EP0750719A1 - Moteur a combustion interne, a obturateurs de distribution rotatifs - Google Patents

Moteur a combustion interne, a obturateurs de distribution rotatifs

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EP0750719A1
EP0750719A1 EP95914408A EP95914408A EP0750719A1 EP 0750719 A1 EP0750719 A1 EP 0750719A1 EP 95914408 A EP95914408 A EP 95914408A EP 95914408 A EP95914408 A EP 95914408A EP 0750719 A1 EP0750719 A1 EP 0750719A1
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EP
European Patent Office
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exhaust
rotary
intake
internal combustion
combustion engine
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EP95914408A
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EP0750719B1 (fr
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Maurice Huwarts
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Individual
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Publication of EP0750719B1 publication Critical patent/EP0750719B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/18—Component parts, details, or accessories not provided for in preceding subgroups of this group
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/02—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L7/026—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves with two or more rotary valves, their rotational axes being parallel, e.g. 4-stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/16—Sealing or packing arrangements specially therefor
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine with rotary distribution shutters.
  • an ult ic li ndre internal combustion engine comprising a group of in-line cylinders, the combustion chambers of which each communicate with an intake orifice and with an exhaust orifice, the orifices of inlet, on the one hand, and the exhaust ports, on the other hand, of said group of cylinders being arranged in alignments, the distribution means allowing the opening and closing of said intake and exhaust ports comprising two rotary nozzles, of circular section, each comprising a plurality of aligned hollow shutters, rigidly connected to one another and communicating with each other, and the side wall of which is provided with a plurality of spaced apart lights, angularly offset , and the number of which corresponds to that of the cylinders to be served, one of these rotary nozzles allowing the opening and closing of the alignment of intake orifices of the group of cylinders, while the second allows the opening and closing of the alignment of exhaust orifices of said group of cylinders.
  • Each rotary nozzle is made up of alternating cylindrical portions of different diameters, the gas passage openings being provided in the portions of reduced diameter.
  • Each rotary nozzle of distribution is housed in a fixed sheath and its larger diameter portions are dimensioned to have a well-adjusted rotation and sliding clearance inside said fixed sheath, these larger portions being provided, near their ends, with sealing rings allowing a tight seal to be established for the passage of gases.
  • Another drawback of the device described in the aforementioned document lies in the fact that one is obliged to place the carburetor or the exhaust at one of the ends of the rotary distributing tubular rods, which constitutes a constraint when the engine must register in a reduced volume.
  • An object of the present invention is to remedy the drawbacks outlined above of mu It i cy li ndre internal combustion engines, with a - 3 -
  • this objective is achieved thanks to an engine of this kind, more particularly remarkable by the fact that the rotary intake nozzle and the rotary exhaust nozzle are housed, the first, in an intake manifold and , the second, in an exhaust manifold each forming a chamber or space surrounding, respectively, said intake nozzle and said exhaust nozzle, over a large portion of their periphery, these chambers being so separated sealed and arranged so as to allow gas circulation outside and along said rotary nozzles.
  • the circulation of gases takes place both inside and outside of the rotary distribution nozzles, in the space formed between the latter and the internal surface of said manifolds, in which turns the gas stream (fuel and / or oxidizer), so that, in the case of supply, all the cylinders are supplied in substantially the same conditions, both in volume and in quality of the gas mixture, if although you get better combustion and better engine balance.
  • each intake and exhaust port is equipped with at least one movable seat making it possible to modify the cross section of the fluids, as well as the moment or instant of closure or of L opening of said orifice, and adjustment means make it possible to adjust the position of these movable seats, these means comprising a cylinder installed, in a sealed manner, through the sealed wall separating the intake and exhaust manifolds, and in which is housed a piston subjected to the action of a compression spring tending to push it in the direction of the exhaust manifold, at least one of the faces of this piston being connected, by means of a * articulation, to a control rod itself connected to a connecting rod wedged on a shaft on which are also wedged connecting rods, each connected by means of a transmission linkage to at least one of the mobile seats. At least one of the rotary shutters.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of the upper part of a cylinder equipped with a dispensing device according to the invention.
  • Figure 2 is a perspective view of an embodiment of a rotary distributor nozzle consisting of two shutters arranged in the extension of one another.
  • FIG. 2a represents, by two axial half-sections, two other examples of the configuration of a rotary distributing nozzle consisting of two obturators assembled in the extension of each other.
  • Figure 3 is an axial sectional view of the drive nozzle of a rotary nozzle.
  • Figure 3bis is a front view of the end of this tip.
  • Figure 4 is an axial sectional view of an embodiment of the opposite nozzle of the nozzle.
  • Figure 5 is a plan view in section of a dispensing assembly according to the invention.
  • Figures 6 to 9a i llustrate the operation of the distribution system according to the invention.
  • Figure 10 is a schematic view, in plan and in section, of an embodiment of rotary intake and exhaust nozzles fitted to the upper part of a four-cylinder engine.
  • FIG. 10 bis is a diagrammatic view on a larger scale on line 10-10 in FIG. 10.
  • Figure 11 is a perspective view in section i llustrant a control device of the seat adjustment system mobi the rotary shutters.
  • Figure 12 is a cross-sectional view of a rotary shutter and its movable seats.
  • Figure 13 is a perspective view of one of these movable seats.
  • Figure 14 is a front view of a lateral flange for guiding movable seats.
  • FIG. 1 shows the upper part of a cylinder 1 and a cylinder head 2 fixed to the upper part of this cylinder and delimiting the combustion or explosion chamber 3.
  • the intake 4 and exhaust 5 ports are themselves provided with seats 6, 7, respectively, shutters.
  • the shutters consist of rotary elements 8, 9, hollow, of circular section, in the side wall of which is provided a light 10, 11, respectively, for each cylinder of the engine to be served or served. These shutters can have a cylindrical, or conical, or ovoid, or even spherical shape.
  • two or more of two rotary shutters 8, 9 are assembled in succession and in alignment, for example by screwing or otherwise.
  • FIG. 2 illustrates two cylindrical rotary shutters 8a, 8b assembled one after the other and intended to equip a twin-cylinder engine.
  • the assemblies T thus produced will be designated under the name of "rotary nozzles" in the description which follows, in order to facilitate the description.
  • FIG. 2bis shows two other examples of conformation of the rotary distributor nozzle T consisting of two shutters 8 or 8 ′ assembled in the extension of one another, with a sliding capacity of amplitude limited relative to the Another, by means of simple grooves 61, which makes it possible to solve the problems which could arise from the effects of expansion or from a slight misalignment.
  • the shutters 8 of the lower half-cut have a concave conformation, while the shutters 8 'of the upper half-cut have a bulged shape in their central part, such a shape increasing the capacity of introduction of fresh gases into the cylinders.
  • FIG. 10 shows rotary nozzles for intake T-8 and exhaust T-9 each consisting of an alignment of four shutters 8a, 8b, 8c, 8d, or 9a, 9b, 9c, 9d, respectively , whose lights 10a, 10b, 10c, 10d or 11a, 11b, 11c, 11d are offset by 90 degrees.
  • the shutters such as 8a, 8b, 8c, 8d, ...., thus aligned and integral with one another in rotation, constitute a tubular assembly according to which said shutters are in permanent communication by their bore.
  • the rotary nozzles T-8 and T-9 can be arranged and di mens i on Amsterdams to serve r or serve a variable number of cylinders whose axes may or may not be parallel.
  • Each nozzle T is, for example, made up of tubular pieces of machined steel and the exterior and, if necessary, interior surfaces, can be provided, over all or part of their length, with a coating of ceramic or other material capable of withstand thermal and other shocks, during the phases: explosion, expansion and exhaust, in particular in the case of an internal combustion engine.
  • One of the ends of the nozzles T-8 and T-9 is provided with a drive and guide nozzle designated as a whole by the reference 12 (FIG. 3), while the opposite end of the said nozzle can be provided with a closing end piece 13 (FIG. 5) which may consist of a simple plate fixed in a leaktight manner, by screwing, on said end, or with a end piece 14 comprising a tubular axial extension 14a (FIG. 4) allowing , depending on the case> its connection, for example by means of a seal rotary, to a fuel mixture rear pipe or to an exhaust pipe.
  • Each rotary nozzle T-8 and T-9 thus produced and equipped, comprises, according to the embodiment of Figures 2 and 5, at a distance from its portions provided with the lights 10 or 11, parts of smaller diameter 15a, 15b , 15c (FIG. 2) on which the inner rings of the bearings 16a, 16b, 16c are fixed ensuring the guiding in rotation and the positioning in translation of said nozzles.
  • the outer rings of these bearings are fixed to the housing wall described in the rest of this description and formed in the cylinder head 2.
  • the aforementioned bearings could be replaced by rings.
  • Each bearing 16a, 16b, 16c or outer friction ring is surrounded by two eccentric and concentric rings 17, 18 of which at least one can be driven in rotation, with however the possibility of limited angular movement.
  • This assembly, bearing and rings, is maintained and guided, at the bearings, between two pairs of half-shells The 19.
  • One of the half-shells The of each of these pairs of half-shells 19 is provided of a lug 19a.
  • These lugs 19a penetrate into one of the faces of one and the other of the two eccentric rings, so that a movement movement is obtained which tends to move away or bring the rotary nozzle T-8, T- 9 of the seats 6, 7 (which are described in more detail in the remainder of the present description), by a simple rotation of these half-shells, the method of fixing on the cylinder head makes it possible to multiply the angular positions.
  • This end piece 12 has a smooth bearing surface 25 on which the inner ring of the roule ⁇ ment 16a and a shaft 26 on which is fixed, for example by keying, a toothed pulley 27 driven by toothed belt or a pinion driven by chain.
  • the outer end 26a of this steel end piece can be machined or shaped ( Figure 3bis) so as to be able to drive an igniter, for example of the Delco type (Registered Trademark) or another device necessary for the operation of the engine.
  • These spark plugs 28 can be installed vertically or with a certain angle in the axial plane of the cylinder head, in two passages reserved therein and opening into the combustion chamber.
  • the second perforation made in the cylinder head and ending in the combustion chamber can be used to accommodate a glow plug or the like.
  • nozzles 12 can be coupled to the pump drive device injection of diesel engines or be used for other functions such as, for example, controlling a direct injection device.
  • Access to the nozzles 12 and 13 of the nozzles is extremely easy after removing the front plates 29 or rear 30 of the cylinder head 2.
  • Lubrication of the guide bearings of the rotary nozzles is carried out from the lubrication network supplied by the engine oil pump located in the crankcase. Oil, through a conduit opening into the bearings, retained by the half-shells.
  • the 19 blocking the concentric rings and the external cages of the bearings, fulfills its function and returns to the crankcase by another free conduit. and largely dimensioned.
  • Each obturator element of each of the nozzles T-8 and T-9 has a cutout or lumen 10 or 11, respectively, carefully calibrated and dimensioned and which, during the rotation of the nozzle, communicates periodically with one of the orifices 4 or 5 opening into the combustion chamber of one of the cylinders, according to the function assigned to the nozzle, this orifice being closed by the cylindrical wall of the shutter between two passages of the light.
  • the light 10 or 11 when the light 10 or 11 has left the position of communication with the orifice 4 or 5 for access to the combustion chamber 3, it opens into the cavity 31 or 32 surrounding the rotary nozzle T-8 or T-9, respectively.
  • the T-8 intake and T-9 exhaust nozzles are placed in two adjacent shaped cavities cylindrical or other, formed in the cylinder head 2 and separated in a sealed manner from one another, these cavities constituting, respectively, the intake manifold 31 and the exhaust manifold 32.
  • These intake manifolds 31 and exhaust 32 are formed by longitudinal chambers or spaces which surround The rotary inlet nozzles T-8 and exhaust T-9, respectively, over most of their periphery, these longitudinal chambers or spaces allowing circulation gases outside and along said nozzles distribu ⁇ trices. It is understood that, in this way, the gases can circulate freely both inside and outside the nozzles.
  • the cages 63 which ensure the positioning of the assemblies 16-17-18 constituting the bearings of said nozzles and more particularly the cages receiving the intermediate bearings between cylinders, are not waterproof, but perforated or provided with passages 62 allowing this Free movement ( Figures 10 and 10a).
  • the lights 10, 11 of each pair of twin shutters 8, 9 of the rotary distribution nozzles T-8, T-9 have a position angularly offset relative to each other, to allow them to fulfill the function assigned to them, ie "Admission” and “Exhaust”, respectively.
  • the rotary nozzles T-8 and T-9 are rotated at a speed which is half that of the latter, as indicated previously, so that each of them performs a U-turn when the vi lebrequin completes a turn.
  • the supply and exhaust ducts communicating with the intake 31 and exhaust 32 collectors, are connected to the side walls 21 of La or the cylinder heads 2 or to the cover (s) 33 covering it or these, which may have orifices 58a, 58b, respectively, for connection to the conduits for the arrival of fresh gases or for the discharge of burnt gases (not shown).
  • This or these covers on the upper part, joining in the axis of the sealed central partition 34 separating the rotary nozzles T-8 and T-9, are, on the one hand, fixed on one side on this last, and for the other sides, screwed on the cylinder head (s) leaving Free
  • the heads of the tightening bolts and the orifices for spark plugs, injectors or others are, on the one hand, fixed on one side on this last, and for the other sides, screwed on the cylinder head (s) leaving Free
  • the heads of the tightening bolts and the orifices for spark plugs, injectors or others are, on the one hand, fixed
  • the intake system and the exhaust system are separated in leaktight manner by the central partition 34, as indicated previously.
  • Figures 6-6a, 7-7a, 8-8a, 9-9a are views associated in pairs and schematic illustrating the four-stroke cycle of an engine equipped to explo ⁇ sion of the dispensing device according to the in- • vention, considering a single cylinder of said engine.
  • the piston P is at TDC (top dead center) at the end of its ascent stroke ending a four-stroke cycle.
  • the lumen 11 of the rotary exhaust shutter 9 still communicates with the cylinder 1 while the lumen 10 of the intake shutter 8 enters into communication with said cylinder.
  • the piston P descends, the rotary exhaust shutter 9 closes the exhaust port 5, while the rotary intake shutter 8 communicates, through its lateral light 10, with cylinder 1 into which the fuel mixture is sucked.
  • Second step compression ( Figures 7 and 7a)
  • the piston P is at PMB (bottom dead center)
  • the exhaust port 5 is completely closed by the rotary exhaust shutter 9, while the light 10 of the rotary inlet shutter 8 still communicates, through a passage of reduced section, with the cylinder 1.
  • FIG. 7a which shows the piston 1 during its ascent stroke
  • the exhaust orifices 5 and d admission 4 are hermetically closed by the rotary exhaust and inlet 9 intake shutters 8, respectively; the gases are compressed in the upper part of the cylinder.
  • Third step explosion and relaxation (figures)
  • the piston P is again at TDC.
  • the exhaust 5 and intake 4 orifices are always closed by the exhaust 9 and intake 8 shutters, respectively.
  • the ignition of the compressed mixture caused before the piston P does not reach TDC causes the explosion which propels the piston P downwards (figure 8a).
  • the piston P is again at PMB, the lumen 11 of the rotary shutter of escapement enters into communication with the orifice of escape 5 of cylinder 1, the burnt gases begin to s '' flow outward.
  • the piston is being raised, the light 11 communicates with the exhaust orifice 5, the burnt gases remaining in the cylinder are expelled by said piston.
  • the lumen 11 of the rotary exhaust shutter 9 comes into contact with the exhaust port 5 and allows the flow of gases burnt outwards under the effect of Them detent (advances to the opening of the exhaust shutter).
  • each inlet 4 and exhaust 5 are equipped with at least one mobi seat on 6 or 7 enabling the cross section of the fluids to be adjusted and, preferably, two seats mobi likely to be brought closer to reduce this section or distant from each other to increase it.
  • the adjustment of the distribution device described above is obtained by means of a system for adjusting the position of the seats 6 and 7 of the rotary shutters 8 and 9, respectively, making it possible to modify the passage times of the fluids by decreasing or increasing the section of the access opening to the inlet 4 and exhaust 5 ports. It can be seen that the adjustment of the position of the seats 6 and 7 also makes it possible to adjust the moment or instant of the closing and / or opening of the intake and exhaust ports.
  • an adjustment device according to which all the functions for modifying the position of the movable seats are contained and actuated inside the cylinder head, in the volume existing between the latter and the rotary nozzle T- 8 or T-9 and constituting the intake manifold 31 or exhaust manifold 32.
  • the operating command allowing to modify, during operation, the position of the movable seats can be obtained by means of the adjustment device described below and shown in FIG. 11.
  • This device which is very simple in design, consists of a cylinder 36 in machined metal, fixed through the sealed transverse wall 34 separating the intake 31 and exhaust 32 collectors.
  • the cylinder 36 comprises, for example in its intermediate part, a flange 37 provided with holes and allowing its fixing, by means of screws 38, on said wall.
  • the part of the cylinder located in the exhaust manifold 32 is preferably as small as possible.
  • the bottom of the cylinder, "Exhaust" side is closed by a plug 50 removably fixed on the end of the cylinder, for example by screwing, this plug having a hole 39 allowing the passage and the movement of a control rod.
  • the passage 39 traversed by the rod 40a will be provided with an O-ring, since, in this case, the depressive effect will be canceled.
  • the opposite bottom of the cylinder has an internal shoulder 46 against which is wedged One of the ends of a compression spring 47 the other end of which rests against the piston 42, this spring having the function of pushing said piston in direction of the exhaust manifold 32, when the pressures or depressions decrease or cease.
  • this spring (diameter, diameter of the wire, and not the number of 'turns, length, material) are determined depending on the desired uti lisation and mid location wherein it travai lle.
  • the compression of this spring can be modified by the simple addition of one or more round l Les-ca placed in the bottom of the cylinder, against the shoulder 46.
  • the end of the spring oriented towards the inside the cylinder 36 is housed in a groove created in the bottom of the piston which also has a guide portion 42a of reduced diameter, oriented towards the shoulder 46 and opposing the possible buckling of said spring.
  • the plug 50 makes it possible to avoid excessive displacement of the piston 42 under the effect of the spring 47. It also protects the piston from heat, while its central hole 39 allows both the movement of the rod 40a and the passage of the gas acting on the bottom of said piston.
  • the piston is provided, for example in the vicinity of each of its ends, with a sealing segment 48 executed in nitrided cast iron or other material.
  • the piston 42 also includes a peripheral recess 49 provided between the grooves of the sealing segments 48, this recess being intended to be filled with a THT grease, during assembly or possibly subsequently, by means of a grease nipple (not shown ) opening into the cylinder 36.
  • the face of the piston 42 oriented in the direction of the intake manifold 31 is preferably also subject, by means of a joint and, for example, by means of a spherical joint, to a rod 40b, comparable to La rod 40a, and itself connected to a link-shaft-link-assembly similar to that previously described.
  • the rods 40a and 40b can have an adjustable length and be arranged in any manner known per se to present this characteristic.
  • rods 44 and / or 59 can be of different lengths and placed in function needs and in various positions, on the shaft 45, according to the amplitude of the movement that one wishes them to transmit, it being understood that one can, if necessary: - increase the capacity of the cylinder assembly 36 piston 42, developing its diameter;
  • the shaft 45 is connected to the mobi seats 6 and 7 of the shutters 8 and 9, respectively, by means of the rods 59 and of a rod 60, to the transmission linkages 51 acting directly on the said shutters and one mode of which is The execution is visible on the right part of Figure 1.
  • These seats 6, 7 have a curved shape, as can be seen in particular in FIGS. 1, 12 and 13.
  • This machining contributes to creating a regular space between the rotary nozzle T-8 or T-9 and the movable seats, respectively 6 or 7, whatever its position.
  • the movement of the latter, under the action of the rods which control their movement, between the cylinder head block and the rotary nozzle to which they are assigned, is thus perfectly controlled.
  • Each end of a movable seat is limited in its lateral displacement, by a lateral flange 52 which also serves to improve the seal between the movable seat 6 or 7 and the rotary nozzle T-8 or T-9.
  • the lateral flanges 52 have, on their internal face, a curved groove 53 in which is engaged a lug 54 which laterally comprises the seat mobi 6 or 7 and which limits the movement of said seat.
  • the ceramic layer reinforced with the nozzles T-8 and T-9 only touches a tiny part of the movable seats 6 or 7 whose length, width and thickness are determined according to the diameter of the cylinder served .
  • the seats 6 or 7 being subjected to thermal and other shocks and to chemical aggressions, are also treated to be able to resist these harmful actions by using, either, preferably, ceramics armed with suitable mixtures, or high-strength steels combined with special products.
  • the seats 6 or 7, of curved shape as indicated above, are extended, opposite their free edge, by spaced rods 55, also curved and arranged at equal distance from the lateral edges of said seats, these rods comprising a head 55a by means of which they are connected, by means of an articulation, to the linkage 51 (right side of FIG. 1) or to the control levers 35 (left side of FIG. 1), according to the command option adopted to obtain the displacement of the movable seat elements 6 or 7.
  • the invention provides a significant improvement over traditional valve distribution systems, because it allows the elimination of the latter and all of their springs or other return systems, which allows to consider a significant increase in rotational speed of the motors and their efficiency.
  • This cavity by its shape and by its volume clearly greater than that necessary for the proper functioning of the complete rotary assembly and its seats as well as all the organs influencing the position modification of these, ensures Free Transfer gases from any point to another inside this cavity, around the rotary assembly and in the midst of the ancillary members allowing and facilitating the path of the gases towards the cylinder or cylinders also supplied by the inside of the rotary assembly. It can be perforated as required in multiple places and connected at one or more points with the external air or gas mixture inlets necessary for the proper functioning of the engine.
  • the other cavity, forming a common collector 32 for the outlet of the burnt gases, contains the rotary assembly T-9 and its seats 6, 7 movable or not, replacing the exhaust valves and all the operating devices of the latter.
  • This cavity 32 the shape and volume of which can be totally different from that of the cavity 31, must very easily contain the rotary assembly, the movable seats or not, as well as all the organs influencing the position modification of these last ; it ensures the free transfer of burnt gases, from any point to another, inside of this cavity, around the rotary assembly and in the midst of the ancillary members, allowing and facilitating the path of the burnt gases from the cylinders to the outside, very significantly improving their evacuation, also being done from the inside of the rotary assembly.
  • It can also be perforated as required in multiple locations and connected at one or more points with one or more gas discharge conduits.
  • the implementation of the invention does not require any substantial modifications.
  • the external parts of the cylinder head (s) may, however, in this case be provided with blades of appropriate shapes and dimensions to remove the excess calories and ensure good cooling of the cylinder head (s) of this type of engine.
  • the pre-heating of the intake fluids is ensured, as soon as it is put into operation. of the engine, by the heat input transmitted by the middle partition of the exhaust zone to the intake zone, which prevents icing in the latter.
  • This central partition is used, furthermore, in the other direction, for a transfer of appreciable frigories, thus allowing cooling of the burnt gases.
  • These intakes of calories or frigories can be increased, according to the needs, either by the provision of wings judiciously placed, or by a reduction of the thickness of this partition, or still by its partial replacement by a part of exchange made of a metal with a higher coefficient of heat conductivity.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Moteur à combustion interne multicylindre comprenant un groupe de cylindres dont les orifices d'admission, d'une part, et les orifices d'échappement d'autre part, sont disposés en alignements, les moyens de distribution permettant l'ouverture et la fermeture desdits orifices d'admission et d'échappement comprenant deux tuyères rotatives (T-8, T-9), formées, chacune, d'une pluralité d'obturateurs creux alignés (8a, 8b, 8c, 8d ou 9a, 9b, 9c, 9d) et communiquant entre eux, et dont la paroi latérale est pourvue de lumières (10a, 10b, 10c, 10d; 11a, 11b, 11c, 11d) dont le nombre correspond à celui des cylindres à desservir; la tuyère rotative d'admission (T-8) et la tuyère rotative d'échappement (T-9) sont logées, la première, dans un collecteur d'admission (31) et, la seconde, dans un collecteur d'échappement (32) délimitant, chacun, une chambre entourant, respectivement, ladite tuyère d'admission (T-8) et ladite tuyère d'échappement (T-9), sur une grande portion de leur périphérie, ces chambres (31, 32) étant séparées de manière étanche et aménagées de façon à permettre une libre circulation des fluides gazeux à l'extérieur et le long desdites tuyères rotatives de distribution (T-8, T-9).

Description

Moteur à combustion interne, à obturateurs de distribution rotatifs.
La présente invention concerne un moteur à combustion interne, à obturateurs de distribution rotatifs.
On a déjà . cherché à pallier aux inconvénients des systèmes de distribution classiques à soupapes, en proposant des dispositifs de distribution à obturateurs rotat i fs . On connait, par exemple, par le document
US-A-2.730.088, un moteur à combustion interne ult i c li ndre comprenant un groupe de cylindres en ligne dont les chambres de combustion communiquent, chacune, avec un orifice d'admission et avec un orifice d'échappement, les orifices d'admission, d'une part, et les orifices d'échappement, d'autre part, dudit groupe de cylindres étant disposés en alignements, les moyens de distribution permettant l'ouverture et la fermeture desdits orifices d'admission et d'échappement comprenant deux tuyères rotatives, de section circulaire, comportant, chacune, une pluralité d'obturateurs creux alignés, rigidement reliés les uns aux autres et communiquant entre eux, et dont la paroi latérale est pourvue d'une pluralité de lumières espacées, décalées angu lai rement, et dont le nombre correspond à celui des cylindres à desservir, l'une de ces tuyères rotatives permettant l'ouverture et la fermeture de l'alignement d'orifices d'admission du groupe de cylindres, tandis que la seconde permet l'ouverture et la fermeture de l'alignement d'orifices d'échappement dudit groupe de cylindres.
Chaque tuyère rotative est constituée de portions cylindriques alternées de diamètres différents, les lumières de passage des gaz étant prévues dans les portions de diamètre réduit. Chaque tuyère rotative de distribution est logée dans un fourreau fixe et ses portions de diamètre plus important sont dimensi onnées pour avoir un jeu de rotation et de coulissement bien ajusté à l'intérieur dudit fourreau fixe, ces portions plus larges étant munies, au voisinage de leurs extrémités, de bagues d'étanchéité permettant d'établir un joint étanche au passage des gaz.
Le dispositif décrit dans le document US-A- .730.088 présente un important inconvénient qui découle du fait que la circulation des gaz s'effectue exclusivement à l'intérieur des tiges distributrices rotatives d'admission et d'échappement.
Il en résulte, dans le cas de l'admission, que le premier cylindre se trouve alimenté préfèrent i e l lement, puis le second, puis le troisième, etc.
Ces cylindres sont donc alimentés successivement, de manière très inégale, aussi bien en volume qu'en qualité de mélange gazeux, de sorte que l'on a un mauvais équilibre du moteur. De la même façon, l'évacuation des gaz brûlés se fait uniquement par l'intérieur de la tige rotative d'échappement, successivement pour chacun des cylindres, de sorte que l'échappement des gaz s'opère aussi de manière très irrégulière selon que les cylindres se trouvent plus ou moins éloignés de la sortie de ladite tige.
Un autre inconvénient du dispositif décrit dans le document susmentionné, réside dans le fait que l'on se trouve dans l'obligation de placer le carburateur ou l'échappement à l'une des extrémités des tiges tubulaires distributrices rotatives, ce qui constitue une contrainte lorsque le moteur doit s'inscrire dans un volume réduit.
Un objet de la présente invention est de remédier aux inconvénients soulignés ci-dessus des moteurs à combustion interne mu It i cy l i ndre, à système de - 3 -
distribution rotatif, du genre de celui décrit précédemment .
Selon l'invention, cet objectif est atteint grâce à un moteur de ce genre, plus particulièrement remarquable par le fait que la tuyère rotative d'admission et la tuyère rotative d'échappement sont logées, la première, dans un collecteur d'admission et, la seconde, dans un collecteur d'échappement formant, chacun, une chambre ou espace entourant, respective- ment, ladite tuyère d'admission et ladite tuyère d'échappement, sur une large portion de leur périphérie, ces chambres étant séparées de manière étanche et agencées de manière à permettre une circulation des gaz à l'extérieur et le long desdites tuyères rotatives.
Grâce aux dispositions caractéristiques ci-dessus, la circulation des gaz s'effectue à la fois, par l'intérieur et par l'extérieur des tuyères de distribution rotatives, dans l'espace ménagé entre ces dernières et la surface interne desdits collecteurs, dans lequel tourbi llonne la veine gazeuse (carburant et/ou comburant), de sorte que, dans le cas de l'alimentation, tous les cylindres sont alimentés sensiblement dans les mêmes conditions, aussi bien en volume qu'en qualité du mélange gazeux, si bien que l'on obtient une mei lleure combustion et un mei lleur équi libre du moteur.
De même, l'évacuation des gaz qui s'effectue à la fois par l'intérieur et par l'extérieur de la tuyère rotative d'échappement, se trouve grandement améliorée. En outre, grâce à ces dispositions caractéris¬ tiques, i l est possible de placer le ou les carburateurs, ou autres dispositifs d'alimentation (injecteurs, etc) et l'échappement, en différents emplacements de La culasse, ce qui constitue un avantage très appréciable lorsque les moteurs doivent être logés dans des volumes réduits.
Selon une autre disposition caractéristique de l'invention, chaque orifice d'admission et d'échappement est équipé d'au moins un siège mobile permettant de modifier la section de passage des fluides, ainsi que Le moment ou instant de la fermeture ou de L'ouverture dudit orifice, et des moyens de réglage permettent de régler La position de ces sièges mobi les, ces moyens comprenant un cylindre installé, de manière étanche, à travers la paroi étanche séparant Les collecteurs d'admission et d'échappement, et dans lequel est logé un piston soumis à L'action d'un ressort de compression tendant à le repousser dans La direction du collecteur d'échappement, l'une des faces au moins de ce piston étant reliée, au moyen d'une* articulation, à une tige de commande elle-même reliée à une bielLette calée sur un arbre sur lequel sont également calées des bieLLettes reliées, chacune, par l'intermédiaire d'une tringlerie de transmission à L'un au moins des sièges mobi les de L'un au moins des obturateurs rotatifs.
Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la partie supérieure d'un cylindre équipé d'un dispositif de distribution selon l'invention.
La figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une tuyère distributrice rotative constituée de deux obturateurs disposés dans le prolongement l'un de l'autre.
La figure 2bis représente, par deux demi-coupes axiales, deux autres exemples de conformation d'une tuyère distributrice rotative constituée de deux obturateurs assemblés dans le prolongement l'un de l'autre.
La figure 3 est une vue en coupe axiale de l'embout d'entraînement d'une tuyère rotative.
La figure 3bis est une vue de face de l'extrémité de cet embout.
La figure 4 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation de l'embout opposé de la tuyère.
La figure 5 est une vue en plan et en coupe d'un ensemble de distribution selon l'invention. Les figures 6 à 9a i llustrent le fonctionnement du système de distribution selon l'invention.
La figure 10 est une vue à caractère schématique, en plan et en coupe, d'un exemple de réalisation de tuyères rotatives d'admission et d'échappement équipant la partie supérieure d'un moteur à quatre cylindres.
La figure 10 bis est une vue à caractère schématique et à plus grande échelle selon la ligne 10 - 10 de la figure 10.
La figure 11 est une vue en perspective et en coupe i llustrant un dispositif de commande du système de réglage des sièges mobi les des obturateurs rotatifs.
La figure 12 est une vue en coupe transversale d'un obturateur rotatif et de ses sièges mobiles.
La figure 13 est une vue en perspective de L'un de ces sièges mobi les.
La figure 14 est une vue de face d'une flasque Latérale de guidage des sièges mobi les.
On se reporte auxdits dessins pour décrire un exemple de réalisation avantageux, bien que nullement limitatif, du moteur à combustion interne selon l'invention et, plus particulièrement du dispositif de distribution équipant ce moteur.
La figure 1 montre la partie supérieure d'un cylindre 1 et une culasse 2 fixée à la partie supérieure de ce cylindre et délimitant la chambre de combustion ou d'explosion 3. Dans la culasse 2, par exemple exécutée en aluminium spécial et avec une conformation appropriée, sont ménagés les orifices d'admission 4 et d'échappement 5 eux-mêmes équipés des sièges 6, 7, respectivement, des obturateurs. Les obturateurs sont constitués par des éléments rotatifs 8, 9, creux, de section circulaire, dans la paroi latérale desquels est ménagée une lumière 10, 11, respectivement, pour chaque cylindre du moteur à servir ou à desservir. Ces obturateurs peuvent avoir une forme cylindrique, ou conique, ou ovoïdale, voire sphérique. En fonction du nombre de cylindres à servir ou à desservir, deux ou plus de deux obturateurs rotatifs 8, 9 sont assemblés en succession et en alignement, par exemple par vissage ou autrement. La figure 2 i llustre deux obturateurs rotatifs cylindriques 8a, 8b assemblés l'un à la suite de l'autre et destinés à équiper un moteur bicylindre. Les ensembles T ainsi réalisés seront désignés sous le nom de "tuyères rotatives" dans l'exposé qui suit, afin de faci liter la description.
La figure 2bis montre deux autres exemples de conformation de tuyère distributrice rotative T constituée de deux obturateurs 8 ou 8' assemblés dans le prolongement l'un de l'autre, avec une aptitude de coulissement d'amplitude limitée l'un par rapport à l'autre, au moyene de simples cannelures 61, ce qui permet de solutionner les problèmes qui pourraient découler des effets de la dilatation ou d'un léger défaut d'alignement. En outre, sur cette figure, les obturateurs 8 de la demi-coupe inférieure présentent une conformation concave, tandis que les obturateurs 8' de la demi-coupe supérieure présentent une forme renflée dans leur partie centrale, une telle forme augmentant la capacité d'introduction des gaz frais dans les cylindres.
Comme indiqué précédemment, le nombre d'obturateurs 8 ou 9 constituant chaque tuyère d'admission T-8 et chaque tuyère d'échappement T-9 est fonction du nombre de cylindres du moteur. Ainsi, la figure 10 montre des tuyères rotatives d'admission T-8 et d'échappement T-9 constituées, chacune, par un alignement de quatre obturateurs 8a, 8b, 8c, 8d, ou 9a, 9b, 9c, 9d, respectivement, dont les lumières 10a, 10b, 10c, 10d ou 11a, 11b, 11c, 11d sont décalées de 90 degrés . Les obturateurs tels que 8a, 8b, 8c, 8d, ...., ainsi alignés et solidaires les uns des autres en rotation, constituent un ensemble tubulaire selon lequel lesdits obturateurs se trouvent en communication permanente par leur alésage. On conçoit que les tuyères rotatives T-8 et T-9 peuvent être agencées et di mens i onnées pour servi r ou desservir un nombre variable de cylindres dont Les axes peuvent être ou non parallèles.
Chaque tuyère T est, par exemple, constituée de pièces tubulaires en acier usiné et dont les surfaces extérieures et, au besoin, intérieures, peuvent être pourvues, sur tout ou partie de Leur Longueur, d'un revêtement en céramique ou autre matériau capable de résister aux chocs thermiques et autres, lors des phases : explosion, détente et échappement, notamment dans le cas d'un moteur à combustion interne.
L'une des extrémités des tuyères T-8 et T-9 est munie d'un embout d'entraînement et de guidage désigné dans son ensemble par la référence 12 (figure 3), tandis que L'extrémité opposée de ladite tuyère peut être pourvue d'un embout de fermeture 13 (figure 5) qui peut être constitué par une simple plaque fixée, de manière étanche, par vissage, sur ladite extrémité, ou d'un embout 14 comportant un prolongement axial tubulaire 14a (figure 4) permettant, suivant le cas> son raccordement, par exemple au moyen d'un joint rotatif, à une conduite d'arri ée de mélange carburé ou à un conduit d'échappement.
Chaque tuyère rotative T-8 et T-9 ainsi réalisée et équipée, comporte, selon le ode d'exécution des figures 2 et 5, à distance de ses portions munies des lumières 10 ou 11, des parties de diamètre plus réduit 15a, 15b, 15c (figure 2) sur lesquelles sont calées Les bagues intérieures des roulements 16a, 16b, 16c assurant le guidage en rotation et le positionnement en translation desdites tuyères. Les bagues extérieures de ces roulements sont fixées à la paroi de logements décrits dans la suite du présent exposé et ménagés dans la culasse 2. Les roulements précités pourraient être remplacés par des bagues. Chaque roulement 16a, 16b, 16c ou bague de frotte¬ ment externe est entouré par deux bagues excentrées et concentriques 17, 18 dont L'une au moins peut être entraînée en rotation, avec toutefois une possibi lité de mouvement angulaire Limité. Cet ensemble, roulement et bagues, est maintenu et guidé, au niveau des paliers, entre deux paires de demi -coqui l Les 19. L'une des demi -coqui l Les de chacune de ces paires de demi- coqui lles 19 est munie d'un ergot 19a. Ces ergots 19a pénétrent dans l'une des faces de l'une et de l'autre des deux bagues excentrées, de sorte que L'on obtient un mouvement de déplacement tendant à éloigner ou à rapprocher la tuyère rotative T-8, T-9 des sièges 6, 7 (qui sont décrits plus en détai l dans la suite du présent exposé), par une simple rotation de ces demi- coqui lles dont le mode de fixation sur la culasse permet de multiplier les positions angulaires.
De ce fait, une faci lité de réglage apparait ; Les vis 20 fixant ces demi -coqui l Les sur Les paliers étant directement accessibles après dépose des éléments 29 et 30 obturant les ouvertures non uti lisées dans La culasse pour l'entrée ou la sortie des fluides. Le positionnement axial des tuyères rotatives T-8, T-9 dans leurs roulements 16a, 16b, 16c, est assuré par un épaulement usiné 22 sur Lequel vient buter l'une des faces latérales de l'a cage desdits roύle.ments dont l'autre face est bloquée par l'extrémité de la cage rotative suivante, ou par une bague fixe 23 en ce qui concerne le palier extrême 16c. Le rôle de cette bague, en ce qui concerne Le palier avant 16a, est tenu par un épaulement 24 orienté vers l'intérieur, que présente l'embout 12. Cet embout 12 comporte une portée lisse 25 sur Laquelle est montée la bague intérieure du roule¬ ment 16a et un arbre 26 sur lequel est fixée, par exemple par clavetage, une poulie crantée 27 entraînée par courroie crantée ou un pignon entraîné par chaîne. L'extrémité externe 26a de cet embout en acier peut être usinée ou conformée (figure 3bis) de manière à pouvoir entrainer un allumeur, par exemple du type Delco (Marque Déposée) ou un autre apparei l nécessaire au fonctionnement du moteur. Tout moteur possédant nécessairement deux tuyères rotatives T-8 et T-9, on peut prévoir d'entraîner un ou deux allumeurs desservant et alimentant, par un circuit différent, deux bougies 28 par cylindre, comme on peut le comprendre en considérant les figures 1 et 5. Ces bougies 28 peuvent être implantées verticalement ou avec un certain angle dans le plan axial de la culasse, dans deux passages réservés dans cette dernière et débouchant dans la chambre de combustion.
On souligne que, dans le cas d'un moteur diesel, la seconde perforation ménagée dans la culasse et aboutissant dans la chambre de combustion, peut être utilisée pour y loger une bougie de réchauffage ou aut re .
On observe aussi que les embouts 12 peuvent être accouplés au dispositif d'entraînement des pompes d'injection des moteurs diesel ou être uti lisés pour d'autres fonctions telles que, par exemple, la commande d'un apparei l d'injection directe.
L'accès aux embouts 12 et 13 des tuyères est extrêmement faci le après dépose des plaques avant 29 ou arrière 30 de la culasse 2.
Le graissage des roulements de guidage des tuyères rotatives s'effectue à partir du réseau de graissage alimenté par la pompe à huile du moteur située dans Le carter moteur. L'hui le, à travers un conduit débouchant dans les paliers, retenue par les demi-coqui l Les 19 bloquant les bagues concentriques et les cages exté¬ rieures des roulements, remplit son office et retourne dans le carter moteur par un autre conduit Libre et largement dimensionné.
Chaque tuyère rotative T-8 et T-9 entraînée par poulie 27 et courroie crantées, ou par pignon ou chaine, dont Le mouvement a pour origine La rotation du vi lebrequin d'un moteur à quatre temps, effectue une révolution pour deux tours de ce vi lebrequin.
Chaque élément obturateur de chacune des tuyères T-8 et T-9 présente une découpe ou lumière 10 ou 11, respectivement, soigneusement calibrée et dimensionnée et qui, lors de la rotation de la tuyère, communique périodiquement avec L'un des orifices 4 ou 5 débouchant dans La chambre de combustion de l'un des cylindres, suivant la fonction attribuée à la tuyère, cet orifice se trouvant fermé par la paroi cylindrique de l'obturateur entre deux passages de la Lumière. D'autre part, Lorsque la lumière 10 ou 11 a quitté la position de communication avec L'orifice 4 ou 5 d'accès à la chambre de combustion 3, elle débouche dans la cavité 31 ou 32 entourant la tuyère rotative T-8 ou T-9, respectivement. Les tuyères d'admission T-8 et d'échappement T-9 sont placées dans deux cavités voisines de forme cylindrique ou autres, ménagées dans la culasse 2 et séparées de manière étanche l'une de l'autre, ces cavités constituant, respectivement le collecteur d'admission 31 et le collecteur d'échappement 32. Ces collecteurs d'admission 31 et d'échappement 32 sont constitués par des chambres ou espaces longitu¬ dinaux qui entourent Les tuyères rotatives d'admission T-8 et d'échappement T-9, respectivement, sur la plus grande partie de Leur périphérie, ces chambres ou espaces Longitudinaux permettant La circulation des gaz à l'extérieur et le Long desdites tuyères distribu¬ trices. On comprend que, de la sorte, les gaz peuvent circuler librement aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur des tuyères. Pour permettre la libre circu- lation des gaz à L'extérieur et le Long des tuyères rotatives de distribution, les cages 63 qui assurent le positionnement des ensembles 16-17-18 constituant les paliers desdites tuyères et plus particulièrement Les cages recevant les paliers intermédiaires entre cylindres, ne sont pas étanches, mais ajourées ou pourvues de passages 62 autorisant cette Libre circulation (figures 10 et 10 bis) .
Les Lumières 10, 11 de chaque couple d'obturateurs jumelés 8, 9 des tuyères rotatives de distribution T-8, T-9, ont une position décalée angu La i rement L'une par rapport à l'autre, pour Leur permettre de remplir la fonction qui Leur est dévolue, c'est-à-dire "Admission" et "Echappement", respectivement.
Lors de La rotation du vilebrequin, les tuyères rotatives T-8 et T-9 sont entraînées en rotation à une vitesse qui est la moitié de celle de ce dernier, comme indiqué précédemment, de sorte que chacune d'elles effectue un demi-tour lorsque le vi lebrequin accomplit un tour. On peut uti liser la zone arrière de la culasse, après dépose de la plaque arrière 30 de celle-ci et sa traversée par perforation ou remplacement, puis après enlèvement des plaques 13 obturant l'extrémité des tuyères rotatives T-8, T-9, pour remplacer ces plaques 13 par des embouts 14 du genre de celui qui est i llustré à la figure 4 et comportant un manchon 14a suffisamment Long pour traverser des trous 56 réservés dans ladite plaque arrière 30 et déboucher hors de cette plaque (tracé en traits interrompus de la figure 5), qui recevra alors une cloison séparatrice verticale étanche (non représentée), disposée dans le prolonge¬ ment de la cloison 34 placée entre les cavités 31 et 32 renfermant les tuyères rotatives T-8 et T-9, respecti¬ vement, dans La zone extérieure des paliers arrière 16c. On pourra, dans ce cas, sans rechercher une étanchéité entre ces embouts rapportés 14 et la partie arrière 30 de la culasse, uti liser cette dernière pour recevoir des conduits destinés à l'alimentation des cylindres moteur et/ou à une évacuation des gaz brûlés. Toutefois, de manière préférée, les conduits d'alimentation et d'évacuation, communiquant avec Les collecteurs d'admission 31 et d'échappement 32, sont raccordés sur les parois Latérales 21 de La ou des culasses 2 ou sur le ou les couvercles 33 coiffant celle-ci ou celles-ci, lesquels peuvent présenter des orifices 58a, 58b, respectivement, de raccordement aux conduits d'arrivée des gaz frais ou d'évacuation des gaz brûlés (non représentés) . Ce ou ces couvercles, sur la partie supérieure, se rejoignant dans l'axe de la cloison médiane étanche 34 séparant les tuyères rota¬ tives T-8 et T-9, sont, d'une part, fixés d'un côté sur cette dernière, et pour les autres côtés, vissés sur la ou les culasses en laissant Libres Les têtes des boulons de serrage et les orifices pour bougies, injecteurs ou autres.
On observe que tout conduit, véhiculant un fluide - 1 3 -
et débouchant en un point quelconque d'une cavité constituant un collecteur d'admission 31 ou d'échappe¬ ment 32 et ménagée dans la culasse 2 autour de l'une des tuyères rotatives T-8 ou T-9, voit Le transfert de ce fluide largement faci lité par La possibi lité qu'i l a de passer d'une cavité à L'autre, par l'intérieur d'une tuyère qui fait office de conduite dans ce cas.
En considérant l'application de l'invention à un moteur bicylindre et en se reportant à L'exemple i llustré à la figure 5, on peut comprendre le rôle déterminant de l'évidement interne des tuyères.
Alors que les lumières 10', 11 ' des obturateurs 8a, 9a, des tuyères T-8, T-9 desservant Le cylindre I se trouvent en position basse, celles 10", 11" qui desservent Le cylindre II sont en position haute, à 180 degrés des précédentes et en libre communication avec La cavité environnante, que Les orifices d'alimentation ou d'échappement ménagés dans la ou les culasses soient Latéraux (57) ou verticaux (58à, 58b), ou ménagés à L'arrière (56) des tuyères T-8 ou T-9, Le Libre cheminement des fluides autour et par l'intérieur de ces dernières en favorise L'écoulement rapide.
En outre, i l faut noter les grandes faci lités qui sont offertes quant à La disposition des entrées ou sorties de fluides. On peut, dans le cas d'un moteur à quatre cylindres n'avoir qu'un seul ou de multiples points d'entrée et/ou de sortie, car toutes les surfaces latérales ou supérieures, à L'exception des emplacements de positionnement des paliers avant, arrière et intermédiaire entre cylindres peuvent être ajourées et raccordables à l'arrivée ou à L'évacuation des f luides .
Par contre, le système d'admission et le système d'échappement sont séparés de manière étanche par la cloison médiane 34, comme indiqué précédemment.
Les figures 6-6a, 7-7a, 8-8a, 9-9a, sont des vues associées deux à deux et à caractère schématique illustrant le cycle à quatre temps d'un moteur à explo¬ sion équipé du dispositif de distribution selon l'in- • vention, en considérant un seul cylindre dudit moteur. Premier temps : admission (figures 6 et 6a)
Sur la figure 6, le piston P se trouve au PMH (point mort haut) à la fin de sa course de remontée terminant un cycle à quatre temps. La lumière 11 de L'obturateur rotatif d'échappement 9 communique encore avec Le cylindre 1 tandis que La lumière 10 de l'obturateur d'admission 8 entre en communication avec ledit cylindre. Sur La figure 6a, le piston P descend, L'obturateur rotatif d'échappement 9 ferme L'orifice d'échappement 5, tandis que L'obturateur rotatif d'admission 8 communique, par L'intermédiaire de sa lumière latérale 10, avec le cylindre 1 dans lequel est aspiré le mélange carburé.
Deuxième temps : compression (figures 7 et 7a) Sur la figure 7, Le piston P est au PMB (point mort bas), l'orifice d'échappement 5 est complètement fermé par l'obturateur rotatif d'échappement 9, tandis que la lumière 10 de l'obturateur rotatif d'admission 8 communique encore, par un passage de section réduite, avec Le cylindre 1. Sur la figure 7a qui montre Le piston 1 lors de sa course de remontée, Les orifices d'échappement 5 et d'admission 4 sont hermétiquement fermés par Les obturateurs rotatifs d'échappement 9 et d'admission 8, respectivement ; les gaz sont comprimés dans La partie supérieure du cylindre. Troisième temps : explosion et détente (figures
8 et 8a)
Sur la figure 8, Le piston P est de nouveau au PMH, Les orifices d'échappement 5 et d'admission 4 sont toujours obturés par les obturateurs d'échappement 9 et d'admission 8, respecti ement. L'inflammation du mélange comprimé provoquée avant que Le piston P n'atteigne Le PMH entraîne l'explosion qui propulse le piston P vers le bas (figure 8a).
Quatrième temps : échappement (figures 9 et 9a)
Sur la figure 9, le piston P est de nouveau au PMB, la lumière 11 de L'obturateur rotatif d'échappe¬ ment entre en communication avec L'orifice d'échappe¬ ment 5 du cylindre 1, Les gaz brûlés commencent à s'écouler vers l'extérieur. Sur la figure 9a, Le piston est en cours de remontée, la Lumière 11 communique avec l'orifice d'échappement 5, les gaz brûlés restant dans le cylindre sont expulsés par ledit piston.
Lorsque le piston atteint le PMH (figure 6), le cyc le est ter i né .
On constate que lorsque le piston P d'un cylindre 1 a franchi le PMB à la fin de sa course de détente et commencé sa course de remontée (figure 9a), l'obtura¬ teur rotatif d'échappement 9 affecté à ce cylindre se trouve en position ouverte et le reste jusqu'à ce que ledit piston ait franchi Le PMH (figure 6) ne se fermant ensuite (retard à la fermeture de l'oburateur d'échappement) que par le mouvement de rotation qui Lui est transmis par l'intermédiaire de La poulie crantée ou pignon qui l'entraîne (figure 6a). Dans le même temps, la lumière 10 de l'obturateur rotatif d'admission 8 entre en communication avec L'orifice d'admission 4 (avance à l'ouverture de L'obturateur rotatif d'admission) et le reste jusqu'au moment où le piston P poursuivant sa course d'aspiration (figure 7) a franchi à nouveau Le PMB (retard à la fermeture de l'obturateur rotatif d'admission) et amorce sa course de compression (figure 7a).
D'autre part, pendant La phase de détente et avant que le piston 1 ait atteint le PMB, La Lumière 11 de l'obturateur rotatif d'échappement 9 entre en contact avec L'orifice d'échappement 5 et permet L'écoulement des gaz brûlés vers l'extérieur sous l'effet de Leur détente (avance à l'ouverture de l'obturateur d ' échappement) .
Selon . une autre disposition caractéristique de. L ' i nvent i on, chaque orifice d'admission 4 et d'échappe- ment 5 est équipé d'au moins un siège mobi le 6 ou 7 permettant de régler la section de passage des fluides et, de préférence, de deux sièges mobi les susceptibles d'être rapprochés pour diminuer cette section ou éloignés l'un de l'autre pour augmenter celle-ci. Le réglage du dispositif de distribution précédemment décrit, est obtenu au moyen d'un système de réglage de La position des sièges 6 et 7 des obturateurs rotatifs 8 et 9, respectivement, permettant de modifier Les temps de passage des fluides en diminuant ou en augmentant la section de l'ouverture d'accès aux orifices d'admission 4 et d'échappement 5. On observe que le réglage de La position des sièges 6 et 7 permet également de régler Le moment ou instant de La fermeture et/ou de l'ouverture des orifices d'admission et d'échappement.
On a représenté, sur la figure 1, deux modes d'exécution des tringleries d ' act i onnement de ce dispositif de réglage.
Sur Le côté gauche de la figure, on voit un premier mode d'exécution suivant lequel les sièges mobi les 7 sont reliés à des leviers de commande 35 pouvant être actionnés à distance, à partir de l'extérieur de la culasse.
Sur Le côté droit, est représenté un dispositif de réglage suivant lequel toutes les fonctions de modification de la position des sièges mobi les sont contenues et actionnées à L'intérieur de la culasse, dans Le volume existant entre cette dernière et la tuyère rotative T-8 ou T-9 et constituant le collecteur d'admission 31 ou d'échappement 32.
La commande de manoeuvre permettant de modifier, en cours de marche, La position des sièges mobiles peut être obtenue grâce au dispositif de réglage décrit ci-après et représenté à La figμre 11.
Ce dispositif de conception très simple, se compose d'un cylindre 36 en métal usiné, fixé à travers la paroi transversale étanche 34 séparant Les collec¬ teurs d'admission 31 et d'échappement 32. Le cylindre 36 comporte, par exemple dans sa partie intermédiaire, une collerette 37 pourvue de trous et permettant sa fixation, au moyen de vis 38, sur ladite paroi . Pour diminuer L'influence thermique sur le dispositif, la partie du cylindre se trouvant implantée dans le collecteur d'échappement 32 est, de préférence, aussi réduite que possible. Le fond du cylindre, côté "Echappement", est fermé par un bouchon 50 fixé de manière amovible sur l'extrémité du cylindre, par exemple par vissage, ce bouchon comportant un trou 39 permettant Le passage et le débattement d'une tige de commande 40a reliée : - d'une part, par l'intermédiaire de l'une de ses extrémités et au moyen d'une articulation, par exemple d'une articulation sphérique 41, à un piston 42 logé avec une aptitude de coulissement dans ledit cylindre, et, - d'autre part, par l'intermédiaire de sa seconde extrémité et au moyen d'un simple axe goupi llé 43, à une biellette 44 rigidement fixée sur un arbre 45.
En cas d'uti lisation avec un turbo compresseur, le passage 39 traversé par La tige 40a sera muni d'un joint torique, puisque, dans ce cas, l'effet dépressif sera annu lé .
Le fond opposé du cylindre comporte un épaulement intérieur 46 contre lequel est calée L'une des extré¬ mités d'un ressort de compression 47 dont l'autre extrémité s'appuie contre le piston 42, ce ressort ayant pour fonction de repousser ledit piston en direction du collecteur d'échappement 32, lorsque les pressions ou dépressions diminuent ou cessent.
Les caractéristiques de ce ressort (diamètre, diamètre du fi l, pas et nombre des' spires, Longueur, matériau) sont déterminées en fonction de l'uti lisation recherchée et du mi lieu dans lequel i l travai lle.
La compression de ce ressort peut être modifiée par la simple adjonction d'une ou plusieurs ronde l Les-ca les placées dans Le fond du cylindre, contre L'épaulement 46. D'autre part, L'extrémité du ressort orientée vers l'intérieur du cylindre 36 est logée dans une gorge créée dans le fond du piston Lequel possède également une portion de guidage 42a de diamètre réduit, orientée en direction de l'épaulement 46 et s'opposant au flambage éventuel dudit ressort. Le bouchon 50 permet d'éviter Le déplacement excessif du piston 42 sous l'effet du ressort 47. IL protège également le piston de la chaleur, tandis que son trou central 39 autorise à la fois le débattement de la tige 40a et Le passage des gaz agissant sur Le fond dudit piston.
En outre, Le piston est muni, par exemple au voisinage de chacune de ses extrémités, d'un segment d'étanchéité 48 exécuté en fonte nitrurée ou autre matériau.
On observe que L'étanchéi é absolue n'a pas de raison d'exister et qu'un jeu de dilatation entre cylindre 36 et piston 42 doit être prévu au départ pour tenir compte de l'influence thermique, notamment du côté "Echappement", lors d'un fonctionnement prolongé. De préférence, Le piston 42 comporte également un évidement périphérique 49 prévu entre les gorges des segments d'étanchéité 48, cet évidement étant destiné à être garni d'une graisse T.H.T., lors du montage ou éventuellement ultérieurement, grâce à un graisseur (non représenté) débouchant dans le cylindre 36. La face du piston 42 orientée en direction du collecteur d'admission 31, est, de préférence, également assujettie, au moyen d'une articulation et, par exemple, au moyen d'une articulation sphérique, à une tige 40b, comparable à La tige 40a, et elle-même reliée à un ensemble biellette-arbre-biellettes- semblable à celui précédemment décrit. Les tiges 40a et 40b peuvent avoir une longueur réglable et être agencées de toute manière connue en soi pour présenter cette caractéristique.
Comme indiqué précédemment, dans les montages suivant lesquels l'une des portions extrêmes de l'ensemble piston 42-cylindre 36 est appelé à être exposée à une chaleur importante, La majeure partie de cet ensemble sera positionnée du côté "Admission" où les conditions de température sont différentes et extrêmement plus basses.
On comprend que la dépression créée en un point dans La phase "Admission", conjuguée à la pression engendrée lors de l'évacuation des gaz pendant La phase "Echappement" dans un moteur à explosion, agissant de part et d'autre sur les faces opposées du piston 42, provoque un mouvement de translation de ce piston qui grâce aux deux tiges mobi les 40a, 40b reliées, au moyen d'articulations, d'une part, pour chacune d'elles, au piston et d'autre part, à une biellette 44 fixée sur l'arbre 45 entraîne un faible mouvement de rotation dudit arbre. Sur L'arbre 45, sont également caLées des biellettes de transmission 59 reliées aux tringleries de manoeuvre des sièges mobi les 6 et 7 des obturateurs rotatifs 8 et 9 des tuyères de distribution T-8, T-9. On conçoit que l'on peut fixer autant de biellettes 59 que cela est nécessaire en différents endroits souhaitables de l'arbre 45. On observe que Les biellettes 44 et/ou 59 peuvent être de longueurs différentes et placées en fonction des besoins et dans des positions variées, sur L'arbre 45, suivant l'amplitude du mouvement que l'on souhaite leur faire transmettre, étant entendu que l'on peut, si nécessaire : - augmenter La capacité de l'ensemble cylindre 36-piston 42, en développant son diamètre ;
- allonger la ou les biellettes principales reliées à ou aux arbres à desservir ;
- augmenter le nombre d'ensembles cylindre 36-piston 42 ou conjuguer les montages précédemment décrits.
L'arbre 45 est relié aux sièges mobi les 6 et 7 des obturateurs 8 et 9, respectivement, par l'intermédiaire des biellettes 59 et d'une tige 60, aux tringleries de transmission 51 agissant directement sur lesdits obturateurs et dont un mode d'exécution est visible sur La partie droite de La figure 1.
Au nombre de quatre par cylindre, chacun des sièges mobi les 6 ou 7 placé dans la partie de la culasse 2 pourvue d'un orifice d'admission 4 ou d'évacuation 5 des fluides, vient se loger dans un emplacement usiné directement dans ladite culasse. Ces sièges 6, 7 ont une forme incurvée, comme on le voit notamment sur Les figures 1, 12 et 13.
La forme de cet usinage concourt à créer un espace régulier entre la tuyère rotative T-8 ou T-9 et les sièges mobiles, respectivement 6 ou 7, quelle que soit sa position. Le déplacement de ces derniers, sous L'action des biellettes qui commandent leur mouvement, entre le bloc culasse et la tuyère rotative à laquelle i ls sont affectés, est ainsi parfaitement contrôlé. Chaque extrémité d'un siège mobi le est limitée dans son déplacement latéral, par une flasque Latérale 52 qui sert également à améliorer l'étanchéité entre le siège mobile 6 ou 7 et la tuyère rotative T-8 ou T-9. En outre, les flasques Latérales 52 comportent, sur leur face interne, une rainure courbe 53 dans laquelle est engagé un ergot 54 que comporte latéralement le siège mobi le 6 ou 7 et qui permet de Limiter Le déplacement dudit siège.
On observe que la couche en céramique armée des tuyères T-8 et T-9 ne fait qu'effleurer une infime partie des sièges mobiles 6 ou 7 dont la longueur, La largeur et l'épaisseur sont déterminées en fonction du diamètre du cylindre desservi.
Les sièges 6 ou 7 étant soumis à des chocs thermiques et autres et à des agressions chimiques, sont également traités pour pouvoir résister à ces actions nuisibles en uti lisant, soit, de préférence, des céramiques armées de mélanges appropriés, soit des aciers haute résistance alliés à des produits spéciaux. Les sièges 6 ou 7, de forme incurvée comme indiqué précédemment, sont prolongés, à l'opposé de Leur bord Libre, par des tiges espacées 55, également incurvées et disposées à égale distance des bords Latéraux desdits sièges, ces tiges comportant une tête 55a par l'intermédiaire de Laquelle elles sont reliées, au moyen d'une articulation, à la tringlerie 51 (côté droit de La figure 1) ou aux Leviers de commande 35 (côté gauche de la figure 1), suivant L'option de commande adoptée pour obtenir Le déplacement des éléments de sièges mobiles 6 ou 7.
L'invention apporte une amélioration importante, par rapport aux systèmes de distribution traditionnels à soupapes, car elle autorise La suppression de ces dernières et de la totalité de leurs ressorts ou autres systèmes de rappels, ce qui permet d'envisager une augmentation sensible de La vitesse de rotation des moteurs et de Leur rendement.
On conçoit la grande simplicité et L'efficacité du système de distribution rotative résultant de la prévision, de préférence dans La culasse 2, de deux cavités cylindriques, étanches entre elles, mais communes à l'ensemble des cylindres à servir.
L'une de ces cavités formant le collecteur commun 31 pour l'admission de l'air carburé ou non, ou gazéifié, nécessaire au bon fonctionnement du moteur, contient L'ensemble rotatif T-8 et ses sièges 6, 7 mobiles ou pas, remplaçant les soupapes d'admission et tous Les dispositifs de fonctionnement de ces dernières.
Cette cavité, de par sa forme et de par son volume nettement supérieur à celui nécessaire au bon fonctionnement de l'ensemble rotatif complet et de ses sièges ainsi que de tous les organes influant sur la modification de position de ces derniers, assure Le Libre transfert des gaz d'un point quelconque à l'autre à L'intérieur de cette cavité, autour de l'ensemble rotatif et au mi lieu des organes annexes permettant et faci litant le cheminement des gaz vers le ou Les cylindres alimentés également par L'intérieur de l'ensemble rotatif. Elle peut être ajourée suivant les besoins en de multiples endroits et raccordée en un ou plusieurs points avec les arrivées extérieures d'air ou de mélanges gazeux nécessaires au bon fonctionnement du moteur . L'autre cavité, formant collecteur commun 32 pour la sortie des gaz brûlés, contient L'ensemble rotatif T-9 et ses sièges 6, 7 mobi les ou pas, remplaçant les soupapes d'échappement et tous les dispositifs de fonctionnement de ces dernières. Cette cavité 32, dont La forme et le volume peuvent être totalement différents de ceux de la cavité 31, doit contenir très aisément l'ensemble rotatif, les sièges mobi les ou pas, ainsi que tous Les organes influant sur la modification de position de ces derniers ; elle assure Le libre transfert des gaz brûlés, d'un point quelconque à l'autre, à l'intérieur de cette cavité, autour de l'ensemble rotatif et au mi lieu des organes annexes, permettant et faci litant le cheminement des gaz brûlés des cylindres vers L'extérieur, améliorant très sensiblement leur évacuation, se faisant également par L'intérieur de L'ensemble rotatif.
Elle peut être également ajourée suivant les besoins en de multiples endroits et raccordée en un ou plusieurs points avec un ou plusieurs conduits d'évacuation de gaz.
Dans L'application aux moteurs à refroidissement par air, la mise en oeuvre de l'invention n'impose pas de modifications conséquentes. Les parties extérieures de la ou des culasses peuvent cependant dans ce cas, être munies d'ai lettes de formes et dimensions appro¬ priées pour évacuer l'excédent de calories et assurer le bon refroidissement de la ou des culasses de ce type de moteur. En cas d'uti lisation du moteur par basse tempéra¬ ture, voire par température négative, quel que soit Le système de refroidissement uti lisé, on observe que le pré-chauffage des fluides à l'admission est assuré, dès la mise en fonctionnement du moteur, par l'apport calorifique que transmet La cloison médiane de la zone d'échappement à La zone d'admission, ce qui évite Le givrage dans cette dernière.
Cette cloison médiane sert, par ai lleurs, dans l'autre sens, à un transfert de frigories appréciables, en permettant ainsi un refroidissement des gaz brûlés. Ces apports de calories ou de frigories peuvent être augmentés, suivant les besoins, soit par La prévision d'ai lettes judicieusement placées, soit par une réduction de l'épaisseur de cette cloison, soit encore par son remplacement partiel par une partie d'échange exécutée dans un métal ayant un coefficient de conductibi lité calorifique plus élevé.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. - Moteur à combustion interne mu Iti cy Li ndre . comprenant au moins un groupe de cylindres (1) dont les chambres de combustion (3) sont pourvues, chacune, d'un orifice d'admission (4) et d'un orifice d'échappement (5), les orifices d'admission (4), d'une part, et Les orifices d'échappement (5) d'autre part, dudit groupe de cylindres (1) étant disposés en alignements, les moyens de distribution permettant l'ouverture et la fermeture desdits orifices d'admission (4) et d'échappement (5) comprenant deux tuyères rotatives (T-8, T-9), de section circulaire, formées, chacune, d'une pluralité d'obturateurs creux alignés (8a, 8b) Les uns à la suite des autres et communiquant entre eux, et dont la paroi latérale est pourvue d'une pluralité de lumières (10a, 10b, 10c, 10d ; 11a, 11b, 11c, 11d) dont le nombre correspond à celui des cylindres à servir ou à desservir, l'une (T-8) de ces tuyères rotatives permettant l'ouverture et la fermeture des orifices d'admission alignés (4) du groupe de cylindres (1), tandis que La seconde (T9) permet L'ouverture et la fermeture des orifices d'échappement alignés (5) dudit groupe de cylindres ; caractérisé en ce que La tuyère rotative d'admission (T-8) et La tuyère rotative d'échappement (T-9) sont logées, la première, dans un collecteur d'admission
(31) et, la seconde, dans un collecteur d'échappement
(32) délimitant, chacun, un espace ou chambre entourant, respect ivement, Ladi te tuyère d'admission (T-8) et ladite tuyère d'échappement (T-9), sur une grande portion de Leur périphérie, ces chambres (31, 32) étant séparées de manière étanche et aménagées de façon à permettre une libre circulation des fluides gazeux à L'extérieur et le Long desdites tuyères rotatives de distribution (T-8, T-9) .
2. - Moteur à combustion interne mu It i cy li ndre, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les coLLecteurs d'admission (31) et d'échappement (32) sont constitués par des cavités ménagées dans La culasse (2) dudit moteur.
3. - Moteur à combustion interne mu It i cy l i ndre, suivant L'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que Les tuyères rotatives d'admission (T-8) et d'échappement (T-9) sont montées tournantes dans des roulements ou bagues (16a, 16b, 16c), Les cages (63) supportant ces roulements ou bagues étant pourvues de passages ou ajours (62) permettant une libre circulation des gaz d'un bout à l'autre des collecteurs d'admission (31) et d'échappement (32).
4. - Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque orifice d'admission (4) et/ou d'échappement (5) est équipé d'au moins un siège mobi le (6, 7) permettant de modifier la section de passage des fluides, et le moment ou instant de La fermeture ou de l'ouverture dudit orifice, ces sièges mobi les (6, 7) étant Logés à L'intérieur des cavités constituant Les collecteurs d'admission (31) et d'échappement (32).
5. - Moteur à combustion interne selon La revendication 4, caractérisé en ce que chaque orifice d'admission (4) et/ou d'échappement (5) est muni de deux sièges mobi les (6, 7) montés avec une aptitude de mouvement de rapprochement ou d ' éca rtement, ces sièges mobi les (6, 7) étant logés à l'intérieur des ca ités constituant les collecteurs d'admission (31) et d'échappement (32).
6. - Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une des extrémités des obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9) est munie d'un embout d'entraînement (12) et en ce que La portion extrême (26a) de cet embout est agencée ou conformée pour assurer L'entraînement d'un apparei l nécessaire au fonctionnement du moteur.
7. - Moteur à combustion interne suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une des extrémités des obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9) est munie d'un embout (14) comportant un prolongement axial tubulaire (14a) de raccordement à un conduit d'arrivée de mélange carburé ou à un conduit d ' échappement .
8. - Moteur à combustion interne selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, dont les obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9) sont guidés en rotation au moyen de roulements ou de bagues (16a, 16b, 16c), caractérisé en ce que ces roulements ou bagues sont entourés par deux bagues excentrées et concentriques (17, 18) dont L'une au moins peut être entraînée dans un mouvement de rotation d'amplitude Limitée.
9. - Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que Les sièges (6, 7) des obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9) ont une forme incurvée et sont guidés dans des flasques latéra Les (52) .
10. - Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 4, 5 ou 9, caractérisé en ce qu'i l comporte des moyens de réglage de la position des sièges mobi les (6, 7) des obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9) .
11. - Moteur à combustion interne suivant La revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de La position des sièges mobiles (6, 7) des obturateurs rotatifs (8, 9) comprend un cy li ndre . (3.6) installé, de manière étanche, à travers la paroi étanche (34) séparant Les collecteurs d'admission (31) et d'échappement (32), et dans lequel est logé un piston (42) soumis à L'action d'un ressort de compression (47) tendant à le repousser dans la direction du collecteur d'échappement (32), l'une des faces au moins de ce piston (42) étant reliée au moyen d'une articulation (41) à une tige de commande (40a, 40b) elle-même reliée à une biellette (44) calée sur un arbre (45) sur Lequel sont également calées des biellettes (59) reliées, chacune, par L'intermédiaire d'une tringlerie de transmission (51), à l'un au moins des sièges mobi les (6, 7) de l'un au moins des obturateurs rotatifs (8, T-8 ; 9, T-9) .
12. - Moteur à combustion interne selon la revendication 11, caractérisé en ce que chacune des faces opposées du piston (42) est reliée, au moyen d'une tige (40a, 40b), et par l'intermédiaire d'une transmission (44, 45, 59) et d'une tringlerie (51) à l'un au moins des sièges (7, 8) de chaque obturateur rotatif (8, T-8 ; 9, T-9) .
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