FR2777944A1 - Moteur a explosions, a plat et a cylindres opposes - Google Patents

Abstract

Le moteur comprend au-moins deux cylindres 2 disposés à plat et opposés l'un à l'autre, un vilebrequin 9 pour transmettre à l'arbre de sortie du moteur l'énergie fournie par les explosions dans les cylindres 2. Un embiellage 18 rigide relie le vilebrequin 9 aux pistons 17 mobiles dans les cylindres 2. L'embiellage 18 est monté directement sur le vilebrequin 9 qui est monobloc, sans patin de glissement. Le fond de chaque cylindre 2 se termine par un tronc de cône dont le sommet détermine, avec une extrémité du piston 17, une lumière d'échappement qui se ferme avant les lumières de transfert, en déclenchant une forte dépression et une suralimentation du moteur.Le moteur selon l'invention est plus léger, plus fiable et d'un moindre prix de revient.

Description

1 2777944

La présente invention concerne un moteur à

explosions, du type à plat et à cylindres opposés.

On connaît des moteurs à plat et à cylindres opposés, qui sont équipés d'un embiellage articulé placé dans un carter en deux pièces dont le plan de joint est situé dans l'axe du vilebrequin et perpendiculairement

au plan qui passe par l'axe des cylindres.

Avec cette conception connue des moteurs à plat et à cylindres opposés, les pressions d'explosion se transmettent, à travers le vilebrequin, directement aux vis d'assemblage des deux demi-carters. De ce fait, très

rapidement, le carter se déforme et fuit.

De plus, avec le moteur connu mentionné ci-dessus, le vilebrequin est plus lourd parce qu'il doit comporter des masses d'équilibrage beaucoup plus importantes. Le moteur lui-même est lourd, volumineux, et avec beaucoup

de pièces en mouvement.

La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus présentés par les moteurs connus à plat et à cylindres opposés mentionnés ci-dessus, et elle propose à cet effet de réaliser un moteur à explosions, à plat et à cylindres opposés, qui constitue un ensemble plus compact, plus rigide et avec un maximum de pièces standard et modulaires. Elle vise à réaliser un ensemble plus léger, plus fiable et d'un moindre prix de revient, comportant moins de pièces en mouvement, et faisant preuve d'une consommation et d'un

taux de pollution réduits.

Le moteur à explosions selon l'invention est du type comprenant au moins deux cylindres disposés à plat et opposés l'un à l'autre, un vilebrequin assurant la transmission à l'arbre de sortie du moteur de l'énergie fournie par les explosions dans les dits cylindres, et un embiellage reliant le vilebrequin aux pistons mobiles dans les dits cylindres. Il se caractérise en ce que le

2 2777944

dit embiellage est rigide et est monté directement sur

un vilebrequin monobloc, sans patin de glissement.

En effet, en remplaçant l'embiellage articulé conventionnel par un embiellage rigide, le système s'équilibre lui-même et les forces en inertie se soustraient au lieu de s'annuler en pure perte, en assurant un gain de puissance d'environ 30%. Les masses d'équilibrage du vilebrequin ne servent qu'à l'équilibrage des manetons, et, de ce fait, elles sont beaucoup plus légères qu'avec un embiellage articulé pour lequel il faut tenir compte de la masse de la

bielle et du piston.

Avec un embiellage rigide selon la présente invention, les pistons qui sont parfaitement guidés ne touchent pas les cylindres, seuls les segments d'étanchéité assurent le contact et l'étanchéité avec

une surface de frottement très faible.

Selon une caractéristique supplémentaire de

l'invention, le moteur à explosions comprend deux demi-

carters identiques dont le plan de joint passe par l'axe des cylindres, des embiellages rigides, des paliers de guidage des embiellages rigides, des pistons et des culasses du moteur. Avec cette disposition, le montage se trouve facilité et, une fois le carter assemblé, il ne se produit que très peu d'efforts sur les boulons assemblant les deux demi- carters. Le carter ainsi obtenu

a la même rigidité qu'un carter monobloc.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les demi-carters sont positionnés l'un par rapport à l'autre par les composants du moteur, ce positionnement étant assuré dans un plan par des bagues d'étanchéité et par des coussinets de guidage du vilebrequin et, dans un plan perpendiculaire, par les paliers de guidage de l'embiellage rigide. On obtient ainsi un positionnement parfait des demi-carters l'un par rapport à l'autre, sans utilisation des tétons de centrage nécessaires avec

3 2777944

un carter conventionnel et qui n'apportent souvent

qu'une précision défectueuse.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le fond de chaque cylindre se termine par un tronc de cône dont le sommet détermine une lumière annulaire d'échappement avec l'extrémité du piston débouchant à l'intérieur du cylindre. Ce passage d'échappement entièrement libre, et avec un réglage précis du passage des gaz d'échappement par la longueur du petit diamètre du piston, constitue une solution particulièrement avantageuse Cette solution est rendue possible, selon une caractéristique complémentaire de l'invention, par le fait que le piston présente à l'opposé de l'embiellage une partie de petit diamètre sur laquelle l'étanchéité est tenue par le diamètre intérieur d'un segment placé entre le cylindre et la culasse du moteur, l'extrémité du piston se dégageant du dit segment à chaque point mort bas, en permettant alors le passage des gaz

d'échappement par le diamètre intérieur du dit segment.

La lubrification du segment et le refroidissement du cylindre sont assurés par une circulation d'huile dans une gorge annulaire disposée entre le segment et une cale extérieure au segment. L'échappement calibré de l'huile de la gorge annulaire règle la pression d'huile

du moteur.

Pour que les gaz d'échappement s'évacuent facilement, le cylindre présente une extrémité conique

qui assure leur guidage et leur concentration.

La partie conique du cylindre permet une suralimentation dynamique du moteur. En effet, lors de la fermeture à l'échappement du cône de pression déterminé par le cône en tête du cylindre et le petit diamètre du piston, la vitesse d'échappement des gaz est voisine de la vitesse du son et, avec la vitesse, ces gaz s'écrasent dans le cône et se densifient très

4 2777944

fortement depuis le sommet du cône o la pression est la plus forte (de l'ordre de 100 bars) pour atteindre une pression nulle à l'endroit du plus grand diamètre du cône, le reste du cylindre se trouvant à une pression négative dont la valeur absolue augmente en se

rapprochant des lumières de transfert.

En raison de la dépression importante au niveau des lumières de transfert, les clapets d'admission s'ouvrent instantanément sous l'effet de la différence de pression entre la pression atmosphérique à l'extérieur du cylindre et le vide à l'intérieur du cylindre, en déclenchant un remplissage d'air complémentaire. Lorsque les clapets d'admission se ferment lors de la fermeture des lumières de transfert, la pression de gaz qui s'est un peu uniformisée à l'intérieur du cylindre atteint 4 bars ou plus avant que ne commence la compression. Cette valeur de 4 bars n'est toutefois qu'indicative, et elle varie en fonction des pertes de charge, des dimensions données aux lumières d'échappement, de transfert et d'admission, et de la

vitesse de rotation du moteur.

L'angle au sommet de la partie conique du cylindre a également une grande influence sur la valeur de la pression dynamique, celle-ci augmentant quand cet angle augmente jusqu'à une valeur de 60 environ. Ainsi, plus on recherchera de pression dynamique, et plus on diminuera l'angle au sommet de la partie conique du cylindre, jusqu'à une limite imposée par la perte de charge à l'échappement qui devient trop importante et/ou par une trop grande hauteur du cône défavorable à une

bonne conception générale de la tête du cylindre.

La pression dynamique ainsi engendrée est tellement importante que le remplissage volumétrique, réalisé par le dessous des pistons en phase ascendante, a peu d'importance et peut même être inférieur à 1 sans influencer de façon sensible la pression dynamique de

2777944

suralimentation obtenue au moment de la fermeture des lumières de transfert, juste avant la phase de compression. Il est donc possible d'utiliser des tiges d'embiellage de diamètre supérieur au petit diamètre des pistons, ce qui trouve principalement son application

sur les petits moteurs et les micro-moteurs.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les pistons peuvent être en acier, en aluminium ou en un autre métal, et la partie de petit diamètre de chaque piston est creuse, est remplie par un fluide caloporteur et est fermée par un bouchon étanche. On obtient ainsi que la chambre de combustion reste chaude, avec une température uniforme sur la hauteur du piston. Selon une autre réalisation, les pistons peuvent être en aluminium avec, en surface, une couche céramique isolante de grande dureté, qui est autolubrifiante à chaud comme à froid. La température se trouve alors uniformisée par conduction sur toute la matière du piston, lequel présente des parois les plus épaisses possibles pour une bonne conduction des calories du bout du petit diamètre du piston jusque vers le segment et la cale du grand

diamètre de celui-ci.

L'extrémité de la partie de petit diamètre du piston est alors libre, et non plus bouchée, et elle présente seulement un trou pour le passage de la tête de vis. L'extrémité du diamètre extérieur du piston se termine par un léger cône arrondi et poli pour faciliter

l'introduction du piston dans le segment d'échappement.

Selon une autre caractéristique de l'invention, c'est la vis de blocage des trois pièces du piston sur l'embiellage rigide qui sert à centrer les pièces par rapport à l'axe des tiges de l'embiellage rigide pour que les pistons soient parfaitement axés sur les tiges

de l'embiellage rigide.

Selon une autre caractéristique encore de l'invention, les composants du moteur sont fabriqués

6 2777944

séparément, ce qui facilite la fabrication et permet d'utiliser des matériaux et des traitements de surface adaptés à chaque fonction. Ces composants qui s'empilent, se centrent et se bloquent entre eux comprennent le palier d'embiellage, la boîte à clapets, la chemise, le cylindre, le segment avec sa cale et la culasse, et ils sont pris en sandwich entre la culasse

et le carter.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le vilebrequin comporte intérieurement des conduits de lubrification de grand diamètre allant depuis l'extérieur d'un maneton du vilebrequin jusqu'au milieu d'un palier du vilebrequin, deux dits conduits en provenance de deux manetons du vilebrequin pouvant ainsi se raccorder à l'intérieur d'un palier de vilebrequin en étant alimentés par une arrivée d'huile unique sous pression. De cette façon, tous les manetons et les paliers du vilebrequin peuvent être allégés, même dans le cas d'un vilebrequin à quatre manetons. Chaque maneton a des gicleurs pour le passage de l'huile sur les faces planes d'un attelage, ou un trou de lubrification. Selon encore une autre caractéristique de l'invention les embiellages rigides présentent, pour leur montage sur les manetons du vilebrequin monobloc, des lumières ouvertes sur un côté, un chapeau amovible assurant la fermeture de chaque dite lumière une fois

l'embiellage placé sur le maneton.

Le vilebrequin, comme l'embiellage rigide, est trempé et reçoit un traitement de surface très dur et autolubrifiant. L'hydroplanage ainsi que la présence de surfaces dures autolubrifiantes permettent d'assurer un

fonctionnement de longue durée.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la liaison du maneton avec la lumière de l'embiellage peut s'effectuer de diverses façons qui comprennent:

7 2777944

- l'utilisation d'une bague fendue assemblée sur le maneton et qui joue le rôle de galet de roulement, - un contact direct du maneton sur l'embiellage grâce à un traitement de surface très dur et autolubrifiant, déposé sur des surfaces trempées, qui se

combine avec l'hydroplanage.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les paliers d'embiellage sont montés sans étanchéité pour que le jeu de fonctionnement de ces paliers permette au gaz sous pression en dessous des pistons de passer vers l'intérieur du carter en mettant le dit carter sous pression d'air et en chassant l'huile se trouvant dans le carter par une canalisation équipée

d'un clapet anti-retour.

On peut ainsi fonctionner " carter sec " sans avoir à utiliser de pompe dans le carter. L'huile ainsi chassée du carter est recueillie dans un réservoir d'o elle est alors pompée pour mettre en pression le circuit

de lubrification.

Avantageusement, la pompe à huile assurant la mise en pression du circuit de lubrification est incorporée à la pompe à injection. Cette disposition permet une conception plus simple du moteur, la pompe à huile étant accessible de l'extérieur ce qui facilite toute

intervention la concernant.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la pompe à injection s'accouple directement en bout de vilebrequin, et ce dernier se prolonge par l'arbre de la pompe d'injection qui peut être équipé

d'une poulie pour entraîner un alternateur ou une pompe.

Selon une autre caractéristique encore de l'invention, pour faciliter le refroidissement sans perdre de fiabilité, la culasse est en acier forgé à haute résistance, alors que les autres composants du moteur contenus par la culasse sont en aluminium. C'est la culasse qui chauffe le plus, mais la qualité de

8 2777944

l'acier utilisé permet qu'elle ne se déforme pas. Le refroidissement de la culasse est mixte: un refroidissement par huile avec une circulation autour du segment, et un refroidissement par air dont le flux balaie le cylindre. Ce refroidissement peut aussi être eau/huile, ou même huile/huile de façon à n'avoir qu'un

seul radiateur de refroidissement.

La culasse est fixée en une multitude de points pour que la pression soit régulièrement tenue sur toute sa périphérie. Cette culasse, réalisée en acier, tient comprimés les composants en aluminium du moteur et

empêche qu'ils se déforment.

On comprend que le moteur selon l'invention, incorporant les caractéristiques ci-dessus mentionnées, présente les avantages d'un fort gain de poids, d'un gain de volume appréciable, d'un faible coût, d'une faible consommation, d'un faible échauffement, d'une

faible pollution et d'une grande fiabilité.

Pour bien faire comprendre l'invention on en décrira ci-après, à titre d'exemple sans caractère limitatif, une forme d'exécution préférée en référence au dessin schématique annexé dans lequel: la figure 1 est une coupe horizontale d'un moteur à plat et à cylindres opposés selon l'invention, cette

coupe étant prise par le plan de joint des deux demi-

carters du moteur; la figure 2 est, à plus grande échelle, une vue en coupe d'un cylindre du moteur; les figures 3 et 4 sont, à plus grande échelle, une vue en coupe et une vue en plan, respectivement, d'un palier d'attelage équipant le moteur de la figure 1; les figures 5 et 6 sont, également à plus grande échelle, une vue en coupe et une vue en plan, respectivement, de la boite à clapets;

9 2777944

la figure 7 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une chemise d'un cylindre du moteur; la figure 8 est une vue de détail en bout des aubes présentes sur la chemise de la figure 7; la figure 9 est une vue de dessus, partiellement en coupe, d'un embiellage rigide du moteur de la figure 1, cet embiellage étant représenté ouvert; la figure 10 est une vue de côté correspondant à la figure 9; la figure 11 est une vue en coupe du chapeau destiné à fermer l'embiellage rigide des figures 9 et ; la figure 12 est, à plus grande échelle, une vue éclatée en coupe d'un piston du moteur de la figure 1; la figure 13 est une vue en plan du segment d'étanchéité monté sur le grand diamètre du piston et de sa cale intérieure associée; la figure 14 est une vue en plan du segment d'échappement et de sa cale extérieure associée; les figures 15 et 16 sont respectivement une vue en coupe et une vue en plan d'une culasse associée à un cylindre du moteur; la figure 17 montre un galet de roulement destiné à être interposé entre l'embiellage rigide et le maneton du vilebrequin; la figure 18 est une vue de détail de la figure 17, montrant les découpes du galet de roulement facilitant la fermeture de celui-ci par collage, sur le maneton, et

la figure 19 montre une variante d'un piston.

En référence à la figure 1, on a représenté en 1 un demi-carter d'un moteur comprenant quatre cylindres à plat, opposés deux à deux. Chaque cylindre 2 est en appui d'un côté sur le demi-carter 1 par l'intermédiaire d'un palier d'embiellage 3 et d'une boîte à clapets 4 et de l'autre côté contre une culasse 5. Des ouvertures en

2777944

regard 6 ménagées sur la périphérie de la culasse 5, 7 ménagées dans le cylindre 2, 8 ménagées dans la boîte à clapets 4 permettent le passage de goujons ou vis 8' pour bloquer l'ensemble formé par les éléments 5, 2, 4 et 3. Le vilebrequin 9 passe dans un palier central 10 et est guidé par des coussinets de palier 11. Le vilebrequin 9 est percé par des canalisations de gros diamètre 12 qui servent à alléger le vilebrequin et qui se rejoignent au milieu du palier central 10 d'o arrive du lubrifiant sous pression par un trou 13 qui correspond avec une gorge formée entre les coussinets 11. Des butées 14 permettent de positionner le vilebrequin 9 et de supporter les poussées, alors que l'étanchéité des paliers est assurée par des bagues d'étanchéité 15 qui centrent les demi-carters 1 avec les

coussinets 11 autour du vilebrequin 9 dans un plan.

Chaque cylindre 2 porte intérieurement une chemise 16 avec laquelle coopère un piston 17, et deux pistons 17 opposés sont reliés ensemble par un embiellage rigide 18 dont la partie centrale est en contact direct avec un maneton 19 du vilebrequin 9. Des gicleurs 20 des manetons 19 arrosent de lubrifiant les faces planes de l'embiellage 18 qui sont en contact avec les manetons 19. Les surfaces en frottement du vilebrequin 9 et des embiellages 18 sont durcies thermiquement et revêtues

d'un traitement de surface très dur et autolubrifiant.

Ce traitement constitue une garantie de fiabilité parce qu'il permet de travailler à sec au démarrage, ou en cas

de manque d'huile.

Les embiellages 18 sont positionnés dans le carter 1 et sur le vilebrequin 9 par les paliers d'embiellage 3 dont les logements centraux 21 guident parfaitement ces embiellages 18 en deux points opposés de part et d'autre du carter 1. Le jeu entre les paliers et les tiges 22 Il 2777944 des embiellages 18 est très faible, de l'ordre de 0,02 à 0,04 mm. Le guidage se fait aussi avec les faces latérales des embiellages rigides 18 en appui contre les

joues des manetons 19.

Les deux pistons 17 opposés sont parfaitement centrés avec les tiges 22 des embiellages 18,par des vis 32, de façon que ces deux pistons 17 assemblés sur un embiellage 18 ne forment plus qu'une pièce rigide et

parfaitement axée.

Comme on le voit à la figure 1, le fond du cylindre 2 se termine par un tronc de cône 2' dont le sommet détermine, avec l'extrémité du piston 17 débouchant de ce cylindre, une lumière d'échappement 3'qui se ferme avant les lumières de transfert 58. A la fermeture de la lumière d'échappement 3', les gaz qui se déplacent à très grande vitesse s'écrasent et se densifient très fortement dans le sommet du cône 2' du cylindre en produisant une forte dépression au niveau

des lumières de transfert 58 qui sont encore ouvertes.

Cette dépression déclenche une deuxième admission d'air dans le même cycle moteur en produisant une suralimentation importante qui dure jusqu'à la fermeture

des lumières de transfert 57.

Le piston 17 présente sur son grand diamètre un cône 17' identique au cône 2' du cylindre 2 et qui se prolonge, vers le petit diamètre du piston, par un usinage qui détermine une chambre de combustion annulaire 60 quand le piston 17 arrive au point mort haut. Cette chambre annulaire 60, à section variable et sensiblement triangulaire, permet une densification variable du mélange air- carburant. Pour un fonctionnement en mélange pauvre, une densification suffisante à un bon allumage se produit toujours dans la partie haute de la chambre de combustion 60 au niveau de

12 2777944

l'injecteur 42, ce qui permet d'allumer tout le mélange

restant, même si celui-ci est très pauvre en carburant.

Comme on le voit plus particulièrement à la figure 12, le piston 17 est fait de deux pièces 23, 24 qui prennent en sandwich une cale intérieure 25 et un segment d'étanchéité 26. La partie 23 du piston présente une chambre intérieure 27 cylindrique se poursuivant à une extrémité par un alésage cylindrique 28 venant en regard d'un logement cylindrique central 29 de la partie 24 du piston. A son autre extrémité la chambre 27 est fermée

par un bouchon 30.

A l'intérieur de la chambre 27 se trouve une vis 31 présentant une partie cylindrique rectifiée 32 qui centre les deux parties 23,24 du piston 17 et la cale 25 du segment 26 avec les tiges 22 de l'embiellage 18 (voir figures 9 et 10). La face intérieure 33 de la vis 31 est aussi rectifiée pour assurer l'étanchéité entre cette vis et la partie 23 du piston. Comme on le verra plus loin, la chambre 27 est destinée à contenir un fluide caloporteur, et le bouchon 30 assure la fermeture

étanche de cette chambre.

Le petit diamètre extérieur 34 de la partie 23 du piston 17 est parfaitement concentrique avec l'alésage 28 et, sur ce diamètre 34, seul frotte un segment

d'échappement 35 qui sera décrit plus loin.

Les grands diamètres 36,37 des parties 23,24 du piston 17 sont montés avec beaucoup de jeu de sorte qu'ils ne touchent pas la chemise 16. Seul le segment 26 est en contact avec la chemise 16 du cylindre 2, ce qui est rendu possible grâce au guidage et au centrage

parfait des pièces entre elles.

A la figure 13, on voit le segment 26 assurant l'étanchéité par son diamètre extérieur 38 entre le piston 17 et la chemise 16. La cale 25, qui est centrée par la vis 31, règle le jeu du segment 26 en hauteur, en permettant un montage flottant de ce segment dans la

13 2777944

gorge déterminée entre les parties 23 et 24 du piston 17. Ainsi le segment 26, qui est mobile avec le piston 17, assure à lui tout seul une étanchéité parfaite et de

longue durée avec la chemise 16.

Selon une variante représentée à la figure 19, le piston 17' est réalisé en aluminium revêtu en surface d'une couche céramique isolante de grande dureté (2400HV). L'intérieur du piston, qui ne contient plus de fluide, est ouvert avec un cône d'entrée rayonné sur le petit diamètre pour faciliter la pénétration du segment

monté avec du serrage sur le diamètre intérieur 44.

En référence à la figure 2, on a représenté le cylindre 2, présentant à une extrémité un centrage 39 pour la culasse 5 et, à son autre extrémité un centrage dans la boîte à clapets 4. Le fond du centrage 39

comprend une gorge annulaire 41 à section semi-

circulaire dans laquelle circule l'huile de

lubrification et de refroidissement.

Dans le cylindre 2, on a représenté en 41' le logement d'un injecteur de carburant communiquant par un orifice 42 avec la partie supérieure du volume intérieur du cylindre 2. L'axe de l'injecteur est tangent au petit diamètre du piston 17, l'injection se faisant dans le sens de la rotation des gaz. L'injecteur est situé en haut de la chambre 60, afin d'effectuer une injection en deux temps si nécessaire avec une densité de carburant plus grande dans le haut de la partie conique du cylindre. Dans la partie de centrage 39 du cylindre 2 sont disposés, comme représenté à la figure 14, le segment d'étanchéité 35 et la cale 43 disposée concentriquement à l'extérieur de ce segment. Le segment 35 fait l'étanchéité, par son diamètre intérieur 44 sur le petit diamètre 34 du piston 17.Ce segment 35 est statique et il est centré par le diamètre 34 du piston 17. La cale

14 2777944

43, qui règle le jeu en hauteur du segment 35 est

centrée par le cylindre 2.

Entre la cale 43 et le segment 35 est formée une gorge annulaire 45 qui correspond avec la gorge 41 dans le cylindre 2 et avec une gorge 46 dans la culasse 5 (voir figure 15) pour former une gorge annulaire de

forte section et ayant une surface d'échange importante.

Dans cette gorge circule l'huile de lubrification du segment 35 et de refroidissement du sommet du cylindre 2 et de la culasse 5. Cette huile s'échappe ensuite vers un refroidisseur (non représenté) qui sert aussi de réservoir d'huile. L'échappement de l'huile est réglé par un étranglement qui définit la pression d'huile avec

laquelle fonctionne le moteur.

Le segment d'échappement 35 est formé de deux rondelles superposées traversées en 35', pour leur positionnement, par deux petites goupilles d'une longueur supérieure à l'épaisseur des rondelles et qui

se logent dans deux trous ménagés dans le cylindre.

Cette disposition est indispensable pour les moteurs de quatre cylindres ou plus, dans lesquels un segment d'étanchéité se trouve toujours dégagé à l'arrêt, en empêchant ce segment de glisser et de faire une butée au piston lors du démarrage. L'extrémité de petit diamètre du piston 17 présente vers l'extérieur un arrondi 23' formant cône d'entrée du piston 17 dans le segment d'échappement 35, facilitant l'introduction du piston dans ce segment. Un faible jeu est toujours prévu sur

les goupilles pour garder les segments flottants.

Les attelages 18 guident parfaitement les pistons qui sont montés avec un jeu important par rapport à la chemise et au cylindre correspondants, de sorte qu'il n'y a pas de frottement piston/chemise. Seuls les segments 35 et 26 sont en contact pour assurer l'étanchéité.

2777944

En référence aux figures 15 et 16, on a représenté la culasse 5, présentant des surfaces de contact 47 avec le segment 35 et sa cale 43, qui sont bien rodées pour assurer une bonne étanchéité, ainsi que le centrage 48 avec la partie 39 du cylindre 2. La culasse présente des doigts radiaux 49 portant les ouvertures 6 de passage des vis de blocage, avec les appuis 50 de ces vis. Cette forme avec les doigts 49 assure un meilleur refroidissement de la culasse 5 ainsi qu'un allégement

de celle-ci.

La culasse 5 est fabriquée en un acier à hautes caractéristiques mécaniques à chaud, de façon qu'elle ne

se déforme pas.

Aux figures 3 et 4 on a représenté un palier 3 pour l'embiellage 18, dont le diamètre extérieur 51 (comme on le voit à la figure 1) assure le positionnement des demi-carters 1 dans un plan. Le palier 3 présente une face d'appui 52' pour la chemise 16, qui bloque le palier sur le carter 1. Des logements périphériques radiaux 53 sont destinés à recevoir des ressorts 54 (voir figure 1) agissant sur les clapets 55 des boîtes à clapets 4,qui glissent sur la face 52, alors que le logement central 21 de deux paliers 3 en

regard guide un embiellage 18.

Aux figures 5 et 6 on a représenté une boite à clapets 4 qui se centre par son diamètre intérieur 56 sur le palier 3. La boite à clapets 4 présente, régulièrement espacées sur sa périphérie, huit lumières d'admission 57 qui, avec le diamètre 56, servent de sièges aux clapets 55 (figure 1) qui sont positionnés par les ressorts 54 en appui dans les logement 53 des paliers 3, et par leur glissement longitudinal sur la

face 52 du palier 3.

Les lumières d'admission 57 sont coniques pour faciliter le passage de l'air et, entre ces lumières 57, passent les logements 8 des goujons de blocage 8'

16 2777944

En référence aux figures 7 et 8, on voit la chemise 16 du cylindre 2, dont les colonnes 59 des lumières de transfert 58 ont la forme d'aubes statiques qui impriment un mouvement de rotation à l'air qui s'y engage àgrande vitesse, cet air tournant comme un cyclone autour du petit diamètre 34 du piston 17. Le volume intérieur du cylindre 2 se réduit avec la montée du piston 17, pour former la chambre de combustion 60

quand le piston est à son point mort haut.

On remarque que la face 61 de la chemise 16 est en appui sur le cylindre 2, alors que sa face 62 est en

appui sur le palier 3.

La chemise 16 est montée avec serrage sur sa longueur afin de bloquer le palier 3 en correspondance

avec les lumières de la boîte à clapets.

La chemise 16 a reçu un traitement de surface très

dur et autolubrifiant.

Aux figures 9 et 10, on a représenté l'embiellage rigide 18 ouvert, équipé de ses deux axes alignés 22 qui le guident dans les paliers 3. Les faces d'appui 63 de l'embiellage 18 sont destinées à frotter sur le maneton 19 du vilebrequin 9, alors que les faces de guidage latéral 64, les parties 65 de fixation des pistons, les centrages 66 et les appuis 67 coopèrent au centrage parfait des pistons 17 et des tiges 22 de l'embiellage 18. L'embiellage 18 est représenté ouvert, pour permettre l'introduction ou le retrait du maneton du vilebrequin. De chaque côté de la partie ouverte de l'embiellage, des rainures 68 coopèrent avec des fixations 69 pour fermer l'embiellage au moyen du chapeau 70 à section semi-circulaire représenté à la figure 11 et qui donne à l'embiellage la rigidité d'un attelage monobloc. Comme on le voit à cette figure 11, le chapeau 70 présente des rainures 71, qui se montent sans jeu dans les rainures 68 de l'embiellage 18 et des

17 2777944

logements 72 servant au passage de vis de fixation non représentées. En variante, comme on le voit aux figures 17 et 18, on a représenté une autre forme de liaison entre un embiellage 18 et un maneton 19. A cet effet une bague 73 est interposée entre le maneton du vilebrequin et l'embiellage, afin de supprimer le frottement direct

entre ces deux derniers éléments.

Cette bague est en acier revêtu d'une surface dure et autolubrifiante. Après fabrication, la bague 73 est découpée par électroérosion au fil, pour permettre son montage sur le maneton, puis la fente laissée par le fil est comblée au montage par une colle de structure qui

rend la bague monobloc et indémontable.

Comme on le voit en particulier sur la figure 18, les deux découpes séparant les parties 74 et 75 de la

bague 73 forment une clé qui verrouille les deux demi-

bagues 74, 75 après collage entre elles.

La bague 73 se trouve autour des manetons 19 et roule sur les pistes des embiellages 18 comme la roue

d'un train sur son rail.

Une autre forme de liaison, déjà connue par elle-

même, consisterait à utiliser des patins.

L'équilibre du moteur décrit ci-dessus est réglé par les manetons 19 du vilebrequin 9 qui sont calés à l'un par rapport à l'autre, de façon qu'une explosion se produise à chaque rotation de 90 du

vilebrequin. Ces explosions se produisent par auto-

allumage quand le piston 17 est au point mort haut, avec une pression de 30 bars environ. Toutefois l'allumage peut aussi être commandé avec une pression plus faible,

par exemple pour un fonctionnement aux gaz.

L'injection dans la chambre 60 s'effectue en 42 et l'explosion propulse l'ensemble composé d'un embiellage 18 et de deux pistons 17, en assurant l'entraînement du vilebrequin 9 par le maneton 19. La force d'inertie de

18 2777944

l'embiellage 18 s'annule en se soustrayant des forces de précompression, d'aspiration et de compression, pour transmettre une force supérieure de 30% environ à celle transmise par un embiellage articulé conventionnel dans

les mêmes conditions.

Dans le moteur décrit ci-dessus et représenté à la figure 1, on voit qu'il n'y a que trois pièces mobiles en mouvement, c'est-à-dire les deux embiellages 18 et le vilebrequin 9, ainsi que les clapets 55 qui

sont au nombre de trente deux.

On remarquera la présence, dans le moteur selon

l'invention, d'un grand nombre de composants identiques.

Ainsi: - quatre paliers d'embiellage 3, - quatre boites à clapets 4, quatre chemises 16, - quatre cylindres 2, - quatre segments d'échappement 35, - quatre segments d'admission 26, - quatre culasses 5, - quatre pistons 17, - deux attelages rigides 18, - trente deux clapets 55, trente deux ressorts de clapets 54,

- six demi-coussinets de paliers 11.

Les mêmes éléments servent à la construction de moteurs ayant 2,4,6,8 ou 10 cylindres, seuls différent les demi-carters 1, les vilebrequins 9, les collecteurs d'admission (non représentés) placés sur les boites à clapets 4, la pompe à injection, le volant et le faux carter.

On comprendra que la description ci-dessus a été

donnée à simple titre d'exemple, sans caractère limitatif, et que des adjonctions ou des modifications constructives pourraient y être apportées sans sortir du

cadre de l'invention.

19 2777944

On comprendra en particulier que, sans sortir du cadre de l'invention, on pourrait réaliser un moteur en étoile, avec quatre cylindres disposés autour d'un carter de section carrée, avec un cylindre tous les 90 et un vilebrequin avec un seul maneton sur lequel se montent deux embiellages rigides placés côté à côte et à

l'un par rapport à l'autre.

L'empilage des pièces serait alors le même que sur un moteur à plat selon l'invention et le fonctionnement serait identique. Pour augmenter la rigidité du carter tubulaire, celui-ci serait alors fermé à chaque bout par des flasques dont les bords couvriraient chaque extrémité du carter. Le carter serait ainsi constitué de trois pièces, c'est-à-dire un carter tubulaire monobloc et deux flasques formant couvercles qui servent de

paliers pour le vilebrequin.

2777944

Claims (18)

REVENDICATIONS.

1. Moteur à explosions comprenant au moins deux cylindres (2) disposés à plat et opposés l'un à l'autre, un vilebrequin (9) pour transmettre à l'arbre de sortie du moteur l'énergie fournie par les explosions dans les dits cylindres (2) et un embiellage (18) reliant le vilebrequin (9) aux pistons (17) mobiles dans les dits cylindres (2), caractérisé en ce que le dit embiellage (18) est rigide et est monté directement sur un

vilebrequin (9) monobloc, sans patin de glissement.

2. Moteur à explosions selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux demi-carters identiques (1) dont le plan de joint passe par l'axe des cylindres (2), des embiellages rigides (18), des paliers (21) de guidage des embiellages rigides (18), des

pistons (17) et des culasses (5) du moteur.

3. Moteur à explosions selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dits demi-carters (1) sont positionnés l'un par rapport à l'autre par les composants du moteur, ce positionnement étant assuré dans un plan par des bagues d'étanchéité (15) et par des coussinets (11) de guidage du vilebrequin (9) et, dans un plan perpendiculaire, par les paliers (3) de guidage

de l'embiellage rigide (18).

4. Moteur à explosions selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que le

fond de chaque cylindre (2) se termine par un tronc de cône (2') dont le sommet détermine avec l'extrémité du piston (17) débouchant du cylindre (2) une lumière d'échappement (3') qui se ferme avant les lumières de transfert (58), de sorte qu'à la fermeture de la lumière d'échappement (3') les gaz qui se déplacent à très grande vitesse s'écrasent et se densifient fortement dans le sommet du cône (2') du cylindre (2) en produisant une forte dépression au niveau des lumières de transfert (58) encore ouvertes, cette dépression

21 2777944

déclenchant une deuxième admission d'air dans le même cycle moteur en produisant une suralimentation importante qui dure jusqu'à la fermeture des lumières de transfert (58), le même résultat pouvant être obtenu avec une soupape à la place du petit diamètre du piston (17).

5. Moteur à explosions selon la revendication 4, caractérisé en ce que le piston (17) présente sur son grand diamètre un cône (17') identique au cône du cylindre (2) et qui se prolonge vers le petit diamètre du piston (17) par un usinage qui détermine avec le cylindre (2) une chambre de combustion annulaire (60)

quand le piston (17) arrive au point mort haut.

6. Moteur à explosions selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fermeture et l'étanchéité de la lumière d'échappement (3') est assurée par le piston (17) qui pénètre, grâce à un léger cône (30), poli et arrondi, à l'intérieur du segment d'échappement (35)

monté avec du serrage sur le piston (17).

7. Moteur à explosions selon la revendication 6, caractérisé en ce que les lumières d'admission (57) sont situées tout autour et le plus proche possible des lumières de transfert (58), un cône sensiblement identique au cône (17') du piston (17) guidant et conduisant, directement et sans perte de charge, l'air depuis les lumières d'admission (57) vers les lumières de transfert (58) qui se ferment après la lumière d'échappement (3') avec le segment (26) placé sur le

grand diamètre du piston (17).

8. Moteur à explosions selon la revendication 7, caractérisé en ce que les colonnes (59) des lumières de transfert (58) présentent la forme d'aubes statiques qui impriment un mouvement de rotation à l'air qui s'y engage à grande vitesse, pour engendrer un cyclone dans

chaque chambre de combustion (60).

22 2777944

9. Moteur à explosions selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie de petit diamètre de chaque piston (17) se poursuit par une partie de grand diamètre réalisée en deux parties (23,24) entre lesquelles est bloquée la cale (25) du segment (26), lequel reste flottant pour assurer sur son diamètre extérieur l'étanchéité avec le diamètre intérieur de la

chemise (16) du cylindre (2).

10. Moteur à explosions selon la revendication 9, caractérisé en ce que des constituants du moteur comprenant les paliers d'embiellage (3), les boîtes à clapets (4), les cylindres (2), les chemises (16) de cylindres, les cales (25,43) des segments d'étanchéité (26,35) et les culasses (5) se centrent les uns avec les autres et sur le carter selon un même axe qui est aussi l'axe de translation des embiellages (18) et des pistons(2).

11. Moteur à explosions selon la revendication 10, caractérisé en ce que les composants du moteur comprenant les paliers d'embiellage (21), les boites à clapets (4), les cylindres (2), les chemises 16 des cylindres (2), et les cales (43) des segments d'échappement( 35) sont bloqués ensemble en étant serrés à l'aide de goujons ou de vis (8'), entre la culasse (5)

et le carter (1).

12. Moteur à explosions selon la revendication 11, caractérisé en ce que les culasses (5) sont en acier à haute résistance et bloquent sur le carter (1) des composants en aluminium du moteur, en les empêchant de

se déformer à chaud.

13 Moteur à explosions selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que le

vilebrequin (9) comporte intérieurement des conduits (12) de lubrification de grand diamètre allant depuis l'extérieur d'un maneton du vilebrequin jusqu'au milieu d'un palier (10) du vilebrequin, deux dits conduits (12)

23 2777944

en provenance de deux manetons du vilebrequin pouvant ainsi se raccorder à l'intérieur d'un palier (10) de vilebrequin en étant alimentés par une arrivée d'huile

unique (13).

14. Moteur à explosions selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour leur montage sur les manetons du vilebrequin monobloc (9), les embiellages rigides (18) présentent des lumières ouvertes sur un côté, un chapeau amovible (70) assurant la fermeture de chaque dite lumière une fois l'embiellage (18) placé sur le maneton, cette conception permettant de garder les

deux axes de l'embiellage (18) toujours solidaires.

15. Moteur à explosions selon la revendication 14, caractérisé en ce que chaque maneton (19) est équipé de gicleurs (20) de petit diamètre, ces dits gicleurs (20) envoyant de l'huile sous pression sur les dites faces planes (63) des embiellages (18) de façon que le déplacement des manetons (19) directement dans les lumières des embiellages (18) s'effectue selon un glissement sans frottement par coin d'huile sur des

surfaces très dures et autolubrifiantes.

16. Moteur à explosions selon la revendication 14 caractérisé en ce que, à l'intérieur de la lumière de l'embiellage (18), le maneton du vilebrequin (9) porte une bague (73) faite de deux pièces (74,75) assemblées, la dite bague (73) roulant sur les faces planes (63) de

la dite lumière.

17. Moteur à explosions selon la revendication 16, caractérisé en ce que la pression d'huile de lubrification du moteur est réglée par un étranglement placé sur chaque sortie des circuits de refroidissement

et de lubrification des segments d'échappement (35).

18. Moteur à explosions selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'air précompressé, entre chaque piston (17) et le palier d'embiellage (3) correspondant, entre dans le carter (1) par un jeu ménagé entre ledit

24 2777944

palier d'embiellage (3) et la tige (22) de l'embiellage (18), en mettant ledit carter (1) sous pression d'air et en chassant l'huile se trouvant dans le carter (1) par

une canalisation équipée d'un clapet anti-retour.