FR2935752A1 - Rotary thermal internal combustion engine i.e. spark ignition engine, has rotor assembly with pistons defining work volumes, and varying unit to vary angular positions of rod holder axles in plane perpendicular to engine axis - Google Patents
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Abstract
Description
- 1 - La présente invention concerne l'architecture cinématique d'un moteur thermique rotatif à combustion interne, avec un entraînement du type à organes dentés et/ou bielles, muni de deux rotors coaxiaux tournant en chat et souris et à taux de compression variable en continu en fonctionnement. ETAT DE L'ART La plupart des moteurs rotatifs (moteur Wankel et autres 10 mécanismes à chat et souris) sont à taux de compression fixe. The present invention relates to the kinematic architecture of a rotary internal combustion engine, with a drive of the type with toothed members and / or connecting rods, provided with two coaxial rotors rotating in cat and mouse and with a variable compression ratio. continuously in operation. STATE OF THE ART Most rotary engines (Wankel engine and other 10 cat and mouse mechanisms) have a fixed compression ratio.
Le taux de compression variable est une technologie qui permet aux moteurs à allumage commandé de fonctionner avec un rapport volumétrique maximum, toujours en limite de cliquetis 15 et d'auto détonation. Le rendement thermodynamique est donc optimum, en adaptant le meilleur taux de compression. Variable compression ratio is a technology that allows spark ignition engines to operate with a maximum compression ratio, always at the limit of rattling and self-detonation. The thermodynamic efficiency is therefore optimum, by adapting the best compression ratio.
Les architectures de moteurs à taux de compression variable, pour la très grande majorité, sont une adaptation autour du 20 principe de bielle-manivelle classique. Ces moteurs, à isocylindrée, sont plus lourds, parfois _jusqu'au double, plus complexes et fragiles. The motor architectures with variable compression ratio, for the vast majority, are an adaptation around the principle of conventional crank-crank. These engines, with isocylinder, are heavier, sometimes up to double, more complex and fragile.
Le moteur Wankel dispose de chambre de combustion allongée et 25 écrasée : • qui rend la combustion incomplète pouvant nécessiter une post-combustion • qui pénalise le rendement de combustion par des pertes thermiques importantes du fait du grand rapport 30 surface/volume de la chambre Le Wankel dispose d'un système d'étanchéité perfectible : Le double mouvement de rotation du rotor (planétaire et solaire) fait que le segment d'arête du rotor forme un angle de raclage variable avec la paroi. L'étanchéité est 35 géométriquement assurée par une ligne de contact. - 2 - Le moteur décrit dans le brevet ; délivré le 02/06/2006, N° de publication FR 2 819 553 ; améliorait déjà les points ci-dessus : • La chambre de combustion présente un faible rapport surface/volume et une forme compacte, du fait de la longue course (longue course signifie : course > alésage) • L'étanchéité des pistons est structurellement meilleure, car géométriquement assurée par plusieurs segments ayant un contact surfacique avec la paroi. The Wankel engine has an elongated and crushed combustion chamber which: • makes combustion incomplete which may require post-combustion; • which penalizes the combustion efficiency by significant heat losses due to the large surface / volume ratio of the chamber; Wankel has a perfectible sealing system: The double rotational movement of the rotor (planetary and solar) makes the rotor edge segment form a variable scraping angle with the wall. The seal is geometrically provided by a nip. - 2 - The engine described in the patent; issued on 02/06/2006, Publication No. FR 2 819 553; already improved the above points: • The combustion chamber has a low surface / volume ratio and a compact shape, because of the long stroke (long stroke means: stroke> bore) • The piston sealing is structurally better, because geometrically provided by several segments having a surface contact with the wall.
Le moteur selon l'invention, est un perfectionnement du moteur décrit dans le brevet FR 2 819 553, car en plus, il dispose d'un rapport volumétrique de compression continûment variable (ou taux de compression variable), à tout instant, certes au prix d'une légère sur-masse, mais sans fragilisation de la structure de base. The engine according to the invention is an improvement of the engine described in patent FR 2 819 553, because in addition, it has a volumetric compression ratio continuously variable (or variable compression ratio), at any time, certainly at price of a slight over-mass, but without weakening of the basic structure.
Le moteur selon l'invention est une variante ou un complément 20 du moteur décrit dans la demande de brevet N°07 07555 du 26/10/2007. - 3 - RESUME DE L'INVENTION The engine according to the invention is a variant or a complement 20 of the engine described in the patent application No. 07 07555 of 26/10/2007. - 3 - SUMMARY OF THE INVENTION
A cet effet, l'objet principal de l'invention est un moteur thermique rotatif à combustion interne et taux de compression continûment variable en fonctionnement comprenant : • deux ensembles rotors coaxiaux tournant de manière chat et souris selon un axe moteur Z, dit axe Z, dans une chambre de travail de révolution selon l'axe Z et étant annulaire, chaque ensemble rotor comprenant : o quatre pistons, et o une couronne, • au moins un attelage mobile pour chaque ensemble 15 rotor comprenant : o une bielle qui pivo=_e par l'une de ses extrémités porte-bielle autour d'un axe porte-bielle, d'axe parallèle à l'axe Z, o un pignon satellite, qui tourne avec une 20 excentricité selon un axe parallèle à l'axe Z et monté tournant à l'autre extrémité de la bielle, engrenant avec la couronne. moteur dans lequel chaque ensemble rotor fait tourner ses quatre pistons, dans la chambre de travail, les huit pistons 25 délimitant huit volumes de travail dans lesquels le fluide subit successivement l'admission, la compression et le réchauffement par explosion ou combustion, la détente et l'échappement, chaque ensemble rotor entraînant via sa couronne, par l'engrènement intermédiaire des pignons 30 satellites, un arbre moteur central, par l'intermédiaire d'un pignon moteur qui engrène avec les pignans satellites. Selon l'invention, il comprend des moyens pour faire varier la position des axes porte-bielles dans le plan perpendiculaire à l'axe moteur (Z), variation de position 35 comprenant une composante radiale selon l'axe moteur (Z), variations de positions en symétrie de révolution selon l'axe - 4 - moteur (Z) pour les différents axes porte-bielles, avec pour effet de faire varier le taux de compression du moteur. Dans la réalisation préférentielle de l'invention, les moyens pour faire varier la positio:-i angulaire de l'axe 5 porte-bielle comportent pour chaque attelage mobile : • un vilebrequin pour faire tourner la position de son maneton, autour de l'axe du vilebrequin qui est parallèle à l'axe Z, sur chaque maneton pivote une paire de bielle, supérieure et inférieure, chaque 10 vilebrequin déterminant ainsi la position dans un plan perpendiculaire à l'axe (Z), des axes porte-bielle de la bielle supérieure et de la bielle inférieure, avec pour effet principal un mouvement radial des axes porte-bielles selon l'axe moteur (Z) 15 • des moyens de positionnement angulaire de chaque vilebrequin pour l'orienter. Les moyens de positionnement angulaire des vilebrequins sont réalisés par un mécanisme de positionnement à roue et pignons qui comporte : 20 • un pignon-secteur, d'axe parallèle à l'axe (Z), solidaire de chaque vilebrequin pour assurer son entraînement sur lequel engrène : • une roue, d'axe l'axe moteur (Z), dont l'angle de rotation selon son axe, fixe le taux de compression. 25 Ils peuvent également être réalisés par un dispositif de positionnement par manivelles, roue-manivelles et biellettes qui comporte . • une manivelle, solidaire de chaque vilebrequin pour assurer son entraînement, à l'axtrémité de laquelle 30 pivote : • une biellette, dont l'autre extrémité pivote sur : • une roue-manivelles, d'axe l'axe moteur (Z), comportant autant de manivelles aux pivots desquelles pivotent les biellettes. Roue-manivelles dont l'angle 35 de rotation selon son axe fixe le taux de compression du moteur. - 5 LES FIGURES ANNEXEES ILLUSTRENT L'INVENTION Les figures 1 et 2 représentent, pour le moteur selon l'art antérieur, le cycle thermodynamique du moteur, avec les 8 volumes de travail ménagés par les 8 pistons qui tournent dans la chambre de travail. For this purpose, the main object of the invention is a rotary engine with internal combustion and continuously variable compression ratio in operation comprising: • two coaxial rotors assemblies rotating cat and mouse way along a Z motor axis, said Z axis in a working chamber of revolution along the Z axis and being annular, each rotor assembly comprising: o four pistons, and o a crown, • at least one moveable coupling for each rotor assembly comprising: o a connecting rod which pivo = by one of its connecting rod ends around a connecting rod axis, of axis parallel to the Z axis, a satellite pinion, which rotates with an eccentricity along an axis parallel to the Z axis and mounted rotating at the other end of the connecting rod, meshing with the crown. motor in which each rotor assembly rotates its four pistons in the working chamber, the eight pistons 25 defining eight working volumes in which the fluid successively undergoes admission, compression and heating by explosion or combustion, relaxation and the exhaust, each rotor assembly driving via its crown, by the meshing meshing of the planet gears 30, a central motor shaft, via a motor pinion which meshes with the satellite pins. According to the invention, it comprises means for varying the position of the connecting rod axes in the plane perpendicular to the motor axis (Z), position variation 35 comprising a radial component along the motor axis (Z), variations of symmetry of revolution positions according to the axis - 4 - motor (Z) for the different rod-bearing axes, with the effect of varying the compression ratio of the engine. In the preferred embodiment of the invention, the means for varying the angular position of the connecting rod axis comprise for each mobile coupling: a crankshaft for rotating the position of its crankpin, around the crankshaft axis which is parallel to the Z axis, on each crank pin pivots a pair of connecting rod, upper and lower, each crankshaft thus determining the position in a plane perpendicular to the axis (Z), connecting rod pins of the upper link and the lower link, with the main effect a radial movement of the connecting rods axes along the motor axis (Z) 15 • angular positioning means of each crankshaft to orient it. The angular positioning means of the crankshafts are made by a wheel and pinion positioning mechanism which comprises: • a pinion-sector, of axis parallel to the axis (Z), integral with each crankshaft to ensure its drive on which meshes: • a wheel, of axis the motor axis (Z), whose angle of rotation according to its axis, fixes the compression ratio. They can also be made by means of a crank, crank and linkage positioning device which comprises. A crank secured to each crankshaft for its drive, the axtrémité of which rotates: a rod, the other end pivots on: a crank wheel, axis axis motor (Z) , comprising as many cranks to the pivots which pivots the rods. Wheel-crank whose angle of rotation along its axis fixes the compression ratio of the engine. FIGS. 1 to 2 show, for the engine according to the prior art, the thermodynamic cycle of the engine, with the 8 working volumes provided by the 8 pistons which rotate in the working chamber.
La figure 3 représente le schéma cinématique d'un étage, avec le rotor en vitesse de rotation sensiblement minimale. La figure 4 représente le schéma cinématique d'un étage, avec le rotor en vitesse de rotation sensiblement maximale. Figure 3 shows the kinematic diagram of a stage, with the rotor at a substantially minimal rotational speed. FIG. 4 represents the kinematic diagram of a stage, with the rotor rotating at a substantially maximum speed.
Les figures 5 et 6 illustrent la variation du rapport 15 volumétrique de compression. Les figures 7 et 8 sont des schémas cinématiques qui illustrent un mécanisme de positionnement angulaire des vilebrequins, par engrenage. La figure 9 est un schéma cinématique qui illustre un mécanisme de positionnement angulaire des vilebrequins, par manivelles, roue-manivelles et bielles. Figures 5 and 6 illustrate the variation of the volumetric compression ratio. Figures 7 and 8 are kinematic diagrams that illustrate a mechanism for angular positioning of the crankshafts, by gearing. FIG. 9 is a kinematic diagram illustrating a mechanism for angular positioning of the crankshafts, by cranks, wheel-cranks and connecting rods.
25 La figure 10 est un graphique qui représente l'angle (en degrés) des rotors supérieur (S) et inférieur (I), en fonction de l'angle (en degrés) de l'arbre moteur. Figure 10 is a graph showing the angle (in degrees) of the upper (S) and lower (I) rotors as a function of the angle (in degrees) of the drive shaft.
Les figures 11, 12 et 13 représentent un moteur pré-30 dimensionné et simplifié. Les paliers et roulements ne sont pas représentés sauf 3 roulements des rotors. • La figure 11 est une coupe brisée, selon un plan contenant l'axe Z et passant par _In axe de vilebrequin (à gauche) et les satellites d'un même attelage mobile 35 (à droite). 20 - 6 • La figure 12 est une vue isométrique, sans le demi-carter supérieur, découvrant les 8 pistons dans la chambre de travail toroïdale. • La figure 13 est une coupe selon un plan perpendiculaire 5 à l'axe Z et passant par les satellites inférieurs. La figure 14 représente deux atteages mobiles et un vilebrequin. 10 La figure 15 représente une bielle. Les figures 16 et 17 représentent des vilebrequins. - 7 - NOMENCLATURE DU MOTEUR Figures 11, 12 and 13 show a pre-sized and simplified motor. Bearings and bearings are not shown except 3 rotors bearings. • Figure 11 is a broken section, in a plane containing the Z axis and passing through _In crankshaft axis (left) and the satellites of the same moving linkage 35 (right). FIG. 12 is an isometric view, without the upper half-casing, revealing the 8 pistons in the toroidal working chamber. • Figure 13 is a section on a plane perpendicular to the Z axis and passing through the lower satellites. Figure 14 shows two movable props and a crankshaft. Figure 15 shows a connecting rod. Figures 16 and 17 show crankshafts. - 7 - NOMENCLATURE OF THE ENGINE
Des pièces sont qualifiées de supérieue et inférieure, pour faciliter la représentation. Cela ne fixe aucune orientation 5 du moteur. N° Désignation des éléments et ensembles ls Demi-carter supérieur li Demi-carter inférieur 10 Arbre moteur lls Pignon moteur supérieur iii Pignon moteur inférieur 11 Pignon moteur, supérieur ou inférieur 20s Ensemble rotor ou rotor, supérieur 20i Ensemble rotor ou rotor, inférieur 21s, 22s, 23s et 24s ler, 2", 3" et 4" pistons du rotor supérieur 21i, 22i, 23i et 24i ter, 2'', 3" et 4" pistons du rotor inférieur 21, 22, 23 et 24 ler, 2", 3" et 4" pistons, d'un même rotor supérieur ou inférieur 29s Couronne supérieure 29i Couronne inférieure 29 Couronne, d'un rotor supérieur ou inférieur 31, 32, 33, 34,... 1er2ème 3 ème 4ème,... vilebrequins 61, 62, 63, 64,... Manetons des ler~ 2ème, 3ème 4ème ,vilebrequins Et/ou axes porte-bielles Attelage mobile 41s, 42s, 43s, 44s ler 2ème 3ème 4ème bielles supérieures 41i 42i, 43i, 44i ler 2" 3ème 4ème bielles inférieures 41, 42, 43, 44,... 1er 2ëme, 3ème 4ème bielles d'un même ensemble rotor N° Désignation des éléments et ensembles 45 Extrémité porte-bielle (d'une bielle pivotant sur le maneton) ou axe porte-bielle 46 Extrémité de bielle, où pivote le satellite 51s, 52s, 53s, 54s,... ler, 2ème, 3ème, 4ème, pignons satellites supérieurs ou satellites supérieurs 51i, 52i, 53i, 54i,...'1 1er, 2ème, 3ème, 4ème. pignons stP1 1 i tE?s 82 Biellette inférieurs ou satellites inférieurs 51, 52, 53, 54,... ler, 2ème, 3ème, 4ème, pignons satellites ou satellites d'un même ensemble rotor Mécanisme de positi engrenage onnement angulaire des vilebrequins, par 70 Roue 71 Pignon-secteur Mécanisme de positi manivelles, roue-mani onnement angulaire des vilebrequins, par velles et biellettes 80 Roue-manivelles 81 Manivelle - 9 DESCRIPTION DE PLUSIEURS REALISATIONS SELON L'INVENTION Les figures 1 et 2 représentent, pour le moteur de l'art antérieur, le cycle thermodynamique du moteur, avec les 8 volumes de travail ménagés entre les 4 pistons (21s, 22s, 23s et 24s)(21i, 22i, 23i et 24i) de chacun des 2 rotors tournant en chat et souris dans la chambre de travail. Le fluide subit dans chaque volume, successivement l'admission (I), la compression (II), la réchauffe par explosion ou combustion (II/III), la détente (III) et l'échappement (IV). Le moteur comporte des orifices d'admission et. d'échappement, pour provoquer deux cycles moteurs diamétralement opposés, dans la circonférence de la chambre de travail. La chambre de travail, de révolution selon l'axe Z est donc annulaire et selon des modes particuliers de réalisation, de section (selon un plan contenant l'axe Z) circulaire ou autre, ou carrée, ou rectangulaire pour simplifier la forme des pièces. Parts are described as superior and inferior, to facilitate representation. This does not fix any orientation of the motor. No. Designation of parts and assemblies ls Upper half casing li Lower half casing 10 Motor shaft lls Upper motor gear iii Lower motor gear 11 Upper or lower motor gear 20s Upper rotor or rotor assembly 20i Lower rotor or rotor assembly 21s , 22s, 23s and 24s 1, 2 ", 3" and 4 "pistons of the upper rotor 21i, 22i, 23i and 24i ter, 2", 3 "and 4" pistons of the lower rotor 21, 22, 23 and 24 1st , 2 ", 3" and 4 "pistons, of the same upper or lower rotor 29s Upper crown 29i Lower crown 29 Crown, of an upper or lower rotor 31, 32, 33, 34, ... 1st 2nd 3rd 3rd , ... crankshafts 61, 62, 63, 64, ... Manets of the 1st ~ 2nd, 3rd 4th, crankshafts and / or connecting rods axes Coupling 41s, 42s, 43s, 44s 1st 2nd 3rd 4th rods higher 41i 42i , 43i, 44i 1st 2 "3rd 4th lower connecting rods 41, 42, 43, 44, ... 1st 2nd, 3rd 4th connecting rods of the same rotor assembly N ° Designation of elements and assemblies 45 Connecting rod end (of a connecting rod on the crankpin) or connecting rod end 46 End of connecting rod, where the satellite pivots 51s, 52s, 53s, 54s, ... 1st, 2nd, 3rd, 4th , upper satellite gears or upper satellites 51i, 52i, 53i, 54i, ... '1 1st, 2nd, 3rd, 4th. pinions stP1 1 i t E? s 82 Lower link or lower satellites 51, 52, 53, 54, ... 1st, 2nd, 3rd, 4th, satellite or satellite gears of the same rotor assembly Positi mechanism of gear angular arrangement of crankshafts 70 Hand wheel Crankshaft mechanism Positi crank mechanism, crankshaft crank handle, by crankshaft and links 80 Crank wheel 81 Hand crank - 9 DESCRIPTION OF SEVERAL EMBODIMENTS ACCORDING TO THE INVENTION FIGS. engine of the prior art, the thermodynamic cycle of the engine, with the 8 working volumes formed between the 4 pistons (21s, 22s, 23s and 24s) (21i, 22i, 23i and 24i) of each of the two rotors rotating in a cat and mouse in the working room. The fluid undergoes in each volume successively the inlet (I), the compression (II), the heating by explosion or combustion (II / III), the expansion (III) and the exhaust (IV). The engine has intake ports and. exhaust, to cause two diametrically opposed motor cycles in the circumference of the working chamber. The working chamber, of revolution along the Z axis is annular and according to particular embodiments, section (in a plane containing the Z axis) circular or other, or square, or rectangular to simplify the shape of the parts .
La figure 3 représente, pour le moteur selon l'invention, le schéma cinématique d'un étage, avec le rotor à la position angulaire de vitesse de rotation sensiblement minimale, pour une vitesse donnée d'arbre moteur. L'étage est composé d'un rotor avec 4 pistons (21, 22, 23 et 24) et une couronne (29), d'un pignon moteur (11), ici de 4 manetons de 4 vilebrequins (31, 32, 33 et 34) et ici de 4 attelages mobiles, formés d'une bielle (41, 42, 43 et 44) et d'un pignon satellite (51, 52, 53 et 54). Les pignons satellites (51, 52, 53 et 54) engrènent entre la 30 couronne (29) et le pignon moteur (11). Le mécanisme cinématique des attelages mobiles impose, pour un régime constant du pignon moteur (11), une vitesse de rotation acyclique et en opposition de phase des 2 rotors. C'est le fonctionnement des rotors en chat et souris . 35 Les vilebrequins (31, 32, 33 et 34) tiennent une position angulaire donnée constante pendant un cycle. - 10 - Des couronne (29), satellites (51, 52, 53 et 54) et pignon moteur (11), seuls les primitifs circulaires sont représentés. FIG. 3 represents, for the motor according to the invention, the kinematic diagram of a stage, with the rotor at the angular position of rotation speed that is substantially minimal, for a given speed of the motor shaft. The stage is composed of a rotor with 4 pistons (21, 22, 23 and 24) and a crown (29), of a motor pinion (11), here of 4 crank pins of 4 crankshafts (31, 32, 33 and 34) and here four moving couplings, formed of a connecting rod (41, 42, 43 and 44) and a planet gear (51, 52, 53 and 54). The planet gears (51, 52, 53 and 54) mesh between the crown (29) and the drive gear (11). The kinematic mechanism of the mobile couplings imposes, for a constant speed of the driving pinion (11), a rotation speed acyclic and in phase opposition of the two rotors. This is the operation of the rotors in cat and mouse. The crankshafts (31, 32, 33 and 34) maintain a constant angular position during a cycle. - 11 - Crowns (29), satellites (51, 52, 53 and 54) and motor pinion (11), only the circular primitives are represented.
La figure 4 représente, pour le moteur selon l'invention, le schéma cinématique d'un étage, avec le rotor à la position angulaire de vitesse de rotation sensiblement maximale, pour une vitesse donnée d'arbre moteur, équivalent de l'étage précédent de la figure 3, en opposition de phase (dans le cycle), du même moteur. FIG. 4 represents, for the motor according to the invention, the kinematic diagram of a stage, with the rotor at the angular position of substantially maximum speed of rotation, for a given speed of the motor shaft, equivalent to the previous stage of FIG. 3, in phase opposition (in the cycle), of the same motor.
De manière générale, les engrènements décrits dans le moteur selon l'invention, sont du type pour assurer un roulement sans glissement aux primitifs, classiquement des dentures droites ou obliques. Selon des modes particuliers de réalisation, une même denture (aspect fonctionnel) peut être réalisée par deux parties distinctes, par exemple un engrènement à chevrons. Aussi le maintient du positionnement de l'?ngrènement sur les primitifs peut nécessiter que les éléments engrenant comportent chacun une portion lisse, semblable à un galet, suivant le primitif, en appui. In general, the meshes described in the engine according to the invention are of the type to ensure rolling without slippage primitive, typically straight or oblique teeth. According to particular embodiments, the same toothing (functional aspect) can be made by two distinct parts, for example a herringbone meshing. Also maintaining the positioning of the ngnement on primitives may require that the meshing elements each comprise a smooth portion, similar to a pebble, following the primitive, in support.
Les figures 5 et 6 illustrent, pour le moteur selon l'invention, la variation du rapport volumétrique de compression, dans les positions angulaires des rotors en phase d'explosion, entre compression et. détente, lorsque les pistons (ici 22s et 22i) en vis à vis sont rapprochés. Le positionnement angulaire particulier des vilebrequins (31), modifie le taux de compression. La figure 5 montre un faible rapport volumétrique de compression : l'angle particulier du vilebrequin (31) fixe une position particulière de l'axe du maneton (61), par rapport à l'axe moteur (Z) plutôt radialement éloigné. Figures 5 and 6 illustrate, for the engine according to the invention, the variation of the volumetric compression ratio, in the angular positions of the rotors in the explosion phase, between compression and. relaxation, when the pistons (here 22s and 22i) in opposite are close together. The particular angular positioning of the crankshafts (31) modifies the compression ratio. FIG. 5 shows a low volumetric compression ratio: the particular angle of the crankshaft (31) fixes a particular position of the axis of the crankpin (61) relative to the motor axis (Z) rather radially distant.
L'inclinaison de la trajectoire d'oscillation des axes de pivot de satellite (51s et 51i), via les bielles (41s et 41i) est également influencée plutôt plus horizontale. - 11 - Géométriquement, cela impose un écartement orthoradial à l'axe Z, plus faible des axes de pivots de satellites, ce qui, par engrènements, plutôt écarte le piston (22s) du piston (22i), diminuant ainsi le rapport volumétrique de compression (illustration par la flèche bi-pointes : longue). La figure 6 montre au contraire de la figure 5, un fort rapport volumétrique de compression : :L'angle particulier du vilebrequin (31) fixe une position particulière de l'axe du maneton (61), par rapport à l'axe moteur (Z) plutôt radialement rapproché. L'inclinaison de la trajectoire d'oscillation des axes de pivot de satellite (51s et 51i) est également influencée plutôt moins horizontale. Géométriquement, cela impose un écartement orthoradial à l'axe Z, plus grand des axes de pivots de satellites, ce qui, par engrènements, plutôt rapproche le piston (22s) du piston (22i), augmentant ainsi le rapport volumétrique de compression (illustration par la flèche bi-pointes : courte). The inclination of the oscillation trajectory of the satellite pivot axes (51s and 51i) via the connecting rods (41s and 41i) is also influenced rather more horizontally. - 11 - Geometrically, this imposes a orthoradial spacing to the Z axis, weaker axes of satellite pivots, which, in meshes, rather deviates the piston (22s) of the piston (22i), thus reducing the volumetric ratio of compression (illustration by the arrow spikes: long). FIG. 6 shows, on the contrary of FIG. 5, a high compression compression ratio: The particular angle of the crankshaft (31) fixes a particular position of the axis of the crankpin (61), with respect to the motor axis ( Z) rather radially close. The inclination of the oscillation trajectory of the satellite pivot axes (51s and 51i) is also influenced rather less horizontally. Geometrically, this imposes an orthoradial spacing to the Z-axis, larger axis of satellite pivots, which, by meshing, rather brings the piston (22s) closer to the piston (22i), thus increasing the volumetric compression ratio (illustration by the bi-point arrow: short).
Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, les figures 7 et 8 sont des schémas cinématiques qui illustrent un mécanisme de positionnement angulaire des vilebrequins (31, 32, 33 et 34) par engrenages (70 et 71). La figure 7 présente un schéma cinématique comprenant un seul vilebrequin (31) et 2 attelages mobiles : supérieur (bielle supérieure (41s) et satellite supérieur (51s)) et attelage mobile inférieur (bielle inférieure (41i) et satellite inférieur (51i)), tandis que la figure 8 représente les 4 vilebrequins (31, 32, 33 et 34), mais sans les attelages mobiles. Dans la figure 7, les satellites (ici 51s et 51i) sont représentés sans engrener pour des raisons de clarté, car la figure 7 est le schéma d'une coupe brisé qui rassemble la coupe de l'axe moteur (Z) et la coupe d'un vilebrequin (31). According to particular embodiments of the invention, FIGS. 7 and 8 are kinematic diagrams which illustrate an angular positioning mechanism of crankshafts (31, 32, 33 and 34) by gears (70 and 71). Figure 7 shows a kinematic diagram comprising a single crankshaft (31) and two mobile couplers: upper (upper link (41s) and upper satellite (51s)) and lower movable link (lower link (41i) and lower satellite (51i)) , while Figure 8 shows the 4 crankshafts (31, 32, 33 and 34), but without the movable hitches. In FIG. 7, the satellites (here 51s and 51i) are shown without meshing for the sake of clarity, since FIG. 7 is a diagram of a broken section which gathers the section of the motor axis (Z) and the section a crankshaft (31).
Ces deux coupes n'étant pas coplanaires. la roue (70), de position angulaire fixée, engrène avec les 4 pignon-secteurs (71), chacun solidaire d'un vilebrequin (31, - 12 - 32, 33 et 34), ce qui fixe les axes manetons (61, 62, 63 et 64) des vilebrequins. C'est la position angulaire de la roue (70) qui détermine le rapport volumétrique de compression. These two cuts are not coplanar. the wheel (70), of fixed angular position, meshes with the 4 pinion-sectors (71), each integral with a crankshaft (31, -12-32, 33 and 34), which fixes the crank pins (61, 62, 63 and 64) crankshafts. It is the angular position of the wheel (70) which determines the volumetric compression ratio.
Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, la figure 9 est un schéma cinématique qui illustre un mécanisme de positionnement angulaire des vilebrequins, par manivelles, roue-manivelles et bielles. Chaque vilebrequin (31, 32, 33 et 34) est positionné angulairement, par sa manivelle (81), via 4 biellettes (82), par une roue-manivelles (80) elle-même positionnée angulairement. Le réglage de l'angle de la roue-manivelles (80), fixe le rapport volumétrique de compression. According to particular embodiments of the invention, FIG. 9 is a kinematic diagram illustrating a mechanism for angular positioning of the crankshafts, by cranks, wheel-cranks and connecting rods. Each crankshaft (31, 32, 33 and 34) is angularly positioned, by its crank (81), via 4 links (82), by a crank wheel (80) itself positioned angularly. Adjusting the angle of the crank wheel (80) sets the compression ratio.
Une autre position possible du mécanisme de positionnement, imposée pour un autre angle de la roue-manivelles (80), fixant un taux de compression différent (et plus faible) est représentée en traits pointillés. Another possible position of the positioning mechanism, imposed for another angle of the crank wheel (80), setting a different (and lower) compression ratio is shown in dashed lines.
La figure 10 est un graphique qui représente l'angle (en degrés) des rotors supérieur (courbes (S)) et inférieur (courbes (I)), en fonction de l'angle (en degrés) de l'arbre moteur. Les courbes (S) et (I) ondulent ce qui provoque des resserrement et écartement verticaux, qui correspondent à l'écartement et au rapprochement des pistons c'est le fonctionnement en chat et souris . Selon l'invention, la variation du rapport volumétrique de compression est indiquée par la légère fluctuation de ces courbes (S) et (I), par les courbes en pointillés ou trait fin, autour des courbes en trait continu épais. La longue flèche indique un taux de compression faible, tandis que la flèche courte indique un taux de compression élevé. Figure 10 is a graph which represents the angle (in degrees) of the upper rotors (curves (S)) and lower (curves (I)), as a function of the angle (in degrees) of the motor shaft. The curves (S) and (I) wave which causes vertical tightening and separation, which correspond to the spacing and the approximation of the pistons is the operation in cat and mouse. According to the invention, the variation of the volumetric compression ratio is indicated by the slight fluctuation of these curves (S) and (I), by the dashed or thin line curves, around the thick continuous line curves. The long arrow indicates a low compression ratio, while the short arrow indicates a high compression ratio.
Les figures 11, 12 et 13 représentent un moteur pré- dimensionné et simplifié, selon des modes particuliers de réalisation de l'invention. La chambre de travail est toroïdale, les pistons étant à section circulaire. Les - 13 - paliers et roulements ne sont pas représentés sauf 3 roulements des rotors (20i et 20s). Le mécanisme de positionnement angulaire des vilebrequins (31) est du type à engrenage avec roue (70) et pignon-secteur (71). • La figure 11 est une coupe brisée, selon un plan contenant l'axe Z et passant par un axe de vilebrequin (31) (à gauche) et les satellites :53s et 53i) d'un même attelage mobile (à droite). On retrouve entre autres sur cette figure 15, le demi-carter supérieur (1s), les pignons moteurs supérieur (Ils) et inférieur (Ili), solidaires de l'arbre moteur (10), deux bielles, supérieure (43s) et inférieure (43i) et deux satellites, supérieur (53s) et inférieur (53i). • La figure 12 est une vue isométrique, sans le demi- carter supérieur (Is) de la figure 15, découvrant les 8 pistons dans la chambre de travai=_ toroïdale, ainsi que les attelages mobiles, couronne et pignon moteur. • La figure 13 est une coupe selon un plan perpendiculaire à l'axe Z et passant par les satellites inférieurs. Figures 11, 12 and 13 show a pre-sized and simplified motor, according to particular embodiments of the invention. The working chamber is toroidal, the pistons being circular in section. Bearings and bearings are not shown except 3 rotors bearings (20i and 20s). The angular positioning mechanism of the crankshafts (31) is of the gear type with wheel (70) and pinion-sector (71). • Figure 11 is a broken section, in a plane containing the Z axis and passing through a crankshaft axis (31) (left) and the satellites: 53s and 53i) of the same movable hitch (right). We find among other things in this figure 15, the upper half-casing (1s), the upper (Ils) and lower (Ili) motor pinions, integral with the driving shaft (10), two connecting rods, upper (43s) and lower (43i) and two satellites, upper (53s) and lower (53i). FIG. 12 is an isometric view, without the upper half-casing (Is) of FIG. 15, showing the 8 pistons in the toroidal working chamber, as well as the movable couplings, crown and motor pinion. • Figure 13 is a section along a plane perpendicular to the Z axis and passing through the lower satellites.
Cette figure est à rapprocher des figures 1, 2, 3 et 4. Le plan de coupe ici fait à peine figurer les manetons de vilebrequins. On retrouve entre autres, notamment, le rotor inférieur (20i), le demi-carter inférieur (li), ces 4 bons vieux satellites inférieurs qui engrènent entre la couronne inférieure (29i) et le pignon moteur inférieur (Ili). This figure is to compare with Figures 1, 2, 3 and 4. The cutting plane here is hardly showing the crank pins. We find among others, including the lower rotor (20i), the lower half crankcase (li), these 4 good old lower satellites that mesh between the lower ring (29i) and the lower engine pinion (Ili).
Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, la figure 14 représente, un vilebrequin (31) sur l'unique maneton duquel, pivotent deux attelages mobiles, un supérieur composé d'une bielle supérieure (41s) et d'un satellite supérieur (51s) pivotant, un attelage mobile inférieur composé d'une bielle inférieure (41i) et d'un satellite inférieur (51i) pivotant.35 - 14 - Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention ou selon l'art antérieur, la figure 15 représente une bielle, avec son extrémité porte-bielle (45) s'articulant autour d'un maneton de vilebrequin ou autour d'un axe fixe, et son extrémité de bielle (46) où pivote le satellite. According to particular embodiments of the invention, FIG. 14 represents a crankshaft (31) on the single crank pin of which two mobile couplings pivot, an upper consisting of an upper link (41s) and a top satellite. (51s) pivoting, a lower movable hitch consisting of a lower connecting rod (41i) and a lower pivoting satellite (51i). According to particular embodiments of the invention or according to the prior art, Figure 15 shows a connecting rod, with its connecting rod end (45) articulated around a crankpin or around a fixed axis, and its connecting rod end (46) pivots the satellite.
Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, la figure 16 représente un vilebrequin (31), disposant de son unique maneton (61), maneton en configuration englobé par l'extrémité porte-bielle de la bielle. According to particular embodiments of the invention, Figure 16 shows a crankshaft (31), with its single crankpin (61), crankpin in the configuration encompassed by the connecting rod end of the connecting rod.
Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, la figure 17 représente un vilebrequin (31), disposant de son unique maneton (61), en deux parties physiquement disjointes mais coaxiales (61), maneton en configuration englobant l'axe extrémité porte-bielle de la bielle. According to particular embodiments of the invention, FIG. 17 shows a crankshaft (31), having its single crankpin (61), in two physically disjoint but coaxial parts (61), crankpin in configuration including the end-axis -bielle of the connecting rod.
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| WO1986001255A1 (en) * | 1984-08-16 | 1986-02-27 | Marfell, Margeret, Ann | A rotary internal combustion engine |
| GB2262965A (en) * | 1991-12-31 | 1993-07-07 | Firooz Farrokhzad | Rotary piston internal combustion engine or compressor. |
| WO2003102377A1 (en) * | 2002-05-22 | 2003-12-11 | Antoni Purta | Rotary piston internal combustion engine |
-
2008
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