MC1025A1 - Moteur circulaire à pistons - Google Patents

Description

MOTEUR CIRCULAIRE A PISTONS

BREVET D'INVENTION

Michel GATSERELIA

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La présente invention a pour objet un moteur à explosion, utilisable pour un cycle à quatre temps ou pour un cycle à deux temps, alimenté indifféremment par l'un quelconque des carburants classiques (essence minérale, super, kérosène, mazout), caractérisé par un principe, une forme et un fonctionnement nouveaux. Le principe consiste, d'une part, à remplacer les cylindres des moteurs traditionnels, qui servent de chambre de réaction, par une seule couronne creuse, que les géomètres appellent "tore"; d'autre part, à insérer dans ce tore deux ou quatre pistons, qui se substituent au piston unique des moteurs à cylindres.

La forme du carter, dont le tore forme la périphérie, est conçue en fonction de celui-ci et des organes de transmission nécessaires. Le carter aura donc nécessairement une forme circulaire. Le fonctionnement s'effectue par un parcours des pistons dans le tore, qui se répète de manière continue.

Par un seul parcours dans le tore, chaque piston joue successivement le rôle dévolu à chacun des temps du cycle.

Ces brèves considérations, qui définissent la substance de l'invention, permettent d'exposer en détail la marche du moteur nouveau et de décrire les pièces .qui le constituent.

La Figure 1 de la Planche I montre une coupe en élévation, par un plan vertical médian A-B, d'un carter.

La Figure 2 de cette même planche montre une vue extérieure en plan du carter.

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Les deux surfaces extrêmes de la coupe, T et ï" , sont deux sections diamétralement opposées du tore.

On comprendra aisément que cette chambre de réaction puisse,

sans pour autant modifier l'invention, se concevoir différemment. Par exemple, rien ne s'oppose à ce que l'on donne à cette chambre une section carrée ou elliptique ou encore polygonale, tout en lui conservant une forme circulaire.

Dans la version torique, les pistons prennent la forme d'un court boudin légèrement incurvé, selon une courbure de même centre que celui du tore. Leur section plane est un cercle de surface T (Fig. 1, Planche I).

Dans les autres versions - elliptique, carrée ou polygonale -les pistons auraient des sections planes respectivement elliptiques, carrées ou polygonales, mais ils resteraient néanmoins incurvés comme dans la version torique.

Dans toutes les versions, les faces opposées des pistons sont planes et elles forment entre elles un angle au centre de 40° environ.

Il s'ensuit que deux faces en regard sont parallèles.

Deux pistons opposés sont solidarisés par un disque D, dont il sera parlé ultérieurement.

La Planche II, qui reproduit des coupes par un plan horizontal C-D, d'un moteur à quatre pistons 1-2-3-4, montre clairement les positions qu'ils prennent successivement au cours d'un cycle.

Sur la Figure 3, on saisit les positions au moment du démarrage d'un moteur :

Le piston I a dégagé l'orifice d'admission Ad du mélange gazeux air-carburant; continuant son cheminement, ce piston I laisse derrière lui une capacité qui se remplit du mélange jusqu'à l'instant où le piston 4 l'obture.

La capacité comprise entre la face arrière du piston I et la face avant du piston 4 constitue ce que l'on pourrait appeler la "cylindrée" du moteur. Cet espace est bien visible sur la Figure 4.

La Figure 5 montre que 4 s'étant rapproché de I, comme il sera dit, a réalisé - au taux voulu - la compression du mélange gazeux juste au point du parcours où se trouve la bougie d'allumage.

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L'étincelle qui éclate alors produit l'explosion bien connue - en tout identique à celle des moteurs à cylindre - et le piston I est, de ce fait, à l'instar d'un obus, chassé brutalement en avant à une vitesse accrue.

5 Sa solidarité avec le piston 3 fait augmenter simultanément la vitesse de celui-ci, qui comprime alors par la force supplémentaire acquise, le mélange gazeux admis dans 1'entretemps entre sa face avant et la face arrière du piston 4.

Pendant ce temps, le cheminement du piston I s'est poursuivi : 10 il a dégagé l'orifice E d'échappement, qui permet l'évacuation des gaz brûlés, ceux-ci étant poussés au dehors par le piston 4 qui, à son tour, a été chassé comme l'avait été précédemment le piston I.

Ainsi se reproduit ce cycle à quatre temps, montré dans son 15 ensemble par la Figure 6, à un instant quelconque du fonction nement.

On constate par ce bref exposé que chaque piston produit un temps "moteur" durant chaque parcours dans le tore.

On rappelle ici, pour mémoire, que le volume du tore s'obtient 20 Par la formule :

2 2 V = 2 pi r R

dans laquelle :

r est le rayon de la section du tore, et R le rayon de la circonférence décrite 25 par le centre de la section (distance 0 0* de la Planche I).

La capacité du tore s'obtiendra, par conséquent, en mesurant r sur la section intérieure.

La capacité, qui croit en fonction des variations des paramètres r et R, est une fonction linéaire de troisième degré. 30 Le graphique, reproduit par la Planche III, montre quelques points singuliers de la capacité pour diverses valeurs remarquables de r et de R.

La valeur de ces capacités se lit en abscisse.

En première approximation, on peut considérer que les 4 pistons 35 occupent ensemble environ 44% de la capacité, une autre fraction de celle-ci est occupée par les gaz comprimés et les gaz brûlés; le restant représente l'espace dévolu à l'admission et, de ce fait, correspond à la "cylindrée".

Il est pertinent de l'évaluer au tiers de la capacité totale.

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Le graphique permet donc, à partir d'une capacité donnée, de trouver la cylindrée et, simultanément, les quotes d'encombrement du carter.

Par exemple, le point A correspond à une cylindrée de 1275 cc, avec des pistons de 72 mm de diamètre.

L'encombrement sera dans ce cas de : 150 mm x 2 = 300 mm, auxquels il faut ajouter deux rayons du piston, soit 2 x 72, d'où découle la quote de 300 + 144 = 444 mm.

Dans cet exemple, la longueur du piston serait :

3. 1416 x 444 x 40 , r,

= 154,9856 mm

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On constate aussi que l'admission du mélange carburant et l'évacuation des gaz brûlés n'exigent aucune -soupape, aucun clapet, aucun organe de fermeture ou d'ouverture, les pistons exécutant ces fonctions correctement, étant donné qu'ils sont 15 munis, comme les pistons des moteurs à cylindres, de segments dont les caractéristiques d'étanchéité sont largement éprouvées. Il a été dit que par suite de l'explosion (troisième temps du cycle), le piston qui avait dépassé la "zone rouge" - piston 1 sur la figure et son opposé le piston 3 - acquéraient un accrois-20 sement de vitesse.

Dans les infinitésimales portions de temps suivants, les couples de pistons 4-2, puis 3-1, puis 2-4 et de nouveau 1-3 et la suite, bénéficieront à leur tour d'accroissements identiques, tandis que dans les mêmes temps, la vitesse des autres couples 25 ne sera pas modifiée.

Tout ceci étant dit, il convient maintenant d'étudier les moyens de transmettre le travail des pistons à un arbre central de réception (R sur les dessins).

On peut concevoir diverses combinaisons d'organes de transmis-30 sion.

Dans le présent mémoire, on a retenu les combinaisons mécaniques figurées par les planches 4, 5, 6 et 7.

Dans ces différentes alternatives, les organes de transmission sont nécessairement logés dans le carter, auquel on a donné 35 la forme d'un tore.

Dans les versions qui adopteraient des formes différentes pour la chambre de réaction, seules les sections des surfaces T et T' ne présenteraient plus un périmètre circulaire mais les autres dispositions resteraient inchangées.

J .../...

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La Planche IV illustre une première combinaison, qui est décrite ici à titre explicatif mais non limitatif de la portée de l'invention.

Dans cet exemple, interviennent 3 organes principaux : 5 - les disques D

- la pièce mobile E, portant l'arbre central R

- la pièce mobile F, portant l'arbre secondaire S

La pièce F est un plateau-manivelle, dont la Figure 7 montre une coupe en élévation.

10 On remarque qu'à égale distance du centre 0', cette pièce porte deux manetons, M et M'.

Dans la cavité L, ménagée dans la face supérieure de la partie horizontale de chacun des manetons, vient se loger l'axe d'un disque D, qui fait corps avec celui-ci.

15_ Au centre de la face supérieure F, est ménagée une autre cavité qui reçoit l'arbre secondaire coudé S, qui fait corps avec F et dont l'axe est excentré d'une distance Q, par rapport à l'axe de l'arbre central R.

La face inférieure de F porte en son centre un arbre de pivote-20 ment I, dont l'extrémité basse se logera dans la pièce E,

ainsi qu'il sera dit.

L'arbre de pivotement porte un pignon P et un roulement à billes .

La pièce E, dont la Figure 7 montre une coupe en élévation,

n'est en définitive qu'une expansion prolongeant l'arbre central R.

Dans la face supérieure de E, la cavité H reçoit la base de l'abre de pivotement I, qui fait corps avec F, ainsi que déjà dit.

La pièce E est ceinturée par les roulements à billes et b3.

Les disques D et D^, superposés et concentriques, solidarisent chacun deux pistons opposés, comme il a été dit.

Leur centre commun se situe dans le prolongement de l'axe de l'arbre central R.

L'axe de cet arbre R coincide avec l'axe de la partie supérieure r de l'abre secondaire coudé.

La rotation des disques, provoquée par les explosions successives, a pour effet, grâce aux manetons M et M' :

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- de faire tourner le plateau-manivelle F,

- d'entrainer la rotation du pignon P, qui roule à l'intérieur de la couronne dentée fixe C, calée dans le carter et dont le diamètre est le double de celui du pignon,

5 - d'imprimer enfin, à la pièce E, donc à l'arbre central R, un mouvement continu.

L'arbre secondaire coudé S, calé en F, se trouve de la sorte entrainé aussi dans un mouvement de rotation, qui peut être utilisé à actionner par exemple, des éléments comme le ventila-10 teur, les pompes ou divers autres équipements.

On notera que les masses N sont des masses d'équilibrage. Les figures de la Planche 8 montrent les diverses positions que prennent successivement le pignon P et l'arbre qui le porte, ainsi que les chemins elliptiques parcourus par les manetons. 15 Ce mécanisme simple et robuste de transmission ne subit qu'un minimum de frottement et, par conséquent, ne provoque que de faibles pertes de temps.

Les Figures 8,9, 10 et 11 expliquent les modalités des manetons. La Planche V illustre une autre combinaison, également décrite 20 ici à titre explicatif mais non limitatif de la portée de 1'invention.

La différence fondamentale entre le système de la Planche IV et de la Planche V, consiste à utiliser un arbre unique pour remplir à la fois le rôle dévolu (Planche IV) à l'arbre de ré-25 ception R et à l'arbre secondaire S.

La forme particulière donnée à l'arbre unique (Fig. 12 de la Planche V), explique clairement le fonctionnement des organes de transmission.

On y retrouve les disques et les manetons M et M', les

30 pièces F et E, le pignon P, la couronne dentée intérieure C et les masses d'équilibrage N.

Par contre, il ne subsiste que deux roulements à billes. Le roulement et le roulement ont été éliminés et il est apparu un roulement B^.

35 La Figure 13 de la Planche V montre les lieux géométriques des manetons M et M'.

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La Planche VI, Figure 14, reproduit la combinaison de la Planche V mais appliquée ici à un moteur à deux tores, donc à huit pistons.

Le fonctionnement se comprend sans autre commentaire.

La Figure 15 de la Planche VII montre la combinaison figurée sur la Planche IV, appliquée ici à un moteur à deux disques pour une forme de carter de section rectangulaire avec culasse amovible.

La Figure 16 de la Planche VIII montre la combinaison de la Planche VI pour une forme de carter de section rectangulaire. La Figure 17 montre les lieux géométriques des manetons.

Si, dans ces diverses combinaisons, on introduit des relations dimensionnelles convenables entre les pistons et l'arbre de réception, on peut imprimer à celui-ci des vitesses déterminées. . Une bonne relation consiste à transmettre à l'arbre une vitesse de un tour pour un parcours des quatre pistons, mais ceci n'a évidemment rien d'impératif et tout autre rapport est possible.

Au lieu de combinaisons mécaniques comme celles décrites ci-dessus, il est possible d'utiliser une transmission hydraulique, électrique ou électronique.

Toute la question consiste à assurer la liaison entre pistons et arbre de réception.

Ce type de moteur circulaire se prête avantageusement à tous les usages des moteurs à explosion.

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Claims (1)

1. REVENDICATIONS

   1- Moteur à,explosion,caractéEise par le fait que les cylindres traditionnels sont remplacés par une chambre unique en forme de couronne creuse à parois épaisses,dont la section droite peut être indifféremment un cercle,une ellipse ou un polygone.

   2- Moteur selon la revendication 1,caractérisé par le fait que la couronne forme la périphérie du carter,lequel vaut au moteur son appellation de circulaire*,;3- Moteur selon la revendication 1,caractérisé par le fait que le périmètre extérieur de la couronne porte trois ajutages : le premier étant un orifice d'admission du carburant;le second un orifice d'évacuation des gaz brûlés;le troisième,un filetage pour fixer une bougie d'allumage»;4- Moteur selon la revendication 1,caractérisé par le fait que dans l'épaisseur de la paroi de la couronneront aménagés des canaux de circulation du fluide de refroidi ssement0;5- Moteur selon la revendication 1,caractérisé par le fait que sur le périmètre intérieur de la couronne,de part et d'autre d'une génératrice située dans le plan horizontal passant par le centre de la couronne,une fente continue la met en communication avec l'intérieur du carter,,;6- Moteur selon la revendication 1,caractérisé par le fait que la chambre unique constituée par la couronne creuse contient quatre pistons identiques,ayant une section de même forme que la cou-;ronr e„;7- Moteur selon la revendication 6,caractérisé par le fait que Ips pistons sont incurvés suivant un arc de cercle concentrique à la courbe de la couronne»;*

   8- Moteur selon la revendication 6,caractérisé par le fait que les faces des pistons en regard sont parallèles,,

   9- Moteur selon la revendication 6,caractérisé par le fait que deux disques superposés et concentriques,ayant pour axe un arbre central,sont glissés dans la fente revendiquée en 5 et solidarisent chacun deux pistons opposés»

   10- Moteur selon la revendication 6,caractérisé par le fait que la ronde continue des pistons dégage et obture périodiquement l'orifice d'admission et l'orifice d'évacuation sans le concours d'aucune soupape,clapet ou élément mobile quelconque,,

   11 - Moteur selon la refeendication 6,caractérisé par le fait qu1^

   chaque tour complet d'un même piston,celui-ci accomplit successivement les quatre temps d'un cycle :admis s ion,compression,explosion, échappemento

   12- Mpteur selon la revendication 9, caract éri sé par le fait que les d-~-deux disques sont munis de tous les organes nécessaires à la transmission du trairai! des pistons à l'arbre central»