WO1997043519A1 - Moteur a explosion a rotation circulaire integrale - Google Patents

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WO1997043519A1
WO1997043519A1 PCT/FR1997/000073 FR9700073W WO9743519A1 WO 1997043519 A1 WO1997043519 A1 WO 1997043519A1 FR 9700073 W FR9700073 W FR 9700073W WO 9743519 A1 WO9743519 A1 WO 9743519A1
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rotors
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pistons
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Henri Bouquet
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Henri Bouquet
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C3/00—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members
    • F01C3/02—Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged at an angle of 90 degrees
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F02B53/02—Methods of operating

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine which has nothing in common with the conventional four-phase engine called "Beau de Rochas cycle" whatever its type, four-stroke cylinder and piston or two-stroke by mixing of the four phases, rotary or any other combination.
  • FIG. 1 schematically represents a circular chamber (2) which is the annular volume of a species of fixed torus (3).
  • a partial section reveals a rotor (5) whose piston (1) is integral. This piston therefore performs a full rotation.
  • the shutter disc (4) closes the chamber, but it
  • the notch and the front face of the piston are machined at a bevel to avoid unnecessary volumes.
  • the chamber being permanently supplied with compressed air at the pressure required by the hollow axis of the obturator disc, to obtain an explosive mixture it suffices to inject the fuel into this closed volume of compressed air.
  • the ignition is obtained by a candle powered by a magnetic flywheel fixed on one of the shafts, synchronism being thus ensured. The same applies to the control of the injector.
  • the shape of their section is a trapezoid with curved bases, the large base matching the circumference of the obturator disc and the small one having a rounded shape giving the trapezium a compact surface.
  • the two aligned sides are radii of the distributor disc, in the case of 8 chambers they form an angle of 15 degrees.
  • These 8 chambers, the bearings of the rotors, the housings containing the gears are obtained by "shell" molding, that is to say with a simple mold in two parts (like a waffle mold) in a metal or a ma ⁇ suitable synthetic third, two flanges which, assembled after rectification, form a closed volume in which the compressed air alimen ⁇ as the chambers enters through the hollow shaft of the obturator disc.
  • the 8 rotors are coupled by 8 angle gears, of which A (1 of 2) have intermediate gears which allow the output perpendicular to the k drive shafts. These shafts are coupled to the central distributor of the distributor, which is parallel to them, by toothed wheels which all have the same diameter.
  • the lubricating oil of the bearings and gears circulates from one crankcase to another by the hollow shafts of the rotors carrying the pistons.
  • the surfaces of these rotors are machined so as to be as many centrifugal pumps ensuring the circulation of this oil.
  • the compressed air is obtained by a compressor of any type driven by the engine and it is stored in a tank at a pressure greater than the operating pressure. This high pressure ensures starting by operating the injector pump and the magnetic flywheel of the ignition.
  • a calibrated valve supplies the rooms.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Ce moteur à explosion rotatif n'a absolument rien de commun avec aucun des moteurs à explosion connus puisqu'ils n'observe pas le cycle dit 'de Beau de Rochas' et que toutes ses pièces mobiles effectuent une rotation circulaire. Le déplacement de pistons tournants (1) et la combustion d'un mélange air-carburant se produisent dans 8 chambres (2) formées, dans les volumes annulaires d'espèces de tores (3) disposées en étoile, entre ces pistons et un disque obturateur (4) dont le plan est perpendiculaire aux axes circulaires de rotation des pistons, excroissances des rotors (5). Ce disque tourne en synchronisme avec les pistons et il présente une encoche (6) qui laisse passer successivement ces pistons après les explosions pour qu'ils achèvent leur tour et se retrouvent alors dans la position de formation du volume nécessaire aux chambres d'explosion. Les chambres sont en permanence alimentées en air comprimé à la pression requise. A chaque tour un injecteur (7) vaporise le carburant à l'endroit prévu pour les explosions et l'étincelle d'une bougie (8) alimentée par un volant magnétique fixé sur l'un des 4 arbres moteurs les provoque aux moments choisis.

Description

Moteur à explosion à rotation circulaire intégrale
La présente invention concerne un moteur à explosion qui n'a rien de commun avec le moteur classique à quatre phases dites "cycle de Beau de Rochas" quel qu'en soit son type, quatre temps à cylindre et piston ou à deux temps par mélange des quatre phases, rotatif ou toute autre combinaison.
5 II a fallu de longues années de recherches pour remédier à l'ovalisation des cylindres en les chemisant, trouver une forme de bielle légère après s'être enfin rendu compte que sa masse était la cause des cassures fréquentes et la fabriquer en un matériau qui lui permette de résister aux contraintes créées par le mouvement linéaire alternatif de l'une de ses extrémités et le mouve¬ lu ment de rotation de l'autre et aussi donner une forme massive au vilbrequin pour supprimer- le volant utilisé à l'origine.
Dans le moteur à explosion objet de la présente invention il n'y a pas une explosion pour deux tours de vilbrequin ou une explosion par tour mais plu¬ sieurs explosions par tour, sans cylindre chemisé, sans vilbrequin ni bielle
15 ni soupapes. Toutes les pièces mobiles qui le composent sont animées d'un mouvement de rotation circulaire autour d'axes fixes dans un stator a'usina¬ ge simple. La force centrifuge engendrée est utilisée pour la modeste lubri¬ fication et pour l'étanchéité. Sont évités tous les problèmes inhérents au principe du moteur à explosion classique.
20 Ce résultat est obtenu par un mécanisme dont le principe est illustré par figure 1 qui représente schématiqueraent une chambre (2) circulaire qui est le volume annulaire d'une espèce de tore fixe (3). Une coupe partielle laisse voir un rotor (5) dont le piston (1) est solidaire. Ce piston effectue donc une rotation complète. Le disque obturateur (4) ferme la chambre, mais il
2 e) présente une encoche (6) pour laisser passer le piston à chaque tour.
L'encoche et la face avant du piston sont usinés en biseau pour éviter les volumes inutiles.
Il est évident qu'un seul disque obturateur peut desservir plu.sieur.s ihambres. Les chambres étant fixes et les pistons solidaires de rotors, par définition
JO en rotation, seule la partie périphérique des chambres est Use, le reste est formé par les rotors usinés en conséquence. Le profil courbe de Leur circonférence épousant la circonférence du disque obturateur. Etant donné que les chambres et l«s rotors ont un axe commun, l'étanchéité est facile à obtenir avec des segments de forme appropriée aidés par la force centrifuge. î^ Les rotors et ie disque obturateur sont cυuμlés par des engrenages d'angle assurant un partait synchronisme. uorsque, après ie passage du piston par l'encoche, Le disque obture id chambre, un volume clos est formé entre ie disque et Le μistui.. La chambre étant en permanence alimentée en air comprimé à la pression requise par l'axe creux du disque obturateur, pour obtenir un mélange explosif il suffit d'injecter le carburant dans ce volume clos d'air comprimé. L'allumage est obtenu par une bougie alimentée par un volant magnétique fixé sur l'un des arbres, le synchronisme étant ainsi assuré. Il en est de même de la commande de l 'injecteur.
Après 1 'explosion le piston achève son tour en chassant les gaz brûlés précédement et il se retrouve, après être passé par l'encoche, en posi¬ tion de formation du volume requis pour une nouvelle explosion et le cycle continue ...
Un seul disque obturateur pouvant desservir plusieurs chambres, dans le prototype de la figure 2 il en a 8 qui sont, de ce fait, disposées en étoile.
La forme de leur section est un trapèze à bases courbes, la grande base épousant la circonférence du disque obturateur et la petite présentant un arrondi donnant au trapèze une surface compacte. Les deux côtés rec- nlignes sont des rayons du disque distributeur, dans le cas de 8 cham¬ bres ils forment un angle de 15 degrés. Ces 8 chambres, les paliers des rotors, les carters contenant les engre- nages sont obtenus par moulage "en coquille" c'est à dire avec un simple moule en deux parties (comme un moule à gaufres) en un métal ou une ma¬ tière synthétique appropriés, de deux flasques qui, assemblées après rectification, forment un volume clos dans lequel l'air comprimé alimen¬ tant les chambres pénètre par l'arbre creux du disque obturateur. Les 8 rotors sont couplés par 8 engrenages d'angle dont A (1 sur 2) com¬ portent des pignons intermédiaires qui permettent La sortie perpendicu¬ laire des k arbres moteurs. Ces A arbres sont couplés à 1 'ai bre central du distributeur, qui leur est parallèle, par des roues dentées qui ont toutes les 5 le même diamètre. L'huile de graissage des paliers et des engrenages circule d'un carter à l'autre par les arbres creux des rotors portant les pistons. Les taces de ces rotors sont usinées de façon a être autant de pompes centrifuges assurant la circulation de cette huile. L'air comprimé est obtenu par un compresseur d'un type quelconque en- traîné par le moteur et il est emmagasiné dans un réservoir à une pres¬ sion supérieure à la pression de fonctionnement . Cette haute pression assure le démarrage en faisant fonctionner la pompe de l'injecteur et le volant magnétique de l'allumage. Une valve tarée alimente les chambres.

Claims

REVENDICATIONS
1) Moteur à explosion rotatif caractérisé en ce qu'il comporte des chambres annulaires (2) dans lesquelles des pistons (1) tournent d'un mouvement circulaire continu. Les explosions se produisent successivement dans chacun des volumes clos formés entre chaque piston et un disque obturateur commun synchronisé (4) qui ferme les chambres et présente une encoche (6) qui laisse passer un piston après chaque explosion pour q-u'il achève son tour, retrouvant la position qui forme le volume requis pour l'explosion suivante.
2) Les chambres annulaires définies par la revendication 1 sont caractérisées par le fait qu'elles sont composées d'une partie périphérique fixe (3) et d'une partie concentrique (5) dite "rotor" qui tourne avec le piston qui lui est solidaire.
3) Les chambres annulaires définies par les revendications 1 et 2 sont caractérisées par le fait que leur forme est différente selon le nombre de chambres desservies par le même disque obturateur, ce nombre étant variable. A) Les chambres annulaires définies par les revendications 1 et 2 sont caractérisées par le fait qu'elles comportent, à l'endroit propice, une bougie d'allumage et un injecteur de carburant.
5) Le disque obturateur défini par la revendication 1 est caractérisé par son axe creux suivi d'une canalisation radiale par lesquels les chambres sont alimentées en air comprimé.
6) L'air comprimé prévu par la revendication 5 est obtenu par un compresseur caractérisé par le fait qu'il est actionné par le moteur défini par la revendication 1.
7) Le compresseur défini par la revendication 6 est caractérisé par le fait qu'il comprime l'air à une pression supérieure à la pression nécessaire aux chambres définies par les revendications 1,2,3 etA. Cet air comprimé est emmagasiné dans un réservoir approprié.
8) Le réservoir défini par la revendication 7 est caractérisé par une valve tarée qui permet d'alimenter les chambres définies par les revendications 1,2,3 et 4 par de l'air comprimé à la pression requise.
9) Le réservoir défini par la revendication 7 est caractérisé par une sortie directe de l'air comprimé à haute pression pouvant être commandée manuellement ou automatiquement pour animer un dispositif assurant le fonctionnement d'une magnéto et d'un injecteur de carburant pour le démarrage du moteur. 10) Le réservoir défini par la revendication 7 est caractérisé par une pompe manuelle ou autre pour rétablir la pression de l'air comprimé en cas de baisse accidentelle de celle-ci. Le même résultat pouvant être obtenu à l'aide d'une source extérieure d'air comprimé.
5 11) Le disque obturateur(4) défini par les revendications 1 et 5 est caractérisé par le fait que l'injecteur de carburant et la bougie d'allumage peuvent y être fixés quand les dimentions du moteur le permettent, cette disposition remplaçant leur fixation sur le rotor(5) et supprimant rupteur et distributeur, le disque obturateur(4) en tenant lieu.
10 12) Le disque obturateur(A) défini par les revendications 1 et 5 est caractérisé par une encoche en bιseau(6) pour éviter les volumes inutiles d'air comprimé au passage du piston qui est lui-même usiné en biseau.
13) Les rotors(5) définis par la revendication 2 sont caractisés par leurs axes de rotation qui sont reliés entre eux par des engrenages d'angle dont 15 sont équipés leurs deux extrémités cette solidarité assurant leur parfait synchronisme.
1A) Un moteur ne comportant que deux rotors(5) est caractérisé par le train d'engrenages droits qui l'équipe.
15) Les engrenages d'angle définis par la revendication 13 sont caractérisés 20 par le fait que certains sont couplés à des arbres perpendiculaires au plan formé par les axes des rotors(5) et qui sont, de ce fait, parallèles à l'arbre du disque obturateur(A). Ces arbres perpendiculaires sont donc caractérisés par leur couplage à l'arbre du disque obt urateur(A) par des engrenages droits ce qui assure un parfait synchronisme entre tous ces arbres.
25 16) Certains des arbres perpendiculaires définis par la revendication 15 sont caractérisés par le fait qu'ils entraînent des magnétos, des dynamos, des compresseurs dont celui prévu par la revendication 6 et tout les autres accessoires nécessaires.
17) Les parties périphériques des chambres annulaιres(3) définies par la 30 revendication 2 sont caractérisées par le fait qu'elles sont constituées par deux moitiées pouvant être obtenues, entre autres, par un simple moulage sous pression "en coquille" d'un métal ou autre matière appropriée.
18) Les deux pièces obtenues par moulage, suivant la revendication 17 sont caractérisées par le fait qu'elles comportent, outre les parties périphériques
35 des chambres, les paliers, demi-paliers, des pièces tournantes et les demi- carters dans lesquels se trouvent les engrenages. 19) Les deux pièces définies par les revendications 17 et 18 sont caractéri¬ sées par leur assemblage face à.face par tout moyen de fixation, y compris vis et boulons, en faisant un volume clos dans lequel circule l'huile de graissage.
20) L'assemblage réalisé par la revendication 19 est caractérisé par la
5 réunion des deux raoitiées des parties périphériques des chambres et la mise en place du disque distributeur(4).et des rotors(5) .ainsi que celle des arbres perpendiculaires définis par la revendication 15.
21) Les arbres des rotors(5) définis par la revendication 2 sont caractérisés par leur axe creux qui forment ainsi des tubulures par lesquelles circule
10 l'huile de graissage qui passe ainsi d'un carter d'engrenages à l'autre.
22) Le corps des rotors(5) est caractérisé par son usinage qui fait de ces rotors des pompes centrifuges assurant la circulation de l'huile de graissage,
23) Les pistons(l) définis par la revendication 2 sont caractérisés par des segments d'étanchéité logés dans des rainures radiales. 15 24) Les faces latérales des rotors(5) sont caractérisées par des rainures circulaires concentriques contenant des segments assurant l'étanchéité.
25) Les segments définis par la revendication 24 sont caractérisés en ce que des ressorts à boudin (9) disposés transversalement dans des trous percés dans les rotors écartent deux à deux des segments opposés, les pressant ainsi
20 contre chaque face latérale de deux chambres.
26) Les faces latérales des chambres sont caractérisées par un segment d'étanchéité (11).
27) Les segments définis par la revendication 24 sont caractérisés en ce que le .résultat obtenu dans la revendication 25 peut être également obtenu par
25 des coins poussés par des billes d'acier logées dans des cavités radiales, sur des ressorts à boudin (10), et soumises à la force centrifuge.
28) Les ressorts à boudin définis par la revendication 25 sont caractérisés par le fait qu'ils peuvent être remplacés par des ressorts à lame placés dans des rainures radiales.
30 29) Le segment d'étanchéité défini par la revendication 26 est caractérisé par le fait qu'il est pressé contre le disque obturateur(4) par un ressort à lame ondulé.
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