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Patent Searching and Data


Title:
FURTHER IMPROVEMENTS TO BACK PRESSURE-RESISTANT TWO-STROKE ENGINES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/055850
Kind Code:
A1
Abstract:
In the next few pages, the inventor will demonstrate how to improve the operating conditions and efficacy of back pressure-resistant two-stroke engines and this, mainly by providing improvements to the path of gas transmission in the back pressure-resistant engines, improvements enabling to reduce the number of parts required to produce said engines, and consequently for facilitating marketing. The inventor will demonstrate some additional improvements enabling to obtain back pressure-resistant engines whereof the piston(s) are directly linked to the original connecting rod. Thus, it will be possible to obtain several versions of the engine not requiring any link rod. In addition, some of those techniques will provide the further advantage of making the use of counter-segments optional, thereby making the production and marketing of said engines easier still.

Inventors:
BEAUDOIN NORMAN (FR)
Application Number:
PCT/FR2002/000053
Publication Date:
July 18, 2002
Filing Date:
January 09, 2002
Export Citation:
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Assignee:
BEAUDOIN NORMAN (FR)
International Classes:
F02B33/10; F02B33/12; F02B35/00; F02B75/02; F02B75/18; (IPC1-7): F02B33/12
Foreign References:
CH112460A1925-11-02
DE9003721U11990-06-07
US3885386A1975-05-27
EP0741232A11996-11-06
US3993029A1976-11-23
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 161 (M - 815) 18 April 1989 (1989-04-18)
Attorney, Agent or Firm:
Dubuc J. (Stock Exchange Tower 800 Place Victoria, Suite 3400 P.O. Box 24, Montreal Quebec H4Z 1E9, CA)
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Claims:
REVENDICATIONS-
1. Une machine, comprenant en composition : un bloc de la machine, un ensemble de deux cylindres rigidement reliés à ce corps et réunis entre eux par un conduit d'admission des gaz usés, ces cylindres étant munis de lumières d'admission, un vilebrequin monté rotativement dans ce bloc, un contrecylindre disposé rigidement dans la partie inférieure de chaque cylindre, à travers lequel sont disposées de façon coulissante les bielles de rattachement, des bielles de type conventionnel, reliant les manetons du vilebrequin à la partire inférieure des bielles de rattachement, des bielles de rattachement, insérées chacune dans le contre cylindre, et réunissant chaque piston à une bielle, pour chaque cylindre un piston, ce piston étant muni d'une tte d'admission et d'un cylindre interne, un conduit d'acheminement des gaz neufs, rigidement relié à un soutien tel une membrane de soutien, une membrane de soutien, munie de lumières d'admission et rigidement reliée au haut du cylindre, un conduit d'admission des gaz usés, des conduits d'admission des gaz neufs, des valves d'échappement.
2. Une machine, selon la revendication 1 : dont les bielles de rattachement ont été retranchées et dont les ensembles pistons, cylindres, ont été disposés de façon angulaire par rapport au vilebrequin, dont les pistons sont rattachés aux bielles par un encrage situé dans leur paroi latérale.
3. Une machine, selon les revendications 1 ou 2, comprenant en série plusieurs ensembles de doubles cylindres, pistons.
4. Une machine comprenant en composition : un bloc de la machine, un vilebrequin, rotativement monté dans ce bloc, une bielle, librement reliée au maneton du vilebrequin, un cylindre principal, une tte de cylindre servant à la fois de contrepiston, ce contrepiston étant vide dans son centre de manière à pouvoir y disposer une bougie, un pistonmaître, monté autour du contrepiston, et inséré de façon coulissante à la fois à l'intérieur du cylindre principal et à l'extérieur du contrepiston, ce pistonmaître étant à sa base rattaché à une bielle et étant muni de conduits d'évacuation des gaz usés et de conduits d'admission des gaz neufs, une lumière d'admission, disposée dans le cylindre principal, une lumière d'échappement, munie d'une valve antiretour, disposée dans la tte du cylindre, des conduits d'admission des gaz usés et neufs, disposés dans le cylindre.
5. Une machine comprenant en composition : un bloc de la machine, un vilebrequin, rotativement monté dans ce bloc, une bielle reliant le maneton du vilebrequin au piston, un cylindre, rigidement relié au bloc de la machine, un piston en H, inséré de façon coulissante dans le cylindre, en couplage entrelacé avec le contrecylindre, relié à la bielle, ce piston en H étant de plus muni d'un cylindre lui permettant d'avoir une action coulissante sur le conduit d'acheminement des gaz usés, un conduit d'acheminement des gaz usés, rigidement relié au haut du cylindre maître, et inséré dans le cylindre du piston en H, ce conduit d'acheminement des gaz usés étant muni, à chaque extrémité de lumières d'entrée et de sortie des gaz brûlés, un contrecylindre, disposé rigidement dans le cylindre, entre les parties excédentaires du piston en H, des conduits d'admission des gaz neufs, disposés dans la paroi du cylindre au dessus de la tte du piston en H, des conduits d'évacuation des gaz usés, disposés dans la paroi du cylindre, dans la partie inférieure du piston en H, des valves antiretour, disposées sur Ikes lumières des conduits d'échappement, un lieu de vissage de bougie, disposé dans la tte du cylindre maître.
6. Une machine selon la revendication 5, dont les chambres d'admission des gaz usés et les valves d'échappement sont disposées dans le haut du cylindre et dont les bougies sont disposées dans la paroi du contrecylindre.
7. Une machine selon les revendications 5 et 6, comprenant en composition plusieurs ensembles de pistons en H, contrecylindres, bielles, valves d'échappement, emplacements de bougies.
8. Une machine selon les revendications 1,4 et 5 : Dont les ensembles pistonscylindres sont disposés autour du corps du moteur, Dont les bielles sont toutes reliées à l'une de leurs extrémités à leurs piston respectif et à l'autre extrémité à un mme maneton du vilebrequin.
9. Une machine comprenant en composition : un bloc de la machine, un vilebrequin, rotativement monté dans ce bloc, deux cylindres rattachés de façon diamétralement opposée à ce bloc, pour chaque cylindre, un piston, deux bielles, chacune étant reliée à l'une des ses extrémités à son piston respectif et à l'autre extrémité, au mme maneton du vilebrequin, des conduits de succion des gaz usés reliant les deux cylindres opposés, un conduit d'acheminement des gaz neufs, des valves antiretour d'échappement.
10. Une machine selon la revendication 9 comprenant en composition plusieurs ensembles de doubles pistonscylindres.
11. Une machine de type rotative, quasi turbine, pour laquelle un ensemble sert d'ensemble succion des gaz brûlés et pour laquelle le second ensemble constitue la partie compressiveexplosive.
12. Une machine de type polyturbine, dont l'un des deux ensembles compressifs complémentaires agit à titre de succionneurévacuateur des gaz usés, alors que le second agit comme brûleur des gaz neufs.
13. Une machine selon les revendications 11 et 12, comprenant en composition plusieurs ensembles de pales ou polyturbines.
Description:
REALISATIONS COMPLEMENTAIRES DE MOTEURS ANTI-REFOULEMENT Jusqu'à présent, nous avons montré comment produire des moteurs anti- refoulement, c'est-à-dire des moteurs deux temps seulement à gaz, et de surcroît, pouvant résister à des contre-pressions non seulement de beaucoup supérieures à la moyenne, mais encore amplement suffisantes pour pouvoir disposer, à la sortie de ceux-ci, de filtres de haute densité, capables de purifier les sorties d'échappement des moteurs presque à cent pour cent.

Nous allons maintenant préciser certains aspects de cette invention qui peuvent tre améliorés. En l'occurrence, nous allons discuter et résoudre ici une difficulté desdits moteurs, causée par le fait d'une déficience accrue d'intégration de gaz par ceux-ci, parce qu'en effet, le cheminement des gaz y est plus difficilement contrôlable.

Comme on peut en effet le constater par comparaison à un moteur à deux temps conventionnel (Fig. I), c'est par pression que les gaz sont injectés dans le cylindre de compression-combustion. De ce fait, lorsque les gaz sont libérés, leur entrée dans le cylindre se produit avec une expansion automatique. Les gaz neufs envahissent donc expansivement le cylindre.

De plus, ce type d'alimentation est amélioré par une orientation appropriée des lumières d'admission et de sortie des gaz. Dès lors, on s'aperçoit que le vidage des gaz usés est finalement tout aussi complet que celui de l'admission des nouveaux gaz. Les gaz neufs sont en effet dirigés vers le haut et ce de façon expansive et de façon inverse à l'orientation des lumières servant au vidage des gaz usés qui, comme résultat, se vident de façon complète.

Dans les moteurs anti-refoulement, les gaz neufs, de façon originale, sont admis au deuxième temps du moteur, c'est-à-dire qu'ils sont admis sous l'effet de la succion que provoque l'admission des gaz usés dans les chambres d'admission des gaz usés (Fig. II). De ce fait, le contrôle complet de leur trajectoire est cependant plus difficilement réalisable. Ainsi donc, on constate que sous l'effet de succion, les gaz neufs, cherchant la loi du moindre effort, auront tendance, en dépit d'une orientation correcte des lumières des gaz neufs et usés, à raser la tte du piston. Ainsi donc, une partie des gaz neufs serra attirée prématurément dans la chambre d'admission des gaz usés, alors qu'une partie des gaz brûlés demeurera dans les chambres et cylindres de combustion (Fig. II).

Mais on peut palier ce problème en contrôlant de façon mécanique le cheminement des gaz usés et neufs. Une première façon de réaliser ces corrections sera donc d'ajouter à la tte du piston une partie excédentaire, munie d'un premier conduit capable d'intégrer les gaz de la chemise du cylindre vers le centre du piston (Fig. III). Un deuxième conduit, raccordé au premier est ensuite inséré dans le centre du piston, cette fois-ci, dans le sens vertical. Ce conduit sera jumelé de façon coulissante à un conduit d'acheminement des gaz neufs, disposé rigidement au haut du cylindre. D'une autre façon, ce conduit d'acheminement des gaz, pourra par exemple tre rigidement relié à une membrane, cette membrane étant assemblée entre le cylindre et la tte du moteur. Bien entendu, cette membrane devra tre perforée de plusieurs lumières laissant pénétrer les gaz neufs acheminés vers le haut par le conduit d'acheminement des gaz dans le cylindre lui-mme.

Ainsi donc, le cheminement par succion des gaz sera idéal puisque les gaz neufs, aspirés par les gaz usés sous effet de vide, seront forcés de passer par la partie supérieure du cylindre avant d'tre intégrés dans la chambre du cylindre proprement dite.

Dans la figure IV, une configuration encore plus intéressante est proposée. En effet, non seulement cette configuration permet d'acheminer correctement les gaz, mais aussi elle permet d'obtenir des chambres d'induction des gaz usés avec un volume plus élevé que celui de l'admission des gaz neufs. Enfin, cette configuration peut aussi fonctionner sans l'utilisation de contre segments, souvent nécessaires dans les configurations de base déjà exposées.

Un autre aspect intéressant et original de cette configuration est de pouvoir fonctionner, comme déjà souligné, sans la nécessité de bielles de raccord entre le piston et les bielles conventionnelles puisque, dans ce cas, les pistons sont directement reliés à ou aux bielles conventionnelles, ce qui rend le moteur encore plus simple et commercialisable.

En effet, dans cette configuration, une première originalité réside en ce que la bougie est placée à l'intérieur mme du contre piston. Le cylindre de brûlage des gaz neufs est donc cette fois-ci assez original puisqu'il est disposé à l'intérieur du piston, alors que les chambres de succion des gaz usés sont au-dessus. Un troisième élément original réside dans le fait que les gaz sont admis dans la paroi du piston maître et acheminés à sa base, dans la partie du piston contraire à celle de la sortie des gaz usés. Les gaz peuvent encore tre mieux assimilés par une distribution en parapluie. Le déplacement des gaz est donc là aussi idéal. Enfin, cette configuration permet de rattacher le piston à la bielle originale, ce qui économise pièces et espace.

Une autre réalisation du présent moteur (Fig. VI) cette fois-ci adaptée non pas au piston en U, mais plutôt au piston en H, consiste à se servir d'une tige centrale comme tige-valve conductrice des gaz. Cela permet d'obtenir une injection par le centre, dirigée de façon tout à fait contraire à l'entrée des gaz. Cette version permet de conserver la bougie au haut du cylindre, puisque le cylindre de brûlage sera celui du haut, ou encore de l'insérer dans la paroi du contre-cylindre et ainsi comme précédemment, d'obtenir l'explosion dans la chambre inférieure du piston en H.

Une autre réalisation possible (Fig. VIII) résulte en l'utilisation de cylindres angulairement disposés au vilebrequin. Dans cette configuration, préférablement montée comme dans la figure Il avec deux ensembles de cylindres-pistons complémentaires, les gaz usés sont aspirés du haut au bas de l'autre. Cette disposition nécessite le conduit d'alimentation parapluie déjà commenté, mais permet de retrancher les bielles de rattachement des pistons aux bielles originales.

Pour terminer cette description de l'invention, nous devons donner quelques précisions concernant l'application de ce type d'induction des gaz à d'autres genres de mécaniques de moteurs. Comme déjà mentionné, ce type d'injection peut tre appliqué aux différents genres de moteurs à pistons et aux moteurs rotatifs.

Parmi les moteurs à pistons auxquels on peut appliquer ce type de pistons, on peut citer par exemple les moteurs orbital et les moteurs à cinq temps. Par exemple ici, on aura recours à la dernière configuration de piston évoquée plus haut, appliquée à une mécanique orbitale.

Nos méthodes d'induction, comme déjà mentionné, pourront de plus s'appliquer aux moteurs rotatifs, aux quasi turbines, aux moteurs triangulaires, aux moteurs souffleries.

Description sommaire des figures La figure I montre le cheminement normal et expansif des gaz dans un moteur à deux temps conventionnel.

La figure Il montre comment, dans un moteur anti-refoulement, mme en disposant les orifices dans les angles opposés, une partie des gaz neufs sera quand mme succionnée dans les chambres d'admission des gaz usés, alors qu'une partie

des gaz usés demeurera dans les chambres d'admission des gaz neufs, ce que nous allons corriger aux présentes.

La figure 111 montre une première manière, par l'ajout d'un tuyau d'acheminement des gaz, comment on peut forcer les gaz neufs à transiter par le haut de la chambre avant de remplacer les gaz usés.

La figure IV montre une deuxième version où ce sera par les parois latérales mmes du piston que seront acheminés les gaz vers le bas du piston, donc dans un emplacement contraire à leur lieu de succion.

La figure V est une vue en trois dimensions de la figure IV.

La figure VI montre comment on peut effectuer une configuration similaire, mais cette fois-ci, en utilisant un piston en H.

La figure Vit est une vue en trois dimensions de la précédente, où on a cependant placé les bougies dans la paroi du contre cylindre, et où par conséquent comme en IV, l'explosion se fait à l'intérieur du piston en H, et la succion dans le cylindre du dessus.

La figure VIII montre comment on peut produire un rattachement direct des pistons aux bielles, en utilisant des ensembles pistons-cylindres, disposés angulairement par rapport au vilebrequin.

La figure IX montre comment notre procédé d'induction peut s'appliquer aux moteurs existants, par exemple ici, aux moteurs à pistons, aux moteurs de type orbital ou encore aux moteurs à cinq temps. Nous avons choisi les configurations en U et en H.

La figure X montre une application de ces moteurs à des quasi turbines.

La figure XI montre l'application des techniques anti-refoulement aux moteurs triangulaires et à soufflerie.

Description détaillée des figures La figura 1 est une représentation d'un moteur à deux temps conventionnel. On y retrouve notamment le bloc (1), le cylindre (2), le piston (3), la bielle (4), le vilebrequin (5), le carburateur (6). Dans la présente figure, on aperçoit la pénétration en expansion (7) des gaz neufs forçant adéquatement l'évacuation des gaz usés (8).

La figure 11 montre comment, pour un moteur anti-refoulement à deux pistons par exemple, les gaz usés sont aspirés dans le bas du cylindre complémentaire d'admission des gaz usés (12). Ici, un mme tuyau de transfert des gaz (13) suffit au double transfert des gaz. Dans cette réalisation, on remarquera que mme en disposant les lumières d'alimentation des gaz neufs (14) dans un angle différent de celui des gaz usés (15), les deux types de gaz, par succion, auront tendance (16) à raser la tte du piston (3). Par conséquent, une partie des gaz neufs sera prématurément admise dans les chambres d'admission des gaz usés (12), alors qu'une partie des gaz usés demeurera dans les chambres et cylindre de combustion (2), ce que nous allons corriger dans les prochaines réalisations.

La figure 111 montre une première manière d'améliorer et mme de rendre complète) a bonne évacuation des gaz usés, et par voie de conséquence, la bonne admission des gaz neufs. En effet, on ajoutera par exemple, à une disposition similaire à celle de la figure précédente, pour chaque piston, une partie excédentaire que nous nommerons partie admittive du piston (19). Cette partie admittive sera

munie d'une lumière d'admission du piston (20) qui, lors du passage du piston à son niveau le plus bas, communiquera avec l'entrée du carburateur (21).

Dans la partie contraire de la partie admittive, sera retranchée une section (22), ce qui permettra la succion des gaz. Ensuite, il sera disposé dans le piston un conduit cylindrique de piston (23) permettant au conduit d'acheminement des gaz neufs (24) d'tre inséré de façon coulissante lors de la montée du piston.

Ledit conduit d'acheminement des gaz (24) sera pour sa part, rigidement relié, soit à la tte du cylindre, soit à une plate-forme membrane de support (25), elle-mme reliée entre le cylindre et la tte du cylindre. Nous appelons ce conduit, conduit d'acheminement des gaz neufs (24). Ainsi donc, par cette disposition, lors de la succion des gaz usés vers la chambre d'admission des gaz usés, les gaz neufs ne pourront pas se diriger directement vers les lumières d'admission des gaz usés, mais seront plutôt forcés de passer à travers le conduit d'acheminement des gaz (24), à travers la membrane parapluie (27), pour tre ensuite intégrés à la chambre de compression-combustion.

Ce circuit permettrait un remplissage complet du cylindre d'admission et de plus, un vidage complet des gaz usés, par succion et cela sans évacuation prématurée des gaz neufs, ce qui est l'effet recherché (29).

La figure IV montre une autre réalisation intéressante permettant un vidage et une admission complète des gaz usés et neufs et qui, de plus, permet de retrancher les bielles d'induction et de ne conserver par conséquent que les bielles conventionnelles.

En effet, dans cette configuration, on retrouve un bloc moteur (1), une ou plusieurs bielles (4) et autres éléments de base mentionnés précédemment. Plus spécifiquement pour la présente réalisation, un contre-piston (30) est rigidement relié

au haut du cylindre (31). Ce contre-piston (30) a ceci d'intéressant qu'il est évidé en son centre et, à l'aide de filets requis, permet le vissage d'une bougie (32).

Dans le cylindre principal (2) et autour de la partie élargie du contre-piston (30) est assemblé le piston-maître (33) qui, à sa base, est relié à une bielle (34). Ce piston- maître a la particularité de contenir non seulement des conduits de transport des gaz usés (35) vers les chambres d'admission des gaz usés (36), mais de plus, des conduits d'acheminement des gaz neufs (37) se terminant à la base du piston par des lumières en parapluie (38) sont incorporés à ses parois latérales. Un conduit d'acheminement des gaz brûlés (35) achemine les gaz brûlés de la chambre intérieure du piston-maître (39) qui fait office de chambre à combustion, vers la chambre d'admission des gaz brûlés. Les gaz sont ensuite propulsés vers les filtres et vers l'extérieur (40).

La figure V est une vue en trois dimensions de la figure précédente à laquelle ont été ajoutés des segments de contre-piston (42), du piston-maître (43), les valves d'échappement (44), les filtres (45).

La figure VI est une réalisation qui, elle aussi, réussit à retrancher les bielles d'induction rectilignes, en raccordant le piston (3) directement à ou aux bielles conventionnelles (4).

Ici, la configuration est faite en aménagent positivement le piston de type en H (49).

Ce type de piston, couplé au contre-cylindre (48) et au cylindre de base, formera un cylindre inférieur (50) lui permettant d'tre couplé à un conduit d'acheminement des gaz (51) servant à la fois de valve (52), disposé rigidement dans le cylindre principal du moteur (2). Ce conduit d'acheminement des gaz spécifique et original (51) sert en effet à la fois de valve d'admission (53). Dans la présente réalisation, le piston- maître, de type piston en H (49), est indirectement relié au vilebrequin (5) par le recours à une bielle conventionnelle (4). Comme déjà mentionné, ce piston en H a

ceci de spécifique qu'il est perforé dans son centre et qu'il permet l'intrusion d'un conduit valve qui permettra la succion des gaz usés (56). Bien entendu, le piston en H doit tre monté de manière à se jumeler au contre-cylindre (48), disposé rigidement dans le cylindre principal (2).

Le conduit d'acheminement des gaz neufs sera relié rigidement au haut du cylindre principal (60). Il aura l'une de ses lumières disposée vers le bas (68) de manière à s'ouvrir lorsque le piston sera à son plus bas niveau, alors que son extrémité supérieure sera induite de lumières d'admission des gaz usés (59).

Des lumières d'admission des gaz neufs (61) pourront tre disposées dans la paroi du contre-cylindre menant vers le cylindre principal.

Ainsi donc, les gaz usés, qui devront de cette manière obligatoirement parcourir le chemin de conduit d'admission (69), céderont totalement la place aux gaz neufs (70), avant d'tre admis dans la chambre d'admission des gaz (71).

La figure VII représente une vue en trois dimensions de la figure précédente. On doit cependant y noter que l'emplacement des chambres d'admission des gaz usés (17) et de brûlage (70) ont été inversées. Ainsi donc la bougie (32) a été ici disposée dans la paroi du contre-cylindre (62). Outre cette particularité, on y retrouve les mmes éléments que ceux précédemment énoncés dont, le corps du moteur (1), le vilebrequin (5), la bielle (2), le conduit d'admission des gaz usés (35), les lumières d'admission des gaz usés (15), les lumières d'admission des gaz neufs (14), le piston en H (49), le contre-cylindre (62), la bougie (32), les valves d'échappement (44), le filtre (80), le carburateur.

La figure VIII est une configuration à double ensemble cylindre-pistons, permettant de retrancher les bielles de liaison rectilignes. Dans cette configuration, on retrouve le corps du moteur (1), le vilebrequin (5), les ensembles cylindre (2) piston (3), les

conduits d'acheminement des gaz usés (35) et conduits d'acheminement des gaz neufs (24).

On notera que les ensembles pistons-cylindre ont été disposés de façon angulaire (82) par rapport au vilebrequin. Les pistons sont dès lors rattachés latéralement (83) ajx bieiies.

La figure IX est une application d'une technique d'intégration des gaz à un moteur de type orbital. Ici, chaque ensemble de piston-cylindre est similaire à l'une des réalisations déjà expliquée.

Chaque ensemble est en effet muni d'un contre-piston (30) dans lequel est reliée une bougie (32). Autour de chaque contre-piston (30) est monté un piston-maître (33) et ainsi de suite.

La figure X montre l'application des techniques anti-refoulement à différents types de moteurs, ici triangulaires (90). En ce cas ci, le moteur est monté avec deux ensembles de pales (91). L'un des deux ensembles servira de succionneur- expulser des gaz usés, alors que le second admettra par succion des gaz neufs pour le brûlage (95).

La figure XI montre l'application des techniques anti-refoulement à des moteurs de type quasi turbine (91) ou encore de type soufflerie (92). Ici, comme chacun de ces moteurs comporte pour chaque système plusieurs chambres expansives et dépressives, on peut facilement imaginer un effet de succion des gaz brûlés de l'une à l'autre (100).