FR2679604A1 - Combustion engine without connecting rods or crankshaft of the type having cylinders in star configuration - Google Patents
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Abstract
Description
MOTEUR A EXPLOSION SANS EMBIELLAGE NI VILEBREOUIN DU
TYPE CYLINDRES EN ETOILE. EXPLOSION ENGINE WITHOUT CONNECTION OR CRANKSHAFT OF
TYPE CYLINDERS IN STAR.
La présente invention a trait à un perfectionnement apporté aux moteurs à explosion sans embiellage ni vilebrequin du type "cylindres" en étoile, permettant de les alimenter avec un carburant de type diésel tout en conservant une architecture du moteur légère comparable à celle d'un moteur équivalent alimenté en essence. The present invention relates to an improvement made to internal combustion engines without crankshaft or crankshaft of the star "cylinder" type, making it possible to supply them with a diesel type fuel while retaining a light engine architecture comparable to that of an engine. equivalent fueled.
Les moteurs de type diésel connaissent un grand développement actuellement compte-tenu du fait qu'ils permettent de diminuer la consommation en carburant et diminuent la pollution. L'un des inconvénients de ces types de moteurs, réside dans le fait qu'ils nécessitent une pression de combustion très importante, surtout dans le cas d'injection directe, ce qui les rend plus bruyants et moins souples qu'un moteur à essence. En effet, les pressions de combustion pour un moteur diésel à injection directe surcomprimée, sont de l'ordre de 80 à 150 bars alors que pour un moteur à essence équivalent, elles ne sont que de l'ordre de 50 à 90 bars. Cela entraîne pour des moteurs diésel une architecture et des éléments plus lourds et donc des vitesses de rotation plus faibles. Diesel-type engines are currently undergoing great development, given the fact that they make it possible to reduce fuel consumption and reduce pollution. One of the drawbacks of these types of engines is that they require a very high combustion pressure, especially in the case of direct injection, which makes them noisier and less flexible than a gasoline engine. . In fact, the combustion pressures for a diesel engine with direct supercharged injection are of the order of 80 to 150 bars, while for an equivalent petrol engine, they are only of the order of 50 to 90 bars. This results in heavier architecture and elements for diesel engines and therefore lower rotational speeds.
Le Demandeur a proposé dans son brevet français publié sous le no. The Applicant proposed in its French patent published under no.
2 651 829, un moteur à explosion sans embiellage ni vilebrequin, et dans lequel les cylindres sont disposés en étoile, les axes de ces cylindres étant situés dans un plan perpendiculaire à l'arbre moteur comportant une came centrale tournant dans un sens et deux cames latérales tournant à égale vitesse mais en sens inverse, pouvant entraîner chacune un arbre moteur, ayant tous le même axe et étant positionnées de façon à ce que les sommets des bossages qu'elles comportent soient dans le plan de l'axe des arbres moteurs au point mort haut, et dans lequel la transmission du mouvement alternatif des pistons est obtenue par action directe d'au moins un bossage prévu à la base de chaque piston et dont le profil, défini par la loi de mouvement des pistons, est tel qu'il s'appuie en glissant sur les trois cames.2,651,829, an internal combustion engine without crankshaft or crankshaft, and in which the cylinders are arranged in a star, the axes of these cylinders being located in a plane perpendicular to the engine shaft comprising a central cam rotating in one direction and two cams lateral rotating at equal speed but in opposite directions, each capable of driving a drive shaft, all having the same axis and being positioned so that the tops of the bosses which they comprise are in the plane of the axis of the drive shafts at top dead center, and in which the transmission of the reciprocating movement of the pistons is obtained by direct action of at least one boss provided at the base of each piston and whose profile, defined by the law of movement of the pistons, is such that it is supported by sliding on the three cams.
Un tel type de moteur qui, dans la suite de la description, sera désigné par l'expression "moteur à cames", est plus particulièrement adapté pour être utilisé avec comme carburant de l'essence. Such a type of engine which, in the following description, will be designated by the expression "cam engine", is more particularly suitable for use with petrol as fuel.
Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, qu'il pouvait, de manière simple, être également utilisé pour être alimenté en diésel et qu'il permettait, dans un tel cas, d'obtenir une architecture du moteur telle qu'il n'existera pratiquement pas d'écart entre un moteur conforme à l'invention alimenté en diésel et un moteur équivalent alimenté en essence. However, it has been found, and this is the subject of the present invention, that it could, in a simple manner, also be used to be supplied with diesel fuel and that it made it possible, in such a case, to obtain an engine architecture such that there will be practically no difference between an engine according to the invention supplied with diesel and an equivalent engine supplied with petrol.
Un tel résultat est obtenu conformément à l'invention en réalisant un moteur à cames du type précité, qui se caractérise en ce que le tracé de la came est réalisé de telle sorte que l'on diminue la pression de combustion par rapport à celle qui existe dans un moteur avec vilebrequin, ladite pression de combustion étant maintenue ainsi réduite à une valeur inférieure pendant une durée allant de la zone comprise entre -10 et + 350 d'angle autour du point mort haut de rotation de l'arbre moteur (valeur choisie par le constructeur du moteur), le piston étant déplacé dès que la pression de combustion atteint cette valeur et permettant donc d'augmenter le volume de la chambre de combustion d'une dimension telle que l'on maintienne la pression de combustion au niveau prédétermine. Such a result is obtained in accordance with the invention by producing a cam engine of the aforementioned type, which is characterized in that the layout of the cam is produced so that the combustion pressure is reduced compared to that which exists in an engine with crankshaft, said combustion pressure being kept thus reduced to a lower value for a period ranging from the area between -10 and + 350 of angle around the top dead center of rotation of the engine shaft (value chosen by the engine manufacturer), the piston being moved as soon as the combustion pressure reaches this value and thus making it possible to increase the volume of the combustion chamber by a dimension such that the combustion pressure is kept at the level predetermined.
A titre indicatif, par rapport à la pression de combustion pour un moteur à vilebrequin équivalent, conformément à l'invention, la réduction de pression sera de l'ordre de 20 à 50 %. As an indication, compared to the combustion pressure for an equivalent crankshaft engine, in accordance with the invention, the pressure reduction will be of the order of 20 to 50%.
En d'autres termes, conformément à l'invention, il est possible par une simple adaptation du tracé des cames, d'obtenir un déplacement du piston tel que l'on augmente le volume de combustion et que, en conséquence, l'on baisse la pression de combustion à une valeur limitée. In other words, in accordance with the invention, it is possible by a simple adaptation of the layout of the cams, to obtain a displacement of the piston such that the combustion volume is increased and that, consequently, one lowers the combustion pressure to a limited value.
Le tracé des cames conformément à l'invention sera en fonction de la pression limitée choisie en prenant en compte la loi de combustion adaptée au moteur considéré, une loi d'injection caractérisant le type d'injection et la vitesse de rotation du moteur.The layout of the cams according to the invention will be a function of the limited pressure chosen, taking into account the combustion law adapted to the engine considered, an injection law characterizing the type of injection and the engine rotation speed.
Par ailleurs, selon une autre caractéristique de l'invention, le moteur comporte de préférence un boitier électronique et un capteur de pression situés dans la culasse et qui permettent de gérer les paramètres de l'injection afin de respecter la pression de combustion prédéterminée. Un tel boitier électronique sera, par exemple, constitué à partir d'un microprocesseur permettant un traitement rapide des informations, tel que par exemple un micro-processeur du type désigné couramment par l'expression "RISC (Redeced Instruction Set Computer)". Furthermore, according to another characteristic of the invention, the engine preferably comprises an electronic unit and a pressure sensor located in the cylinder head and which make it possible to manage the parameters of the injection in order to respect the predetermined combustion pressure. Such an electronic unit will, for example, be formed from a microprocessor allowing rapid processing of information, such as for example a microprocessor of the type commonly designated by the expression "RISC (Redeced Instruction Set Computer)".
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à la suite de la description et aux schémas annexés dans lesquels:
- la figure I représente les courbes des diagrammes de fonctionnement pour un moteur diésel et essence;
- la figure 2 représente la courbe du diagramme de pression de combustion pour un moteur diésel;
- la figure 3 représente la courbe de diagramme de pression de combustion limitée pour un moteur à cames réalisé conformément à l'invention;
- la figure 4 représente une vue en plan du tracé d'une came d'un moteur à cames conforme à l'invention permettant une pression de combustion limitée. The invention and the advantages which it brings will however be better understood thanks to the rest of the description and to the appended diagrams in which:
- Figure I shows the curves of the operating diagrams for a diesel and petrol engine;
- Figure 2 shows the curve of the combustion pressure diagram for a diesel engine;
- Figure 3 shows the curve of diagram of limited combustion pressure for a cam engine produced in accordance with the invention;
- Figure 4 shows a plan view of the layout of a cam of a cam engine according to the invention allowing a limited combustion pressure.
La figure 1 représente les courbes de diagrammes des pressions de combustion pour un moteur diésel (I) et essence (2). Ces courbes sont bien connues des motoristes et il n'y a pas lieu de les développer davantage. FIG. 1 represents the curves of diagrams of the combustion pressures for a diesel (I) and petrol (2) engine. These curves are well known to engine manufacturers and there is no need to develop them further.
La figure 2 représente la courbe (3) du diagramme des pressions de combustion pour un moteur diésel. La courbe (3) représente la variation des pressions de combustion en fonction des degrés de rotation de l'arbre moteur. La courbe (4) représente la courbe de compression sans combustion et le point (5) est le début de l'injection, le point (6) est le début de la combustion. FIG. 2 represents the curve (3) of the diagram of the combustion pressures for a diesel engine. The curve (3) represents the variation of the combustion pressures as a function of the degrees of rotation of the motor shaft. The curve (4) represents the compression curve without combustion and the point (5) is the start of the injection, the point (6) is the start of the combustion.
La figure 3 représente la courbe (3) du diagramme des pressions de combustion pour un moteur diésel en fonction des degrés de rotation de l'arbre-moteur dans le cas d'un moteur classique en pointillé et la courbe (7) dans le cas d'un moteur à cames à pression de combustion limitée choisie par son constructeur à la moitié de la pression d'un moteur diésel classique. On remarque que la partie hachurée supérieure (8) est sensiblement égale à la partie hachurée (9) inférieure, ce qui va sensiblement correspondre à un rendement égal pour les deux types de moteur. Mais la différence essentielle est qu'il est ainsi possible d'avoir besoin d'organes (piston, culasse, chemises constituant le moteur) moins résistants puisque les pressions maximum sont très réduites. De plus, si les organes sont plus légers, ils pourront tourner plus vite, et grâce à cette solution, on obtient un moteur diésel aussi rapide, aussi souple, aussi léger qu'un moteur à essence, mais consommant beaucoup moins et polluant beaucoup moins. Si de plus, on choisit la solution moteur diésel 2 temps à pression de combustion limitée, on réalise la meilleure synthèse de tous les avantages possibles. FIG. 3 represents the curve (3) of the combustion pressure diagram for a diesel engine as a function of the degrees of rotation of the motor shaft in the case of a conventional dotted engine and the curve (7) in the case of a camshaft engine with limited combustion pressure chosen by its manufacturer to half the pressure of a conventional diesel engine. Note that the upper hatched part (8) is substantially equal to the lower hatched part (9), which will substantially correspond to an equal efficiency for the two types of engine. But the essential difference is that it is thus possible to need organs (piston, cylinder head, liners constituting the engine) less resistant since the maximum pressures are very reduced. In addition, if the organs are lighter, they will be able to turn faster, and thanks to this solution, we get a diesel engine as fast, as flexible, as light as a gasoline engine, but consuming much less and polluting much less . If, in addition, the 2-stroke diesel engine solution with limited combustion pressure is chosen, the best synthesis of all the possible advantages is achieved.
La figure 4 montre le tracé d'une came pour un moteur diésel à pression de combustion limitée. On remarque la partie en pointillé hachurée (15) correspondant à une câme sinusoïdale d'un moteur avec bielle et vilebrequin et le tracé en continu de la came à pression de combustion limitée. En effet, le déplacement du piston abaisse la pression de combustion qui dure plus longtemps. On a dessiné une came circulaire (10) avec en (11) le début d'injection, en (12) la montée en pression jusqu'en (13) où le tracé permet un déplacement du piston et en (14) la fin de la pression limitée et la poursuite de la baisse de la pression de combustion. Figure 4 shows the layout of a cam for a diesel engine with limited combustion pressure. Note the hatched dotted part (15) corresponding to a sinusoidal cam of an engine with connecting rod and crankshaft and the continuous drawing of the cam at limited combustion pressure. Indeed, the displacement of the piston lowers the combustion pressure which lasts longer. We designed a circular cam (10) with at (11) the start of injection, in (12) the pressure build up to (13) where the layout allows a displacement of the piston and in (14) the end of the limited pressure and the further decrease in the combustion pressure.
Etant donné les variations de vitesse du moteur à cames, il est préférable de choisir une injection électronique pilotée par un microprocesseur pouvant être à base "RISC (Redeced Instruction Set
Computer)" caractérisé par un traitement très rapide des informations. En effet, un capteur de pression situé dans la culasse donnera au boitier électronique les instructions de la pression de combustion, ce qui permettra au boitier électronique de calculer le début, le débit et la fin de l'injection en fonction de la pédale d'accélérateur et de la vitesse du moteur, car en effet l'avance à injection intervient dans le calcul fait par le boitier électronique.Given the variations in speed of the cam engine, it is preferable to choose an electronic injection controlled by a microprocessor which can be based on "RISC (Redeced Instruction Set
Computer) "characterized by a very fast processing of information. Indeed, a pressure sensor located in the cylinder head will give the electronic unit the instructions of the combustion pressure, which will allow the electronic unit to calculate the start, the flow and the end of the injection as a function of the accelerator pedal and the speed of the engine, because in fact the injection advance intervenes in the calculation made by the electronic unit.
On remarque que seul le moteur à cames permet une combustion dont la pression est limitée et choisie par le constructeur du moteur. It is noted that only the cam engine allows combustion whose pressure is limited and chosen by the engine manufacturer.
De plus, le rendement d'un moteur à cames est sensiblement le même que celui ayant un vilebrequin et en limitant la pression de combustion, on modifie dans le bon sens, les résidus de combustion tels que les Nox et par un tracé approprié de la came, on peut prolonger la durée de combustion et donc réduire au maximum les suies et les fumées du moteur diésel. In addition, the efficiency of a cam engine is substantially the same as that of a crankshaft and by limiting the combustion pressure, combustion residues such as Nox are modified in the right direction and by an appropriate layout of the cam, you can extend the combustion time and therefore minimize the soot and smoke from the diesel engine.
Enfin, comme on limite les pressions de combustion, l'architecture du moteur sera très légère et il n'existera pas d'écarts entre un moteur essence ou diésel. Comme la consommation d'un moteur diésel 2 temps est équivalente à un 4 temps d'une cylindrée sensiblement du double, on
s'orientera vers un diésel 2 temps à cames, à pression de combustion
limitée.Finally, as the combustion pressures are limited, the architecture of the engine will be very light and there will be no differences between a petrol or diesel engine. As the consumption of a 2-stroke diesel engine is equivalent to a 4-stroke with a displacement of almost double, we
will move towards a 2-stroke diesel engine with combustion pressure
limited.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de
réalisation donné précédemment, et dans lequel le moteur a été décrit
avec une came comportant un seul bossage, et que l'on obtiendrait les
mêmes avantages avec un moteur ayant une came à plusieurs bossages Of course, the invention is not limited to the example of
realization given previously, and in which the engine has been described
with a cam having a single boss, and that we would obtain the
same advantages with an engine having a cam with several bosses
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9109696A FR2679604B1 (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | EXPLOSION ENGINE WITHOUT LINKAGE OR CRANKSHAFT OF THE STAR CYLINDER TYPE. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9109696A FR2679604B1 (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | EXPLOSION ENGINE WITHOUT LINKAGE OR CRANKSHAFT OF THE STAR CYLINDER TYPE. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2679604A1 true FR2679604A1 (en) | 1993-01-29 |
| FR2679604B1 FR2679604B1 (en) | 1993-10-22 |
Family
ID=9415743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9109696A Expired - Fee Related FR2679604B1 (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | EXPLOSION ENGINE WITHOUT LINKAGE OR CRANKSHAFT OF THE STAR CYLINDER TYPE. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2679604B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0928369A1 (en) * | 1996-08-23 | 1999-07-14 | Cummins Engine Company, Inc. | Premixed charge compression ignition engine with optimal combustion control |
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1991
- 1991-07-25 FR FR9109696A patent/FR2679604B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2679604B1 (en) | 1993-10-22 |
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| ST | Notification of lapse |