaft revolution. Theoretically, such a motor should have a power twice as large as that of the four-stroke engine having the same dimensions and the same speed of rotation. In reality, the power ratio of the two engines instead of being equal to two is only 1.4 to 1.5, because some transformations constituting the cycle are made there under conditions more

défavorables que dans un moteur à quatre temps. unfavorable only in a four-stroke engine.

Les moteurs à deux temps comportent généralement des orifices ou lumières pratiquées sur les parois latérales du cylindre et destinées à assurer l'admission et l'échappement des gaz. Ces lumières sont masquées ou découvertes par le piston en fonction de sa position. Lorsque ce dernier est au point mort bas, les deux types de lumière sont ouverts simultanément, ce qui entraine inévitablement un mélange des gaz frais et des gaz brûlés, ainsi qu'un remplissage imparfait de la chambre d'explosion. C'est la cause principale du The two-stroke engines generally have orifices or lights on the side walls of the cylinder and intended to ensure the admission and exhaust gases. These lights are hidden or discovered by the piston depending on its position. When the latter is at the bottom dead center, the two types of light are open simultaneously, which inevitably leads to a mixture of fresh gases and flue gas, and an imperfect filling of the explosion chamber. This is the main cause of

rendement médiocre de ce type de moteur. poor performance of this type of engine.

Le dispositif selon la présente invention a pour objectif de remédier à cet état de choses en contrôlant les points d'ouverture et de fermeture des lumières d'admission et d'échappement de manière à assurer une élimination totale des gaz brûlés et un The device according to the present invention aims to remedy this state of affairs by controlling the opening and closing points of the intake and exhaust ports so as to ensure a total elimination of burnt gases and a

remplissage complet du cylindre.complete filling of the cylinder.

Il est constitué d'un moteur à explosion deux temps de type à crosse comportant, d'une part, un cylindre à double parois entre lesquelles tourne un fourreau cylindrique pourvus d'orifices contrôlant l'ouverture des lumières d'admission et d'échappement et, d'autre part, un piston auxiliaire disposé dans le carter de vilebrequin et destiné à comprimer les gaz frais pour assurer un bon remplissage de la chambre d'explosion en It consists of a two-stroke engine of the butt type comprising, on the one hand, a cylinder with double walls between which a cylindrical sleeve with orifices controlling the opening of the intake and exhaust ports and, on the other hand, an auxiliary piston disposed in the crankcase and for compressing the fresh gases to ensure proper filling of the explosion chamber.

même temps qu'un balayage très efficace des gaz brûlés. same time as a very efficient flue gas scavenging.

Sur les dessins schématiques de principe annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 représente un cylindre, ainsi qu'une partie du carter, vu en coupe axiale, la figure 2 est une coupe transversale suivant les flèches A-A de la figure 1 et la figure 3 représente une partie du In the appended schematic drawings of principle, given by way of non-limiting example of one of the embodiments of the object of the invention: FIG. 1 represents a cylinder, as well as a part of the housing, seen in section FIG. 2 is a cross-section along the arrows AA of FIG. 1 and FIG.

fourreau rotatif vu latéralement.rotating sheath seen laterally.

Le dispositif, figures 1 à 3, est constitué d'un bloc moteur comportant un cylindre 1, dans lequel un piston moteur 2 agit sur le vilebrequin par The device, FIGS. 1 to 3, consists of an engine block comprising a cylinder 1, in which a driving piston 2 acts on the crankshaft by

l'intermédiaire d'une tige de crosse 3 et d'une bielle 4. via a butt rod 3 and a connecting rod 4.

Une paroi de séparation 5, située à la base du cylindre, est disposée entre celui-ci et le carter 6 contenant le vilebrequin. Cette paroi comporte une douille 7 avec orifice étanche de passage de la tige de crosse 3. Cette dernière entraîne un piston alimenteur 8, ou balayeur, coulissant dans un cylindre auxiliaire 9 aménagé dans le A partition wall 5, located at the base of the cylinder, is disposed between it and the housing 6 containing the crankshaft. This wall comprises a socket 7 with leaktight orifice for passage of the butt rod 3. The latter drives a supply piston 8, or sweeper, sliding in an auxiliary cylinder 9 arranged in the

carter de vilebrequin.crankcase.

Le cylindre 1 comporte une double enveloppe latérale, formée d'une paroi interne 10 et d'une paroi externe 11 concentriques, entre lesquelles tourne un fourreau cylindrique 12 de distribution. Les lumières d'admission 13 et d'échappement 14 traversent ces deux parois et débouchent à l'extérieur du cylindre dans deux conduits périphériques, respectivement d'admission 15 et d'échappement 16, fixés sur la paroi externe 11. Le conduit périphérique d'admission communique, par une tubulure 17 prévue à cet effet, avec l'espace situé à l'arrière du piston moteur 2, les gaz contenus dans le cylindre auxiliaire 9 contenant le piston balayeur 8 pouvant être transférés dans cet espace grâce à des conduits 18 aménagés dans la paroi de séparation 5 et The cylinder 1 comprises a double lateral envelope, formed of an inner wall 10 and an outer wall 11 concentric between which rotates a cylindrical sheath 12 distribution. The intake and exhaust ports 14 and 14 pass through these two walls and open out of the cylinder into two peripheral ducts 15 and 15, respectively, which are attached to the outer wall 11. intake communicates, through a pipe 17 provided for this purpose, with the space located at the rear of the engine piston 2, the gas contained in the auxiliary cylinder 9 containing the sweeping piston 8 can be transferred into this space through ducts 18 arranged in the separation wall 5 and

reliés également à l'arrivée d'air frais 19. also connected to the fresh air supply 19.

Les lumières d'admission 13 sont inclinées à la fois dans le sens axial et dans le sens radial du cylindre 1, de façon à imprimer aux gaz frais un The intake ports 13 are inclined both in the axial direction and in the radial direction of the cylinder 1, so as to print to the fresh gases a

mouvement circulaire dirigé vers la tête du cylindre. circular motion directed towards the cylinder head.

Le fourreau de distribution 12 est percé d'orifices de transfert 20, d'admission 21 et d'échappement 22 disposes de manière à pouvoir coïncider avec les lumières correspondantes du cylindre 2. Des orifices d'alimentation 23 prévus à la base du fourreau contrôlent l'arrivée de gaz frais. La rotation du fourreau de distribution est obtenue grâce à un pignon 24 engrenant sur une couronne dentée 25 située à sa base, et entraîné de façon synchrone par l'arbre moteur au moyen d'une chaîne ou d'une courroie crantée, par exemple. A chaque tour du vilebrequin, le fourreau tourne d'un angle égal au pas angulaire des lumières d'admission 13, 21 et d'échappement 14, 22. Par exemple, si le cylindre comprend huit lumières de chaque type, le fourreau cylindrique effectuera un huitième de tour par tour de The dispensing sleeve 12 is pierced with transfer orifices 20, inlet 21 and exhaust 22 arranged so as to coincide with the corresponding slots of the cylinder 2. Feed ports 23 provided at the base of the sleeve control the arrival of fresh gas. The rotation of the distribution sheath is obtained thanks to a pinion 24 meshing with a ring gear 25 located at its base, and driven synchronously by the motor shaft by means of a chain or a toothed belt, for example. At each revolution of the crankshaft, the sheath rotates by an angle equal to the angular pitch of the intake ports 13, 21 and the exhaust ports 14, 22. For example, if the cylinder comprises eight lights of each type, the cylindrical sheath will an eighth of a turn per lap

vilebrequin.crankshaft.

Les orifices d'échappement 22 seront décalés par rapport au autres orifices, de façon à ce que les lumières d'échappement 14 soient totalement ouvertes au The exhaust ports 22 will be offset relative to the other ports, so that the exhaust ports 14 are fully open to

moment o le piston 2 les démasque. moment o the piston 2 unmasks them.

Au cours d'une rotation de 360 de l'arbre du moteur (vilebrequin), les phases suivantes se déroulent: A partir du point mort haut (0 ), le piston moteur 2 descend sous la force de l'explosion ou de la combustion des gaz; le piston alimenteur 8 descend de During a 360 rotation of the motor shaft (crankshaft), the following phases take place: From the top dead center (0), the engine piston 2 descends under the force of the explosion or combustion gases; the feeding piston 8 goes down from

même en aspirant de l'air frais.even while inhaling fresh air.

Vers 1300 le piston 2 découvre les lumières d'échappement 14 qui sont ouvertes par la rotation du Around 1300 the piston 2 discovers the exhaust lights 14 which are opened by the rotation of the

fourreau cylindrique.cylindrical sheath.

Vers 140 les lumières d'admission 13, 21 s'ouvrent pour expulser les gaz brûlés et remplir le cylindre 1 de gaz frais, ces gaz frais ayant été comprimés par la descente du piston 2 et amenés par la tubulure 17, les lumières adéquates ayant été ouvertes ou Towards 140 the inlet ports 13, 21 open to expel the burned gases and fill the cylinder 1 with fresh gas, these fresh gases having been compressed by the descent of the piston 2 and supplied by the pipe 17, the adequate lights having been open or

fermées par la rotation du fourreau de distribution 12. closed by the rotation of the dispensing sleeve 12.

La descente du piston 8 a entre-temps provoqué le remplissage du cylindre auxiliaire 9 par des gaz frais qui sont disponibles pour être conduits dans le volume qui va être libéré dans le cylindre 1 par la remontée du The descent of the piston 8 has meanwhile caused the filling of the auxiliary cylinder 9 by fresh gases which are available to be conducted in the volume which will be released in the cylinder 1 by the ascent of the

piston 2.piston 2.

Vers 1900, fermeture des lumières d'échappement 14; vers 210 , fermeture des lumières d'admission 13 par la rotation du fourreau cylindrique 12; la compression des gaz frais s'effectue dans la partie supérieure du cylindre et, à sa partie inférieure, sous le piston moteur 2, les gaz frais du cylindre auxiliaire sont poussés par la remontée du piston alimenteur 8, et seront ainsi disponibles pour le cycle suivant, les lumières adéquates ayant été ouvertes et fermées par la Around 1900, closing the exhaust lights 14; towards 210, closing the intake ports 13 by rotating the cylindrical sleeve 12; the compression of the fresh gases takes place in the upper part of the cylinder and, at its lower part, under the engine piston 2, the fresh gases of the auxiliary cylinder are pushed by the raising of the supply piston 8, and will thus be available for the cycle following, adequate lights having been opened and closed by the

rotation du fourreau cylindrique.rotation of the cylindrical sheath.

Un prototype en cours de réalisation comporte huit lumières de chaque type. Il y a donc un tour du fourreau de distribution pour huit tours moteur, mais, suivant les réalisations futures, le nombre et les A prototype in progress comprises eight lights of each type. There is therefore one turn of the distribution sheath for eight engine revolutions, but, according to future achievements, the number and

calages peuvent être autres.wedges may be other.

Le diamètre du piston alimenteur 8 sera de préférence sensiblement supérieur à celui du piston moteur 2 de manière à provoquer un gavage de la chambre d'explosion. Afin de diminuer le volume inférieur du The diameter of the supply piston 8 will preferably be substantially greater than that of the engine piston 2 so as to cause a gavage of the explosion chamber. In order to decrease the lower volume of

cylindre 1, il sera avantageusement prévu un contre- cylinder 1, it will advantageously be provided a counter

piston 26 solidaire du bloc moteur, monté à la partie inférieure du cylindre sur la paroi de séparation 5 et déterminé pour occuper la quasitotalité du volume interne du piston moteur 2 lorsqu'il est au point mort piston 26 secured to the engine block, mounted at the bottom of the cylinder on the partition wall 5 and determined to occupy almost all the internal volume of the engine piston 2 when it is in neutral

bas.low.

Du fait que, grâce au cylindre auxiliaire 9, les gaz d'admission ne passent pas dans le carter 6, le graissage du moteur pourra être de type classique par Because, thanks to the auxiliary cylinder 9, the intake gases do not pass into the casing 6, the engine lubrication can be of conventional type by

pression, (pas de mélange d'huile dans le carburant). pressure, (no oil mixture in the fuel).

Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus The positioning of the various constituent elements gives the object of the invention a maximum of useful effects which had not been obtained so far.

par des dispositifs similaires.by similar devices.

Claims

1. A two-stroke buttstack engine comprising a rotary jacketed distribution system for improving the efficiency of such engines, and more particularly two-stroke diesel or gasoline injection engines, characterized by the combination of a a cylinder (1) with concentric double sidewalls (10, 11), between which a cylindrical sheath (12) of distribution provided with supply orifices (23) with fresh gas, transfer (20) , intake (21) and exhaust (22) arranged to control the opening of the corresponding lights of the aforesaid cylinder and, secondly, a supply piston (8) driven by the stick ( 3) connecting the driving piston (2) to the connecting rod (4) and sliding in an auxiliary cylinder (9) arranged in the housing (6) of the crankshaft, said supply piston being arranged to suck and compress the fresh gases, then to ensure their transfer in the internal volume located at the rear of the engine piston, where they

will be sent to the explosion chamber.

2. An internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the intake (13) and exhaust (14) ports pass through the inner (10) and outer (11) sidewalls of the cylinder (1) and open to the outside thereof in two peripheral ducts, respectively intake (15) and exhaust (16), fixed on the outer wall (11), the peripheral admission duct (15) being connected by a tubing (17) with the volume at the back of the

engine piston (2).

3. Internal combustion engine according to any one

of the preceding claims, characterized by the

in that the cylindrical sheath (12) is rotated synchronously by the drive shaft by means of a suitable transmission means such that at each revolution of the crankshaft, said sheath rotates by an angle equal to the angular pitch of the intake lights (13)

and exhaust (14).

4. Internal combustion engine according to any one

of the preceding claims, characterized by the

the intake ports (13) are inclined both axially and in the radial direction of the cylinder (1) so as to impart to the fresh gases a

circular motion directed towards the head of said cylinder.

5. Internal combustion engine according to any one

of the preceding claims, characterized by the

the exhaust ports (22) of the cylindrical sleeve (12) are offset relative to the other openings, so that the exhaust ports (14) are fully open at the moment when the piston

engine (2) unmasks them.

6. Internal combustion engine according to any one

of the preceding claims, characterized by the

the diameter of the feeding piston (8) is substantially greater than that of the driving piston (2) of

in order to provoke feeding of the explosion chamber.

7. Internal combustion engine according to any one

of the preceding claims, characterized by the

a separating wall (5) located at the base of the cylinder (1) is arranged between the latter and the housing (6) containing the crankshaft and is equipped with a bushing (7) with a sealing orifice of passage of the butt rod (3).

8. An internal combustion engine according to Claim 7, characterized in that ducts (18) are arranged in the separating wall (5) to allow the transfer of the fresh gases contained in the auxiliary cylinder (9) to the space at the rear

of the engine piston (2).

9. A combustion engine according to claim 7, characterized in that transfer ducts (18) are connected to the fresh air inlet (19) controlled by the supply ports (23) of the

cylindrical sheath (12).

10. Internal combustion engine according to any one

of the preceding claims, characterized by the

a counter-piston (23) integral with the engine block is mounted at the lower part of the cylinder (1),

against-piston being determined to occupy the quasi-

the entire internal volume of the engine piston (2) when

this one is at a low dead point.