MC425A1 - Moteur à combustion interne - Google Patents

Description

BREVET D 1 IIVEIÏIOII

Moteur à combustion interne.

Monsieur Roger Laurent Jean-Baptiste S A H 1 0 R I

La présente invention se rapporte de façon générale aux moteurs à combustion interne.

Elle a notamment pour but de permettre la réalisation dfun moteur à combustion interne à pistons alternatifs capable de supporter des régimes de rotation élevés et de fournir de grandes puissances spécifiques*

L'invention est matérialisée dans un moteur à combustion interne comportant au moins un groupe de cylindres formé par deux cylindres parallèles disposés de part et dfautre d'un arbre vilebrequin dont 1faxe principal est normal au plan contenant les axes des deux cylindres» chaque cylindre renfermant deux pistons

alternatifs montés en opposition afin de se déplacer en synchronisme et en sens opposés, les pistons de ces deux cylindres étant reliés deux à deux en diagonale par des éléments établissant entre eux une liaison directe ne passant pas par le vilebrequin, dont un maneton est toutefois attaqué par au moins un élément de cette liaison.

Ainsi, le vilebrequin n'a plus besoin de supporter, comme dans les moteurs connus, la somme des poussées dues aux explosions ou combustions et aux effets d'inertie des pièces en mouvement, et l'action exercée sur lui est limitée à la différence entre ces efforts, bien que chaque maneton reçoive directement la poussée résultant de l'explosion ou de la combustion en cours*

Suivant un mode de réalisation possible de l'invention, les pistons en diagonale de deux cylindres conjugués d'un groupe peuvent être reliés l'un à l'autre par un ensemble formé de biellettes articulées sur les pistons, de culbuteurs et de bielles attaquant un maneton du vilebrequin, une liaison directe étant prévue entre les bielles.

Si désiré, les deux bielles peuvent être réunies en un seul organe muni d'un évidement central entourant le maneton du vilebrequin, des moyens étant prévus pour tenir compte du débattement transversal nécessaire au cours du cycle de travail*

Le vilebrequin comporte, pour chaque groupe de deux cylindres, deux manetons sensiblement juxtaposés, décalés à 180° l'un par rapport à l'autre. Un canal t n

axial peut être ménagé dans le vilebrequin et peut être relié par des canaux radiaux à des roulements entourant les manetons, pour réaliser un graissage sous pression par suite de l'action de la force centrifuge.

Suivant une autre particularité constructive, les pistons sont munis d'une queue dans laquelle est engagée la biellette conjuguée participant à la liaison en diagonale précitée, l'articulation de la biellette sur le culbuteur s'effectuant avantageusement par des rotules afin de supprimer les réactions latérales sur le piston.

L'axe d'articulation du culbuteur peut être monté dans une bague excentrée dont le réglage permet de modifier à volonté la longueur d'entraxe desdits culbuteurs et par conséquent la compression du moteur.

Suivant une autre particularité encore, applicable dans le cas d'un moteur à deux temps» chaque queue de piston est conjuguée à une soupape annulaire entourant cette queue d'une manière assurant un entraînement par friction» cette soupape coopérant avec un siège entourant un orifice communiquant avec une tubulure d'admission des gaz frais, cet orifice étant mis en communication,

lors de la levée de la soupape par friction sur la queue du piston, avec une enceinte ménagée entre la face arrière de la tête du piston et une culasse. Des lumières de transfert sont alors prévues dans la paroi du cylindre pour assurer le transfert des gaz frais de cette enceinte dans la partie du cylindre située devant le piston lors de la course de eelui-ei vers son point mort bas.

Lil

Suivant une autre particularité, ces lumières de transfert peuvent être inclinées par rapport à l'axe du cylindre et elles sont sensiblement opposées à des lumiè] d'échappement par rapport à un diamètre du cylindre, en particulier dans le cas d'un moteur "supercarré", afin de réaliser un balayage en équicourant transversal par un front de gaz dense et compact, les jets de transfert de gaz correspondant aux deux pistons opposés d'un cylindre se rejoignant et se groupant pour se déplacer ensuite dans le même sens.

L'agencement utilisant des cylindres réunis par paires de cylindres parallèles disposés de part et d'autre d'un vilebrequin permet de réaliser des groupes de deux cylindres qui peuvent être assemblés en nombre voulu pour constituer un moteur ayant le nombre de cylindres désiré. Chaque groupe peut comporter un vilebrequin initialement indépendant, chaque vilebrequin pouvant alors présenter à une extrémité un embout cannelé ou profilé d'une autre manière, pouvant être engagé pour assurer la liaison cinématique désirée dans une douille également cannelée ou profilée prévue dans l'extrémité du vilebrequin voisin.

La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.

La fig. 1 est une vue en plan avec arrachement partiel d'un mode de réalisation possible de moteur suivant l'invention.

La fig. 2 est une vue en élévation avec arrachement partiel.

la fig, 3 est une vue en coupe par un plan perpendiculaire à celui de la fig. 2.

La fig. 4 est une vue partielle montrant une variante de réalisation.

La fig. 5 est une vue en coupe partielle de la soupape.

Le moteur à combustion interne représenté sur les dessins est un moteur à quatre cylindres nettement "supercarré" du type à deux temps.

Il comprend un carter désigné dans son ensemble par la référence 1, renfermant deux groupes de deux cylindres conjugués. Etant donné que ces groupes sont semblables, on ne décrira ci-après que l'un d'entre eux.

Le groupe considéré comprend des cylindres 2, 3 parallèles l'un à l'autre et disposés de part et d'autre d'un vilebrequin 4, chaque cylindre constituant en fait un. demi-carter du vilebrequin.

Chaque cylindre renferme deux pistons 5 à mouvemenl alternatifs synchrones et de sens opposés qui, dans la position de point mort haut représentée dans la partie droite de la fig. 2, viennent presque en contact, chaque piston présentant dans sa tête une chambre hémisphérique 6.

Suivant l'invention, chaque piston d 'un cylindre est relié directement au piston diagonalement opposé du cylindre parallèle conjugué du même groupe d'une manière établissant une liaison rigide. Cette liaison est assurée par l'intermédiaire de biellettes 7s de culbuteurs <8 et de bielles 9, les culbuteurs étant montés à pivotement sur des axes 10, par l'intermédiaire de roulements 39.

Chaque système de liaison en diagonale des pistons est assujetti à l'un des deux manetons 11 du

U -H"

vilebrequin 4 calés à 180° l'un par rapport à l'autre,

pistons sur ce vilebrequin soient simultanées,

symétriques et à double effet.

L'arbre vilebrequin 4, qui possède une longueur très faible, présente pour chaque groupe de cylindres deux manetons très rapprochés, ce qui permet de comparer plutôt ce vilebrequin à un arbre à cames, son profil pouvant être tel que sa projection détermine un volume cylindrique droit. Cette proximité des manetons est nettement visible sur la fig. 3» Les bielles £ sont montées sur des roulements à aiguilles 12 et le profil cylindrique droit du vilebrequin considéré en projection permet la mise en place de ces roulements 12 et des têtes de bielles depuis une extrémité du moteur, le maintien en place étant assuré par des flasques 13 retenus par des vis noyées 14. Ces flasques 13 peuvent d'ailleurs également jouer le rôle de masses d'équilibrage pour le vilebrequin.

L'arbre vilebrequin 4 est traversé complètement par un canal 15 de graissage sous pression, relié aux roulements 12 par de petits canaux radiaux 16» L'huile qui se trouve sur le canal 15 est refoulée directement et avec force dans les roulements 12 sous l'effet de la foree centrifuge, de sorte que le graissage de ces roulements est assuré en fonction du régime sans devoir prévoir de circuit haute pression. Le canal 15 peut être alimenté en bulle par un conduit 17 à partir d'une pompe centrifuge par exemple.

afin que les poussées exercées par chaque paire de

Suivant 1© mode de réalisation représenté sur les fig. 1 à 3» chaque bielle 9 comporte une tête ouverte 18 qui entoure la couronne externe 19 du roulement conjugué sur un peu moins de 180°, les têtes des deux bielles conjuguées au même maneton étant maintenues en place par un anneau 20 s'adaptant sur elles et retenu lui-même axialement par l'un des flasques 13. Ce montage permet un léger déplacement relatif des bielles entre elles par basculement autour du roulement 12.

cette partie du moteur à combustion interne est représentée sur la fig. 4. Pans ce cas, il est prévu pour relier les deux pistons diagonalement opposés 5 une seule bielle 21 munie d'un évidement 22 présentant un profil en forme de boîte. Cet évidement contient une noix 23 adaptée autour du roulement 12 porté par le maneton 11. La noix 23 est séparée des faces opposées de l'évidement 22 de la bielle par des patins d'aiguilles 24 dont la course est délimitée par les butées associées 25.

la bielle 21) est reliée au culbuteur conjugué 8 par un pied de bielle ouvert 26, qui est inséré dans la chape 27 du culbuteur 8. Un .roulement à aiguilles 29 est interposé entre le pied de bielle et l'axe 30 du culbuteur. Ce roulement est incomplet et l'espace vide est comblé par une portion de bague 31 retenue en place par une goupille 32. La chape 26 de chaque culbuteur est fermée sur ses deux faces et l'axe 30 repose sur la cloison inférieure de cette chape, les aiguilles du roulement 29 ayant une longueur maximum comme cela est mieux visible sur la fig. 3.

Une variante de réalisation correspondant à

Dams le moteur représenté, chaque bielle 9 (ou

Un système d'articulation équivalent peut être prévu entre chaque culbuteur 8 et la bielletète associée 7. Toutefois, suivant le mode de réalisation représenté, il est prévu une rotule 34 associée à une queue 35, cette rotule pouvant pivoter dans une chambre sphérique 36 du culbuteur 8. Une seconde rotule concentrique à la précéder te est constituée par la paroi externe de la chambre 3_6 et par une ealotte 37 solidaire de la biellette 7 et dans laquelle est emmanchée la queue J55 de la rotule 34. La rotule externe ne coopère avec la rotule interne que dans le sens correspondant à la transmission de la poussée motrice.

Suivant une autre particularité, les axes 10 des culbuteurs sont montés à pivotement sur les bossages 40b du carter au moyen de deux bagues 40. Les alésages interne et externe de ces bagues sont très légèrement excentrés, de sorte qu'on peut, par un déplacement angulaire desdites bagues pour assurer le réglage,

modifier l'entraxe des culbuteurs d'un même cylindre,

donc la longueur de l'embiellage et par conséquent la compression du moteur. Pour permettre ce réglage, les bagues sont goupillées sur les axes (de la manière représentée) et les quatre axes peuvent être réunis extérieurement par des moyens appropriés permettant de réaliser (à la main ou de façon automatique, par exemple par dépression) un çéglage simultané de la compression.

On décrira maintenant le dispositif d'admission du moteur à deux temps représenté. Dans ce cas, l'aspiration des gaz frais à travers le carburateur (ou tout autre système de carburation) s'effectue en même temps

î. A

que la compression. On a montré sur le dessin, en 41, les tubulures d'admission du moteur et, en 42, les tubulures d'échappement•

Suivant l'invention, les gaz frais sont amenés dans une enceinte close prévue derrière chacun des pistons avant de pénétrer dans le cylindre correspondant» Comme montré, cette enceinte close est ménagée entre la face inférieure ou arrière de la tête de chaque piston 5 et la culasse 43. Cette culasse porte un guide 44 dans lequel coulisse la queue 46 du piston, ce qui assure son guidage et permet de supprimer la jupe usuelle. Cette queue de piston est entourée ici par une soupape 47 constituée par une pièce en tôle très légère en forme de tulipe, enfilée sur cette queue 46 avec une certaine friction afin d'être entraînée par friction grâce à l'élasticité dd collier 48 (Fig. 5). Hne bordure circulaire 48b limite la course d'ouverture de la soupape,

grâce au fourreau 41b et à sa bordure intérieure. La tubulure d'admission 41 débouche dans une zone entourant l'articulation entre la biellette 7 et le culbuteur <8 et ménageant un siège 49 sur lequel la soupape peut venir reposer. Le passage des gaz est ménagé entre ce siège et le guide du piston, qui est relié à la culasse par des cloisons 60.

On voit que, de cette manière, la soupape est capable de ménager une grande section de passage par suite de sa forme annulaire et de son profil. Par ailleurs, elle est entraînée dans les deux sens (levée

et retombée) par friction sur la queue du piston, ce qui réalise à peu de frais une commande desmodromique satisfaisante.

La disposition de l'articulation et de la soupape permet, par le montage de la biellette 7 dans la queue 46 du piston j>, de supprimer les réactions latérales de ee piston, la biellette 7 restant toujours sensiblement parallèle à l'axe du cylindre. Ceci supprime radicalement les frottements les plus importants engendrés dans les moteurs classiques.

On conçoit qu'un dispositif d'admission du type décrit ci-avant est conjugué à chacun des pistons. Les cylindres présentent dans leurs parois des lumières de transfert 51 et des lumières d'échappement 52. Comme montré sur la fig. 2, les lumières de transfert sont inclinées afin de favoriser le balayage des gaz, comme indiqué plus loin. Ces lumières commencent à être découvertes dès le début de la course d'un piston vers son point mort bas.

On a montré par des flèches dans la partie gauche des fig.lfst 2la manière dont s'effectue le balayage dans le moteur suivant l'invention. Ce mode de balayage tire parti de la symétrie de l'ensemble. Les lumièresjde transfert inclinées fournissent dans chaque cylindre deux fronts de gaz frais qui se déplacent comme montré par les flèches, en se conjuguant étroitement pour assurer l'évacuation des gaz brûlés par les lumières d'échappement 52, en direction des tubulures 42. On volt que le balayage est ici du type en équicourant transversal, du fait de la très faible course des pistons par rapport à l'alésage.

Des bougies d'allumage 53 assurent au moment eorrect l'inflammation des gaz comprimés.

lies pistons montés deux à deux dans les cylindres peuvent être équipés de segments classiques» mais ils sont munis avantageusement ici d'un type particulier de segments à contrôle thermostatique. Du fait de la suppression des jupes des pistons» il faut en effet réaliser une étanchéité latérale satisfaisante de ces pistons pour la commande des lumières de distribution. Or» dans le moteur suivant l'invention, seules les lumières d'échappement doivent être obstruées à tout moment et, comme elles sont situées du même côté du cylindre, il est judicieux d'appliquer le piston froid (c'est-à-dire capable de ménager un jeu notable) contre le côté correspondant de la paroi du cylindre. Ce problème peut être résolu du fait de l'absence d'application d'efforts inclinés de directions variables et de l'absence de réactions latérales, avantages qui résultent du mode de guidage des biellettes.

Suivant l'invention, on prévoit m ou deux segments de forme classique dont la coupure est orientée vers l'échappement. Du côté du transfert, on place un ressort bilame 55 dans la rainure du piston, entre celui-ci et le segment 56, afin d'assurer une expansion provoquant l'application du piston et du segment contre les côtés opposés du cylindre. Du fait que cette action n'est nécessaire que quand le moteur est froid, elle peut être supprimée à chaud. Ce résultat est obtenu grâce à la nature même du bilame, dont la lame extérieure présente un coefficient de dilatation plus grand que

celui de la lame intérieure, ce qui tend à provoquer une expansion du segment à froid et l'effacement du bilame dans la rainure du piston à chaud.

Une autre particularité de 1'invention réside, comme indiqué précédemment, dans la possibilité de grouper des blocs-cylindres élémentaires renfermant un ou deux groupes de pistons, en vue de la constitution d'un moteur comportant un nombre de cylindres plus élevé. Ceci est rendu possible par l'architecture compacte de ce moteur, par son parfait équilibrage,

par sa grande régularité cyclique jointe à une bonne symétrie des efforts, par les dimensions ramassées du vilebrequin et par le mode de distribution. On peut même, si désiré, établir des blocs-cylindres élémentaires réglés au banc d'essai et assemblés ultérieurement. On peut ainsi obtenir des moteurs à 4» 6, 8 ou même 12 cylindres.

On n'a pas représenté sur les dessins le mode de réunion des carters-cylindres, qui peut être conçu de façon aisée. Pour permettre l'assemblage, chaque vilebrequin peut porter à une extrémité un embout cannelé 57 destiné à coopérer avec une douille cannelée 58 prévue à l'autre extrémité du vilebrequin voisin, ce qui assure la liaison cinématique, entre les vilebrequins élémentaires.

On décrira maintenant le fonctionnement de ce moteur. 11 semble inutile de reprendre ici le fonctionnement complet, qui dans l'ensemble est connu par les moteurs du cycle à deux temps, et on examinera simplement les particularités liées à l'agencement faisant l'objet de l'invention.

Alors que, dans les moteurs à pistons alternatifs connus, les diverses forces appliquées aux pistons et aux bielles sont transmises directement et entièrement au

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vilebrequin, qui assure la liaison et la compensation de

\ algébrique ces forees pour fournir une résultante égale à la somme! des poussées motrices et des forces d'inertie, ces dernières étant très élevées aux très grands régimes de rotation, le vilebrequin ne reçoit au contraire, dans le cas de l'invention, que la différence entre ces efforts, du fait de la liaison rigide qui existe entre les deux pistons en diagonale de deux cylindres d'un même groupe. En effet, lorsque les pistons de droite sur la fig. 2 sont par exemple au point mort haut, les pistons de gauche sont au point mort bas, de sorte que, du fait de la liaison rigide directe entre les pistons en diagonale, l'explosion qui va se produire à droite absorbe directement non seulement l'inertie des pistons et attelages correspondants, mais aussi celle des pistons du cylindre opposé. A partir d'un certain régime, la somme de ces forees parasitaires tend à atteindre^puis à dépasser la poussée d'explosion, ce qui revient à dire que .le vilebrequin est soulagé d'un travail énorme, effectué en pure perte dans les moteurs usuels. Seule cette réduction importante des efforts et des contraintes permet d'atteindre de grands régimes dans de bonnes conditions de sécurité.

£«'obtention de régimes très élevés est rendue possible également par l'utilisation des soupapes d'admission à commande desmodromique du type décrit. On volt à l'examen de la fig* 2 que, lorsque le piston

quitte le point mort bas, il entraîne avec lui, grâce à la friction réalisée sur la queue 46, la soupape £7 en direction du haut, ce qui permet l'admission des gaz aspirés à partir du carburateur à travers les tubulures 41» ces gaz parvenant dans les enceintes ménagées entre les pistons 5 et la culasse 44. L'arrivée de ces gaz frais immédiatement sous le piston assure le refroidissement de ce dernier d'une façon efficace et permet d'éviter la présence d'un système de réchauffage supplémentaire•

Dès que la soupape 47 a atteint la levée prévue, son bord vient en butée et le piston continue sa course seul. Iiorsque ce piston redescend, il entraîne immédiatemenl la soupape du fait de la friction précitée pour assurer sa fermeture, cette retombée de la soupape étant favorisée par la pression de précompression créée dans l'enceinte précitée,

Gn voit que, du fait de la course beaucoup plus longue dont dispose le piston, laîeommande de la soupape est assurée d'une façon parfaitement indéréglable. Cette soupape est, dans chacune de ses positions d'arrêt, énergiquement freinée et maintenue sur les sièges conjugués par la friction et les pressions qui interviennent, dont l'action dépasse très nettement l'inertie résultant de la masse propre de la soupape. On évite ainsi les vibrations, et les talonnements des systèmes classiques, ainsi que l'affolement des soupapes, la distribution demeurant précise, quelle que soit la vitesse de rotation*

On a mentionné précédemment la manière dont le balayage en équicourant transversal était assuré dans ee moteur. Dans un moteur du type à deux temps, le but à atteindre est d'accumuler aussi rapidement et complètement que possible les gaz frais à une extrémité du cylindre et de créer un front aussi compact que possible refoulant les gaz brûlés.

Dans le moteur du type considéré, dans lequel on prévoit un alésage nettement supérieur à la course, on peut concevoir que les "extrémités* du cylindre se trouvent sur le diamètre et non sur la hauteur. Suivant l'invention, les deux jeux de lumières de transfert inclinées permettent au flux de gaz frais de converger vers le fond du double eylindre opposé aux lumières d'échappement, pour revenir ensuite vers ces dernières en assurant le refoulement des gaz brûlés. Ces lumières de transfert sont en outre disposées judicieusement de telle sorte que l'accumulation des gaz frais à une "extrémité" du cylindre s'effectue en provenance de quatre points eux-mêmes disposés deux à deux diagonalement. Ce groupage permet d'obtenir le front de balayage dense désiré, de réduire au minimum les pertes de gaz frais et d'assurer un meilleur "stockage" de ces gaz frais provenant des enceintes ménagées au-dessous des pistons.

Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention.

Lo.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1.- Moteur à combustion interne comportant au moins un groupe de cylindres formé par deux cylindres parallèles disposés de part et d'autre d'un arbre vilebrequin dont l'axe principal est normal au plan contenant les axes des deux cylindres» chaque cylindre renfermant deux pistons alternatifs montés en opposition afin de se déplacer en synchronisme et en sens opposés» les pistons de ces deux cylindres étant reliés deux à deux en diagonale par des éléments établissant entre eux une liaison direete ne passant pas par le vilebrequin,

dont un maneton est toutefois attaqué par au moins un élément de cette liaison.

2.- Moteur à combustion interne suivant la revendication 1, dans lequel les pistons en diagonale de deux cylindres conjugués d'un groupe sont reliés l'un à l'autre par un ensemble formé de biellettes articulées sur les pistons, de culbuteurs et de bielles attaquant un maneton du vilebrequin» une liaison directe étant prévue entre les bielles.

3.- Moteur à combustion interne suivant la revendication 2, dans lequel les.deux bielles sont réunies en un seul organe muni d'un évidement central entourant le maneton du vilebrequin, des moyens étant prévus pour tenir compte du débattement transversal nécessaire au cours du cycle de travail.

4.- Moteur à combustion interne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le vilebrequin comporte, pour chaque groupe de cylindres, deux manetons sensiblement juxtaposés, décalés à 180° l'un par rapport à l'autre.

5.- Moteur à combustion interne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un canal axial est ménagé dans le vilebrequin et est relié par des canaux radiaux à des roulements entourant les manetons.

6.- Moteur à combustion interne suivant la revendication 2, dans lequel les pistons sont munis d'une queue dans laquelle est engagée la biellette conjuguée participant à la liaison en diagonale précitée, l'articulation de cette biellette sur le culbuteur étant assurée par des rotules.

7.- Moteur à combustion interne suivant la revendication 2 ou 3» dans lequel l'axe d'articulation de chaque culbuteur est monté sur des bagues excentrées dont le réglage permet de modifier l'entraxe des culbuteui et par conséquent la compression du moteur.

8.- Moteur à combustion interne du type à deux temps suivant la revendication 6, dans lequel chaque queue de piston est conjuguée à line soupape annulaire entourant cette queue d'une manière assurant un entraînement par friction, cette soupape coopérant avec un siège entourant un orifice communiquant avec une tubulure d'admission des gaz frais, cet orifice étant mis en communication, lors de la levée de la soupape par friction sur la queue du piston, avec une enceinte ménagée entre la face arrière de la tête du piston et une culasse.

9.- Moteur à combustion interne suivant la revendication 8, dans lequel des lumières de transfert sont prévues dans la paroi du cylindre pour le transfert

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des gaz frais de cette enceinte dans la partie du cylindre située devant le piston lors de la course de celui-ci vers son point mort bas.

revendication 9» dans lequel les deux rangées de lumières de transfert, inclinées par rapport à l'axe du cylindre, sont sensiblement opposées à des lumières d'échappement par rapport à un diamètre du cylindre, pour réaliser un balayage en équicourant transversal.

11.- Moteur à combustion interne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque groupe de deux cylindres présente des éléments d'assemblage avec d'autres groupes pour la constitution d'un moteur à cylindres multiples.

Roger Laurent Jean - Baptiste S AÏÏOHI

Pp. R.L.J—B. Sanmori

10.- Moteur à combustion interne suivant la

0RIGIKA1 18 feuillets.

I mot en interligne,(p.13)

Pp.R.L.J-B. Sanmori