FR3021071A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH A PROLONGED RELAXATION PHASE, IN PARTICULAR FOR MOTOR VEHICLES. - Google Patents

INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH A PROLONGED RELAXATION PHASE, IN PARTICULAR FOR MOTOR VEHICLES. Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un moteur à combustion interne avec une phase de détente prolongée, notamment pour véhicule automobile, comportant au moins un cylindre (10), un piston (12) coulissant dans ce cylindre et relié à deux vilebrequins (14a, 1 4b) par un embiellage (16) à trois bielles (18, 22, 26). Selon l'invention, l'axe (38a, 38b) de l'un et/ou l'autre des vilebrequins (14a, 14bp) est relié à la partie tournante (40a, 40b) d'au moins un composant (42) lié au fonctionnement du moteur.The present invention relates to an internal combustion engine with a prolonged expansion phase, in particular for a motor vehicle, comprising at least one cylinder (10), a piston (12) sliding in this cylinder and connected to two crankshafts (14a, 14b). by a linkage (16) with three connecting rods (18, 22, 26). According to the invention, the axis (38a, 38b) of one and / or the other crankshaft (14a, 14bp) is connected to the rotating part (40a, 40b) of at least one component (42) related to the operation of the engine.

Description

2 10 71 1 La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne avec une phase de détente prolongée, notamment pour véhicules automobiles. Le type de moteurs concerné est un moteur à injection directe ou indirecte à allumage commandé ou à allumage par compression et comportant au moins un cylindre avec une chambre de combustion à l'intérieur de laquelle est placé un piston relié à un système bielle(s)-manivelle(s) et qui se déplace en un mouvement de translation alternative.The present invention relates to an internal combustion engine with a prolonged expansion phase, in particular for motor vehicles. The type of engine concerned is a direct or indirect injection spark ignition or compression ignition engine and comprising at least one cylinder with a combustion chamber inside which is placed a piston connected to a connecting rod system (s) -manivel (s) and which moves in an alternative translational motion.

Comme cela est mieux décrit dans le document FR 2 828 910, le moteur visé par la présente invention est un moteur à double vilebrequin qui a un cycle de fonctionnement qui permet d'augmenter la course du piston lors de la phase de détente de manière à récupérer une quantité plus importante d'énergie générée par la détente des gaz de combustion.As better described in the document FR 2 828 910, the engine of the present invention is a double crankshaft engine which has an operating cycle which makes it possible to increase the stroke of the piston during the expansion phase so as to recovering a greater amount of energy generated by the expansion of the combustion gases.

Comme cela est bien connu, notamment par le document JP 2003314237, l'un des vilebrequins de ce type de moteurs est utilisé pour entrainer en rotation, via une chaîne ou une courroie, l'arbre à cames (ou les arbres à cames) qui contrôle les séquences d'ouverture et de fermeture des soupapes portées par ce moteur. Le demandeur se propose d'améliorer ce type de moteur en utilisant toutes les capacités disponibles des vilebrequins. Notamment, ce type de moteurs a pour avantage de pouvoir générer une vitesse déterminée pour l'un des vilebrequins alors que l'autre des vilebrequins tourne à une vitesse moindre. La présente invention se propose d'utiliser les vitesses différentes des vilebrequins pour entraîner tout composant lié au fonctionnement du moteur en tenant compte du rapport d'entraînement afin de limiter les inerties, les masses ainsi que l'encombrement et de minimiser la puissance nécessaire à leur entraînement.As is well known, in particular by the document JP 2003314237, one of the crankshafts of this type of engine is used to drive in rotation, via a chain or a belt, the camshaft (or the camshafts) which controls the opening and closing sequences of the valves carried by this engine. The applicant proposes to improve this type of engine by using all available crankshaft capacities. In particular, this type of engine has the advantage of being able to generate a determined speed for one of the crankshafts while the other of the crankshafts rotates at a lower speed. The present invention proposes to use different crankshaft speeds to drive any component related to the operation of the engine taking into account the drive ratio in order to limit the inertia, the masses as well as the bulk and to minimize the power required to their training.

A cet effet, l'invention concerne un moteur à combustion interne avec une phase de détente prolongée, notamment pour véhicule automobile, comportant au moins un cylindre, un piston coulissant dans ce cylindre et relié à deux vilebrequins par un embiellage à trois bielles, caractérisé en ce que l'un et/ou l'autre des vilebrequins est relié à la partie tournante d'au moins un composant lié au fonctionnement du moteur. Le composant peut être est un moyen de circulation de fluide.For this purpose, the invention relates to an internal combustion engine with a prolonged expansion phase, particularly for a motor vehicle, comprising at least one cylinder, a piston sliding in this cylinder and connected to two crankshafts by a linkage with three connecting rods, characterized in that one and / or the other of the crankshafts is connected to the rotating part of at least one component related to the operation of the engine. The component can be is a fluid circulation means.

Le moyen de circulation de fluide peut être une pompe à eau, une pompe à huile, une pompe de direction assistée, ... Le composant peut être un moyen de compression de fluide.The fluid circulation means may be a water pump, an oil pump, a power steering pump, etc. The component may be a fluid compression means.

Le moyen de compression de fluide peut être un compresseur de fluide un compresseur d'air de suralimentation, un compresseur de fluide de circuit de climatisation, ... Le composant peut être un organe électrique.The fluid compression means may be a fluid compressor a supercharging air compressor, an air conditioning system fluid compressor, ... The component may be an electrical member.

L'organe électrique peut être une machine électrique, comme une génératrice de courant, une machine de démarrage de "Stop and Start" pour l'arrêt et le démarrage du moteur,...The electrical member may be an electrical machine, such as a current generator, a "Stop and Start" starting machine for stopping and starting the engine, etc.

Dans la configuration où le moteur à combustion interne comprend un mécanisme de liaison entre les vilebrequins permettant d'entraîner les vilebrequins avec des vitesses de rotation différentes, l'axe du vilebrequin tournant à grande vitesse peut être relié à la partie tournante d'au moins un composant nécessitant une grande vitesse de rotation.In the configuration where the internal combustion engine comprises a connecting mechanism between the crankshafts for driving the crankshafts with different speeds of rotation, the axis of the crankshaft rotating at high speed can be connected to the rotating part of at least a component requiring a high speed of rotation.

Similairement, l'axe du vilebrequin tournant à moindre vitesse peut être relié à la partie tournante d'au moins un autre composant nécessitant une vitesse de rotation moindre.Similarly, the axis of the crankshaft rotating at a lower speed can be connected to the rotating part of at least one other component requiring a lower rotational speed.

Chaque axe de vilebrequin peut être relié par une bande fermée sur elle-même à la partie tournante d'au moins un composant. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître maintenant à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle sont annexées : - la figure 1 qui illustre un moteur à combustion interne à double vilebrequin et - la figure 2 qui illustre une coupe locale partielle selon la ligne 2-2 de la figure 1. Sur la figure 1, le moteur à combustion interne comprend au moins un cylindre 10 à l'intérieur duquel se déplace un piston 12 en un mouvement de translation alternative. Ce piston est relié à deux vilebrequins 14a, 14b sensiblement parallèles l'un avec l'autre et animés d'un mouvement de rotation par un embiellage 16 à trois bielles. Cet embiellage comprend une bielle 18 reliée à l'axe de pivotement 20 du piston, une autre bielle 22 reliée à un maneton 24 du vilebrequin 14a et une dernière bielle 26 reliée à un maneton 28 de l'autre vilebrequin 14b. Les extrémités libres de ces trois bielles s'articulent sur un même pivot 30 à un noeud de bielles 32. Avantageusement, les deux vilebrequins portent chacun une roue dentée 34a et 34b reliée entre elles par tout mécanisme de liaison connu 36 permettant d'entraîner les vilebrequins dans un même sens de rotation ou dans un sens contraire avec des vitesses de rotation différentes ainsi que de pouvoir réaliser un déphase angulaire d'un vilebrequin par rapport à l'autre. Tel qu'illustré à titre d'exemple sur la figure 1, les vilebrequins ont un sens de rotation contraire avec des vitesses de rotation différentes. Le vilebrequin 14a, dit vilebrequin lent, a une vitesse de rotation plus petite que celle du vilebrequin 14b, dit vilebrequin rapide, et a un sens de rotation R contraire à celui R' du vilebrequin rapide. Comme mieux visible sur la figure 2 à titre d'exemple, l'axe de rotation 38a, 38b de l'un et/ou l'autre des vilebrequins 14a, 14b est relié, ici directement, à la partie tournante 40a, 40b d'au moins un composant 42, 44 lié au fonctionnement du moteur. Ce composant peut être un moyen de circulation de fluide, comme une pompe à eau, une pompe à huile, une pompe de direction assistée,... Ce composant peut être également être un moyen de compression de fluide, comme un compresseur de fluide de circuit de climatisation, un compresseur d'air de suralimentation, ...Each crankshaft axis can be connected by a band closed on itself to the rotating part of at least one component. The other features and advantages of the invention will now appear on reading the following description, given solely by way of illustration and not limitation, and to which are appended: FIG. 1 which illustrates a double internal combustion engine crankshaft and - Figure 2 which illustrates a partial local section along the line 2-2 of Figure 1. In Figure 1, the internal combustion engine comprises at least one cylinder 10 inside which moves a piston 12 in an alternative translation movement. This piston is connected to two crankshafts 14a, 14b substantially parallel to each other and driven in a rotational movement by a linkage 16 with three connecting rods. This linkage comprises a connecting rod 18 connected to the pivot axis 20 of the piston, another connecting rod 22 connected to a crankpin 24 of the crankshaft 14a and a last connecting rod 26 connected to a crankpin 28 of the other crankshaft 14b. The free ends of these three connecting rods articulate on the same pivot 30 at a connecting rod node 32. Advantageously, the two crankshafts each carry a toothed wheel 34a and 34b interconnected by any known connecting mechanism 36 for driving the crankshafts in the same direction of rotation or in a contrary direction with different speeds of rotation as well as to be able to perform an angular shift of a crankshaft relative to the other. As illustrated by way of example in FIG. 1, the crankshafts have an opposite direction of rotation with different speeds of rotation. The crankshaft 14a, said slow crankshaft, has a rotational speed smaller than that of the crankshaft 14b, said fast crankshaft, and has a direction of rotation R opposite that R 'of the fast crankshaft. As best seen in Figure 2 by way of example, the axis of rotation 38a, 38b of one and / or the other of the crankshaft 14a, 14b is connected, here directly, to the rotating part 40a, 40b d at least one component 42, 44 related to the operation of the engine. This component may be a fluid circulation means, such as a water pump, an oil pump, a power steering pump, etc. This component may also be a fluid compression means, such as a fluid compressor. air-conditioning system, a supercharger, ...

Ce composant peut aussi être un organe électrique sous la forme d'une machine électrique, comme une génératrice de courant, une machine de démarrage de "Stop and Start" pour l'arrêt et le démarrage du moteur.This component can also be an electrical device in the form of an electric machine, such as a current generator, a start machine "Stop and Start" for stopping and starting the engine.

Comme déjà mentionné, les vilebrequins de ce moteur peuvent avoir des vitesses de rotation différentes et, dans ce cas, l'implantation d'un composant sur l'un ou l'autre des axes de vilebrequin dépend du choix du rapport d'entrainement et de la puissance nécessaire à son fonctionnement. Ainsi, pour un composant nécessitant une grande vitesse de rotation, comme un compresseur, l'axe 38b du vilebrequin rapide est relié à la partie tournante de ce composant. Similairement, lorsqu'un composant nécessite une vitesse de rotation moindre, comme une pompe, l'axe 38a du vilebrequin est sera relié à la partie tournante de ce composant.As already mentioned, the crankshafts of this engine may have different speeds of rotation and, in this case, the implementation of a component on one or other of the crankshaft axes depends on the choice of the training ratio and the power necessary for its operation. Thus, for a component requiring a high speed of rotation, such as a compressor, the axis 38b of the fast crankshaft is connected to the rotating part of this component. Similarly, when a component requires a lower rotational speed, such as a pump, the axis 38a of the crankshaft is will be connected to the rotating part of this component.

Avantageusement, il peut être prévu que l'axe de chaque vilebrequin puisse entraîner en rotation un groupe de même catégorie de composants. Pour cela, l'axe de rotation du vilebrequin est relié par une bande fermée sur elle-même, comme une chaîne ou une courroie, aux parties tournantes des 30 composants de ce groupe. Plus précisément, pour un groupe de composants nécessitant une grande vitesse de rotation, comme des compresseurs (d'air de suralimentation ou de circuit de climatisation), l'axe 38b du vilebrequin rapide est relié par une chaîne ou une courroie aux parties tournantes de ces compresseurs.Advantageously, it can be provided that the axis of each crankshaft can rotate a group of the same category of components. For this, the axis of rotation of the crankshaft is connected by a band closed on itself, like a chain or a belt, to the rotating parts of the components of this group. Specifically, for a group of components requiring a high speed of rotation, such as compressors (charge air or air conditioning circuit), the axis 38b of the fast crankshaft is connected by a chain or belt to the rotating parts of these compressors.

De même, pour un groupe de composants nécessitant une vitesse de rotation moindre que celle des compresseurs, comme des pompes (à eau ou à huile, de direction assistée), l'axe 38a du vilebrequin rapide est relié par une chaîne ou une courroie aux parties tournantes de ces pompes.Similarly, for a group of components requiring a lower rotational speed than the compressors, such as pumps (water or oil, power steering), the axis 38a of the fast crankshaft is connected by a chain or belt to rotating parts of these pumps.

Bien entendu, dans ce cas, les axes des vilebrequins et des parties tournantes des composants sont munis de poulies, dentées ou en V, pour assurer la transmission du mouvement de rotation. Grâce à cela, l'encombrement et la masse de l'ensemble moteur/composant sont réduits ainsi que le nombre de pièce et il est possible de limiter la puissance du moteur pour l'entraînement de ces composants.Of course, in this case, the axes of the crankshafts and rotating parts of the components are provided with pulleys, toothed or V, to ensure the transmission of the rotational movement. As a result, the overall size and mass of the motor / component assembly are reduced as well as the number of pieces and it is possible to limit the power of the motor for driving these components.

Claims (10)

REVENDICATIONS1) Moteur à combustion interne avec une phase de détente prolongée, notamment pour véhicule automobile, comportant au moins un cylindre (10), un piston (12) coulissant dans ce cylindre et relié à deux vilebrequins (14a, 14b) par un embiellage (16) à trois bielles (18, 22, 26), caractérisé en ce que l'un et/ou l'autre des vilebrequins est relié à la partie tournante (40a, 40b) d'au moins un composant (42) lié au fonctionnement du moteur.CLAIMS1) Internal combustion engine with a prolonged expansion phase, especially for a motor vehicle, comprising at least one cylinder (10), a piston (12) sliding in this cylinder and connected to two crankshafts (14a, 14b) by a crankshaft ( 16) with three connecting rods (18, 22, 26), characterized in that one and / or the other of the crankshafts is connected to the rotating part (40a, 40b) of at least one component (42) connected to the engine operation. 2) Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant est un moyen de circulation de fluide.2) Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the component is a fluid circulation means. 3) Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de circulation de fluide est une pompe à eau, une pompe à huile, une pompe de direction assistée.3) Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the fluid circulation means is a water pump, an oil pump, a power steering pump. 4) Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant est un moyen de compression de fluide.4) Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the component is a fluid compression means. 5) Moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce 20 que le moyen de compression de fluide est un compresseur d'air de suralimentation, un compresseur de fluide de circuit de climatisation.5) An internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the fluid compression means is a supercharging air compressor, an air conditioning circuit fluid compressor. 6) Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant est un organe électrique.6) Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the component is an electrical member. 7) Moteur à combustion interne selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe électrique est une machine électrique, comme une génératrice de courant, une machine de démarrage de "Stop and Start" pour l'arrêt et le démarrage du moteur.7) Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the electrical member is an electric machine, such as a current generator, a start machine "Stop and Start" for stopping and starting the engine. 8) Moteur à combustion interne comprenant un mécanisme de liaison entre les vilebrequins permettant d'entraîner les vilebrequins avec des vitesses de rotation différentes selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 25 30que l'axe du vilebrequin tournant à grande vitesse est relié à la partie tournante d'au moins un composant nécessitant une grande vitesse de rotation.8) Internal combustion engine comprising a connecting mechanism between the crankshafts for driving the crankshafts with different speeds of rotation according to one of the preceding claims, characterized in that 25 the axis of the crankshaft rotating at high speed is connected at the rotating part of at least one component requiring a high speed of rotation. 9) Moteur à combustion interne selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'axe du vilebrequin tournant à moindre vitesse est relié à la partie tournante d'au moins un autre composant nécessitant une vitesse de rotation moindre.9) Internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the axis of the crankshaft rotating at a lower speed is connected to the rotating part of at least one other component requiring a lower rotational speed. 10) Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que chaque axe (38a, 38b) de vilebrequin est relié par une bande fermée sur elle-même à la partie tournante d'au moins un composant.10) Internal combustion engine according to one of claims 8 or 9, characterized in that each axis (38a, 38b) of the crankshaft is connected by a band closed on itself to the rotating part of at least one component.
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