FR2811711A1 - I.c. engine has elliptical crankshaft surfaces interacting with bearings on ends of reciprocating piston rods - Google Patents
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Abstract
Description
"1 2811711"1 2811711
NOUVEA U CONCEPT D'EQUIPAGE MOBILENEW MOBILE CREW CONCEPT
DE MOTEUR A EXPLOSIONS REALISANTOF EXPLOSION ENGINE REALIZING
UN ENSEMBLE VILEBREOUIN-BIELLES-PISTONS A CRANKSHAFT-CONNECTING-PISTON SET
ORIGINAL DANS SA FORME ET SON FONCTIONNEMENT. ORIGINAL IN ITS SHAPE AND FUNCTIONING.
INTRODUCTIONINTRODUCTION
L'actuel équipage mobile des moteurs à explosions est de conception très ancienne. The current mobile equipment for explosion engines is of very old design.
Il nécessite: o Un usinage délicat du vilebrequin d'o sa relative fragilité, o Une bielle d'une hauteur relativement importante puisqu'elle assure la liaison entre le mouvement alternatif du piston (grâce au pied de bielle) et le mouvement rotatif autour du maneton de vilebrequin (grâce à la tête de bielle).o Une liaison mobile entre piston et bielle (axe de piston) permettant le mouvement pendulaire du pied de bielle (dans un plan perpendiculaire à l'axe du vilebrequin); cet It requires: o Delicate machining of the crankshaft o its relative fragility, o A relatively large connecting rod since it provides the connection between the reciprocating movement of the piston (thanks to the connecting rod foot) and the rotary movement around the crankshaft crankpin (thanks to the connecting rod head) .o A movable connection between piston and connecting rod (piston pin) allowing the pendulum movement of the connecting rod end (in a plane perpendicular to the crankshaft axis); this
axe de piston assure également les phases de montée et de descente du piston.Les masses en mouvements sont donc assez élevées. piston pin also ensures the piston rise and fall phases. The masses in movement are therefore quite high.
Pour fonctionner correctement, cet équipage mobile doit résoudre un certain nombre de problèmes:1) L'usinage du vilebrequin (que ce soit dans la masse ou sur pièce de fonderie) reste une opération délicate tout comme son équilibrage qui doit tenir compte de la masse surajoutée des têtes de bielles.2) Une hauteur suffisante des bielles est nécessaire afin que les valeurs d'angles entre celles- ci et les pistons soient supportables mécaniquement; cela augmente par conséquent la hauteur du bloc moteur.3) De par sa conception, cet équipage mobile entraîne une usure irrégulière de la surface du piston en contact avec la chemise (rapportée ou non): les variations angulaires entre piston et bielle générées par le mouvement rotatif de celle-ci autour du maneton de vilebrequin sont responsables d'un frottement majoré sur les surfaces parallèles à l'axe du piston.4) De plus, pour que le montage des bielles sur le vilebrequin soit possible (en cas de moteur multi-cylindres), elles sont réalisées en 2 parties: cela rend leur fabrication plus difficile To function correctly, this mobile equipment must solve a certain number of problems: 1) The machining of the crankshaft (whether in the mass or on a casting) remains a delicate operation just like its balancing which must take account of the mass superadded rod ends. 2) A sufficient height of the rods is necessary so that the angle values between them and the pistons are mechanically bearable; this consequently increases the height of the engine block. 3) By its design, this movable assembly causes irregular wear of the surface of the piston in contact with the jacket (added or not): the angular variations between piston and connecting rod generated by the rotary movement of the latter around the crankshaft crankpin are responsible for increased friction on the surfaces parallel to the axis of the piston.4) In addition, so that the mounting of the connecting rods on the crankshaft is possible (in case of engine multi-cylinders), they are made in 2 parts: this makes their manufacture more difficult
et leur résistance s'en trouve altérée. Afin de palier à cette zone de fragilité, le mécanisme assurant leur assemblage est renforcé ce qui alourdit d'autant les masses en rotation.5) Le mouvement pendulaire des bielles est à l'origine de vibrations dites de 2ème ordre. and their resistance is thereby altered. In order to make up for this fragile zone, the mechanism ensuring their assembly is reinforced, which increases the rotating masses all the more. 5) The pendulum movement of the connecting rods is responsible for so-called 2nd order vibrations.
6) La hauteur des pistons est relativement importante afin de limiter: 6) The height of the pistons is relatively large in order to limit:
/ l'effet de pivotement qui est dû au fait qu'ils sont montés sur axe. / the pivoting effect which is due to the fact that they are mounted on an axis.
/ l'usure (par augmentation de la surface de frottement) et d'empêcher qu'elle ne / wear (by increasing the friction surface) and prevent it from
devienne délétère pour le fonctionnement du moteur. become deleterious to the operation of the engine.
7) Pour limiter les contraintes sur la bielle lorsqu'elle est au point mort haut au moment de l'explosion, l'axe de piston est fréquemment décalé par rapport au centre de ce dernier 7) To limit the stresses on the connecting rod when it is in top dead center at the time of the explosion, the piston pin is frequently offset from the center of the latter
afin de générer un meilleur " déroulement " mécanique. in order to generate a better mechanical "unwinding".
-1- 2y 2811711 8) De par le fonctionnement de l'ensemble bielle/vilebrequin, le mouvement alternatif du piston est irrégulier dans le temps: il existe un ralentissement de la vitesse linéaire aux points morts haut et bas. Malgré tout, les courbes de montée et de descente restent symétriques.9) Par conception même, un moteur en <" V " entraîne un décalage longitudinal des 2 bancs de cylindres (les têtes de bielles se faisant face sont montées côte à côte sur le même -1- 2y 2811711 8) Due to the operation of the connecting rod / crankshaft assembly, the reciprocating movement of the piston is irregular over time: there is a slowdown in the linear speed at top and bottom dead centers. Despite everything, the rise and fall curves remain symmetrical. 9) By design, a <"V" engine causes a longitudinal shift of the 2 banks of cylinders (the rod ends facing each other are mounted side by side on the even
maneton); la résistance mécanique du maneton empêche l'apposition de 3 têtes sur celui- ci (moteur en " W ").10) Une architecture en " K " nécessite 2 vilebrequins accouplés ensuite par pignons, chaîne, ou autre procédé. Autrement dit, il s'agit de 2 moteurs en " V " accolés. pin); the mechanical resistance of the crankpin prevents the affixing of 3 heads on it (engine in "W") .10) A "K" architecture requires 2 crankshafts then coupled by sprockets, chain, or other process. In other words, these are 2 attached "V" motors.
DESCRIPTION DE L 'INVENTIONDESCRIPTION OF THE INVENTION
L'équipage mobile décrit dans cette invention est d'un genre tout à fait nouveau: l'idée-force est la diminution des vibrations et surtout la disparition de l'interface entre The moving equipment described in this invention is of a completely new kind: the main idea is the reduction of vibrations and above all the disappearance of the interface between
mouvements alternatif et rotatif, représentée dans un moteur classique par la bielle. reciprocating and rotary movements, represented in a conventional motor by the connecting rod.
Les pièces composant cet équipage mobile étant nouvelles, notamment par leurs formes, ce vilebrequin novateur sera renommé " Ensembles Elliptiques ou EE " afin qu'il ne puisse y The parts making up this mobile assembly being new, in particular by their shapes, this innovative crankshaft will be renamed "Elliptical or EE assemblies" so that it cannot
avoir de confusion d'avec le classique dans la description qui suit. be confused with the classic in the following description.
Par commodité, une ellipse (formée de 2 côtés ellipsoïdaux) a été choisie pour illustrer ce concept qui est tout aussi bien applicable à une tricame (3 côtés ellipsoïdaux) ou à une For convenience, an ellipse (formed of 2 ellipsoidal sides) has been chosen to illustrate this concept which is just as applicable to a tricame (3 ellipsoidal sides) or to a
quadricame (4 côtés ellipsoïdaux). quadricame (4 ellipsoidal sides).
Quelques abréviations sont utilisées pour faciliter la rédaction et éviter les répétitions: Some abbreviations are used to facilitate writing and to avoid repetition:
* ARC: ARbre Central de l'EE.* ARC: Central Tree of the EA.
* B: Bielle.* B: Connecting rod.
* CdL: Chenal de Lubrification.* CdL: Lubrication channel.
EE: Ensemble Elliptique.EE: Elliptical set.
* GCB: Guide de Corps de Bielle.* GCB: Rod Body Guide.
* GdG: Gorge de Guidage.* GdG: Guide groove.
* GTB: Guide de Tête de Bielle.* GTB: Connecting Rod Guide.
* OdL: Orifice de Lubrification.* OdL: Lubrication Orifice.
* OV: Orifice de Vis.* OV: Screw hole.
* P: Piston.* P: Piston.
* Pa: Palier.* Pa: Landing.
* P/B: ensemble piston + bielle.* P / B: piston + connecting rod assembly.
* PMB: Point Mort Bas.* PMB: Low Dead Center.
* PMH: Point Mort Haut.* TDC: Top dead center.
* RGB: Roulement de Guide de tête de Bielle. * RGB: Connecting Rod Guide Guide.
* RTB: Roulement d'axe de Tête de Bielle. * RTB: Bearing head axle bearing.
* SE: Support d'Ellipse.* SE: Ellipse support.
* SER: Surface Ellipsoïdale de Roulement. * SER: Ellipsoidal Rolling Surface.
UA: Usinage d'Assemblage.UA: Assembly Machining.
* UC: Usinage Cranté.* UC: Notched Machining.
* UV: Usinage tête de Vis.* UV: Machining of the screw head.
-2--2-
3 28117113 2811711
I) DESCRIPTION DES ENSEMBLES ELLIPTIQUES (EE): Ils se décomposent en plusieurs parties, à savoir: I) DESCRIPTION OF THE ELLIPTICAL ASSEMBLIES (EE): They are broken down into several parts, namely:
L'arbre central (ARC), d'une parfaite symétrie. The central tree (ARC), with perfect symmetry.
- Les ellipses. Les 2 réalisant les ensembles elliptiques (EE). - The ellipses. The 2 performing the elliptical sets (EE).
A. L'ARC: [voir schémas de la page 1/16] A. THE ARC: [see diagrams on page 1/16]
1) Il est réalisé en une seule partie, usiné sur un tour et traité de façon adéquate. 1) It is made in a single part, machined on a lathe and treated adequately.
2) Au niveau de ses paliers, il bénéficie du même traitement que ceux d'un vilebrequin classique. 3) Les SE sont de forme circulaire et présentent des usinages (UA) en surface destinés à 2) At the level of its bearings, it benefits from the same treatment as those of a conventional crankshaft. 3) The SEs are circular in shape and have surface machining (UA) intended for
recevoir des goujons d'assemblage.receive assembly studs.
4) On retrouve aux extrémités les usinages habituels d'un vilebrequin: un axe cannelé pour l'entraînement d'une boîte de vitesse (ou tout autre mécanisme) et une extension 4) We find at the ends the usual machining of a crankshaft: a splined axis for driving a gearbox (or any other mechanism) and an extension
destinée à actionner les organes externes tels que courroie(s), pompe(s), etc... intended to actuate the external organs such as belt (s), pump (s), etc ...
) Il est percé dans son ensemble de multiples chenaux assurant la lubrification du système. [voir: VII) Lubrification] Sur les schémas de la page 1/16: a. On observe les paliers (Pa) de l'ARC, les SE, l'axe cannelé (AC) en bout d'ARC et ) It is pierced as a whole with multiple channels ensuring the lubrication of the system. [see: VII) Lubrication] On the diagrams on page 1/16: a. We observe the bearings (Pa) of the ARC, the SEs, the splined axis (AC) at the end of the ARC and
les OdL/CdL.OdL / CdL.
b. La coupe A passe par un SE et met en évidence les CdL (flux centrifuge) disposés de b. Section A passes through an SE and highlights the CdL (centrifugal flow) arranged
façon radiaire.radial way.
c. La coupe B passe par un palier et met en évidence les CdL (flux centripète) disposés vs. Section B passes through a level and highlights the CdL (centripetal flow) arranged
de façon radiaire.radially.
d. La coupe C passe par l'axe longitudinal de l'ARC et met en évidence le réseau de d. Section C passes through the longitudinal axis of the ARC and highlights the network of
lubrification. Les extrémités du chenal longitudinal sont bouchées après usinage. lubrication. The ends of the longitudinal channel are blocked after machining.
B. LES ELLIPSES: [voir schémas de la page 2/16] B. THE ELLIPSES: [see diagrams on page 2/16]
1) Les manetons sont remplacés par des ellipses symétriques par rapport à leur axe. 1) The crank pins are replaced by ellipses symmetrical about their axis.
Ces ellipses présentent un évidement central pour l'assemblage sur les SE, 2 faces These ellipses have a central recess for assembly on the SE, 2 faces
latérales et une surface périphérique (SER) sur laquelle les bielles sont en contact. side and a peripheral surface (SER) on which the connecting rods are in contact.
2) Elles sont montées sur les SE de l'arbre central puis fixées grâce à des goujons (ou 2) They are mounted on the SE of the central shaft and then fixed with studs (or
par tout autre procédé). Cet ensemble réalise les EE. by any other process). This set performs the EA.
3) La rotation des EE assure les phases successives du cycle moteur. 3) The rotation of the EE ensures the successive phases of the motor cycle.
4) Chaque ellipse présente sur sa face latérale un usinage (gorge) dont la hauteur permet le coulissement des roulements des guides de têtes de bielles tout en interdisant le 4) Each ellipse has a machining (groove) on its lateral face, the height of which allows the bearings of the rod head guides to slide while preventing the
moindre jeu entre ces derniers et les roulements de têtes de bielles. less play between the latter and the big end bearings.
En revanche, la hauteur totale de cette gorge de guidage (GdG) est légèrement supérieure au diamètre des roulements de GTB (aux dépens de sa partie inférieure) afin d'assurer un fonctionnement idoine du système. Il n'y a donc aucun contact entre On the other hand, the total height of this guide groove (GdG) is slightly greater than the diameter of the GTB bearings (at the expense of its lower part) in order to ensure proper functioning of the system. There is therefore no contact between
la lèvre inférieure de la gorge et le RGB. the lower throat lip and the RGB.
Au total, l'épaisseur entre la SER et le bord supérieur de la gorge permet un guidage In total, the thickness between the SER and the upper edge of the groove allows guidance
parfait et sans jeu de l'ensemble bielle/ellipse. perfect and without play of the rod / ellipse assembly.
) Les courbures des EE peuvent être symétriques ou asymétriques assurant dans ce dernier cas un diagramme différent de montée ou de descente du piston, respectant davantage les phases de compression, d'explosion/détente, d'échappement et d'admission. -3- 6) A l'inverse d'unt équipage mobile classique, on assiste à une accélération du piston au ) The curvatures of the EE can be symmetrical or asymmetrical ensuring in the latter case a different diagram of rise or fall of the piston, more respecting the phases of compression, explosion / expansion, exhaust and admission. -3- 6) Unlike a conventional moving assembly, there is an acceleration of the piston at
PMIH due aux caractéristiques d'une ellipse. PMIH due to the characteristics of an ellipse.
7) L'ensemble ARC + EE peut bien évidemment être réalisé en une seule partie au prix 7) The ARC + EE set can obviously be made in a single part at the price
d'un usinage un peu plus difficile.slightly more difficult to machine.
8) L'avantage de l'exécuter en 2 parties provient du fait qu'elles peuvent être réalisées 8) The advantage of performing it in 2 parts comes from the fact that they can be performed
en 2 matériaux ou traitements différents. in 2 different materials or treatments.
Sur les schémas de la page 2/16: a. On observe la GdG ainsi que ses OdL sur la face latérale de l'ellipse. In the diagrams on page 2/16: a. We observe the GdG as well as its OdL on the lateral face of the ellipse.
b. La face supérieure est lisse et présente des OdL destinés à la tête de bielle et à la lubrification de la base moteur. c. La coupe transversale met en évidence les CdL dont les points de départ sont plutôt tangentiels à l'orifice central de l'ellipse: cette disposition augmente le flux par b. The upper face is smooth and has OdL for the big end and for the lubrication of the engine base. vs. The cross section highlights the CdLs whose starting points are rather tangential to the central orifice of the ellipse: this arrangement increases the flow by
accentuation de l'effet centrifuge. d. La coupe axiale précise les différents usinages possibles de la gorge et les CdL. accentuation of the centrifugal effect. d. The axial cut specifies the different possible machining of the groove and the CdL.
Sur les schémas de la page 3/16: a. On remarque sur la vue latérale le parfait assemblage entre SE et ellipse: les usinages respectifs permettent l'introduction des goujons de fixation qui vont également transmettre, sans perte, le couple rotatif généré par les ellipses. b. La coupe transversale met en évidence la concordance entre les CdL du SE et de l'ellipse. c. La vue de profil donne un aperçu du décalage angulaire entre les EE (30 dans cet In the diagrams on page 3/16: a. Note on the side view the perfect connection between SE and ellipse: the respective machining operations allow the introduction of the fixing studs which will also transmit, without loss, the rotary torque generated by the ellipses. b. The cross section highlights the concordance between the CdL of the SE and the ellipse. vs. The profile view gives an overview of the angular offset between the EAs (30 in this
exemple) et du positionnement des goujons. example) and the positioning of the studs.
II) DESCRIPTION DE LA BIELLE (B): [voir schémas de la page 4/16] Elle se décompose en plusieurs parties, à savoir: II) DESCRIPTION OF THE CONNECTING ROD (B): [see diagrams on page 4/16] It is broken down into several parts, namely:
La tête, s'articulant avec l'ensemble elliptique par l'intermédiaire du GTB. The head, articulated with the elliptical assembly via the GTB.
Le corps, coulissant dans son guide (GCB). The body, sliding in its guide (GCB).
-- Le pied, se fixant à la face inférieure du piston. - The foot, attaching to the underside of the piston.
A. TETE DE BIELLE:A. CONNECTING ROD HEAD:
1) Contrairement à une bielle classique, elle n'est plus large et évidée mais présente, en 1) Unlike a classic connecting rod, it is no longer wide and hollowed out but present, in
lieu et place, une pièce centrale sur laquelle sont reliés 2 demi-axes transversaux. place and place, a central part on which are connected 2 transverse half-axes.
2) Chaque demi-axe reçoit un roulement de type " à aiguilles " (RTB) qui va transmettre 2) Each half-axis receives a "needle" type bearing (RTB) which will transmit
l'énergie délivrée par le piston. the energy delivered by the piston.
3) Ces roulements transforment le mouvement alternatif de la bielle en mouvement 3) These bearings transform the reciprocating movement of the connecting rod into movement
rotatif pour les EE.rotary for EE.
4) Un méplat est usiné à chaque extrémité des demi-axes afin de permettre un 4) A flat is machined at each end of the half-axes to allow a
assemblage fixe avec les guides de tête de bielle (GTB). fixed assembly with the big end guides (GTB).
) Elle assure également la lubrification des RTB. A cet effet, la zone centrale " C " effleure la SER sans la toucher: l'étanchéité entre ces 2 pièces est assurée par un film d'huile. [voir: VII) Lubrification] -4- ) It also provides lubrication for RTBs. For this purpose, the central zone "C" touches the RES without touching it: the seal between these 2 parts is ensured by a film of oil. [see: VII) Lubrication] -4-
B. CORPS DE BIELLE:B. CONNECTING ROD BODY:
1) Sa section est parfaitement cylindrique et sa surface polie et traitée afin de permettre un glissement parfait à l'intérieur du GCB. L'évidement central assure une résistance 1) Its section is perfectly cylindrical and its surface polished and treated to allow perfect sliding inside the GCB. The central recess provides resistance
mécanique maximale (efforts latéral et axial). maximum mechanical (lateral and axial forces).
2) Elle ne présente pas d'autre caractéristique notable. 2) It has no other notable characteristic.
C. PIED DE BIELLE:C. CONNECTING ROD FOOT:
1) Il s'agit en réalité de l'extrémité supérieure du corps de bielle dont la couronne 1) It is actually the upper end of the connecting rod body whose crown
externe est crantée (UC).external is notched (UC).
2) Une partie du cylindre intérieur est fileté afin de recevoir la vis de fixation du piston. 2) Part of the inner cylinder is threaded to receive the piston fixing screw.
3) Il est inclus dans la partie inférieure du piston qui est également crantée afin d'assurer 3) It is included in the lower part of the piston which is also notched to ensure
une liaison sans aucune rotation possible. a link without any possible rotation.
4) Le pied de bielle est donc fixé au piston de façon rigide: il n'existe aucune liberté de 4) The big end is therefore rigidly attached to the piston: there is no freedom of
mouvement entre ces 2 pièces qui sont totalement solidaires. movement between these 2 parts which are completely integral.
Sur les schémas de la page 4/16: a. Les vues de face et de profil précisent: In the diagrams on page 4/16: a. The front and profile views specify:
La simplicité du pied de bielle et son filetage recevant la vis de fixation au piston. The simplicity of the big end and its thread receiving the piston fixing screw.
* La surface du corps de bielle qui est parfaitement lisse. * The surface of the connecting rod body which is perfectly smooth.
* La conformation de la tête de bielle et notamment de ses demi-axes, comportant chacun un méplat par extrémité, sur lesquels viennent s'assembler les RTB puis les GTB. b. Les coupes A & B précisent la section tubulaire du corps de bielle et le cheminement des CdL de la tête de bielle amenant le lubrifiant jusqu'aux roulements de celle-ci. c. Les vues de dessus et de dessous apportent un autre éclairage sur ces différents systèmes. * The conformation of the big end and in particular of its half-axes, each comprising a flat by end, on which come to assemble the RTB then the GTB. b. The sections A & B specify the tubular section of the connecting rod body and the routing of the CdL from the connecting rod head bringing the lubricant to the bearings thereof. vs. The views from above and from below shed further light on these different systems.
III) DESCRIPTION DU GUIDE DE TETE DE BIELLE (GTB): III) DESCRIPTION OF THE CONNECTING ROD HEAD GUIDE (GTB):
[voir schémas des pages 5 & 6/16] 1) Il assure l'accolement permanent entre les roulements de la tête de bielle (RTB) et la SER. [see diagrams on pages 5 & 6/16] 1) It ensures permanent joining between the big end bearings (RTB) and the SER.
2) Ils sont montés symétriquement sur chaque demi-axe de tête de bielle. 2) They are mounted symmetrically on each connecting rod half-axis.
3) Cette pièce présente:3) This piece presents:
* Un orifice permettant l'assemblage avec l'axe de tête de bielle et son méplat. * A hole allowing assembly with the connecting rod axis and its flat.
* Un axe sur lequel le RGB est monté. * An axis on which the RGB is mounted.
Ses fonctions sont:Its functions are:
1. L'ajustement parfait entre les roulements de tête de bielle et de GTB. 1. The perfect fit between the big end and GTB bearings.
2. Le maintien de la bielle dans son axe longitudinal en complément du guidage 2. Maintaining the connecting rod in its longitudinal axis in addition to the guidance
principal assuré par le GCB.main insured by the GCB.
3. La retenue de l'ensemble piston/bielle au PMH et son abaissement en phase d'admission pour un moteur 4 T. Les schémas de la page 5/16 précisent: 3. Retaining the piston / connecting rod assembly at TDC and lowering it during the intake phase for a 4 T engine. The diagrams on page 5/16 show:
a. La configuration dans l'espace de ce GTB. at. The configuration in space of this GTB.
b. Le montage du roulement sur l'axe de GTB. b. The mounting of the bearing on the GTB axis.
c. Le recouvrement de l'orifice de montage par le boulon. vs. Covering the mounting hole with the bolt.
-5- Les schémas de la page 6/16 précisent l'assemblage entre tête de bielle et GTB: a. La vue de face met en exergue le positionnement des roulements qui peuvent être -5- The diagrams on page 6/16 show the assembly between the big end and the BMS: a. The front view highlights the positioning of the bearings which can be
discrètement inclus dans l'embase de la tête de bielle (variante possible) . b. La coupe axiale met en évidence le montage du GTB sur son demi-axe et les CdL. discreetly included in the connecting rod base (variant possible). b. The axial section highlights the mounting of the GTB on its half-axis and the CdL.
IV> DESCRIPTION DU GUIDE DE CORPS DE BIELLE (GCB): IV> DESCRIPTION OF THE CONNECTING ROD GUIDE (GCB):
[voir schémas des pages 7 & 8/16] 1) Il est indispensable au fonctionnement de ce dispositif: il positionne et maintient la bielle au centre du cylindre, empêchant tout déplacement autre que selon son axe longitudinal. La bielle n'a donc plus de mouvement rotatif autour d'un maneton de vilebrequin mais uniquement un mouvement alternatif pur selon son axe longitudinal, évidemment [see diagrams on pages 7 & 8/16] 1) It is essential for the operation of this device: it positions and maintains the connecting rod in the center of the cylinder, preventing any movement other than along its longitudinal axis. The rod therefore no longer has a rotary movement around a crankshaft pin but only a pure reciprocating movement along its longitudinal axis, obviously
synchrone de celui du piston.synchronous with that of the piston.
2) Il est fixé sur la base moteur avant le montage des blocs-cylindres. 2) It is fixed to the engine base before mounting the cylinder blocks.
3) Sa face supérieure réalise un véritable moulage de la face inférieure du piston. 3) Its upper face realizes a molding of the lower face of the piston.
4) Il est percé d'orifices multiples afin de limiter les variations de pression dues aux mouvements du piston; celles-ci peuvent être utilisées pour amortir la descente du piston (compression du volume compris entre piston et GCB) ainsi que pour faciliter son ascension (détente du volume résiduel) en calculant la surface cumulée de ces orifices. ) Sa face inférieure est usinée de façon à permettre à l'ensemble RTB/GTB de l'effleurer sans la toucher, à la manière des masses d'équilibrage d'un vilebrequin 4) It is pierced with multiple orifices in order to limit pressure variations due to movements of the piston; these can be used to dampen the descent of the piston (compression of the volume between the piston and GCB) as well as to facilitate its ascent (expansion of the residual volume) by calculating the cumulative surface of these orifices. ) Its underside is machined to allow the RTB / GTB assembly to touch it without touching it, like the balancing weights of a crankshaft
classique vis-à-vis de la base du piston (encombrement limité). conventional vis-à-vis the base of the piston (limited space).
6) Sa longueur est suffisante pour limiter l'usure engendrée par les vaet-vient permanents de la bielle et assurer un guidage parfait de celleci, rendant impossible 6) Its length is sufficient to limit the wear and tear generated by the permanent back-and-forth of the connecting rod and ensure perfect guiding of this, making it impossible
tout jeu latéral qui serait rapidement rédhibitoire pour le fonctionnement du moteur. any lateral play which would quickly be prohibitive for the operation of the engine.
7) De la même manière que pour l'ensemble traditionnel tête de bielle/maneton, le jeu 7) In the same way as for the traditional rod head / crankpin assembly, the clearance
existant entre le guide et le corps de bielle doit être virtuel. existing between the guide and the connecting rod body must be virtual.
C'est donc le GCB qui permet aux bielles d'avoir un mouvement alternatif pur, It is therefore the GCB which allows the connecting rods to have a pure reciprocating movement,
transformé en mouvement rotatif par les RTB et la courbure des EE. transformed into a rotary movement by the RTBs and the curvature of the EEs.
Sur les schémas de la page 7/16: a. On met en évidence l'orifice central dans lequel coulisse le corps de bielle et les In the diagrams on page 7/16: a. We highlight the central hole in which the rod body slides and the
orifices radiaires permettant la circulation de l'air. radial openings allowing air circulation.
b. Ils s'appliquent à un moteur 4T (absence de clapets) ou 2T de type carter-pompe b. They apply to a 4T (absence of valves) or 2T motor of pump housing type
(GCB muni de clapets au niveau de sa face supérieure). (GCB fitted with valves on its upper face).
Les schémas de la page 8/16 correspondent: à un moteur 2T de type à alimentation en air externe: les GCB sont également munis de The diagrams on page 8/16 correspond to: a 2-stroke engine of the type with external air supply: the GCBs are also fitted with
clapets mais l'arrivée de l'air se fait latéralement par la lumière " L2 ". valves but the arrival of air is done laterally by the light "L2".
Les coupes des schémas 7 & 8/16 précisent l'usinage des GCB et la circulation de l'air: The sections in diagrams 7 & 8/16 specify the machining of the GCBs and the air circulation:
A: identique pour tous les types de GCB. A: identical for all types of GCB.
B: pour 4T (sans clapets) et pour 2T type carter-pompe (avec clapets). B: for 4T (without valves) and for 2T pump housing type (with valves).
C: pour 2T type alimentation externe avec clapets. C: for 2T type external power supply with valves.
D: éclairage différent sur l'usinage et le fonctionnement de L2. D: different light on the machining and operation of L2.
-6- t 2811711-6- t 2811711
V) DESCRIPTION DU PISTON (P): [voir schémas de la page 9/16] V) DESCRIPTION OF THE PISTON (P): [see diagrams on page 9/16]
1) Il est parfaitement symétrique par rapport à son axe longitudinal. 1) It is perfectly symmetrical about its longitudinal axis.
2) Il est dépourvu d'usinage destiné à recevoir un axe. 2) It has no machining intended to receive an axis.
3) Sa hauteur peut être nettement diminuée par rapport à un piston classique puisque les 3) Its height can be significantly reduced compared to a conventional piston since the
contraintes transversales ne sont subies que par le GCB. transverse stresses are only experienced by the GCB.
4) L'usure des segments, des pistons et des chemises est de ce fait homogène quel que 4) The wear of the segments, pistons and liners is therefore homogeneous whatever
soit le quadrant concerné.either the quadrant concerned.
) Il est percé en son centre d'un orifice destiné à recevoir une vis de type six pans creux à tête fraisée (ou tout autre moyen de fixation) qui assure le verrouillage avec le pied ) It is pierced in its center with a hole intended to receive a hexagon socket head type screw (or any other means of fixing) which ensures locking with the foot
de bielle.connecting rod.
6) Sa face inférieure est superposable à la face supérieure du GCB et présente un usinage 6) Its lower face is superimposable on the upper face of the GCB and has a machining
cranté destiné à celui du pied de bielle. notched for that of the big end.
7) Son poids est nettement réduit par comparaison avec un piston classique. 7) Its weight is significantly reduced compared to a conventional piston.
Sur les schémas de la page 9/16: a. Sur la vue supérieure, la partie A correspond à l'usinage (UV) et à l'orifice (OV) In the diagrams on page 9/16: a. On the upper view, part A corresponds to the machining (UV) and the orifice (OV)
destinés à la vis de fixation, la partie B au bossage du piston. b. La vue inférieure retrouve l'OV et l'usinage cranté (UC) recevant le pied de bielle. intended for the fixing screw, part B to the boss of the piston. b. The lower view shows the OV and the notched machining (UC) receiving the big end.
c. Le profil montre la symétrie du piston (absence d'axe destiné au pied de bielle) et le bossage améliorant à la fois la résistance mécanique du piston et la qualité de la vs. The profile shows the symmetry of the piston (absence of an axis intended for the connecting rod end) and the boss improving both the mechanical resistance of the piston and the quality of the
combustion interne. d. La coupe axiale précise ces divers éléments. internal combustion. d. The axial section specifies these various elements.
Les schémas de la page 10/16 précisent: a. Le montage et le principe de fonctionnement de l'ensemble P + B + GCB. The diagrams on page 10/16 specify: a. The assembly and operating principle of the P + B + GCB assembly.
b. L'espace " PG ". c. L'absence de contact entre la lèvre inférieure de la gorge de guidage et le roulement de GTB, bien visible sur l'aperçu. b. The "PG" space. vs. The absence of contact between the lower lip of the guide groove and the GTB bearing, clearly visible on the overview.
VI) ASSEMBLAGE DE CE NOUVEAU MOTEUR: VI) ASSEMBLY OF THIS NEW MOTOR:
1. Assemblage et verrouillage des ellipses sur l'ARC. 1. Assemble and lock the ellipses on the ARC.
2. Montage des roulements sur les demi-axes de tête de bielle et sur les GTB. 2. Mounting of the bearings on the connecting rod half-axes and on the BMS.
3. Pose puis verrouillage des ensembles B/GTB sur les EE, les RGB étant disposés dans 3. Installation and locking of the B / GTB assemblies on the EE, the RGB being arranged in
les gorges de guidage.the guide grooves.
4. Pose de cet ensemble EE/GTB/B sur la base moteur en disposant un corps de bielle à 4. Installation of this EE / GTB / B assembly on the engine base by placing a connecting rod body to
l'intérieur de chaque orifice recevant par la suite un GCB. the interior of each orifice subsequently receiving a GCB.
5. Pose et verrouillage des chapeaux de paliers (intégrés ou non dans un carter inférieur). 5. Installation and locking of the bearing caps (integrated or not in a lower casing).
6. Montage des guides de corps de bielles le long de ces dernières puis fixation sur la 6. Assembly of the rod body guides along the latter then fixing on the
base moteur.engine base.
7. Pose puis verrouillage des blocs-cylindres. 7. Installation and locking of the cylinder blocks.
8. Introduction puis fixation des pistons munis de leurs segments sur les pieds de bielles. 8. Introduction then fixing of the pistons provided with their segments on the connecting rod feet.
9. Pose des culasses.9. Installation of cylinder heads.
10. Assemblage des différents accessoires du moteur. 10. Assembly of the various engine accessories.
-7--7-
8 28117118 2811 711
VII) LUBRIFICATION: [voir schémas des pages 1 & 3 & 4/16] VII) LUBRICATION: [see diagrams on pages 1 & 3 & 4/16]
1) La simplification du vilebrequin va de pair avec celle du circuit de lubrification. 1) The simplification of the crankshaft goes hand in hand with that of the lubrication circuit.
2) Ce dernier emprunte un chenal percé au centre de l'ARC qui est alimenté par les paliers puis se dirige vers la périphérie des ellipses grâce à des orifices percés de 2) The latter follows a channel pierced in the center of the ARC which is fed by the bearings then heads towards the periphery of the ellipses thanks to orifices pierced with
façon radiaire.radial way.
3) Ceux-ci assurent la lubrification de la surface en contact avec les roulements de tête de bielle, de ces derniers grâce à un petit usinage de la base de la tête de bielle (alimenté par les OdL de la SER) qui achemine le fluide jusqu'aux demi-axes de tête 3) These ensure the lubrication of the surface in contact with the big end bearings, the latter thanks to a small machining of the big end of the big end (fed by the OdL of the SER) which conveys the fluid up to the half head axes
de bielle, et du corps de bielle par projection. connecting rod, and connecting rod body by projection.
4) En effet, la rotation du vilebrequin génère, grâce aux OdL de la SER, une pulvérisation de lubrifiant (accentuée par l'effet centrifuge) à l'intérieur de la base 4) Indeed, the rotation of the crankshaft generates, thanks to the OdL of the SER, a spraying of lubricant (accentuated by the centrifugal effect) inside the base
moteur et assure la lubrification de l'équipage mobile au complet. engine and provides lubrication for the entire moving assembly.
) De petits canaux transversaux assurent la lubrification des roulements des GTB et de ) Small transverse channels provide lubrication for the GTB bearings and
leurs gorges de guidage.their guide grooves.
6) La face inférieure des pistons peut bénéficier d'un refroidissement propre par jet d'huile 6) The underside of the pistons can benefit from clean oil jet cooling
(si moteur à 4T).(if 4T engine).
7) Celle des paliers se fait de façon de classique, comme sur un vilebrequin traditionnel. 7) That of the bearings is done in a classic way, as on a traditional crankshaft.
8) On remarquera sur les schémas la simplicité du procédé avec en corollaire sa facilité 8) The simplicity of the process will be noted in the diagrams, with its ease as a corollary.
de réalisation.of achievement.
FONCTIONNEMENTOPERATION
I) AGENCEMENT: [voir vue d'ensemble de la page 11/16] I) LAYOUT: [see overview on page 11/16]
L'exemple retenu est un moteur de 12 cylindres en " K " à cycle de 4 temps. The example used is a 12-cylinder "K" engine with a 4-stroke cycle.
1) Selon la description, ce moteur ne nécessite que quatre paliers de " vilebrequin " et 1) According to the description, this engine requires only four "crankshaft" bearings and
3 ensembles elliptiques répartis entre ces paliers. [voir schémas des pages 1 & 3/16] 2) En effet, le principe de cet équipage mobile permet l'assemblage de 4 bielles (ou plus) selon le même plan et sur le même ensemble elliptique, sans décalage comme sur les 3 elliptical sets distributed between these bearings. [see diagrams on pages 1 & 3/16] 2) Indeed, the principle of this movable assembly allows the assembly of 4 connecting rods (or more) according to the same plane and on the same elliptical assembly, without offset as on the
moteurs en " V " traditionnels.traditional "V" motors.
3) Par conséquent, ce moteur a une compacité extrême puisque sa longueur correspond à 3) Consequently, this motor has an extreme compactness since its length corresponds to
celle d'un moteur de 3 cylindres en ligne. that of a 3-cylinder in-line engine.
4) En revanche, il nécessite quatre blocs-cylindres fixés sur la base moteur. 4) On the other hand, it requires four cylinder blocks fixed to the engine base.
) En prenant comme base une ligne horizontale et en numérotant les blocscylindres de gauche à droite: [voir 1l schéma de la page 12/16] ) Taking as a base a horizontal line and numbering the cylinder blocks from left to right: [see 11 diagram on page 12/16]
/ Le bloc-cylindres n l est ài-15 . / The cylinder block n l is at i-15.
v/ Le bloc-cylindres n 2 est à 45 . v / The No. 2 cylinder block is at 45.
/ Le bloc-cylindres n 3 est à 135 . / The No. 3 cylinder block is 135.
/ Le bloc-cylindres n 4 est à 195 . / The No. 4 cylinder block is 195.
6) Les angles entre:6) The angles between:
Les blocs-cylindres n 1 & 2 et n 3 & 4 est de 60 . The cylinder blocks n 1 & 2 and n 3 & 4 is 60.
V Les n 2 & 3 est de 90 .V Les 2 & 3 is 90.
V/ Les systèmes elliptiques A-B-C est de 60 . V / The elliptical systems A-B-C is 60.
-8--8-
7) Chaque bloc possède 3 cylindres dénommés A-B-C de l'avant vers l'arrière. 7) Each block has 3 cylinders called A-B-C from front to back.
8) Comme on peut le voir sur les schémas de la page 12/16, les explosions se produisent tous les 30 selon un ordre A4-B2-A3-C2-B3-A2-C3-AJ-B4-B1C4-Cl pour une seule 8) As can be seen in the diagrams on page 12/16, the explosions occur every 30 in an order A4-B2-A3-C2-B3-A2-C3-AJ-B4-B1C4-Cl for a alone
révolution des EE, réalisant un cycle d'allumage régulier. EE revolution, achieving a regular ignition cycle.
9) En l'absence de décalage entre ces 4 culasses, une boite d'admission munie de 6 conduits, se faisant face 3 à 3, suffit (à droite comme à gauche) à alimenter deux culasses. ) Les échappements débouchent au centre du moteur en " K " pour les culasses 2 & 3 et au-dessous pour les culasses 1 & 4. Cette disposition permet de libérer un espace 9) In the absence of offset between these 4 cylinder heads, an intake box provided with 6 conduits, facing 3 to 3, is sufficient (on the right as on the left) to supply two cylinder heads. ) The exhausts open out at the center of the engine in "K" for cylinder heads 2 & 3 and below for cylinder heads 1 & 4. This arrangement frees up space
suffisant pour les échappements tout en abaissant le centre de gravité au maximum. sufficient for exhausts while lowering the center of gravity to the maximum.
11) Ces boîtes d'admission peuvent également servir à augmenter la résistance structurelle 11) These intake boxes can also be used to increase structural strength
de ce moteur (liaison entre les culasses 1-2 et 3-4) et à en diminuer les vibrations. of this engine (connection between cylinder heads 1-2 and 3-4) and to reduce vibrations.
D'autres agencements sont possibles: bloc-cylindres en <" X " avec rotation de 90 entre eux et EE décalés de 30 (peu intéressant en terme d'encombrement) ou en " K " serré (300/600/30 ) avec EE décalés de 600 mais se pose alors un problème de compatibilité entre les différents composants (espace utile). [voir schémas de la page 13/16] Other arrangements are possible: cylinder block in <"X" with rotation of 90 between them and EE offset by 30 (not very interesting in terms of size) or in tight "K" (300/600/30) with EE offset by 600 but there is then a problem of compatibility between the different components (useful space). [see diagrams on page 13/16]
II) FONCTIONNEMENT GENERAL:II) GENERAL OPERATION:
1) Les pistons et les segments fonctionnent à la manière d'un moteur classique. 1) The pistons and segments work like a conventional engine.
2) Les bielles coulissent au centre des GCB; leurs têtes ne sont donc plus dotées d'un 2) The connecting rods slide in the center of the GCBs; their heads are therefore no longer equipped with a
mouvement rotatif ou leurs pieds d'un mouvement pendulaire. rotary movement or their feet in a pendulum movement.
3) Les RTB convertissent ce mouvement linéaire en mouvement rotatif Ils cheminent le 3) The RTBs convert this linear movement into a rotary movement.
long de la SER des EE.along the EE of the EE.
4) Les EE, tournant autour de leurs axes, assurent les phases ascendante et descendante 4) The EAs, rotating around their axes, ensure the ascending and descending phases
*de l'ensemble P/B.* of the whole P / B.
) Les courbures de l'ellipse et de la gorge de guidage (GdG) ont un rôle essentiel qui est ) The curves of the ellipse and the guide groove (GdG) have an essential role which is
développé dans le paragraphe suivant. developed in the next paragraph.
6) Dans le même temps, la rotation des EE génère une élévation ou un abaissement des 6) At the same time, the rotation of the EE generates a raising or a lowering of the
autres ensembles P/B, permettant l'enchaînement des différentes étapes du cycle. other P / B sets, allowing the sequence of the different stages of the cycle.
III) ROLES PARTICULIERS DE LA SER, DES GdG ET DES GTB: A. SER: son profil est calculé pour optimiser le rendement mécanique de cet ensemble. Sa courbure permet: [voir 1er schéma de la page 14/16] 1. De limiter les contraintes latérales du corps de bielle essentiellement à mi-course car au PMH elles sont inexistantes (corps de bielle enchâssé dans le GCB) tout comme au PMB (axe longitudinal de bielle perpendiculaire à la SER). En effet, si l'angle entre bielle et surface elliptique est trop obtus, l'énergie délivrée par III) PARTICULAR ROLES OF SER, GdG AND GTB: A. SER: its profile is calculated to optimize the mechanical performance of this set. Its curvature allows: [see 1st diagram on page 14/16] 1. To limit the lateral stresses of the connecting rod body essentially at mid-stroke because at TDC they are nonexistent (connecting rod body embedded in the GCB) just like at PMB (longitudinal axis of connecting rod perpendicular to the SER). Indeed, if the angle between connecting rod and elliptical surface is too obtuse, the energy delivered by
l'explosion se dissipera en contrainte axiale sur la bielle et l'EE; à l'inverse s'il est trop aigu avec une course suffisante de la bielle, on peut observer la rupture de celle-ci. the explosion will dissipate under axial stress on the connecting rod and the EA; conversely if it is too acute with a sufficient stroke of the rod, we can observe the rupture of the latter.
2. D'assurer un déroulement mécanique facile après le PMH. 2. To ensure an easy mechanical sequence after TDC.
-9- lo 2811711 B. GdG: l'épaisseur entre SER et lèvre supérieure de la GdG est variable afin de tenir compte de la rotation des EE. [voir 1er et 26me schémas de la page 14/16] 1. Elle est identique aux PMB et PMH mais plus ténue entre ces 2 points. Cela permet un ajustement constant entre RTB et EE car le GTB étant fixe par rapport à la bielle, la rotation des EE génère évidemment une variation d'angulation entre la SER et l'axe longitudinal de l'ensemble B/GTB, d'o un indispensable ajustement de son épaisseur -9- lo 2811711 B. GdG: the thickness between SER and upper lip of the GdG is variable to take into account the rotation of the EE. [see 1st and 26th diagrams on page 14/16] 1. It is identical to PMB and PMH but more tenuous between these 2 points. This allows a constant adjustment between RTB and EE because the GTB being fixed relative to the rod, the rotation of the EE obviously generates a variation of angulation between the SER and the longitudinal axis of the B / GTB assembly, hence an essential adjustment of its thickness
afin de tenir compte de cette particularité géométrique. in order to take account of this geometrical particularity.
2. Cette nécessaire asymétrie de courbure entre SER et lèvre supérieure apporte un gain dans le fonctionnement mécanique puisque la diminution de rayon de courbure de la lèvre supérieure après le PMH permet un abaissement facilité du GTB (meilleur 2. This necessary asymmetry of curvature between SER and upper lip brings a gain in mechanical functioning since the reduction in radius of curvature of the upper lip after TDC allows an easier lowering of the GTB (better
arrondi) en phase d'admission pour un moteur 4T. rounded) in intake phase for a 4T engine.
Les coupes et le diagramme précisent cette variation d'épaisseur. The sections and the diagram specify this variation in thickness.
C. GTB: [voir 3ème schéma de la page 14/16] C. GTB: [see 3rd diagram on page 14/16]
1. Il est nécessaire à la phase d'admission d'un moteur 4T (recul de l'ensemble P/B). 1. It is necessary for the intake phase of a 4T engine (retraction of the P / B assembly).
2. Son autre rôle est d'empêcher les contraintes latérales subies par la bielle, inhérentes à ce dispositif: en effet, sans GTB, la tête de bielle une fois à mi-course va générer une force d'écartement " BI " de son axe longitudinal assez importante, due à la poussée 2. Its other role is to prevent the lateral constraints undergone by the connecting rod, inherent in this device: in fact, without GTB, the connecting rod head once at mid-stroke will generate a force of separation "BI" from its fairly large longitudinal axis, due to the thrust
" A " du piston et à l'angle " a " entre B et SER. "A" of the piston and at the angle "a" between B and SER.
3. La structure et la résistance de la B vont limiter ce phénomène mais ce n'est pas 3. The structure and the resistance of the B will limit this phenomenon but it is not
suffisant pour donner à cet organe une fiabilité absolue. sufficient to give this organ absolute reliability.
4. L'espacement variable entre SER et GdG permet un ajustement permanent entre RTB et des RGB sur les EE. Aussi, dans la phase décrite plus avant, cette contrainte latérale (maximale en phase d'explosion) est annihilée par l'appui des RGB sur la lèvre 4. The variable spacing between SER and GdG allows a permanent adjustment between RTB and RGB on the EE. Also, in the phase described above, this lateral constraint (maximum in the explosion phase) is annihilated by the support of the RGB on the lip
supérieure de la GdG (force " B2 "). higher of the GdG (force "B2").
5. Cette contrainte est donc déplacée de la bielle vers le GTB (par l'intermédiaire des RGB). 5. This constraint is therefore moved from the rod to the GTB (via the RGB).
6. La somme BI + B2 est nulle, d'o respect de l'alignement de la B sur l'axe de l'EE. 6. The sum BI + B2 is zero, hence compliance with the alignment of B on the axis of the EA.
7. La qualité de transformation du mouvement alternatif en mouvement rotatif permise par l'interface roulement/courbure est responsable d'une dispersion minimale 7. The quality of transformation of the reciprocating movement into rotary movement permitted by the bearing / curvature interface is responsible for a minimum dispersion
d'énergie et conséquemment d'un rendement amélioré. of energy and consequently of an improved yield.
APPLICATIONS.APPLICATIONS.
I) AU MOTEUR 4 TEMPS: [voir vue d'ensemble de la page 11/16] A. Tl: explosion. Elle entraîne un recul de l'ensemble P/B; ce mouvement linéaire est converti en I) TO THE 4-STROKE ENGINE: [see overview on page 11/16] A. Tl: explosion. It leads to a decline in the overall P / B; this linear movement is converted to
mouvement rotatif grâce aux roulements de la tête de bielle et à la courbure de l'ellipse qui sera calculée pour optimiser le rendement mécanique de cet ensemble. Durant cette phase, le GTB permet un contrôle idoine du déplacement de la bielle dans son axe longitudinal. rotary movement thanks to the bearings of the big end and the curvature of the ellipse which will be calculated to optimize the mechanical performance of this assembly. During this phase, the GTB allows appropriate control of the movement of the connecting rod in its longitudinal axis.
B. T2: échappement.B. T2: exhaust.
Ascension de l'ensemble P/B par rotation de l'EE et expulsion des gaz brûlés. Ascent of the P / B assembly by rotation of the EE and expulsion of the burnt gases.
Les mécanismes nécessaires à la conversion mouvement linéaire/mouvement alternatif The mechanisms necessary for converting linear motion / reciprocating motion
sont identiques au T1.are identical to T1.
Il s'agit d'une phase mécaniquement passive sauf au PMH- o les GTB retiennent cet This is a mechanically passive phase except at TDC- where the BMS retain this
ensemble grâce aux GdG.together thanks to GdG.
-10--10-
41 2811711 C. T3: admission. En tout début de phase (PMH), on assiste à l'entrée en41 2811711 C. T3: admission. At the very beginning of the phase (TDC), we witness the entry into
fonction des GTB qui va durerfunction of the GTB which will last
jusqu'au PMB. Ils génèrent le recul de l'ensemble P/B permettant le remplissage du cylindre. La lèvre supérieure de la gorge de guidage va entraîner le recul de l'ensemble P/B par l'intermédiaire des GTB. Il s'agit de la seule phase durant laquelle le GTB joue un rôle de 1er ordre et non pas complémentaire comme dans les autres phases. until PMB. They generate the backward movement of the P / B assembly allowing the filling of the cylinder. The upper lip of the guide groove will cause the P / B assembly to retreat via the GTBs. This is the only phase during which the GTB plays a role of 1st order and not complementary as in the other phases.
D. T4: compression. Il s'agit d'une phase mécaniquement passive: l'ensemble P/B est refoulé par l'EE afin de D. T4: compression. This is a mechanically passive phase: the P / B assembly is driven back by the EE in order to
comprimer le mélange air/carburant avant explosion. Mêmes remarques que pour T2. Durant cette phase, le GTB a un rôle relativement passif. compress the air / fuel mixture before explosion. Same remarks as for T2. During this phase, the GTB has a relatively passive role.
II) AU MOTEUR 2 TEMPS: [voir schémas des pages 7 & 8/16] Grâce à ce nouveau concept d'équipage mobile, de nombreuses améliorations peuvent être apportées à ce type de moteur. Il comporte classiquement 2 phases: II) 2-STROKE ENGINE: [see diagrams on pages 7 & 8/16] Thanks to this new concept of mobile equipment, many improvements can be made to this type of engine. It classically comprises 2 phases:
T1 (compression) et T2 (explosion/échappement/admission). T1 (compression) and T2 (explosion / exhaust / intake).
A. En phase Tl: 1) L'échappement des gaz brûlés se termine et la compression débute de façon habituelle A. In phase Tl: 1) The exhaust of the burnt gases ends and the compression begins in the usual way
pour un 2T.for a 2T.
2) En revanche, T1 est également la phase durant laquelle se fait l'admission de l'air contenu entre la face inférieure du piston P et la face supérieure du GCB, délimitant un espace " PG ": pour ce faire, le GCB est muni de valves sur sa face supérieure (clapets par exemple) assurant le transfert gazeux et empêchant son reflux en phase T2. Bien évidemment, le volume de l'espace PG est strictement identique au volume utile 2) On the other hand, T1 is also the phase during which the air contained between the lower face of the piston P and the upper face of the GCB is admitted, delimiting a "PG" space: to do this, the GCB is fitted with valves on its upper side (valves for example) ensuring gas transfer and preventing its reflux in T2 phase. Obviously, the volume of the PG space is strictly identical to the useful volume
du cylindre.of the cylinder.
[voir schémas de la page 10/16] 3) Deux possibilités s'offrent alors: a. Soit un fonctionnement de type Carter-Pompe (CP), terme impropre dans cette [see diagrams on page 10/16] 3) Two possibilities are then offered: a. Either a Carter-Pump (CP) type operation, improper term in this
description puisque la pompe se situe au niveau du GCB. description since the pump is located at the GCB level.
[voir vue d'ensemble de la page 15/16] b. Soit un fonctionnement de type Alimentation en Air << Externe " (AAE) grâce à un [see overview on page 15/16] b. Either an "External" Air Supply type operation (AAE) thanks to a
usinage simple du GCB: il est compartimenté en 3 étages. simple machining of the GCB: it is divided into 3 stages.
[voir vue d'ensemble de la page 16/16] [see overview on page 16/16]
ò Un inférieur étanche vis-à-vis du carter. ò A sealed lower vis-à-vis the housing.
* Un intermédiaire correspondant à une petite chambre de tranquillisation et de transfert, communiquant avec le collecteur d'admission par l'intermédiaire * An intermediary corresponding to a small stilling and transfer chamber, communicating with the intake manifold through
d'une lumière latérale L2.lateral light L2.
* Un supérieur muni de clapets et en relation avec le cylindre, identique dans les * A superior fitted with valves and in relation to the cylinder, identical in the
2 cas de figure.2 cases.
-(.2. 2811711- (. 2. 2811711
B. En phase T2: 1) Le piston recule et comprime l'air de l'espace PG qui, par conséquent, ferme les clapets. B. In phase T2: 1) The piston moves back and compresses the air in the PG space which, consequently, closes the valves.
2) L'échappement des gaz brûlés s'effectue de manière classique pour un 2T. 2) The exhaust of the burnt gases is carried out in a conventional manner for a 2T.
3) A un moment déterminé, les lumières libèrent l'air de cet espace PG sous pression qui 3) At a given moment, the lights release the air from this pressurized PG space which
va balayer celui qui est contenu dans la chambre de combustion. will sweep away the one in the combustion chamber.
4) Au point mort bas, l'espace PG est virtuel, juste suffisant pour empêcher tout contact 4) At bottom dead center, the PG space is virtual, just enough to prevent contact
entre les 2 pièces.between the 2 pieces.
[El-E2-E3-E4 représentent sur les schémas 15 & 16/16 les différentes étapes d'alimentation en air des cylindres] C. Avantages inhérents à ce dispositif: 1) Excellent balayage puisque le GCB muni de ces valves assure un transfert des gaz de [El-E2-E3-E4 show on diagrams 15 & 16/16 the different stages of air supply to the cylinders] C. Advantages inherent in this device: 1) Excellent scanning since the GCB provided with these valves ensures a transfer gases from
qualité et sous pression sans mécanisme de suralimentation ajouté. quality and pressure without added boost mechanism.
2) Balayage de type " Schnurle " totalement compatible. 2) Fully compatible "Schnurle" type sweep.
3) Amélioration des échanges gaz brûlés/air d'admission. 3) Improved burnt gas / intake air exchanges.
4) Dans le cas d'un fonctionnement de type carter-pompe, le carter moteur n'a plus à être compartimenté car les clapets des GCB assurent la circulation des gaz pour chaque cylindre. ) Compression de qualité, synonyme de bon rendement et de pollution réduite. 4) In the case of pump-crankcase type operation, the motor crankcase no longer has to be compartmentalized because the valves of the GCBs ensure the circulation of gases for each cylinder. ) Quality compression, synonymous with good performance and reduced pollution.
6) Refroidissement des pistons assuré par la circulation d'air sous sa face inférieure. 6) Cooling of the pistons ensured by the air circulation under its lower face.
Un allumage et une injection directe électroniques sont indispensables pour retirer la Electronic direct ignition and injection are essential to remove the
quintessence de ce procédé.the epitome of this process.
II) AUX COMPRESSEURS: Dispositif d'équipage mobile très facilement applicable aux compresseurs. II) TO COMPRESSORS: Movable equipment device very easily applicable to compressors.
Dans ce cas, l'ensemble des composants et le fonctionnement sont identiques. In this case, all of the components and the operation are identical.
Seule la cinématique change: l'air est aspiré à chaque recul du (des) piston(s) et la compression se produit à chaque ascension du (des) piston(s), comme sur un compresseur classique. Only the kinematics change: the air is sucked in with each retreat of the piston (s) and compression occurs with each ascent of the piston (s), as on a traditional compressor.
La fiabilité et les performances devraient être améliorées. Reliability and performance should be improved.
-12--12-
-15 II2811711-15 II2811711
CONCLUSIONS.CONCLUSIONS.
I) INTERETS DU DISPOSITIF:I) INTERESTS OF THE DEVICE:
1) Simplicité de l'ensemble des pièces et par voie de conséquence facilité de 1) Simplicity of all parts and consequently ease of
construction, notamment de ce nouveau vilebrequin. construction, in particular of this new crankshaft.
2) Vilebrequin intrinsèquement équilibré puisque l'arbre central et les ellipses présentent 2) Crankshaft intrinsically balanced since the central shaft and the ellipses have
une symétrie parfaite par rapport à leurs axes. perfect symmetry with respect to their axes.
3) Comme les têtes de bielles ne sont pas pourvues d'un mouvement rotatif, leur masse 3) As the rod ends are not provided with a rotary movement, their mass
n'a pas à être prise en compte dans l'équilibrage de ce vilebrequin. does not have to be taken into account in the balancing of this crankshaft.
4) Les bielles n'ont plus de mouvement pendulaire d'o disparition des vibrations de 4) The connecting rods no longer have a pendulum movement where the vibrations of
2ème ordre.2nd order.
) Les vibrations de ler ordre seront limitées comme sur un moteur traditionnel par la répartition des montées et descentes de pistons sur une révolution du vilebrequin et ) The vibrations of the order will be limited as on a traditional engine by the distribution of ascents and descents of pistons on a revolution of the crankshaft and
par la diminution de la masse piston + bielle. by reducing the piston + connecting rod mass.
6) L'ensemble piston/bielle étant solidaire et doté uniquement d'un mouvement alternatif, l'usure des interfaces cylindre/piston est homogène; celle du couple 6) The piston / rod assembly being integral and provided only with a reciprocating movement, the wear of the cylinder / piston interfaces is homogeneous; that of the couple
bielle/GCB également grâce à leur parfait agencement (jeu virtuel). connecting rod / GCB also thanks to their perfect arrangement (virtual game).
7) La hauteur du piston peut être réduite au minimum puisqu'il n'existe plus de contraintes latérales et il en est de même pour les bielles puisque leur hauteur totale 7) The height of the piston can be reduced to a minimum since there are no more lateral constraints and the same is true for the connecting rods since their total height
sera calculée uniquement en fonction de la course du piston et de la hauteur du GCB. will only be calculated based on the piston stroke and the height of the GCB.
8) Les courbures des ellipses peuvent être différentes pour la loi de montée et pour la loi de descente de la bielle: ainsi, la montée peut être plus progressive afin de générer une compression régulière et la descente plus rapide afin d'accroître au maximum le 8) The curvatures of the ellipses can be different for the law of rise and for the law of descent of the rod: thus, the rise can be more progressive in order to generate a regular compression and the faster descent in order to increase the
rendement de ce moteur (respect de la détente due à l'explosion). efficiency of this engine (compliance with the detent due to the explosion).
9) Vitesse de rotation du vilebrequin divisée par 2 par rapport à un moteur traditionnel: 9) Rotation speed of the crankshaft divided by 2 compared to a traditional engine:
Augmentation par conséquent du couple en sortie de moteur. Consequently an increase in the torque at the motor output.
- Régularité de fonctionnement: * autant d'explosions que de pistons par révolution de l'EE pour un moteur à 4T, * 2 fois plus d'explosions que de pistons par révolution de l'EE pour un - Regularity of operation: * as many explosions as pistons per revolution of the EE for a 4T engine, * 2 times more explosions than pistons per revolution of the EA for a
moteur à 2T.2T engine.
Soit dans tous les cas de figure, 2 fois plus qu'avec un vilebrequin classique. In all cases, 2 times more than with a conventional crankshaft.
Caractéristique précédente augmentant d'autant la puissance en sortie de moteur. - Résistance accrue grâce à l'abaissement relatif de la vitesse de rotation de cet Previous characteristic increasing the power at the engine output. - Increased resistance thanks to the relative lowering of the rotation speed of this
EE mais aussi par sa structure architecturale. EE but also by its architectural structure.
Augmentation possible de la vitesse linéaire des pistons grâce à l'architecture de ce nouvel équipage mobile et à la réduction du poids ainsi que des Possible increase in the linear speed of the pistons thanks to the architecture of this new mobile equipment and to the reduction in weight as well as
vibrations de l'ensemble piston/bielle. vibrations of the piston / connecting rod assembly.
) Circuit de lubrification largement simplifié et de réalisation facile. ) Largely simplified lubrication circuit and easy to make.
11) Le volant-moteur peut être assuré par les EE eux-mêmes (calcul de leur masse). 11) The flywheel can be provided by the EEs themselves (calculation of their mass).
12) La compacité extrême de ce moteur apporte un gain assez substantiel en terme de 12) The extreme compactness of this engine brings a fairly substantial gain in terms of
couple torsionnel.torque.
13)Le cumul: compacité + légèreté + solidité de cet équipage mobile doit permettre à la 13) The combination: compactness + lightness + solidity of this mobile equipment must allow the
fois une miniaturisation optimale et un rendement maximum. both optimal miniaturization and maximum yield.
14) Les qualités de ce concept doivent pouvoir être accentuées davantage en utilisant une base comprenant: pistons d'assez gros diamètre / course minimale des pistons / haute compression. 14) The qualities of this concept must be able to be further accentuated by using a base comprising: pistons of fairly large diameter / minimum piston stroke / high compression.
) Niveau sonore probablement très inférieur à celui d'un équipage mobile classique. ) Noise level probably much lower than that of a conventional mobile equipment.
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II) INCONVENIENTS DU DISPOSITIF:II) DISADVANTAGES OF THE DEVICE:
1) Vitesse de rotation du vilebrequin divisée par 2 par rapport à un moteur traditionnel. 1) Rotation speed of the crankshaft divided by 2 compared to a traditional engine.
2) Rapports finaux de boîte de vitesse à modifier en conséquence. 2) Final gearbox reports to be modified accordingly.
3) Nouveau concept = nouvel usinage,... 3) New concept = new machining, ...
III) AU TOTAL:III) TOTAL:
Concept d'équipage mobile totalement novateur laissant augurer de nombreuses possibilités. Les calculs nécessaires à sa réalisation seront d'un grand intérêt et permettront de déterminer l'ensemble de ses caractéristiques afin de miniaturiser le plus possible l'ensemble des composants de ce moteur, sans négliger sa fiabilité: Completely innovative mobile equipment concept that opens up many possibilities. The calculations necessary for its realization will be of great interest and will make it possible to determine all of its characteristics in order to miniaturize as much as possible all of the components of this engine, without neglecting its reliability:
Epaisseur des supports d'ellipses et des paliers. Thickness of ellipses supports and bearings.
Diamètres de l'arbre central (supports d'ellipses et paliers). Diameters of the central shaft (ellipse supports and bearings).
- Dimensions des ellipses.- Dimensions of the ellipses.
Profil des ellipses (symétrique ou asymétrique) rendant ce concept modulable pour les Profile of the ellipses (symmetrical or asymmetrical) making this concept modular for
diagrammes de levée et de descente des pistons. piston lifting and lowering diagrams.
Hauteur, profondeur et profil des gorges de guidage des faces latérales des ellipses. Height, depth and profile of the guide grooves on the lateral faces of the ellipses.
Dimensions des guides de têtes de bielles. Dimensions of the big end guides.
Caractéristiques des bielles (diamètre et longueur des axes de têtes de bielles, corps de Characteristics of the connecting rods (diameter and length of the axes of the connecting rod heads, body of
section tubulaire,...).tubular section, ...).
Taille des guides de corps de bielles. Size of rod body guides.
- Rapport entre longueur totale du corps de bielle et celle du GCB. - Ratio between the total length of the connecting rod body and that of the GCB.
(contraintes et usure)(stresses and wear)
Hauteur et diamètre des pistons.Height and diameter of the pistons.
-14- is45 2811711-14- is45 2811711
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2004005683A1 (en) * | 2002-07-03 | 2004-01-15 | Edgar Randolph Silva Leal | Ecological two strokes internal combustion motor |
WO2007053857A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | Minh Tam Do | A reciprocating internal combustion engine with a cam groove-connecting rod type transmission mechanism |
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-
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- 2000-07-12 FR FR0009078A patent/FR2811711B1/en not_active Expired - Fee Related
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