La présente invention a pour objet des moteurs thermiques à combustion interne et à injection.

Les moteurs selon l'invention sont du type comportant au moins un cylindre dans lequel se déplace un piston qui est relié à un vilebrequin par une bielle.

On connaît les moteurs à quatre temps dans lesquels les pha¬ ses successives d'admission,de compression, de détente et d'échappe¬ ment ont lieu au cours de deux rotations successives du vilebrequin. Dans les moteurs à quatre temps connus, le rendement énergétique dé¬ pend de divers facteurs et il n'est pas possible d'optimaliser le ren¬ dement par suite des interférences dues à l'agencement des organes du moteur.

Un objectif de l'inventon est de procurer des moteurs thermi- ques d'un nouveau type afin de permettre d'améliorer les conditions de remplissage des cylindres, d'améliorer le rendement thermique, d'adap¬ ter le taux de compression à la puissance demandée, de déterminer avec précision le dosage du carburant en fonction du volume d'air admis réellement dans la chambre de combustion et d'adapter les variations volumêtriques de la chambre de détente afin de prolonger la détente-et d'u¬ tiliser une plus- grande partie de 1'énergie dégagée par lacombustion.

Un autre objectif de l'invention est de procurer des moteurs thermiques à quatre temps comportant une chambre d'admiss„ion d'air séparée de la chambre de combustion et de détente, de sorte qu'il est possible d'adapter séparément la structure de chaque chambre à sa fonction et qu'il devient possible de produire une combustion au cours de chaque tour du vilebrequin.

Les moteurs selon l'invention sont du type connu comportant dans chaque cylindre un piston axial qui est relié à un vilebrequin par une bielle.

Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen de mo- ' teurs dans lesquels chaque cylindre comporte un deuxième piston creux, qui est disposé coaxialement autour du piston axial, qui est déplacé d'un mouvement alternatif synchronisé et déphasé par rapport au mouve- ment alternatif du piston axial et qui comporte une jupe cylindrique dans laquelle se déplace le piston axial, un disque évidê placé en travers d'une extrémité de ladite jupe et un clapet qui obture les ou¬ vertures dudit disque et qui s'ouvre automatiquement vers l'intérieur

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dudit piston creux.

Les pistons creux sont entraînés par deux biellettes dia¬ métralement opposées qui sont articulées chacune sur un maneton qui parcourt une trajectoire cycloïdale. De préférence, cette trajec- toire cycloïdale est une cycloïde trilobée à trois sommets.

Chacune des biellettes est entraînée par un train d'engre¬ nage cycloïdal qui comporte :

- une couronne dentée planétaire fixe;

- un pignon satellite qui roule sur ladite couronne dentée et qui porte un maneton excentré autour duquel la tête de ladite biellette est articulée et un palier coaxial audit pignon satellite;

- un premier pignon d'entraînement en rotation dudit pi¬ gnon satellite qui est coaxial avec ladite couronne dentée et qui por te un alésage excentré dans lequel ledit palier est engagé et tourne librement;

- et un deuxième pignon calé sur le vilebrequin qui entraî¬ ne le premier pignon à une vitesse synchronisée avec celle du vile¬ brequin.

Selon un mode de réalisation préférentiel, la couronne den- tée planétaire est fixée sur un biras qui porte un alésage qui est engagé coaxialement sur le vilebrequin, de telle sorte qu'on peut déplacer angulairement ladite couronne dentée et ledit premier pi¬ gnon autour de l'axe du vilebrequin, ce qui fait tourner ladite trajectoire cycloïdale autour de son centre et fait varier le déphasage entre les mouvements alternatifs du premier piston et du piston creux.

Un moteur selon l'invention comporte,en outre, des moyens tels que des vis ou des vérins hydrauliques pour ajuster la position angulaire du bras qui porte la couronne dentée planétaire. Le pied de chacune des biellettes est articulée sur un coulisseau qui est constitué par une plaquette emboîtée dans un mé¬ plat taillé dans la face externe de la jupe dudit piston creux, la- quelle plaquette coulisse dans deux glissières parallèles à l'axe commun aux deux pistons. Chaque cylindre comporte une chambre de combustion et de détente et une chambre d'admission,de volume variable, qui sont sépa¬ rées par la tête dudit piston creux.

L'extrémité de chaque cylindre opposée au vilebrequin est

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obturée par une culasse comportant des conduits d'admission d'air qui sont obturés par un clapet automatique qui s'ouvre vers l'inté¬ rieur de la chambre d'admission et la chambre d'admission comporte au moins une lumière latérale qui est obturée par un volet qui coulisse parallèlement à l'axe du cylindre et qui comporte des moyens pour ajuster sa position.

L'invention a pour résultat de nouveaux moteurs thermiques à combustion interne et à injection. L'injection de carburant a lieu directement dans la chambre de combustion et/ou dans la chambre d'admission d'air.

Les moteurs selon l'invention présentent de nombreux avanta¬ ges liés à la présence dans chaque cylindre d'un deuxième piston creux qui enveloppe le piston axial et qui est entraîné d'un mouvement alternatif synchronisé avec le mouvement alternatif du piston axial, mais déphasé par rapport à celui-ci.

Un premier avantage tient au fait que chaque cylindre est divisé en deux chambres de volume variable, qui sont séparées par le piston creux. Une de ces chambres sert de chambre d'admission d'air tandis que l'autre sert de chambre de combustion et de détente. Il en résulte que les phases d'admission et de dosage d'air peuvent avo ^' ir lieu simultanément avec les phases de compression, détente et échappe¬ ment et qu'il devient possible d'obtenir un moteur à quatre temps comportant une phase de combustion et de détente et donc un temps moteur au cours de chaque tour de vilebrequin. Un autre avantage réside dans le fait que l'on peut doser facilement le volume d'air admis au cours de chaque cycle en faisant varier la hauteur du bord inférieur d'un volet coulissant qui obture une lumière d'entrée d'air dans la chambre d'admission. Le vo¬ lume admis varie linéairement avec la position du volet. On peut asser- vir linéairement le débit de l'injecteur de carburant à la position du volet et obtenir ainsi un mélange d'air et de carburant dans des pro¬ portions qui restent sensiblement constantes quel que soit le régime du moteur. On obtient ainsi facilement un réglage du mélange combusti¬ ble bien plus précis que celui qui est réalisé par les systèmes à dépression, du type carburateur, et également plus précis que celui obtenu dans les moteurs à injection de type connu,d'où une économie de carburant.

Un autre avantage réside dans le fait que la chambre de

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combustion qui est délimitée par deux pistons permet d'obtenir un rapport de compression indépendant du rapport de détente., alors que sur les moteurs à piston, ces deux rapports sont forcément égaux.

Il en résulte que l'on peut construire des moteurs à essen- ce ayant des rapports de détente supérieursà 10, car on n'est plus limité par les risques de détonation du carburant et les moteurs à essence selon l'invention ont -donc un meilleur rendement.

. . Un autre avantage important réside dans le fait que la compression maxima et l'allumage ont lieu non plus au point mort haut du piston axial ou même avant passage par le point mort haut en cas d'avance à l'allumage, mais après que le piston axial a déjà fran chi le point mort haut et à un moment où le piston axial a déjà pris une certaine vitesse et où les deux pistons se déplacent dans le même sens. La vitesse de détente est donc plus élevée au début de la détente et une plus grande partie de l'énergie est utilisée pour pro¬ duire du travail mécanique au début de la détente ce qui a pour effet de réduire la température du moteur et donc de faciliter le refroi¬ dissement et aussi de réduire les pertes de calories dissipées dans les circuits de refroidissement et donc d'améliorer le rendement On a calculé que la température moyenne pendant la détente serait de l'ordre de 2.000°K pour un moteur selon l'invention contre 2.300°K pour un moteur à quatre temps de mêmes dimensions.

Un autre avantage des moteurs selon l'invention réside dans le fait que l'on peut faire varier le volume minima de la chambre de détente et donc le rapport de compression et le rapport de détente en faisant pivoter autour de l'axe du vilebrequin le bras qui porte les trains d'engrenage cycloïdaux, ce qui permet d'adapter ces rapports au remplissage du moteur et d'améliorer le rendement.

Un autre avantage des moteurs selon l'invention réside dans le fait que le volume de la chambre de détente continue à croître après que le piston axial a franchi le point mort bas du fait que -le piston creux remonte avec une vitesse supérieure à celle du piston axial. Il en résulte un rapport de détente plus élevé. Le couple ré¬ sistant qui s'exerce sur le piston axial pendant le début de la remon- tée est compensé par un couple moteur qui est exercé à ce moment du cycle par le piston creux.

Le couple moteur moyen d'un moteur selon l'invention ayant même course et même alésage qu'un moteur à quatre temps est multiplié

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par un facteur égal à environ 1,5.

Un moteur selon l'invention est un moteur sans soupapes commandées. L'admission d'air dans la chambre d'admission et dans la chambre de combustion ont lieu automatiquement à travers des clapets automatiques et l'échappement a lieu également automatiquement par des lumières latérales de la jupe du piston creux.

Les sections de passage des clapets tarés d'un moteur selon l'invention peuvent être nettement supérieures à celles des soupapes qui équipent les moteurs à quatre temps car il n'y a pas sur une même culasse une soupape d'échappement juxtaposée à une soupape d'admission. D'autre part, la durée de remplissage de la chambre d'admission s'é¬ tend sur une fraction de cycle qui est de l'ordre de 280° contre 180° environ pour un moteur à quatre temps. Il en résulte que le remplissa¬ ge du cylindre en air de combustion reste bon même à des régimes de fonctionnement élevé de l'ordre de 8.000 tours minute.

La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisa¬ tion d'un moteur selon l'invention.

Les figures 1 et 2 sont des coupes axiales du moteur per- pendiculaires l'une à l'autre. La figure 1 est parallèle à l'axe du vilebrequin et la figure 2 est perpendiculaire à cet axe.

La figure 3 est une figure géométrique qui représente la trajectoire hypocycloïdale du maneton entraînant le piston creux.

La figure 4 est un diagramme qui représente les courses des pistons en fonction du temps.

La figure 5 est une vue en perspective du train d'engrena¬ ge cycloïdal entraînant le piston creux.

La figure 6 est une coupe selon VI-VI perpendiculaire à l'axe des pistons. Les figures 7 à 14 sont des vues montrant les positions suc¬ cessives des pistons au cours d'un cycle.

Les figures 1 et 2 représentent à titre d'exemple un moteur à combustion interne à un seul cylindre mais bien entendu, un moteur selon l'invention peut comporter plusieurs cylindres. Le moteur comporte un bloc moteur 1 qui,dans l'exemple représenté, est le bloc d'un moteur à refroidissement par eau compor¬ tant des évidements la dans lesquels circule un liquide de refroi¬ dissement. Bien entendu, un moteur selon l'invention pourrait être

refroidi par air.

Le bloc moteur 1 délimite une cavité cylindrique d'axe x xl dans laquelle un. piston 2 se déplace d'un mouvement alterna- - tif parallèle à l'axe x xl . Le piston axial 2 est relié par une bielle 3 à un maneton 4a d'un vilebrequin d'axe v v' . Le vilebre quin porte un volant d'inertie 5 et un pignon 5a d'entraînement d auxiliaires, pompe à huile, à eau, dynamo etc.... Toute cette partie d'un moteur à pistons est bien connue et il est inutile de la décrire en détails. Un moteur selon l'invention est un moteur à injection di- recte du carburant par des injecteurs dans le cylindre. Ce peut être un moteur à injection d'essence ou un moteur diesel.

Un moteur selon l'invention comporte, dans chaque cylindre, un deuxième piston creux 6,comportantune jupe cylindrique 7 qui entoure le piston axial 2, lequel se déplace donc à l'intérieur de la jupe 7 comme à l'intérieur d'un cylindre. Le piston 2 compor¬ te des joints et des segments 2a qui assurent l'êtanchëïté du conta glissant entre le piston 2 et la jupe 7.

La jupe 7 comporte également des joints et des segments 7a qui ^' assurent l'étanchéïté entre le piston creux 6 et le cylindr 1. La tête du piston creux, qui est située à l'extrémité opposée • au vilebrequin,est constituée par un disque ëvidé 8. Le disque 8 comporte des ouvertures d'admission d'air 8a. Le piston creux 6 comporte, en outre, un clapet automatique 9 qui obture ou démasque les ouvertures 8a. Selon un mode de réalisation préférentiel, le clapet automa tique 9 a la forme d'un anneau plat auquel sont fixées des tiges de guidage 9b, qui sont engagées dans des évidements du disque 8. Cha¬ cun de ces évidements contient un ressort taré 9a qui s'appuie sur le disque 8 et sur l'extrémité d'une tige 9b et qui maintient le clapet appuyé contre son siège. Lorsque la pression qui s'exerce sur face supérieure de l'anneau plat devient supérieure à la pression sur la face inférieure d'une quantité supérieure à un seuil déterminé par le tarage des ressorts, le clapet 9 s'ouvre automatiquement ver l'intérieur du piston creux. Le piston axial 2 et le piston creux 6 délimitent entre eux une chambre cylindrique 10 de volume variable, qui est la cham¬ bre de combustion et de détente du mélange combustible.

Le piston creux 6 délimite avec les parois du cylindre et

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avec la culasse 13 une chambre de volume variable 11 qui est une chambre d'admission d'air.

L'extrémité du cylindre est obturée par une culasse 13 comportant des conduits d'admission 13a qui communiquent avec l'extérieur.

Les évidements 13a sont obturés par un clapet .automatique 12 qui est un anneau plat, du même type que le clapet 9, qui est maintenu appliqué sur son siège par des ressorts tarés 12a et qui s'ouvre automatiquement vers l'intérieur de la chambre 11 lorsque la dépression dans celle-ci atteint un seuil qui est déterminé par les ressorts tarés 12a.

La chambre d'admission 11 comporte, en outre, une ou plu¬ sieurs lumières latérales 14 qui la font communiquer avec un con¬ duit 15 qui communique avec l'atmosphère. Les lumières 14 sont disposées de telle sorte qu'elles soient entièrement démasquées quand le piston creux 6 est au point mort bas. Un volet 16 qui coulisse parallèlement à l'axe x xl obture plus ou moins les lumières 14 selon sa position.

La position du bord inférieur 16a du volet 16 définit le volume d'air qui est emprisonné dans la chambre 11 lorsque le ^• piston creux remonte et qui est ensuite transféré entièrement dans la chambre de combustion lorsque le piston creux balaye entièrement la chambre d'admission. Le volume d'air admis au cours de chaque cycle varie linéairement en fonction de la position du volet 16. Le moteur comporte des moyens de réglage de la position du volet 16. Sur les moteurs fixes, à régime permanent, ces moyens sont constitués par exemple, comme le représente la figure 1, par une tige filetée 17 qui est vissée dans un alésage fileté traversant le volet 16 parallèlement à l'axe x xl. Un bouton molleté 17a per- met de faire tourner la tige filetée qui est prolongée par une tige de guidage 17b. La tige filetée 17 peut être remplacée par tout autre -moyen équivalent permettant de déplacer le volet 16 parallèlement à l'axe x xl du cylindre.

Sur les moteurs de véhicules, le volet 16 est relié par une tringlerie ou par un câble à un organe de commande du type pédale, tirette, manette ou levier, qui permet de faire varier l'admission d'air en fonction de la puissance requise du moteur. Le volet coulis¬ sant 16 remplit une fonction analogue à celle du volet pivotant

d'un carburateur.

Le piston creux 6 se déplace à l'intérieur du cylindre d'un mouvement alternatif qui est synchronisé avec celui du piston axial 2 et qui est déphasé par rapport à celui-ci. La figure 5 est une vue en perspective éclatée d'un des deux trains d'engrenages cycloïdaux qui entraînent le piston creux 6 et qui sont symétriques par rapport à x xl .

On décrira ci-après un seul de ces deux trains d'engrenages

Dans la jupe 7 du piston creux, sont taillés deux méplats diamétralement opposés. Un coulisseau, constitué par une plaquette 30 est emboîté dans chacun de ces méplats. Les bords verticaux du cou¬ lisseau 30, qui ont une forme de pointe triangulaire, coulissent dan deux glissières 31 parallèles à l'axe x xl. On a représenté une seule glissière sur la figure 5 pour la clarté du dessin. Chaque coulisseau comporte un alésage 33 dans lequel est articulé le pied 34 d'une biellette 19. Le coulisseau 30 a pour effet de supporter la composante tangentielle de la poussée de la biellette qu'il transfère aux glissières afin d'éviter des risques de déforma¬ tion de la jupe du piston creux La biellette 19 est articulée sur un maneton 20 qui est entraîné par un train d'engrenage cycloïdal. Chaque maneton 20 est porté par un pignon 21 qui engrène avec la denture d'une couronne dentée fixe 22 d'axe u ul.

L'axe y yl du maneton 20 est excentré d'une longueur e par rapport à l'axe z zl du pignon 21 qui le porte, de sorte que lorsque le pignon roule autour de la couronne dentée, le centre d maneton parcourt une trajectoire cycloïdaleou trochoïdale.

Dans l'exemple préférentiel représenté, la denture de la couronne dentée 22 est intérieure et le pignon satellite 21 roule à l'intérieur de la couronne planétaire. Le rapport entre le rayon R de la couronne dentée et le rayon r du pignon satellite est égal à 3 de sorte que le centre du maneton décrit une hypocycloïde tri¬ lobée, d'allure triangulaire curviligne, ayant trois sommets.

En variante, la denture de la couronne dentée 22 pourrait être externe et le pignon satellite pourrait alors rouler à l'exté¬ rieur de la couronne dentée et parcourir alors une trajectoire ëpicy- cloïdale à trois sommets également d'allure triangulaire curviligne.

Chaque pignon satellite porte un palier 23 coaxial avec

le pignon.

Chaque pignon satellite est entraîné en rotation autour de l'axe u ul de la couronne dentée en synchronisme avec le vile¬ brequin et cet entraînement en rotation provoque le roulement du pignon satellite sur la denture de la couronne dentée, de telle sorte que le centre du maneton 20 parcourt entièrement la trajec¬ toire cycloïdale chaque fois que le vilebrequin fait un tour.

L'entraînement en rotation du pignon satellite autour de l'axe u ul est obtenu au moyen d'un premier pignon d'entraînement 24, coaxial avec la couronne dentée 22, qui est lui-même entraîné en rotation, directement ou par un ou plusieurs pignons intermédiai¬ res, par un deuxième pignon 25 calé sur le vilebrequin 4. Le rap¬ port d'entraînement est tel que le pignon 24 tourne à la même vitesse que le vilebrequin. Chaque pignon 24 porte un alésage excentré 35 dans lequel est engagé le palier 23 coaxial avec le pignon satellite, lequel palier peut pivoter librement dans cet alésage.

L'excentration de l'alésage 35 correspond à la distance R-r entre l'axe z zl du pignon satellite de rayon r et l'axe u ul de la couronne dentée de rayon R.

Le pignon 24 pourrait être remplacé par un bras d'en¬ traînement de longueur R-r qui serait entraîné en rotation autour de l'axe u ul en synchronisme avec le vilebrequin.

Chaque mécanisme d'entraînement du piston creux comporte un bras ou balancier 36 sur lequel la couronne dentée 22 est fixée. Ce bras 36 comporte un alésage 37 qui est engagé sur l'extrémité du vilebrequin, de telle sorte que l'on peut déplacer angulairement le bras 36 autour de l'axe v vl du vilebrequin. Le déplacement angulaire du bras 36 entraîne un déplacement angulaire autour de l'axe v vl de la couronne dentée 22 et du pignon 24. Le pignon 24 roule sur le pignon 25 et pivote autour de l'axe u ul , ce qui entraîne le satellite 21 en rotation autour de son axe. Il en résul¬ te que la trajectoire cycloïdale du maneton 20 pivote autour de son centre et en même temps, une variation du déphasage entre les mouve- ments alternatifs des deux pistons, ce qui modifie les positions rela¬ tives des deux pistons et a pour effet de permettre d'ajuster le volume minimum de la chambre de combustion.

Le bras 36 porte un deuxième alésage 38, dans lequel

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se loge un palier 39 supportant le pignon 24 et des roulements 40 servant de butées axiales.

Le dispositif comporte des moyens pour ajuster la position angulaire du bras 36. Dans le cas d'un moteur fixe qui travaille à un régime uniforme, ces moyens peuvent être constitués par des vis

41. Dans le cas d'un moteur de véhicule qui doit fournir des puissan¬ ces variables, les vis 41 sont remplacées par des vérins hydrauli ^¬ ques montés en opposition, de telle sorte que l'un pousse le bras, tandis que l'autre freine le déplacement du bras. Bien entendu, dans ce cas, les vérins qui commandent les deux bras mobiles 36 symétri¬ ques par rapport à l'axe x xl sont couplés de telle sorte que les déplacements angulaires des deux bras soient égaux.

La figure 3 est une figure géométrique qui représente la trajectoire T hypocycloïdale à trois sommets parcourue par le centre des manetons 20. L'axe vertical x xl représente la projec¬ tion de l'axe d'un cylindre. On a représenté sur cette figure deux positions 19 et 19' des biellettes, 34, 34' du pied de biellette ₍ qui se déplace sur l'axe x xl et 20, 20' de la tête de biellette. On a également représenté le cercle primitif de la denture d'une couronne dentée 22 de rayon R et de centre ,0 et le cercle primitif de la denture d'un pignon satellite 21 de centre 0' et de rayon r ≈ -r*. On a également représenté sur cette figure l'excentricité e entre le centre du maneton 20 et le cen¬ tre 0' du satellite et le cercle C parcouru par le centre 0' lorsque le satellite roule sur la couronne dentée. La distance 0 0* correspond à 1'excentration de l'alésage 35 par rapport à l'axe u ul du pignon d'entraînement 24a et représente la demi course du piston creux.

L'hypocycloïde T a un sommet sur l'axe x xl qui correspond au point mort haut du piston creux. Dans l'exemple repré¬ senté, la courbe T est symétrique par rapport à l'axe x xl et on -voit que pendant tout le temps où la tête de bielle parcourt le coté de l'hypocycloïde perpendiculaire à l'axe x xl , le piston creux reste sensiblement au point mort bas. En faisant pivoter le bras 36 autour de l'axe du vile¬ brequin, on peut faire pivoter légèrement la courbe T autour de son centre 0 qui se déplace lui-même légèrement.

La jupe 7 du piston creux 6 comporte des lumières 26

1iPO

visibles sur la figure 2 et le bloc moteur 1 est traversé par des conduits d'échappement 27 qui se situent dans l'alignement vertical des lumières, de telle sorte que lorsque les lumières 26 sont pla¬ cées en regard des conduits d'échappement 27 par suite du mouvement du piston creux, la chambre de combustion 10 est mise à l'échappe¬ ment.

La jupe 7 du piston creux 6 comporte une lumière 28 visible sur la figure 2 qui est située à proximité de la tête 8 du piston et le corps 1 porte un injecteur de combustible 29 qui peut être relié à une pompe à injection ou bien être un injecteur électromagnétique. L'injecteur 28 injecte du carburant : essence ou gaz-oil. Il est situé sur la trajectoire de la lumière 28 paral¬ lèle à l'axe x xl et au moment où la lumière 28 se trouve placée en regard de l'injecteur, une dose de carburant est injectée directe- ment dans la chambre de combustion 10. En variante, l'injecteur 29 peut injecter dans la chambre de mélange 11 avant l'introduction du mélange dans la chambre de combustion.

Le moteur peut également comporter deux injecteurs : un in¬ jecteur de ralenti qui injecte direcement dans la chambre de-com- bustion 10 et un injecteur de régime normal, qui injecte dans la chambre de mélange 11.

Un moteur à essence selon l'invention comporte, dans chaque cylindre, une bougie 42 portée par le disque 8. Cette bougie est logée dans un fourreau isolant 42a et prolongée par une tige conduc- trice 42b qui sont logés dans un puits 43 qui traverse la culasse 13, de sorte que la tige 42b et le fourreau 42a coulissent dans le puits 43 lorsque le .piston creux se déplace.

Le fourreau 42a est par exemple en polytétrafluoréthylène. La tige 42b coulisse dans un fourreau conducteur 43a qui est isolé de la culasse par un fourreau isolant 43b et qui est connecté sur un fil 43c qui le relie au distributeur d'allumage qui commande l'allumage au moment où la compression du mélange combustible est maxima.

La figure 4 est un diagramme qui représente en abscisses t et l'angle θ = ω.t du vilebrequin exprimé en degrés, ω étant la vitesse angulaire du vilebrequin. L'angle zéro correspond au point mort haut du piston 2. Le diagramme représente en ordonnées les courses des pistons. La sinusoïde SI représente les déplacements u ^' iÀ z- O FI »,. IPO 4 . *

de la face supérieure du piston axial 2. La courbe S2 représente les déplacements de la face inférieure du clapet 9 qui équipe le piston creux et la courbe S3 représente les déplacements de la face supérieure du disque 8 qui constitue la face supérieure du piston creux.

La durée d'un cycle est la même pour les deux pistons dont les mouvements sont synchronisés.

On a également représenté sur ce diagramme la position variable de la lumière 26, la position fixe du conduit d'échappement 27, la position fixe du conduit 15 et le niveau du bord inférieur 16a du volet mobile 16.

La ligne horizontale supérieure 12 représente le niveau de la face inférieure du clapet 12. On voit sur ce diagramme que les trajectoires S2 et S3, qui sont évidemment parallèles entre elle présentent au point bas, un palier sensiblement horizontal qui corres pond au parcours par le maneton 20 de la portion d'hypocycloïde qui est sensiblement perpendicualire à l'axe vertical x xl .

On voit également que les passages au point mort haut du piston 2 et du piston creux 6 sont déphasés d'un angle φ qui es égal à 75° dans le cas de la figure, le piston creux 6 étant en avance sur le piston axial 2. Le déphasage φ peut varier entre 50° et 100°. On voit également qu'après le passage par le point mort haut du piston 2, les deux pistons se déplacent tous deux dans le même sens vers le bas à des vitesses différentes. Lorsque le piston 2 vient de franchir le point mort haut sa vitesse est faible et le pis¬ ton creux va plus vite jusqu'à un moment où les deux vitesses sont égales. A ce moment là, la distance a entre les deux pistons est mini ma, le volume de la chambre de compression est également minimum et la position relative des deux pistons à cet instant ainsi que la po- sition du bord inférieur 16a du volet coulissant 16 déterminent le taux de compression et permettent de faire varier le rapport de détente.

On voit sur la figure 4 que dans l'exemple représenté, la course du piston creux est égale à environ deux tiers de la course du piston axial 2. Bien entendu ce rapport pourra varier selon le type de moteur désiré.

La figure 6 est une coupe décrochée de la figure 1 se¬ lon VI-VI. On voit sur cette figure une vue de dessus du disque 8

,

comportant trois ouvertures oblongues, en arc de cercle, 8a de pas¬ sage d'air qui sont obturées par un clapet annulaire 9 visible à travers les évidements 8a. On voit également trois tiges de guidage 9b du clapet 9. La section des ouvertures 8a est importante, de l'ordre du tiers à la moitié de la section de la chambre 10. On voit également l'injecteur de carburant 29. On voit aussi une section du volet coulissant 16 et de la tige de guidage 17b de celui-ci. On voit aussi les plaquettes 30 qui sont emboîtées en partie dans la jupe du piston creux et dont les deux bords verticaux sont découpés en forme de pointes triangulaires qui sont engagées dans des glissières triangulaires 31 taillées dans le corps 1. On voit également les biellettes 19 qui s'articulent sur les plaquettes 30. Une pièce d'usure 44 est placée entre chaque biellette et le corps du moteur. Les pièces d'usure 44 sont également visibles sur la figure 1. Les figures 7 à 14 sont des figures schématiques qui re¬ présentent différentes positions occupées successivement pendant un tour du vilebrequin par les deux pistons 2 et 6. Le fonctionne¬ ment d'un moteur selon l'invention va être expliqué en se référant à ces figures. On verra que les quatre temps d'un moteur à explosion ont lieu au cours d'un seul tour du vilebrequin, du fait que deux temps peuvent avoir lieu simultanément dans deux chambres séparées : la chambre d'admission 11 et la chambre de combustion 10. De ce fait, un moteur selon l'invention est un moteur dit à temps simulta¬ nés. On a représenté sur les figures 7 à 14 en traits pleins forts, le piston axial 2, la bielle 3 et le trajet circulaire 4 de la tête de la bielle 3 et on a représenté en pointillés une biellette 19, la trajectoire hypocycloïdale trilobée T de la tête de la biellette 19 et le piston creux 6. Les petits ronds blancs repré¬ sentent l'air de combustion et les ronds pointillés représentent les gaz brûlés.

On part de la figure 7 qui correspond au point mort haut du piston axial 2 qui présente un déphasage en retard d'un angle φ qui est égal à 75° dans le cas de la figure.

La figure 7 correspond au point le plus à gauche du dia- gramme de la figure 5.On a repéré sur la ligne inférieure de la figure 5, les positions correspondant aux figures 7 à 14.

Nous examinerons d'abord ce qui se passe dans la chambre d'admission 11 située entre le piston 2 et le piston creux 6. La

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phase d'admission d'air frais dans la chambre d'admission 11 com¬ mence après que le piston creux 6 a franchi le point mort haut où le volume de la chambre 11 est nul. La phase d'admission se poursui pendant tout le temps où le piston creux se déplace entre le point mort haut et le point mort bas, c'est-à-dire occupe les positions suc cessives représentées sur les figures 7 à 12.

Sous l'effet de la dépression qui est créée dans la chambre 11 par le mouvement du piston creux, le clapet 12 s'ouvre automati quement dès que la dépression atteint un seuil déterminé par les res- sorts de tarage et laisse pénétrer de l'air frais dans la chambre 11 (figure 1-0) .

La figure 11 représente le moment où le sommet du piston creux 6 arrive au niveau du bord inférieur 16a du volet mobile 16. A ce moment, de l'air pénètre dans la chambre d'admission 11 par le conduit 15, la pression dans la chambre 11 devient égale à la pres sion atmosphérique et le clapet 12 se ferme automatiquement. Cette combinaison d'un clapet 12 et d'un volet coulissant 16 permet de limiter la valeur de la dépression dans la chambre 11 pendant la phase d'admission tout en dosant la quantité d'air admis. Les figures 12 à 15 représentent les phases de dosage- de l'air de combustion. La figure 12 correspond au passage du piston creux au niveau 16a pendant le mouvement de remontée du piston. A ce moment là, la communication de la chambre 11 avec le conduit 15 est fermée et le niveau 16a détermine donc le volume d'air qui est emprisonné dans la chambre d'admission et qui sera envoyé entière¬ ment dans la chambre de combustion. On voit donc qu'en faisant cou¬ lisser le volet 16, on* modifie le niveau 16a et on détermine le volume d'air de combustion admis pendant chaque cycle qui varie linéai rement avec la positon du volet 16. Entre les positions représentées sur les figures 13 et 14 l'air emprisonné dans la chambre 11 est comprimé jusqu'à la position -représentée sur la figure 14 où la pression dans la chambre 11 dépasse la pression dans la chambre de combustion 10 et où le cla¬ pet 9 s'ouvre automatiquement. La figure 14 correspond également à la position du piston creux 6 pour laquelle les lumières d'échap¬ pement 26 commencent à se trouver en regard du conduit d'échappement 27. L'air frais qui pénètre dans la chambre de combustion 10 balaye les gaz brûlés qui s'échappent à travers les lumières 26 et ce

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balayage se poursuit jusqu'à ce que le piston 2 vienne obturer les lumières 26 (figure 8) .

On a décrit les phases d'admission et dosage de l'air de combustion qui ont lieu au cours d'un cycle dans la chambre d'admis- sion 11.

On va décrire ci-après les phases qui ont lieu simultanément dans la chambre de combustion 10 en se reportant à la figure 7 qui correspond à la fin du balayage des gaz brûlés.

La figure 8 représente une postion dans laquelle le piston 2 masque les lumières 26. Le volume de la chambre 10 dé¬ croît rapidement car le piston 2 monte et le piston creux 6 - descend. L'air contenu dans la chambre 10 est comprimé rapidement.

La figure 9 représente l'instant où la lumière 28 se trouve en face de l'injecteur 29 et où l'on injecte le carburant dans la chambre 10.

Les figures 10 et 11 représentent la suite de la phase de compression.

La figure 10 correspond au passage du piston 2 par le point haut qui ne correspond pas au taux de compression maximum. La figure 11 correspond au moment où les vitesses des. deux pistons sont dirigées dans le même sens et sont égales. Le volume de la chambre 30 est alors minimum et ce volume détermine le taux de compression. A cet instant, la combustion commence soit par auto¬ allumage dans le cas d'un moteur diesel, soit sous l'effet d'une ê- tincelle qui éclate à ce moment entre les électrodes de la bougie 42.

La phase comprise entre les figures 11 et 14 correspond à la détente du mélange combustible. Pendant cette phase, les deux pistons 2 et 6 transmettent au vilebrequin un couple moteur ou résistant et le couple final résulte de l'addition de ces deux couples.

Pendant la phase comprise entre les figures 11 et 12, la poussée des gaz exerce un couple moteur sur le piston 2 et un couple résistant sur le piston 6. La figure 12 correspond au pas¬ sage du piston creux 6 par le point mort bas. Pendant la phase comprise entre les figures 12 et 13, la poussée des gaz exerce un couple moteur à la fois sur le piston 2 qui descend et sur le piston creux 6 qui remonte. L'engrenage ëpi- cycloïdal entraînant le piston creux transmet au vilebrequin le couple

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moteur exercé par le piston creux.

La figure 13 correspond au passage du piston 2 par le point mort bas.

Pendant la phase comprise entre les figures 13 et 14, les deux pistons remontent et le volume de la chambre 10 continue à augmenter jusqu'à ce que les vitesses des deux pistons soient égales (figure 14). La détente des gaz se poursuit donc même après le pas¬ sage du piston 2 par le point mort bas en exerçant un couple moteur sur le piston creux qui compense le couple résistant s'exerçant sur le piston 2. La lumière 26 est disposée sur le piston creux 6 de telle sorte qu'elle commence à être en regard du conduit d'échap¬ pement 27 lorsque le volume de la chambre 10 est maximum (figure 14). L'échappement commence à ce moment là, en même temps que le cla¬ pet 9 s'ouvre et que l'air frais commence à balayer les gaz brûlés et le balayage se poursuit pendant les phases comprises entre les figures 14, 7 et 8.

La figure 7 correspond à une phase où la tête du piston creux 6 arrive sensiblement au niveau de la culasse avec un espace mort très faible, de sorte que tout l'air emprisonné dans la chambre 11 passe dans la chambre de détente 10.

La figure 8 représente une position dans laquelle commen¬ ce la compression de l'air frais pour un nouveau cycle.

Des calculs théoriques montrent qu'un moteur selon l'inven¬ tion ayant un diamètre de piston axial de 73 mm, un diamètre de pis- ton creux de 84 mm, un rayon de vilebrequin de 38,5 mm, une longueur de bielle de 129 mm, un rayon du bras d'entraînement du satellite de 23,1 mm, une longueur de biellettes de 68,3 mm, une excentricité de maneton de 3,8 mm, un volume maximum admissible par la chambre d'admission de 224 cm , un taux de compression de 9,5, un déphasage φ = 75° entre les mouvements des deux pistons et un rapport volu é- trique de détente de 15,17 développe au cours d'un cycle un couple moteur moyen de 6,63 m.Kg, que la température moyenne au cours de la détente est de 2.015°K et que le rendement thermique, compte tenu des rapports volumêtriques de détente mis en jeu, est égal à 0,59. A titre de comparaison, pour un moteur à quatre temps ayant même diamètre, même course de piston et même taux de compression, on obtient un couple moteur moyen sur deux tours de 4,12 m.Kg, une tem¬ pérature moyenne pendant la détente de 2.338°K et un rendement

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thermique de 0,52.

Les moteurs selon l'invention présentent l'avantage de permettre de doser avec précision la quantité d'air admis qui varie linéairement avec la hauteur du bord inférieur du volet coulis- sant que l'on déplace pour adapter la puissance du moteur à la puis¬ sance requise. Il en résulte que l'asservissement du dosage de carbu¬ rant injecté au dosage de l'air est facile à réaliser puisqu'il suf- fig de faire varier la quantité de carburant délivrée par l'injecteur proportionnellement à la position du volet. Ainsi, quelle que soit la puissance requise, les moteurs selon l'invention peuvent être adaptés à fournir cette puissance dans les meilleures conditions de rendement. Un autre avantage des moteurs selon l'invention réside dans le fait que l'on peut ajuster le taux de compression en faisant pi¬ voter la trajectoire cycloïdale T autour de son centre et en faisant varier le déphasage φ entre les mouvements alternatifs des deux pistons. Cet ajustement s'obtient en faisant pivoter le bras 36 autour de l'axe du vilebrequin et on peut asservir la position du bras à la position du volet d'admission 16 de façon à toujours obtenir un même taux de compression.