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Title:
SYSTEM FOR ACHIEVING A FOUR-STROKE CYCLE WITH A SINGLE ROTATION OF THE CRANKSHAFT IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/012420
Kind Code:
A1
Abstract:
System for achieving a four-stroke cycle with a single rotation of the crankshaft in an internal combustion engine. The system consists of a crank (21), its crank pin (22) being free to rotate in the slide block (30) of a runner (40) pivoting on pin (5) rigidly attached to the bottom of engine casing (10) or to a cross member mounted on the engine block, and pivoting also on the end (61) of a link arm (60), itself pivoting on pin (9) of a piston (7) moving in a cylinder (8) along a predefined stroke (C); the distance (D) of pivot pin (5) of the runner (40) in relation to the cylinder base is adjustable. Applications include internal combustion engines, pumps, compressors.

Inventors:
PAQUOLA LOUIS (FR)
Application Number:
PCT/FR1991/000069
Publication Date:
August 22, 1991
Filing Date:
February 01, 1991
Export Citation:
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Assignee:
PAQUOLA LOUIS (FR)
International Classes:
F01B9/02; F02B75/02; F02B75/32; F16H21/18; F02B3/06; (IPC1-7): F01B9/02; F02B41/04; F16H21/28
Foreign References:
GB581575A1946-10-17
FR1087236A1955-02-22
DE315250C
FR757262A1933-12-22
FR977781A1951-04-05
FR847542A1939-10-11
FR1111462A1956-02-27
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Claims:
Revendicαtion .
1. Système permettant d'obtenir, sur un moteur à combus¬ tion interne à quatre temps, la réal isation du cycle sur un seuI tour de vi Iebrequin, caractérise en ce qu' i I est cons ti tué d'une manivel le (21 , dont le ane on (22) est monté I ibre en rotation dans le coul isseau (30 ) d'une gl issière articulée (40) par rapport à un axe (5) sol idaire du fond du carter moteur (10), ou d'une traverse, et par rapport à I 'extrémi té (61) d'une bîel lette (60), el lemême a ticu lée par rapport à I "axe (9) du piston (7) se déplaçant dans un cyl indre (8) selo une course C prédéterminée.
2. Système selon Ia revendication 1, caractérise en ce que, pour un rayon R de maniveI I e (21 ) fixé, Ia Iongueur X de Ia biel lette (60) et la longueur V de la gl issière (40) sont déterminées pour que, l rsque le piston (7) est au point mort bas, la manivelle (21) forme un angle droit avec la glissière articulée (40).
3. Système selon la revendic ion 1, caractérisé en ce que le coul isseau (30) est sol idar ise à la gl issière articulée (40) par l ' intermédiai e d'une rainure (41).
4. Système selon la revendica ion 1, caractérisé en ce que la distance D de I 'axe (5) d'articulation de l gl issière (40) par rapport à la base du cyl indre est réglable.
Description:
Système permetta t de réal iser le cucle à quatre temps d ' un moteur à combustion interne sur un seul tour de u i I ebre¬ qu i n .

L ' invention concerne un système permettant d'obtenir, sur un moteur à combustion interne à quatre temps, la réal isa- t i on du cycle sur un seul tour de vi lebrequin.

Sur les moteurs à combustion interne à quatre temps notam- ment, la réal isatlon du cycle s'effectue sur deux tours de vi lebrequin, par l ' intermédiai e du traditionnel système biel le-mani el le qui exige uf. al ler et retour du piston pour obtenir la rotation sur un se l tour du vi lebrequîn.

i l résulte de cette situation des irrég larités du couple transmis et des efforts d' inertie parasi tes perturbant l 'équi l ibrage du moteur.

Une réduction de rapport 0,5 doi t être introduite dans la transmission de la rotation du vi lebrequin aux arbres à cames assurant la distribution, ce q i comp I i que la ciné¬ matique du moteur et fragi l ise celui-ci .

Pour une cyl indrée déterminée, la puissance fournie est l imitée par les efforts d' inertie maximums susceptibles d'être supportés par les pistons.

Par ai l leurs, cette recherche d'augmentation de la puis¬ sance massique par accroissement de la vitesse de rotation du vi I ebrequ i n nécess i te I ' i nterposi t i on d ' un d i spos i t i f de réduction important, compte-tenu des vitesses de rota¬ tion à transmettre aux roues, et entraîne une usure très rapide des ensembles cyl indre-pistons.

Les moteurs rapides exigent une survei l lance étroite et permanente du nombre de tours de vi I ebrequ in, compte-tenu

du fait que, comme nous l 'avons évoqué plus haut, l 'en¬ semble biel le-pistons est, aux régimes élevés, au voisi¬ nage de la I imi te de rupture, puisque Ia recherche de puis- sance est obtenue à ce prix.

On connaît déjà un disposi ti f permettant d 'obtenir, sur un moteur à quatre temps, la réal isation du cycle sur un seul tour de vilebrequin «.demande de brevet français n° 2.622.251>. Ce dispositif, qui a pour but d'augmenter le rendement des moteurs à combustion interne et d'en s i p I i- f ier la construction, se caractérise principalement en ce qu ' i I comporte une biel le orbi tale, montée sur I e maneton obi ique d'un vi Iebrequin, reI iée au piston par I ' intermé¬ di ire d'une biel le auxi l iaire. Le fonctionnement de ce système exi ge le rempI acement de I 'axe de rotat ion * cIassi- que, reI iant le piston à la biel le, par une rotule permet¬ tant Ie dépIacement orb i taIe de I a bieI I e auxi i ia ire ; ce qui compl ique la construction, fragil ise la liaison biel le-pistons et génère des poussées axiales cycl iques importantes sur le vi lebrequin susceptibles de provoquer des vibrât ions préjud iciab Ies à la tenue des pa I iers de vi- Iebrequin .

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients. Cette invention, tel le qu'eI le se caractérise, ré¬ sout le problème consistant à créer un nouveau système de transformation du déplacement l inéaire des pistons d'un moteur à combustion interne en rotation d'un arbre, per¬ mettant de faire correspondre deux al lers et retours d'un piston à un seul tour de l'arbre.

Le système, permettant d'obtenir, sur un moteur à combus¬ tion interne à quatre temps, la réal isation du cycle sur un seul tour de vi Iebrequi n ou, sur un moteur à deux temps, la réaMsation de deux cycIes sur un seuI tour, se caractérise p i cipalement en ce qu' i I est consti tué d 'une manivel I e,

dont le αneton est monté I ibre en rotation dans le coul is- seau d'une gl issière articulée par rapport à un axe sol i- daire du fond du carter moteur, ou d'un traverse sol idaire du bloc moteur, et par rapport à l 'extrémité d'une biel- lette, eI Ie-même artieuIée par rapport à I 'axe du piston se déplaçant dans un cyI indre selon une course C prédétermi¬ née.

Pour un rayon R de maniveI le fixé, la longueur X de la biel- lette et la longueur V de la gl issière sont déterminées pour que, lorsque le piston est au point mort bas, la mani- veI Ie forme un an le droit avec la gl issière articulée.

La distance D de I 'axe d'articulation de la gl issière par rapport à la base du cy I indre est réglable.

Le coul isseau est sol idarisé à la gl issière articulée par l' i termé iaire d'une rainure.

Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent essentiel lement en ceci qu'el le permet, sur un moteur à combu tion interne à quatre temps, la réal isation complète du cycle correspondant en un seul tour de vi Iebrequin, ce qui offre la possibi I i té d'obteni des puissances massi- ques éIevées, pour des v i tesses de ro ation resta t très en deçà de ce I les maximums permises par les caractéristiques mécaniques des pièces en mouvement et tout particul ière¬ ment des pistons. Les rendements seront, par ai l leurs, améI iorés, du ait d'une mei I Ieure évacuation des gaz bru- lés, d'un mei I leur rempI issage et d'une mei I leure combus¬ tion, du fait d'un quasi doubIe ent du temps représenté par chacune de ces opérations, ceci pour une même vitesse de rotation du vi Iebrequin. Par ai I leurs, la possibi l ité de faire varier la distance de l 'axe d'articula ion de la gl issière par rapport à la.base du cyI indre permet de modi¬ fier le rapport volu étrique de compression pour adapter

le moteur à des uti I isations particul ières n'excluant pas l'auto-allumage (diesel) ni l 'asservissement de ce ré¬ glage à d'autres paramètres de fonctionnement du moteur.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un système biel le-gl is¬ sière-couI isseau-maniveIIe pour moteur à quatre temps, réaMse seIon I ' invent ion, donné à ti tre d'exempIe non I i- it tif au regard du dessin annexé représentant une vue en coupe transversale d'un moteur à combustion interne à quatre temps équipé du système selon l'invention.

Comme on Ie voi t en examinant en détai I cette figure, le vi- Iebrequin 20, si tué dans Ie carter 10, est re I ié au piston 7, introdui t dans Ie cyI indre 8, par I ' intermédiaire d'une manivel le 21 à maneton 22 monté I ibre en rotation dans le coul isseau 30 d'une gl issière 40 articulée par rapport à un axe 5 solidaire du carter 10, ou d'une traverse soI i- daire du bloc moteur, et par rapport à l 'extrémitéβl d'une biel lette 60, el le-même articulée par rapport au piston 7 par I ' intermédiaire d'un axe 9. Le co l isseau 30 est sol i- darisé à la gl issière 40 par I ' intermédiaire d'une rainure 41.

Rinsi , Iorsque Ie piston 7 se dépIace f _rs Ie bas, i I provo¬ que un décalage angulaire progressif de la glissière 40 qui entraîne, par I ' inter édaire du coul isseau 30, du ma¬ neton 22 et de la maniveI le 2ï, une rotation du vi Iebrequin 20.

Sous rês- ve que la longueur X de la biel lette 60 et ceI le V de la gl issière 40 aient été déterminées conjointement au préalable pour que, lorsque le piston 7 est au point mort bas, Ia maniveI Ie 21 forme un angle droi t avec la gI issière articulée 40, Ie vi Iebrequin effectue, pendant Ia course C du piston 7 v~rs le bas, une rotation d'angle obtu alpha.

Cette rotation du vi lebrequi 20 se poursui t par inertie, seIon un angle béta de 180° - a Ipha, Iorsque le piston 7 ef¬ fectue une course C pour rejoindre le point mort haut.

Comme' on Ie voi t, Ie vi Iebrequin a aIors tourné d'un demi- tour, alors que le piston a effectué un al 1er et un retour.

On imagine aisément que, par symétrie et par effet d' iner¬ tie, lorsque le piston 7 effectue un second al ler et re- tour, le vi lebrequin effectue, tout d'abord, une rotation * d'angIe béta Iors de Ia course descendante du piston, puis un angle alpha complémentaire lors de la course remon¬ tante.

Lorsque les deux al Iers et retours du piston 7 ont été ef¬ fectués sur la course C, le vi lebrequin a bien alors tourné de 360°, soi t d'un tour compIet. Les quatre temps du cycIe Beau De Rochas sont donc bien réal isés sur un seul tour du vi Iebrequin.

Les mêmes expl ications pourraient être données pour un cycle à deux temps qui s'effectuerai t, en conséquence, sur un demi-tour.

L' i vention s'appI ique prineipaI e ent aux combustions in¬ ternes à- quatre ou deux temps, mais des appI ications inté¬ ressantes peuvent être envisagées sur les compresseurs et les pompes.