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DISPOSITIF POUR DISTRIBUTION ROTATIVE La présente invention se rapporte à un dispositif pour distribution rotative, en particulier dans les moteurs à combustion interne.
La distribution rotative est utilisée pour pallier les inconvénients liés à l'utilisation de soupapes. L'inconvénient majeur de la distribution par soupapes réside dans le fait qu'au-delà d'un certain régime du moteur, la durée de rappel des soupapes est pratiquement constante par rapport à la vitesse de rotation du moteur, parce que le rappel se fait sous l'action d'un ressort de force constante. En outre, les soupapes sont bruyantes et elles gênent le passage des gaz en les forçant à parcourir autour d'elles un trajet sinueux. Par ailleurs, dans leur mouvement typiquement alternatif, la levée et l'abaissement des soupapes commencent ou se terminent progressivement, de sorte que les gaz subissent localement une compression au début ou à la fin du mouvement. On a donc cherché à se libérer des soupapes en utilisant des dispositifs de distribution rotative.
Les dispositifs de distribution rotative connus présentent l'inconvénient d'une réalisation délicate ou d'avoir des passages de gaz trop étroits pour permettre la circulation facile de ceux-ci.
A cet égard, un dispositif de distribution des gaz de combustion utilisant uniquement des pièces rotatives se trouve décrit dans le document FR-A-2.417. 636. Il
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s'agit principalement d'un dispositif de distribution rotative pour moteurs à quatre temps comprenant un distributeur rotatif avec un orifice d'admission et un orifice d'échappement des gaz qui présente une ouverture préétablie. Un canal de transfert réunit les deux orifices suivant une courbe adaptée pour permettre un passage commode des gaz.
L'inconvénient de ce dispositif de distribution rotative connu est que l'ouverture des orifices d'admission et d'échappement est préétablie. Cela a pour effet que lorsque la vitesse de rotation du distributeur rotatif augmente, le débit de gaz a tendance à diminuer suite à une réduction de passage effectif par les orifices d'admission et d'échappement liée à une augmentation de la vitesse de rotation. Il en résulte une limitation considérable de la possibilité d'augmentation rapide de la vitesse de rotation du moteur ainsi que de l'élévation du régime de rotation du moteur.
Le dispositif de distribution rotative suivant la présente invention a pour but d'éliminer cet inconvénient. A cette fin, il est proposé un dispositif de distribution rotative comprenant au moins un rotor pourvu d'un alésage central longitudinal et présentant des orifices latéraux d'admission et d'échappement, ainsi que des orifices périphériques d'admission et d'échappement. Un arbre de commande présente en alternance des tronçons ayant des diamètres différents et étant reliés entre eux par des surface de transition.
L'arbre de commande est agencé à coulissement dans l'alésage. A la surface latérale de chaque rotor, des premiers moyens sont prévus pour couvrir partiellement et de manière réglable les orifices latéraux et des seconds moyens sont prévus pour couvrir au moins par-
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tiellement et de manière réglable les orifices périphériques, lesdits premiers et seconds moyens étant agencés de manière à coopérer avec les tronçons et les surfaces de transition de l'arbre de commande.
Les premiers moyens précités permettent de couvrir ou de découvrir, suivant un réglage préétabli du système, une portion réglable des orifices latéraux du distributeur rotatif. Par ailleurs, les seconds moyens précités permettent une adaptation des orifices périphériques du distributeur rotatif suivant l'invention.
Le dispositif de distribution rotative suivant l'invention offre ainsi l'avantage considérable de présenter des orifices d'admission et d'échappement et des orifices périphériques qui présentent une géométrie variable et adaptable suivant les besoins instantanés.
Cela permet une croissance plus rapide de la vitesse de rotation ainsi qu'une élévation accrue du régime de rotation du moteur. Le fonctionnement plus régulier du dispositif ainsi obtenu assure en outre une réduction de la consommation spécifique d'énergie. De plus, l'agencement à géométrie variable précité permet à l'admission une avance par rapport au point mort haut (PMH), respectivement un retard par rapport au point mort bas (PMB) et à l'échappement une avance par rapport au PMB, respectivement un retard par rapport au PMH.
D'autres formes de réalisation plus spécifiques du dispositif de distribution rotative suivant l'invention sont définies dans les sous-revendications.
Par ailleurs, d'autres avantages et particularisés de l'invention apparaîtront de la description ci-après de
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quelques formes de réalisation exemplaires du dispositif avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 représente une vue latérale en arrachement d'un dispositif de distribution rotative suivant l'invention.
La figure 2 représente une vue en coupe transversale partielle suivant la ligne II-II dans la figure 1.
Les figures 3 et 4 représentent des vues en perspective avant et arrière d'un rotor du dispositif suivant la figure 1.
La figure 5 représente une vue à brisures partielles, à échelle agrandie, d'un rotor chevauchant un arbre de commande.
La figure 6 représente une vue en coupe transversale du rotor montrant des premiers moyens de couverture de l'orifice d'admission du rotor au régime de rotation minimum suivant la ligne VI-VI de la figure 3.
La figure 7 représente une vue en coupe analogue à la figure 6, suivant la ligne VII-VII de la figure 3 montrant des seconds moyens de couverture d'orifices pé- riphériques du rotor au régime de rotation minimum.
La figure 8 représente une vue en coupe analogue à la figure 6 suivant la ligne VIII-VIII de la figure 3 montrant les premiers moyens de couverture de l'orifice d'échappement du rotor au régime de rotation maximum.
Les figures 9 à 12 représentent chacune une vue schématique d'un rotor dans une position de rotation déterminée par rapport à un cylindre respectif, au régime de rotation minimum.
Les figures 13 à 16 représentent chacune une vue schématique analogue respectivement aux figures 9 à 12 au régime de rotation maximum.
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De manière générale, le dispositif décrit ci-après se rapporte à un dispositif pour distribution rotative destiné à un moteur à combustion interne, et en particulier un moteur à quatre temps (essence, injection essence, injection diesel ou autres) par exemple des moteurs de hors-bord ou pour groupes électrogènes.
Une vue d'ensemble du dispositif est représentée sur la figure 1. Le dispositif suivant l'invention est monté sur un bloc-moteur. On distingue, dans un moteur à quatre cylindres 20 en ligne, la culasse composée d'une demi-culasse supérieure 1 et d'une demi-culasse inférieure 2 et renfermant quatre rotors sensiblement identiques 10, agencés en série surmontant chacun un cylindre 20.
La demi-culasse inférieure 2 comporte des chambres de compression ayant le volume nécessaire au taux de compression souhaité. Des bougies 18 ou des chambres de pré-compression et des bougies de préchauffage pour le moteur diesel prendront également place dans la demiculasse inférieure 2.
L'admission s'effectue par trois conduits 115 donnant sur une face latérale de la demi-culasse supérieure 1 située à l'avant par rapport au plan du dessin. Ces mêmes conduits 115 traversent la demi-culasse inférieure 2 et aboutissent dans des logements réservés aux rotors 10. L'échappement s'effectue par deux conduits 116 de et à partir des logements réservés aux rotors 10 dans la demi-culasse supérieure 1. Ces deux conduits 116 aboutissent sur l'autre face latérale de la demi-culasse supérieure 1 située à l'arrière par rapport au plan du dessin.
Les admissions s'effectuent donc d'un côté de la culasse et les échappements de l'autre.
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Les quatre rotors 10 sont respectivement décalés d'un quart de tour l'un par rapport à l'autre afin de conserver un ordre d'allumage dit 1-3-4-2 ainsi que l'équilibre de masse de l'ensemble des rotors 10. Les rotors 10 sont prévus pour tourner dans un rapport de réduction de 1/2 par rapport à la vitesse de rotation du vilebrequin 3 au moyen d'un élément de transmission 4 tel une courroie par exemple crantée, une chaîne de distribution ou par pignons. Les rotors 10 sont directement reliés au vilebrequin 3.
Ainsi qu'il ressort de la figure 2, les rotors 10 sont mutuellement solidaires autour d'un arbre de commande 9 à diamètre variable. L'arbre de commande 9 est agencé à coulissement dans les rotors 10 et il présente sur toute sa longueur des tronçons 92,93 présentant à intervalles réguliers, un diamètre inférieur, respectivement supérieur. La transition entre les tronçons de diamètre inférieur 92 et supérieur 93 est de préférence pratiquement linéaire et forme un angle a avec l'axe de l'arbre de commande 9, donnant lieu ainsi à un jeu de rampes 94.
L'arbre de commande 9 est destiné à coopérer avec et agir sur des moyens de couverture variable 30,40, 50, décrits ci-après et agencés pour couvrir partiellement et découvrir de manière réglable les orifices latéraux d'admission 111 et d'échappement 112 ainsi que les orifices périphériques d'admission 117 et d'échappement 118. Lesdits moyens de couverture variable 30,40, 50 comprennent des organes 38,138 ; 48 ; 58,158 agencés pour transmettre le mouvement de coulissement de l'arbre de commande 9 à d'autres organes destinés à décrire des mouvements de rotation (organes 31,131 ; 51,151) ou à va-et-vient
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transversal (organes 41,141) ainsi qu'il sera exposé de manière plus détaillée ci-dessous.
L'agencement d'organes 38,138 ; 48 ; 58,158 consiste en un système de tiges représentées schématiquement sur la figure et qui sont disposées pratiquement radialement et perpendiculairement à l'arbre de commande 9, à hauteur de l'admission et de l'échappement de chaque rotor 10 ainsi qu'au centre de ceux-ci. Les tiges situées côté admission 38,138 et côté échappement 58,158 sont agencées par paire, les tiges de chaque paire formant entre elles un angle inférieur à 180 , de préférence compris entre 100 et 140 ainsi qu'il ressortira des figures 6 et 8. Les paires de tiges à l'admission 38, 138 et à l'échappement sont mutuellement décalées ainsi qu'il ressortira de la figure 7. Dans le plan central de chaque rotor 10 n'est prévu qu'une seule tige 48 comme visible sur la figure 7.
Chaque tige vient en appui par l'une de ses extrémités sur l'arbre de commande 9.
L'angle a précité est compris de préférence entre 30 et 50 , par exemple 45 , permettant ainsi un passage progressif et en douceur des tiges 38,138, 48,58, 158 d'un tronçon à l'autre de l'arbre de commande 9. A cet égard, l'extrémité précitée des tiges présente avantageusement une forme arrondie, à la manière d'un doigt.
Les figures 3 et 4 représentent des vues en perspective côtés admission et échappement de l'un des rotors 10. Celui-ci est un corps de forme pratiquement cylindrique présentant deux surfaces latérales 11, 12 et une surface périphérique 13. Chacune des surfaces latérales 11, 12 présente des orifices d'admission 111 et d'échappement 112. La surface périphérique 13 pré-
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sente, quant à elle, deux orifices périphériques, l'un d'admission 117 et l'autre d'échappement 118 également visibles sur la figure 1, lesquels sont destinés à communiquer avec l'un des quatre cylindres 20 en face duquel le rotor 10 est agencé. Les orifices précités 111,112, 117,118 sont en communication l'un avec l'autre par l'intermédiaire de canaux intérieurs d'admission 113 et d'échappement 114.
Les canaux intérieurs d'admission 113 et d'échappement 114 sont formés dans la masse usinée ou moulée du rotor 10 et la forme de ceux-ci sera décrite de manière plus détaillée avec la figure 7.
La forme des orifices 111, 112,117, 118 est étudiée de manière à assurer un excellent écoulement des gaz de combustion. Il en va de même pour les canaux intérieurs précités 113,114 dont la section est suffisamment large pour assurer, de concert avec le mouvement de rotation continu des rotors 10, notamment un gain de puissance sensible pour le moteur.
En particulier, les orifices latéraux d'admission 111 et d'échappement 112 présentent la forme d'un haricot correspondant sensiblement au contour obtenu par la rotation d'un demi-cercle par rapport à l'autre demicercle, situés de part et d'autre de 1'axe de symétrie d'entraînement en rotation, sur un angle ss, compris entre 50 et 450 et autour d'un pivot situé sur l'axe longitudinal du rotor 10. Le contour des orifices latéraux 111 et 112 est alors formé par les deux demi-cercles mutuellement déplacés et des arcs de cercle reliant les extrémités opposées des demicercles ayant pour centre le pivot de rotation, ainsi qu'il ressort également des figures 6 et 8.
Le contour
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des ouvertures périphériques 117,118 correspond à celui d'une languette aux extrémités arrondies et aux côtés latéraux parallèles s'étendant transversalement à l'axe du rotor 10, sur un angle y de par exemple 1800 environ.
Sur son axe longitudinal, chacun des rotors 10 est percé d'un alésage central longitudinal 19 d'un bout à l'autre et il présente des embouts pratiquement cylindriques 60 faisant saillie par rapport aux surfaces latérales 11,12 à partir desquelles il s'étend. Les embouts 60 se terminent par des extrémités en relief permettant un emboîtement fiable des différents rotors 10 placés en ligne. Un emboîtement simple constructivement qui est à la fois sûr et rapide consiste en un jeu de tenons 61 et mortaises 62 croisés à approximativement 900 respectivement côté admission et échappement ou inversement. Les rotors 10 sont ainsi rendus solidaires les uns des autres par tenons-mortaises 61, 62 autour de l'arbre de commande 9, ainsi qu'il ressort de la figure 2.
Cette dernière illustre en outre des moyens de support 63 ainsi que des bourrages 64 d'étanchéité des rotors 10, contre la pénétration d'huile. Les moyens de support 63 sont agencés de manière périphérique par rapport aux embouts 60 et ils consistent par exemple en coussinets sur lesquels les embouts 60 reposent par l'intermédiaire de demicoquilles. Des bourrages sont également prévus pour permettre l'étanchéité de la lubrification des moyens de support 63. Il apparaît encore clairement des figures 3 et 4 que les orifices latéraux d'admission et d'échappement sont mutuellement décalés. Cela ressort également de la figure 7.
La figure 5 illustre l'engagement de l'arbre de com-
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mande 9 dans l'alésage 19 de l'un des rotors 10, le système de tiges 38,138, 48,58, 158 se trouvant à une position limite de transition entre des tronçons variables 92,93, 94 de l'arbre de commande 9. L'orifice périphérique d'admission 117 laisse apparaître les moyens de couverture variable précités 40 des orifices périphériques d'admission 117 et d'échappement 118 consistant par exemple en un dispositif à clapets comprenant un clapet d'admission 41 et un clapet d'échappement 42 coopérant chacun avec la tige 48. Sur la figure, la tige 48 est en position de retrait par rapport à l'arbre de commande 9.
Tandis que les tiges d'admission 38,138 et d'échappement 58, 158 sont en position engagée par rapport à l'arbre de commande, le dispositif à clapets 40 sera décrit de manière plus détaillée ci-après avec la figure 7. Les deux paires de tiges 38,138 et 58,158 font respectivement partie des moyens de couverture précités d'admission 30 et d'échappement 50, lesquels seront décrits de manière plus détaillée à la lumière des figures 6 et 8.
Il est prévu sur la surface périphérique 13 des rainures 81,82, 83 s'étendant pratiquement transversalement et longitudinalement par rapport à l'axe longitudinal du rotor 10. Les rainures transversales 81,82 et longitudinales 83 sont destinées à loger des joints de compression permettant d'assurer une excellente étanchéité à l'ensemble. Toutefois, il est également possible de réaliser les rotors 10 en une matière qui permet à ceux-ci de faire office de joint d'étanchéité, ce qui simplifierait la fabrication des rotors 10.
Les rotors 10 sont avantageusement fabriqués à partir de matériaux composites à noyaux métalliques ou à par-
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tir de céramiques. Ils peuvent cependant également être fabriqués à partir de matériaux classiques.
Les premiers moyens de couverture variable précités 30 situés côté admission agencés pour régler la lumière de l'orifice latéral d'admission 111 du rotor 10 suivant l'invention sont représentés sur la figure 6. Lesdits premiers moyens de couverture variable 30 comprennent la paire de tiges d'admission 38,138 précitée et au moins un bras pivotant 31,131 coopérant chacun avec une tige d'admission respective. L'exemple décrit se rapporte à une paire de bras pivotants 31, 131. Ceux-ci sont destinés à régler l'ouverture de l'orifice latéral d'admission 111 en pivotant entre une position de contact mutuel représentée en traits mixtes et une position écartée, représentée sur la figure 8, en fonction de la position des tiges d'admission 38,138 par rapport à l'arbre de commande 9.
Les moyens de couverture variable d'admission 30 sont agencés dans un évidement 85 qui sont destinés à former un guidage pour le mouvement à va-et-vient des tiges. Les tiges d'admission 38,138 en forme de doigt s'étendent dans des alésages radiaux 34,134 qui sont percés dans la masse du rotor 10, de la surface périphérique 13 de celui-ci jusqu'à l'alésage longitudinal 19 précité et qui sont destinés à former un guidage pour le mouvement à va-et-vient des tiges. Les tiges d'admission 38,138 forment un élément de liaison par contact, qui est mobile, entre l'arbre de commande 9 et un côté des bras pivotants 31,131. Dans le prolongement des tiges 38,138 sont prévus des poussoirs 36,136 qui sont pourvus d'un moyen de rappel 37, 137, par exemple un ressort.
Les poussoirs 36,136 sont déplaçables à va-et-vient dans les alésages radiaux 34,134 et ils sont destinés à agir
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sur les bras pivotants 31,131, en particulier sur la partie redressée 73. Le tout est rendu solidaire par un moyen de fixation 39,139 logé dans l'alésage radial 34,134, par exemple une vis de maintien obturant les poussoirs 36,136 depuis la surface périphérique du rotor.
La forme et les dimensions de l'évidement 85 sont prévues de manière à assurer un libre mouvement de rotation mutuel des bras pivotants 31,131, dans l'évidement 85 autour de pivots 33,133. Les bras pivotants 31,131 présentent chacun une surface tournée vers l'autre bras pivotant, désignée ci-après surface intérieure du bras, ainsi qu'une surface mutuellement opposée, désignée ci-après surface extérieure du bras.
Les bras pivotants 31, 131 présentent une forme de faucille dont le tranchant formant zone de contact 72 entre les surfaces intérieures précitées des bras pivotants 31,131 présente une échancrure 35,135. La forme et la dimension des échancrures 35,135 sont prévues de manière à laisser, quelle que soit la position respective des bras pivotants 31,131, une ouverture 32 entre les deux bras pivotants 31,131. A cette fin, les échancrures 35,135 présentent avantageusement la forme d'un demi-cercle dont le rayon correspond pratiquement à celui du demi-cercle générateur de l'orifice latéral d'admission 111. Sur le bord intérieur des bras pivotants 31,131 en forme de faucilles, il est avantageusement prévu un bourrelet 71 s'étendant le long des échancrures respectives 35,135.
De préférence, les bourrelets précités forment corps avec les bras pivotants comme visible sur la figure 5. Les bras pivotants 31,131 sont agencés de sorte que l'ouverture 32 coïncide sensiblement à l'orifice latéral d'admission 111 en
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position mutuellement écartée des bras pivotants 31, 131 correspondant à un régime de rotation opérationnel. La largeur de l'évidement 85 mesurée suivant l'axe longitudinal du rotor 10 est prévue de manière à assurer un guidage irréprochable des bras pivotants 31,131. A cette fin, les pivots 33 et 133 sont avantageusement disposés pratiquement radialement et en alignement avec le passage de l'axe longitudinal du rotor dans la figure, le pivot 33 du bras pivotant 31 étant prévu entre l'autre pivot 133 et le passage de l'axe précité.
Par ailleurs, la portion de manche 73du bras pivotant 31 est coudée de sorte que le bras pivotant 31 ne soit pas entravé dans son mouvement de rotation par la partie centrale non évidée 99, laquelle entoure complètement l'alésage central 19. En revanche, la portion de manche du bras pivotant 131 est droite. Les positions d'écartement extrêmes de cette dernière et de la partie de manche 73 du bras pivotant 31 déterminent la forme de l'évidement 85 pratiquement en secteur angulaire ayant pour sommet un point situé sur la droite reliant les pivots 33,133, légèrement à l'extérieur du pourtour du rotor 10.
L'évidement 85 en secteur angulaire est pratiquement symétrique par rapport à la droite précitée qui partage le secteur angulaire en deux zones sensiblement de même grandeur formant une zone de mouvement pour chaque bras pivotant. L'angle au sommet du secteur angulaire correspond pratiquement à l'angle d'écartement maximum des bras pivotants 31,131, lequel est compris, de préférence, entre 45 et 75 , par exemple 60 .
Cet agencement a pour effet que les deux bras pivotants tournent dans un même plan permettant ainsi de réduire la largeur de l'évidement 85 assurant ainsi un guidage parfait des bras pivotants 31, 131.
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A l'état d'admission à rotation minimum illustré par la figure 6, les tiges d'admission 38,138 s'appuient par leur extrémité arrondie sur un tronçon de diamètre inférieur précité 92 de l'arbre de commande 9 et les bras pivotants 31,131 sont maintenus en contact avec l'extrémité opposée des tiges d'admission 38,138 par les poussoirs 36,136 sous l'action du moyen de rappel 37,137. Avantageusement, l'extrémité de contact des poussoirs 36,136 avec les bras pivotants présente une forme arrondie pour assurer un meilleur contact entre les poussoirs et les bras lors de la rotation de ceuxci.
En position fermée, correspondant à un régime de ralenti, l'ouverture 32 laissée par les bras pivotants 31,131 se rejoignant et représentée en traits mixtes, ne couvre que partiellement l'orifice latéral d'admission 111 limitant ainsi l'ouverture utile de ceux-ci.
En revanche, lorsque les bras pivotants 31,131 sont écartés, l'ouverture 32 découvre entièrement l'orifice latéral d'admission 111 de manière à obtenir une ouverture utile maximale pour l'orifice considéré. On obtient ainsi une possibilité de réglage de l'ouverture de l'orifice latéral d'admission 111 entre une ouverture minimale et maximale grâce à un écartement réglable des bras pivotants 31,131 en forme de faucilles échancrées.
La figure 7 illustre la configuration interne particulière du rotor 10 vue depuis le plan médian de celuici. On y distingue notamment le parcours des mélanges gazeux à l'intérieur du rotor 10 entre le prolongement des orifices latéraux d'admission 111 et d'échappement 112 par les canaux intérieurs d'admission 113 et d'échappement 114, en passant par les orifices péri-
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phériques d'admission 117 et d'échappement 118. Il ressort de la figure 7 que les orifices latéraux d'admission 111 et d'échappement 112 sont mutuellement décalés de façon que leurs prolongements dans le plan médian de la figure ne se chavauchent pas tout en n'étant séparés que d'une étroite portion de matière 16.
Les canaux intérieurs d'admission 113 et d'échappement 114 sont prévus de manière à laisser une saillie prononcée de matière 14 s'étendant depuis la portion étroite de matière précitée 16 vers l'alésage central 19 pour l'arbre de commande 9 entourant largement celui-ci. Par ailleurs, les canaux 113,114 sont formés dans la masse du rotor de manière à être complètement séparés l'un de l'autre par une partie 15 du rotor formant cloison et faisant saillie par rapport à l'élément en saillie 14 du rotor. Cette configuration assure un excellent écoulement du mélange gazeux par les canaux intérieurs 113,114. Dans la saillie 14 et la cloison 15 précitées est percé un alésage radial 44.
L'alésage radial 44 forme un guidage pour le mouvement à va-et-vient de la tige 48 des seconds moyens précités 40. La cloison 15 délimite et isole les canaux intérieurs d'admission 113 et d'échappement 114 l'un par rapport à l'autre. Pour transmettre le mouvement à va-et-vient de la tige 48 imprimé à une extrémité de préférence arrondie de celle-ci par le coulissement de l'arbre de commande 9 aux clapets escamotables 41,42, un organe de liaison rigide 45, par exemple une cheville ou une vis, est agencé entre la tige 48 et les clapets. De manière à rendre les clapets 41,42 mutuellement solidaires dans leur mouvement, l'organe de liaison 45 est constitué d'une cheville reliant les deux clapets 41, 42 par la tige 48.
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Dans la cloison 15 est prévue une boutonnière 43 de manière à permettre un déplacement à va-et-vient de l'organe de liaison 45 sur une distance correspondant au moins à la différence entre les diamètres des tronçons de diamètre inférieur 92 et supérieur 93 de l'arbre de liaison 9, assurant ainsi une pleine transmission du coulissement de l'arbre de commande 9 aux clapets 41,42. Cette distance correspond également à la course des clapets 41,42. A l'extrémité opposée de la tige 48, des moyens de rappel 47, par exemple un ressort, sont prévus pour agir sur la tige 48.
Ainsi, l'ouverture de chacun des orifices périphériques 117,118 est également réglable, grâce aux seconds moyens de couverture variable précités 40 constitués dans l'exemple décrit du système à clapets escamotables 41,42.
Il est encore à noter qu'il y a correspondance quant à la position angulaire de l'orifice latéral d'admission 111 sur les figures 3,6 et 7 illustrant le fait qu'une grande partie du contour de l'orifice 111 se prolonge au-delà de l'évidement 85 la partie restante du contour de l'orifice 111 se confondant dans le canal intérieur d'admission 113.
La figure 8 illustre une vue pratiquement analogue à celle de la figure 6, dans laquelle toutefois les premiers moyens de couverture 50 de l'orifice latéral d'échappement 112 sont représentés. Une autre différence réside dans le fait qu'il s'agit ici d'un régime de rotation maximum correspondant à une position écartée des bras pivotants 51, 151 sous l'action des tiges 58,158. Les bras pivotants 51,151 sont maintenus sous pression sous l'action de moyens de rappel 57,
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157 agissant par l'intermédiaire de poussoirs 56,156.
Les bras pivotants 51,151 présentant une forme analogue aux bras pivotants 31,131 décrits ci-dessus tournent autour de pivots respectifs 53,153 dans un évidement 86 analogue à l'évidement 85 précité de la figure 6, laissant entre leurs échancrures respectives 55,155 une ouverture 52 coincidant pratiquement avec l'orifice latéral d'échappement 112.
Par ailleurs, il y a également correspondance quant à la position angulaire de l'orifice latéral d'échappement 112 sur les figures 4,6 et 7. Ceci illustre le fait qu'une partie au moins du contour de l'orifice latéral d'échappement 112 se prolonge depuis la face latérale d'échappement 12 du rotor 10 jusqu'au plan médian de celui-ci en traversant l'évidement 86. La partie restante du contour de l'orifice 112 se perd dans le canal intérieur d'échappement 114.
Avantageusement, les différents tronçons 92,93, 94 de l'arbre de commande 9 présentent une largeur, mesurée suivant l'axe, telle que les tiges 38,138 ; 48 ; 58, 158 se déplacent mutuellement en synchronisme.
Pour assurer le réglage des premiers et seconds moyens de couverture 30,40, 50 des orifices précités, il est prévu, comme visible sur la figure 1, un dispositif de commande comprenant un capteur 100 agencé sur la pipe d'admission 115 destiné à contrôler la charge et un détecteur de régime de rotation 101 du moteur. Le capteur de charge 100 et le détecteur de régime 101 précités aboutissent à une unité de contrôle 102 qui commande un servo-moteur 103. Celui-ci imprime un
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mouvement de coulissement à l'arbre de commande 9 suivant la direction de la flèche F à une extrémité de celui-ci, l'extrémité opposée s'appuyant contre un moyen de rappel 95, par exemple un ressort.
Ainsi, par la coopération entre l'arbre de commande 9 avec sa section variable suivant la longueur de celle-ci d'une part et les premiers et seconds moyens 30,40, 50 d'autre part, on obtient l'actionnement de ceux-ci avec ouverture ou fermeture progressive de leurs organes de couverture 31,131 ; 41,42 ; 51, 151 par le mouvement de coulissement de l'arbre de commande 9. Il en résulte la faculté de réglage de la lumière des orifices latéraux d'admission 111 et d'échappement 112 ainsi que des orifices périphériques d'admission 117 et d'échappement 118.
Le fonctionnement du dispositif pour distribution rotative suivant l'invention est décrit ci-après. Les rotors 10 doivent effectuer en une rotation complète les quatre temps d'un cycle du moteur à quatre temps.
A l'admission, premier temps, les rotors 10 permettent un excellent remplissage des cylindres respectifs. Aux deuxième et troisième temps, les rotors 10 conservent un excellent taux de compression. A l'échappement, quatrième temps, les rotors favorisent l'évacuation des gaz brûlés. Grâce au mouvement rotatif continu et à un choix approprié de la largeur de section des canaux intérieurs 113,114 des rotors 10, on obtient un gain de puissance considérable, une augmentation remarquable de la nervosité du moteur et une diminution appréciable des coûts de fabrication.
Par ailleurs, pour chaque temps du moteur, le rotor 10 effectue un quart de tour. Les figures 9 à 12 d'une part et 13 à 16 d'autre part illustrent chacune un
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temps-moteur respectivement au régime de rotation minimum et au régime de rotation maximum.
Dans le premier temps, l'admission s'effectue alors que le rotor 10 se situe dans une position déterminée.
L'orifice d'admission 111 situé sur la face latérale d'admission 11 du rotor se trouve en face du conduit d'admission 115 de la culasse. Au même moment, l'orifice périphérique d'admission 117, situé sur la surface périphérique 13 du rotor se positionne en face de l'orifice 22 de la chambre de compression 21 du cylindre 20. L'orifice latéral d'admission 111 et l'orifice périphérique d'admission 117 communiquent entre eux par le canal intérieur d'admission 113. Cette position du rotor 10 permet le remplissage complet et parfait du cylindre 20 suivant la flèche désignée par la référence A. Le mélange gazeux 150 ou l'air passera donc au travers du rotor 10 par l'intermédiaire des orifices précités. Ce temps-moteur s'effectue pendant la première rotation d'un quart de tour du rotor 10.
Pendant ce quart de tour, on passera progressivement d'une fermeture à une ouverture totale puis à une fermeture complète des orifices précités.
Pour les deuxième et troisième temps, la compressionexplosion et la détente dont la poussée est représentée respectivement par les flèches désignées par les références C et D, l'orifice 22 de la chambre de compression 21 du cylindre 20 doit être fermé. Aussi, la surface périphérique 13 du rotor 10 qui passe devant l'orifice 22 du cylindre 20 sera pleine (zone pleine de la surface périphérique 13 du rotor désignée par la référence 17 sur les figures 3 et 4). Les joints placés le cas échéant sur le rotor 10 contribuent à maintenir toute la compression dans le cylin-
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dre 20.
Quant au quatrième temps, l'échappement, cette phase s'effectue lorsque l'orifice d'échappement 112 situé sur la face latérale d'échappement 12 du rotor 10 se trouve en face du conduit d'échappement 116 de la culasse et que l'orifice périphérique d'échappement sur la surface périphérique 13 du rotor se positionne en face de l'orifice 22 de la chambre de compression 21 du cylindre 20. Les orifices d'échappement latéral 112 et périphérique 118 du rotor, communiquant entre eux par le canal intérieur d'échappement 114, cette position du rotor 10 permet une évacuation complète et parfaite des gaz brûlés suivant la flèche désignée par la référence E.
Les orifices situés sur les faces latérales et périphérique du rotor 10 laissent passer une certaine quantité de masse gazeuse. Lorsque la vitesse de rotation augmente, ces mêmes orifices laissent passer moins de mélange gazeux si les dimensions de ceux-ci restent inchangées. Cela révèle l'avantage tout à fait considérable de la géométrie variable des orifices du rotor obtenue grâce au dispositif suivant la présente invention. C'est ainsi qu'avec le présent dispositif, plus la vitesse de rotation augmente, plus les orifices s'agrandissent, ceci afin de conserver le même débit et donc la même quantité de masse gazeuse. Ainsi donc, sur les surfaces latérales 11, 12 du rotor, le système de faucilles échancrées précité découvrira une plus grande portion des orifices latéraux correspondants. Il en sera de même pour la surface périphérique 13 du rotor.
A cet endroit, ce seront les clapets escamotables qui permettront d'agrandir la surface de l'ouverture des orifices périphériques en fonction de
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l'augmentation de la vitesse de rotation.
Il faut considérer qu'au régime de ralenti, ces systèmes à clapets 40 et de faucilles 30,50 sont en position fermée et s'ouvriront progressivement dès que le régime de rotation augmentera pour être complètement ouverts au régime maximum.
Un autre avantage important résulte de l'agencement à géométrie variable des orifices latéraux 111, 112 et périphériques par le fait qu'elle permet une extension angulaire des temps d'admission et d'échappement lesquels correspondent normalement chacun à un quart de tour, c'est-à-dire à 90 . Grâce à l'agencement à géométrie variable précité, on obtient à l'admission une avance allant par exemple jusqu'à 10 avant le point mort haut (PMH) et un retard allant jusqu'à par exemple 200 après le point mort bas (PMS), soit une extension angulaire totale pour le temps-moteur d'admission d'environ 30 par rapport au quart de tour.
Côté échappement, on obtient une avance allant jusqu'à par exemple 200 avant le point mort bas (PM) B), et un retard allant jusqu'à par exemple 100 après le point mort haut (PMH), soit une extension angulaire totale pour le temps-moteur d'échappement d'environ 30 par rapport au quart de tour.
Les premiers et seconds moyens de couverture 30,40, 50 décrits ci-dessus comprenant des tiges 38,138 ; 48 ; 58,158 qui commandent l'ouverture des bras pivotants 31,131 ; 51,151 ainsi que la levée des clapets 41,42 contre la surface périphérique du rotor 10 peuvent être avantageusement remplacés par un système hydraulique. Plus la charge d'admission et plus la rotation du moteur sont élevées, plus la pression d'huile mo-
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teur est forte. Aussi cette pression agissant sur des micro-vérins peut-elle effectuer les mêmes tâches. La réalisation des ouvertures tient initialement compte de faibles pertes. Celles-ci ne peuvent s'amplifier.
Une correction initiale sur les ouvertures peut donc être envisagée afin de maintenir un débit très précis.
Il est entendu que la présente invention ne se limite nullement aux formes de réalisation décrites cidessus.
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The present invention relates to a device for rotary distribution, in particular in internal combustion engines.
Rotary distribution is used to overcome the drawbacks associated with the use of valves. The major drawback of valve distribution is that, beyond a certain engine speed, the valve return time is practically constant with respect to the engine speed, because the return occurs made under the action of a spring of constant force. In addition, the valves are noisy and obstruct the passage of gases by forcing them to travel around them a winding path. Furthermore, in their typically reciprocating movement, the raising and lowering of the valves begins or ends gradually, so that the gases are locally compressed at the beginning or at the end of the movement. Attempts have therefore been made to free the valves by using rotary distribution devices.
Known rotary distribution devices have the drawback of being difficult to achieve or of having gas passages that are too narrow to allow them to be easily circulated.
In this regard, a device for distributing combustion gases using only rotating parts is described in document FR-A-2,417. 636. He
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it is mainly a rotary distribution device for four-stroke engines comprising a rotary distributor with an inlet port and a gas exhaust port which has a preset opening. A transfer channel joins the two orifices along a curve adapted to allow a convenient passage of gases.
The disadvantage of this known rotary distribution device is that the opening of the intake and exhaust ports is preset. This has the effect that when the speed of rotation of the rotary distributor increases, the gas flow tends to decrease due to a reduction in effective passage through the intake and exhaust ports linked to an increase in the speed of rotation. This results in a considerable limitation of the possibility of rapidly increasing the speed of rotation of the motor as well as of the increase in the speed of rotation of the motor.
The purpose of the rotary dispensing device according to the present invention is to eliminate this drawback. To this end, there is proposed a rotary distribution device comprising at least one rotor provided with a longitudinal central bore and having lateral intake and exhaust ports, as well as peripheral intake and exhaust ports. A control shaft alternately has sections having different diameters and being interconnected by transition surfaces.
The control shaft is slidably arranged in the bore. On the lateral surface of each rotor, first means are provided to partially and adjustably cover the lateral orifices and second means are provided to cover at least partially
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tially and in an adjustable manner the peripheral orifices, said first and second means being arranged so as to cooperate with the sections and the transition surfaces of the control shaft.
The first aforementioned means make it possible to cover or discover, according to a preset adjustment of the system, an adjustable portion of the lateral orifices of the rotary distributor. Furthermore, the aforementioned second means allow an adaptation of the peripheral orifices of the rotary distributor according to the invention.
The rotary distribution device according to the invention thus offers the considerable advantage of having intake and exhaust ports and peripheral ports which have a variable geometry and adaptable according to instantaneous needs.
This allows faster speed growth as well as increased engine speed. The more regular operation of the device thus obtained also ensures a reduction in the specific energy consumption. In addition, the aforementioned variable geometry arrangement allows the intake an advance relative to the top dead center (TDC), respectively a delay relative to the bottom dead center (PMB) and at the exhaust an advance relative to the PMB , respectively a delay compared to TDC.
Other more specific embodiments of the rotary dispensing device according to the invention are defined in the subclaims.
Furthermore, other advantages and particular features of the invention will appear from the following description of
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some exemplary embodiments of the device with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 represents a cutaway side view of a rotary distribution device according to the invention.
FIG. 2 represents a partial cross-section view along line II-II in FIG. 1.
FIGS. 3 and 4 represent front and rear perspective views of a rotor of the device according to FIG. 1.
Figure 5 shows a partial broken view, on an enlarged scale, of a rotor overlapping a drive shaft.
FIG. 6 represents a cross-sectional view of the rotor showing first means of covering the intake orifice of the rotor at the minimum rotation speed along line VI-VI of FIG. 3.
7 shows a sectional view similar to Figure 6, along the line VII-VII of Figure 3 showing second means for covering peripheral orifices of the rotor at minimum rotation speed.
8 shows a sectional view similar to Figure 6 along the line VIII-VIII of Figure 3 showing the first means of covering the exhaust port of the rotor at maximum rotation speed.
Figures 9 to 12 each show a schematic view of a rotor in a determined position of rotation relative to a respective cylinder, at the minimum speed of rotation.
Figures 13 to 16 each show a schematic view similar to Figures 9 to 12 respectively at the maximum rotation speed.
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In general, the device described below relates to a device for rotary distribution intended for an internal combustion engine, and in particular a four-stroke engine (petrol, petrol injection, diesel injection or others) for example outboard or for generator sets.
An overview of the device is shown in Figure 1. The device according to the invention is mounted on an engine block. There are, in an in-line four-cylinder engine 20, the cylinder head composed of an upper half-cylinder head 1 and a lower half-cylinder head 2 and containing four substantially identical rotors 10, arranged in series each surmounting a cylinder 20.
The lower half-cylinder head 2 comprises compression chambers having the necessary volume at the desired compression ratio. Spark plugs 18 or pre-compression chambers and glow plugs for the diesel engine will also take place in the lower half-mass 2.
The admission is carried out by three conduits 115 giving on a lateral face of the upper half-breech 1 located at the front relative to the plane of the drawing. These same conduits 115 pass through the lower half-cylinder head 2 and end up in housings reserved for the rotors 10. The exhaust is effected by two conduits 116 from and from the housings reserved for the rotors 10 in the upper half-cylinder head 1. These two conduits 116 terminate on the other lateral face of the upper half-breech 1 situated at the rear relative to the plane of the drawing.
Admissions are therefore made on one side of the cylinder head and exhausts on the other.
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The four rotors 10 are respectively offset by a quarter of a turn with respect to each other in order to maintain an ignition order called 1-3-4-2 as well as the mass balance of all of the rotors 10. The rotors 10 are designed to rotate in a reduction ratio of 1/2 with respect to the speed of rotation of the crankshaft 3 by means of a transmission element 4 such as a belt, for example toothed, a timing chain or by pinions. The rotors 10 are directly connected to the crankshaft 3.
As can be seen in FIG. 2, the rotors 10 are mutually integral around a control shaft 9 of variable diameter. The control shaft 9 is arranged to slide in the rotors 10 and it has, over its entire length, sections 92, 93 having at regular intervals a smaller, respectively larger diameter. The transition between the sections of smaller diameter 92 and larger diameter 93 is preferably practically linear and forms an angle a with the axis of the control shaft 9, thus giving rise to a set of ramps 94.
The control shaft 9 is intended to cooperate with and act on variable cover means 30, 40, 50, described below and arranged to partially cover and discover in an adjustable manner the lateral intake orifices 111 and exhaust 112 as well as the peripheral intake 117 and exhaust 118 ports. Said variable cover means 30, 40, 50 comprise members 38, 138; 48; 58,158 arranged to transmit the sliding movement of the control shaft 9 to other members intended to describe rotational movements (members 31,131; 51,151) or reciprocating
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transverse (organs 41,141) as will be explained in more detail below.
The arrangement of organs 38,138; 48; 58,158 consists of a system of rods shown diagrammatically in the figure and which are arranged practically radially and perpendicular to the control shaft 9, at the level of the intake and exhaust of each rotor 10 and at the center of those -this. The rods located on the intake side 38,138 and on the exhaust side 58,158 are arranged in pairs, the rods of each pair forming between them an angle less than 180, preferably between 100 and 140 as will emerge from FIGS. 6 and 8. The pairs of rods at the inlet 38, 138 and at the exhaust are mutually offset as will emerge from FIG. 7. In the central plane of each rotor 10, only one rod 48 is provided as visible in FIG. 7 .
Each rod bears by one of its ends on the control shaft 9.
The aforementioned angle is preferably between 30 and 50, for example 45, thus allowing a smooth and gradual passage of the rods 38, 138, 48, 58, 158 from one section to the other of the control shaft 9 In this regard, the aforementioned end of the rods advantageously has a rounded shape, like a finger.
Figures 3 and 4 show perspective views on the intake and exhaust sides of one of the rotors 10. This is a body of practically cylindrical shape having two lateral surfaces 11, 12 and a peripheral surface 13. Each of the lateral surfaces 11 , 12 has inlet 111 and exhaust 112. The peripheral surface 13 pre-
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feels, in turn, two peripheral ports, one inlet 117 and the other outlet 118 also visible in Figure 1, which are intended to communicate with one of the four cylinders 20 opposite which the rotor 10 is arranged. The aforementioned orifices 111, 112, 117, 118 are in communication with each other by means of internal intake 113 and exhaust 114 channels.
The internal intake 113 and exhaust 114 channels are formed in the machined or molded mass of the rotor 10 and the shape of these will be described in more detail with FIG. 7.
The shape of the orifices 111, 112, 117, 118 is studied so as to ensure an excellent flow of the combustion gases. The same applies to the abovementioned interior channels 113, 114, the cross section of which is sufficiently large to ensure, in concert with the continuous rotational movement of the rotors 10, in particular a significant power gain for the engine.
In particular, the lateral intake 111 and exhaust 112 orifices have the shape of a bean corresponding substantially to the contour obtained by the rotation of a semicircle with respect to the other semicircle, situated on either side. other of the axis of symmetry of rotation, at an angle ss, between 50 and 450 and around a pivot located on the longitudinal axis of the rotor 10. The outline of the lateral orifices 111 and 112 is then formed by the two mutually displaced semicircles and arcs of a circle connecting the opposite ends of the semicircles having as their center the pivot of rotation, as is also shown in FIGS. 6 and 8.
Contour
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peripheral openings 117,118 corresponds to that of a tongue with rounded ends and parallel lateral sides extending transversely to the axis of the rotor 10, at an angle y of for example around 1800.
On its longitudinal axis, each of the rotors 10 is pierced with a longitudinal central bore 19 from one end to the other and it has practically cylindrical end pieces 60 projecting from the lateral surfaces 11,12 from which it s extends. The end pieces 60 end in raised ends allowing reliable interlocking of the different rotors 10 placed in line. A constructively simple fitting which is both safe and rapid consists of a set of tenons 61 and mortises 62 crossed at approximately 900 respectively on the intake and exhaust side or vice versa. The rotors 10 are thus made integral with one another by mortise-tenons 61, 62 around the control shaft 9, as can be seen in FIG. 2.
The latter further illustrates support means 63 as well as jams 64 for sealing the rotors 10, against oil penetration. The support means 63 are arranged peripherally with respect to the end pieces 60 and they consist, for example, of bearings on which the end pieces 60 rest by means of half shells. Packings are also provided to allow the lubrication of the lubrication of the support means 63 to be sealed. It is still clear from FIGS. 3 and 4 that the lateral intake and exhaust orifices are mutually offset. This is also shown in Figure 7.
Figure 5 illustrates the engagement of the drive shaft.
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mande 9 in the bore 19 of one of the rotors 10, the rod system 38,138, 48,58, 158 being at a limit position of transition between variable sections 92, 93, 94 of the control shaft 9 The peripheral admission orifice 117 reveals the aforementioned variable covering means 40 of the peripheral admission 117 and exhaust 118 orifices consisting for example of a valve device comprising an intake valve 41 and a valve. exhaust 42 each cooperating with the rod 48. In the figure, the rod 48 is in the retracted position relative to the control shaft 9.
While the intake rods 38,138 and exhaust 58, 158 are in the engaged position relative to the control shaft, the valve device 40 will be described in more detail below with Figure 7. The two pairs 38,138 and 58,158 rods are respectively part of the aforementioned intake 30 and exhaust 50 cover means, which will be described in more detail in the light of FIGS. 6 and 8.
Grooves 81, 82, 83 extending substantially transversely and longitudinally relative to the longitudinal axis of the rotor 10 are provided on the peripheral surface 13. The transverse grooves 81, 82 and longitudinal 83 are intended to accommodate compression seals. to ensure an excellent seal to the whole. However, it is also possible to produce the rotors 10 from a material which allows them to act as a seal, which would simplify the manufacture of the rotors 10.
The rotors 10 are advantageously made from composite materials with metal cores or from
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firing of ceramics. However, they can also be made from conventional materials.
The aforementioned first variable cover means 30 located on the intake side arranged to adjust the light of the lateral inlet orifice 111 of the rotor 10 according to the invention are shown in FIG. 6. Said first variable cover means 30 comprise the pair of 38,138 intake rods mentioned above and at least one pivoting arm 31,131 each cooperating with a respective intake rod. The example described relates to a pair of pivoting arms 31, 131. These are intended to adjust the opening of the lateral inlet orifice 111 by pivoting between a mutual contact position shown in dashed lines and a position separated, shown in FIG. 8, as a function of the position of the intake rods 38,138 relative to the control shaft 9.
The variable intake cover means 30 are arranged in a recess 85 which are intended to form a guide for the reciprocating movement of the rods. The finger-shaped intake rods 38,138 extend into radial bores 34,134 which are drilled in the mass of the rotor 10, from the peripheral surface 13 thereof up to the longitudinal bore 19 mentioned above and which are intended forming a guide for the reciprocating movement of the rods. The intake rods 38,138 form a contact element, which is movable, between the control shaft 9 and one side of the pivoting arms 31,131. In the extension of the rods 38,138 are provided pushers 36,136 which are provided with a return means 37, 137, for example a spring.
The pushers 36,136 are movable back and forth in the radial bores 34,134 and they are intended to act
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on the pivoting arms 31,131, in particular on the straightened part 73. The whole is made integral by a fixing means 39,139 housed in the radial bore 34,134, for example a retaining screw closing the pushers 36,136 from the peripheral surface of the rotor.
The shape and dimensions of the recess 85 are provided so as to ensure a free movement of mutual rotation of the pivoting arms 31, 131, in the recess 85 around pivots 33, 133. The pivoting arms 31, 131 each have a surface facing the other pivoting arm, hereinafter designated the interior surface of the arm, as well as a mutually opposite surface, hereinafter designated the exterior surface of the arm.
The pivoting arms 31, 131 have a sickle shape, the cutting edge of which forms a contact zone 72 between the abovementioned interior surfaces of the pivoting arms 31, 131 has a notch 35, 135. The shape and size of the notches 35,135 are provided so as to leave, whatever the respective position of the pivoting arms 31,131, an opening 32 between the two pivoting arms 31,131. To this end, the notches 35,135 advantageously have the shape of a semicircle whose radius corresponds practically to that of the semicircle generating the lateral inlet orifice 111. On the inner edge of the pivoting arms 31,131 in the form of sickles, there is advantageously provided a bead 71 extending along the respective notches 35,135.
Preferably, the abovementioned beads form a body with the pivoting arms as visible in FIG. 5. The pivoting arms 31, 131 are arranged so that the opening 32 substantially coincides with the lateral inlet orifice 111 in
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mutually separated position of the pivoting arms 31, 131 corresponding to an operational rotation regime. The width of the recess 85 measured along the longitudinal axis of the rotor 10 is provided so as to ensure flawless guiding of the pivoting arms 31, 131. To this end, the pivots 33 and 133 are advantageously arranged practically radially and in alignment with the passage of the longitudinal axis of the rotor in the figure, the pivot 33 of the pivoting arm 31 being provided between the other pivot 133 and the passage of the aforementioned axis.
Furthermore, the handle portion 73 of the pivoting arm 31 is bent so that the pivoting arm 31 is not hindered in its rotational movement by the non-recessed central part 99, which completely surrounds the central bore 19. On the other hand, the sleeve portion of the swivel arm 131 is straight. The extreme spacing positions of the latter and of the handle portion 73 of the pivoting arm 31 determine the shape of the recess 85 practically in an angular sector having a point located on the right connecting the pivots 33,133, slightly to the outside of the circumference of the rotor 10.
The recess 85 in the angular sector is practically symmetrical with respect to the aforementioned straight line which divides the angular sector into two zones of substantially the same size forming a zone of movement for each pivoting arm. The angle at the apex of the angular sector corresponds practically to the maximum spacing angle of the pivoting arms 31, 131, which is preferably between 45 and 75, for example 60.
The effect of this arrangement is that the two pivoting arms rotate in the same plane, thereby making it possible to reduce the width of the recess 85, thus ensuring perfect guidance of the pivoting arms 31, 131.
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In the state of minimum rotation intake illustrated by FIG. 6, the intake rods 38,138 are supported by their rounded end on a section of the aforementioned smaller diameter 92 of the control shaft 9 and the pivoting arms 31,131 are kept in contact with the opposite end of the intake rods 38,138 by the pushers 36,136 under the action of the return means 37,137. Advantageously, the contact end of the pushers 36,136 with the pivoting arms has a rounded shape to ensure better contact between the pushers and the arms during their rotation.
In the closed position, corresponding to an idling speed, the opening 32 left by the pivoting arms 31, 131 joining and shown in phantom, only partially covers the lateral intake orifice 111 thus limiting the useful opening of these this.
On the other hand, when the pivoting arms 31, 131 are separated, the opening 32 completely uncovers the lateral inlet orifice 111 so as to obtain a maximum useful opening for the orifice considered. There is thus obtained a possibility of adjusting the opening of the lateral inlet orifice 111 between a minimum and maximum opening by virtue of an adjustable spacing of the pivoting arms 31, 131 in the form of scalloped sickles.
FIG. 7 illustrates the particular internal configuration of the rotor 10 seen from the median plane thereof. A distinction is made in particular between the path of the gas mixtures inside the rotor 10 between the extension of the lateral intake 111 and exhaust 112 orifices via the internal intake 113 and exhaust 114 channels, passing through the orifices. peri-
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intake 117 and exhaust 118 spheres. It appears from FIG. 7 that the lateral intake 111 and exhaust 112 orifices are mutually offset so that their extensions in the median plane of the figure do not all overlap by being separated only by a narrow portion of material 16.
The internal inlet 113 and exhaust 114 channels are provided so as to leave a pronounced projection of material 14 extending from the narrow portion of the aforementioned material 16 towards the central bore 19 for the control shaft 9 largely surrounding this one. Furthermore, the channels 113,114 are formed in the mass of the rotor so as to be completely separated from each other by a part 15 of the rotor forming a partition and projecting with respect to the projecting element 14 of the rotor. This configuration ensures excellent flow of the gas mixture through the interior channels 113, 114. In the projection 14 and the aforementioned partition 15, a radial bore 44 is pierced.
The radial bore 44 forms a guide for the reciprocating movement of the rod 48 of the aforementioned second means 40. The partition 15 delimits and isolates the internal intake 113 and exhaust 114 channels relative to one another. to the other. To transmit the reciprocating movement of the rod 48 printed at a preferably rounded end thereof by sliding the control shaft 9 to the retractable valves 41,42, a rigid connecting member 45, by example a dowel or a screw, is arranged between the rod 48 and the valves. So as to make the valves 41, 42 mutually integral in their movement, the connecting member 45 consists of a pin connecting the two valves 41, 42 by the rod 48.
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In the partition 15 is provided a buttonhole 43 so as to allow a back-and-forth movement of the connecting member 45 over a distance corresponding at least to the difference between the diameters of the sections of smaller diameter 92 and greater 93 of the connecting shaft 9, thus ensuring full transmission of the sliding of the control shaft 9 to the valves 41,42. This distance also corresponds to the stroke of the valves 41,42. At the opposite end of the rod 48, return means 47, for example a spring, are provided to act on the rod 48.
Thus, the opening of each of the peripheral orifices 117, 118 is also adjustable, thanks to the aforementioned second variable covering means 40 constituted in the example described of the system with retractable valves 41, 42.
It should also be noted that there is a correspondence as to the angular position of the lateral intake orifice 111 in FIGS. 3, 6 and 7 illustrating the fact that a large part of the contour of the orifice 111 extends beyond the recess 85, the remaining part of the outline of the orifice 111 merges into the internal intake channel 113.
FIG. 8 illustrates a view practically similar to that of FIG. 6, in which however the first covering means 50 of the lateral exhaust orifice 112 are shown. Another difference lies in the fact that this is a maximum rotation speed corresponding to a position spaced from the pivoting arms 51, 151 under the action of the rods 58,158. The pivoting arms 51, 151 are kept under pressure under the action of return means 57,
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157 acting via pushers 56,156.
The pivoting arms 51,151 having a shape analogous to the pivoting arms 31,131 described above rotate around respective pivots 53,153 in a recess 86 similar to the aforementioned recess 85 in Figure 6, leaving between their respective notches 55,155 an opening 52 coinciding practically with the lateral exhaust orifice 112.
Furthermore, there is also a correspondence as to the angular position of the lateral exhaust orifice 112 in FIGS. 4, 6 and 7. This illustrates the fact that at least part of the contour of the lateral orifice of exhaust 112 extends from the exhaust side face 12 of the rotor 10 to the median plane of the latter through the recess 86. The remaining part of the outline of the orifice 112 is lost in the interior exhaust channel 114.
Advantageously, the different sections 92, 93, 94 of the control shaft 9 have a width, measured along the axis, such as the rods 38, 138; 48; 58, 158 move mutually in synchronism.
To ensure the adjustment of the first and second covering means 30, 40, 50 of the above-mentioned orifices, there is provided, as visible in FIG. 1, a control device comprising a sensor 100 arranged on the intake pipe 115 intended to control the load and a rotation speed detector 101 of the engine. The aforementioned load sensor 100 and speed detector 101 lead to a control unit 102 which controls a servomotor 103. The latter prints a
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sliding movement to the control shaft 9 in the direction of the arrow F at one end thereof, the opposite end pressing against a return means 95, for example a spring.
Thus, by the cooperation between the control shaft 9 with its variable section along the length thereof on the one hand and the first and second means 30, 40, 50 on the other hand, the actuation of those is obtained -this with progressive opening or closing of their cover members 31,131; 41.42; 51, 151 by the sliding movement of the control shaft 9. This results in the ability to adjust the light of the lateral intake 111 and exhaust 112 ports as well as the peripheral intake 117 and exhaust 118.
The operation of the device for rotary distribution according to the invention is described below. The rotors 10 must carry out in one complete rotation the four times of a cycle of the four-stroke engine.
Upon admission, first, the rotors 10 allow excellent filling of the respective cylinders. In the second and third stages, the rotors 10 retain an excellent compression ratio. At the exhaust, fourth step, the rotors promote the evacuation of the burnt gases. Thanks to the continuous rotary movement and to an appropriate choice of the section width of the internal channels 113, 114 of the rotors 10, a considerable power gain is obtained, a remarkable increase in the nervousness of the motor and an appreciable reduction in manufacturing costs.
Furthermore, for each time of the engine, the rotor 10 performs a quarter turn. Figures 9 to 12 on the one hand and 13 to 16 on the other hand each illustrate a
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engine time respectively at minimum speed and maximum speed.
In the first step, the admission takes place while the rotor 10 is located in a determined position.
The intake port 111 located on the lateral intake side 11 of the rotor is located opposite the intake duct 115 of the cylinder head. At the same time, the peripheral intake orifice 117, located on the peripheral surface 13 of the rotor is positioned opposite the orifice 22 of the compression chamber 21 of the cylinder 20. The lateral intake orifice 111 and l peripheral intake port 117 communicate with each other via the internal intake channel 113. This position of the rotor 10 allows complete and perfect filling of the cylinder 20 according to the arrow designated by the reference A. The gas mixture 150 or the air will therefore pass through the rotor 10 via the aforementioned orifices. This engine time takes place during the first rotation of a quarter turn of the rotor 10.
During this quarter-turn, there will be a gradual transition from closure to total opening and then to complete closure of the above-mentioned orifices.
For the second and third stages, the explosion-compression and expansion, the thrust of which is represented respectively by the arrows designated by the references C and D, the orifice 22 of the compression chamber 21 of the cylinder 20 must be closed. Also, the peripheral surface 13 of the rotor 10 which passes in front of the orifice 22 of the cylinder 20 will be full (solid area of the peripheral surface 13 of the rotor designated by the reference 17 in Figures 3 and 4). The seals, if any, placed on the rotor 10 help to maintain all the compression in the cylinder.
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from 20.
As for the fourth step, the exhaust, this phase takes place when the exhaust orifice 112 located on the lateral exhaust face 12 of the rotor 10 is located opposite the exhaust duct 116 of the cylinder head and that l peripheral exhaust orifice on the peripheral surface 13 of the rotor is positioned opposite the orifice 22 of the compression chamber 21 of the cylinder 20. The lateral and peripheral exhaust orifices 112 and peripheral 118 of the rotor, communicating with each other by the internal exhaust channel 114, this position of the rotor 10 allows complete and perfect evacuation of the burnt gases according to the arrow designated by the reference E.
The orifices located on the lateral and peripheral faces of the rotor 10 allow a certain amount of gaseous mass to pass. When the speed of rotation increases, these same orifices allow less gas mixture to pass if the dimensions of these remain unchanged. This reveals the quite considerable advantage of the variable geometry of the orifices of the rotor obtained thanks to the device according to the present invention. Thus, with the present device, the more the speed of rotation increases, the more the orifices get larger, this in order to maintain the same flow rate and therefore the same quantity of gaseous mass. Thus, on the lateral surfaces 11, 12 of the rotor, the abovementioned scalloped sickle system will discover a larger portion of the corresponding lateral orifices. It will be the same for the peripheral surface 13 of the rotor.
At this point, it will be the retractable valves which will make it possible to enlarge the surface of the opening of the peripheral orifices according to
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increasing the speed of rotation.
It must be considered that at idle speed, these valve 40 and sickle 30.50 systems are in the closed position and will open gradually as soon as the rotation speed increases to be fully open at maximum speed.
Another important advantage results from the arrangement with variable geometry of the lateral orifices 111, 112 and peripherals by the fact that it allows an angular extension of the intake and exhaust times which normally correspond each to a quarter turn, c that is to say 90. Thanks to the aforementioned variable geometry arrangement, an advance of for example up to 10 before the top dead center (TDC) and a delay of up to for example 200 after the bottom dead center (PMS) are obtained on admission. ), i.e. a total angular extension for the intake engine time of approximately 30 compared to the quarter turn.
On the exhaust side, an advance of up to for example 200 before the bottom dead center (PM) B) is obtained, and a delay of up to for example 100 after the top dead center (TDC), ie a total angular extension for the exhaust engine time of approximately 30 compared to the quarter turn.
The first and second covering means 30, 40, 50 described above comprising rods 38, 138; 48; 58,158 which control the opening of the pivoting arms 31,131; 51,151 as well as the lifting of the valves 41,42 against the peripheral surface of the rotor 10 can be advantageously replaced by a hydraulic system. The higher the intake load and the higher the engine rotation, the lower the oil pressure.
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tor is strong. This pressure acting on micro-cylinders can therefore perform the same tasks. The realization of the openings initially takes into account small losses. These cannot be amplified.
An initial correction on the openings can therefore be considered in order to maintain a very precise flow.
It is understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above.