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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510186A1
Family ID 1882527
Probable Assignee Ab Volvo
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title MOTEUR DE VEHICULE
Abstract
_________________________________________________________________
MOTEUR POUR VEHICULE COMPRENANT DES CYLINDRES DISPOSES AU MOINS SUR
UNE LIGNE, ET COMPORTANT UN SYSTEME D'ALIMENTATION EN CARBURANT
PERMETTANT DE METTRE CERTAINS CYLINDRES HORS SERVICE OU EN SERVICE EST
CARACTERISE EN CE QUE LE VILEBREQUIN 72 DU MOTEUR EST DIVISE EN AU
MOINS DEUX SECTIONS ET EN CE QU'AU MOINS UN CYLINDRE DE LA LIGNE OU DE
CHAQUE LIGNE N'A PAS DE PISTON NI DE BIELLE ASSOCIEE, ET EN CE QUE
CERTAINS COMPOSANTS DU SYSTEME DE TRANSMISSION DU MOTEUR SONT LOGES
DANS LE CYLINDRE SANS PISTON ET SONT RELIES AUX SECTIONS DU
VILEBREQUIN.
Description
_________________________________________________________________
Les moteurs a combustion interne utilises dans des vehicules ont en
general une puissance de sortie trop elevee que l'on considere
necessaire pour faire face aux pointes de charge apparaissant lors de
depassements, d'acce- lerations rapides et de conduite en montee Ceci
signifie que le moteur, pendant une partie importante de sa vie,
travaille en charge partielle, le resultat etant un faible rendement
et une consommation de carburant d'autant plus elevee.
On a propose divers procedes pour reduire la consomma- tion de
carburant, dont plusieurs comprennent des moyens pour couper, en
charge partielle, l'alimentation en carbu- rant de certains cylindres,
et/ou pour deconnecter l'entrai- nement des soupapes d'admission et/ou
d'echappement de certains cylindres Ceci exige un dispositif de
commande complique et sensible, et a pour resultat un systeme mecani-
que presentant des risques eleves de defaillances, sans compter les
pertes par frottement elevees dans les mecanis- mes a manivelles qui
sont associes au cylindre, ou aux cylindres, occasionnellement
coupe(s), mais qui continuent a suivre la rotation du vilebrequin Il
existe aussi un risque evident de fonctionnement insatisfaisant d'un
moteur dont l'allumage ne s'effectue pas dans tous les cylindres, de
meme que d'une usure plus forte La possibilite de couper certains
cylindres resulte cependant en un taux d'emission plus faible des gaz
d'echappement, du fait que les cylindres restants continuent a
fonctionner dans des conditions de charge normales.
Le but de la presente invention est de proposer une disposition
simple, robuste et efficace pour un moteur a combustion interne
comprenant un certain nombre de cylin- dres disposes au moins sur une
ligne, et comportant un systeme d'alimentation en carburant permettant
la coupure de certains cylindres.
L'invention est caracterisee en ce que le vilebrequin
10186 du moteur est divise en au moins ceux sections, en ce qu'au
moins un cylindre de la ligne ou de chaque ligne n'a pas de piston ni
de bielle associee, et en ce que certains compo- sants du systeme de
transmission du moteur sont loges dans le cylindre sans piston,-et
relies aux sections du vile- brequin. Les composants peuvent
comprendre un accouplement debrayable et adapte pour interconnecter a
volonte les sections du vilebrequin mais qui peuvent en variante, ou
en combinaison, comprendre des moyens d'entrainement de l'ar- bre a
cames du moteur.
Quand il s'agit d'un moteur du type en V, il est possi- ble d'eliminer
le piston d'un cylindre de chaque rangee.
Une machine a fluide sous pression du type capable de fonctionner en
tant que pompe ou de moteur peut etre dispo- see dans chacun de ces
cylindres sans piston, lesdites machines etant chacune reliee de
maniere a entrainer l'une desdites sections du vilebrequin qui est
concernee, et etant en outre interconnectees par des conduites de
trans- fert de fluide.
En variante, on peut monter un compresseur d'air dans le cylindre sans
piston Le compresseur est refroidi par l'water de refroidissement du
moteur, et quand une machine hydraulique est montee dans le cylindre,
la temperature du fluide hydraulique est maintenue a un niveau correct
par l'water de refroidissement.
Les extremites des sections du vilebrequin portent de preference des
pignons coniques destines a venir en prise avec des moyens
d'entrainement des composants montes dans le cylindre lui-meme et
eventuellement aussi avec des engrenages droits qui font partie d'une
transmission allant a l'arbre de sortie.
L'invention sera decrite ci-dessous avec reference aux dessins
annexes.
La figure 1 represente un moteur en V standard transfor- me selon
l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe schematique du moteur de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une partie au moteur
de la figure i.
La figure 4 represente schematiquement l'installation d'un moteur d'un
type quelconque dans un vehicule.
La figure 5 est une coupe longitudinale du moteur de la figure 4.
La figure 6 represente une variante du dispositif d'entrainement d'un
moteur du meme type que celui represen- te a la figure 5.
La figure 7 est une coupe longitudinale d'un moteur o un embrayage a
lamelles ou disques qui relie les sections du vilebrequin est monte
dans le cylindre sans piston.
La figure 8 represente le meme moteur que la figure 7, mais avec un
compresseur d'air monte dans le cylindre sans piston.
La figure 9 represente le meme moteur que celui de la figure 7, mais
avec des moyens pour entrainer les vilebre- quins montes dans le
cylindre sans piston, et comportant une transmission vers l'arbre de
sortie fixe entre les deux sections de vilebrequin.
Les figures 4 a 8 representent des moteurs comportant des cylindres
montes en ligne, mais il est clair que les dispositions representees
peuvent egalement etre utilisees pour des moteurs en V, o le piston
d'un cylindre de chaque rangee a ete elimine.
Quand le bloc moteur est adapte pour recevoir des chemises de cylindre
separees, certains composants destines a etre fixes dans un cylindre
sans piston machines hydrau- lic, compresseurs d'air ou embrayages
sont de prefe- rence constitues de maniere que la surface de leur
envelop- pe externe corresponde a celle d'une chemise de cylindre.
Le composant en question est alors correctement balaye par l'water de
refroidissement et est "conditionne" rapidement a une temperature de
fonctionnement appropriee.
La figure 1 montre tres schematiquement un moteur en V a huit
cylindres 10, de conception habituelle Le piston et la bielle qui lui
est associee ont ete elimines d'un cylindre lla, b de chaque rangee,
et l'espace vide du cylindre a ete utilise pour y monter d'autres
composants du iqoeul- L' vl CU Lyi es L dnv se ien deux sections de la
maniere qui sera decrite avec reference a la figure 3 On peut ainsi
obtenir un moteur en V a deux cylindres compre- nant les cylindres 12
a, b, et un moteur en V a quatre cylindres comprenant les cylindres 13
a, b et 14 a, b.
Le moteur est equipe d'une installation a compresseur de
suralimentation a turbine entrainee par les gaz d'echap- pement, et
les collecteurs d'admission d'air 16 a, b sont munis de moyens
d'injection de carburant 17 de conception connue Ces derniers sont
relies a un dispositif de'surveil- lance 18 qui permet de diriger
l'alimentation en carburant soit vers le groupe de cylindres 12 a, b,
soit vers le groupe 13 a, b + 14 a, b, soit aux deux groupes
simultanement, ce qui permet, pour chaque condition du fonctionnement,
de prelever en sortie seulement la puissance approximativement
necessaire.
Des machines a fluide sous pression 19, du type fonc- tionnant
arbitrairement en tant que pompes ou en tant que moteurs, sont montees
dans les cylindres sans piston lia, b Ces machines peuvent etre d'un
type connu quelconque, par exemple du type a vis, a aubes ou a plateau
isolant.
Lorsqu'elles sont montees a l'interieur du cylindre, le fluide sous
pression est rapidement chauffe au demarrage et est ensuite maintenu a
une temperature de fonctionnement correcte. Les machines 19 sont
interconnectees par les conduites, 21, dans lesquelles une ou
plusieurs soupapes 22 sont montees pour commander le branchement ou la
coupure des machines, la direction du courant, la pression du fluide,
etc. Les figures 2 et 3 montrent comment les machines 19 sont
entrainees par le vilebrequin 23 Ce dernier est divise en deux
sections 23 a, b adjacentes aux cylindres 11.
Chaque section du vilebrequin comprend un pignon conique
24 a, b.
Chaque pignon conique engrene avec un autre pignon conique 25 a, b des
arbres d'entrainement des machines a fluide sous pression Les
cylindres lia, b sont, comme cela est normal pour les moteurs en V,
decales l'un par rapport a l'autre en direction longitudinale du
moteur, et ils sont par ailleurs disposes de maniere a former un
certain angle l'un par rapport a l'autre Il est ainsi possible, par
une selection correcte des diametres externes des engrenages 24 et 25
d'eviter une collision entre les entrainements des deux machines a
fluide sous pression 19.
Un ajustement au niveau de la soupape 22 fournit la possibilite de
couper les cylindres 12 a, 12 b La machine a fluide sous pression 19 a
est entrainee par la section 23 a du vilebrequin, et son entree et sa
sortie peuvent etre reliees directement par la soupape 22
Eventuellement, le fluide sous pression peut etre draine de la machine
pendant cette operation Quand les deux machines 19 a, b sont inter-
connectees, le couple est transmis de la section 23 b du vilebrequin a
la section 23 a du vilebrequin par l'interme- diaire du systeme
hydraulique en marche normale, de meme que lors du freinage par
moteur.
Selon l'endroit o la transmission de sortie est situee, il est
possible de faire en sorte que seuls les deux cylin- dres 12 a, b
restent en fonctionnement en faible charge, alors que les cylindres 13
a, b et 14 a, b sont coupes.
Les dessins montrent un moteur a huit cylindres, mais l'invention peut
egalement etre utilisee avec des moteurs a six cylindres, auquel cas
il est possible d'obtenir deux plus deux cylindres en fonctionnement.
La figure 4 represente l'extremite avant d'un vehicule equipe d'un
moteur a combustion interne 41 dispose selon l'invention, et apte a
transferer le couple aux roues avant 42 du vehicule, par
l'intermediaire de moyens d'embrayage et de transmission 43 incorpores
au moteur, et d'un disposi- tif a transmission differentielle 44
classique Le moteur est une unite a six cylindres voir figure 5 dont
le vilebrequin est divise Le piston et la tige de liaison ont ete
elimines d'un cylindre et remplaces par des elements de transmission
de la maniere qui sera expliquee avec refe- rence a la figure 5.
Le systeme d'alimentation du moteur en carburant n'est pas represente
en detail, mais peut etre commande par un dispositif de commande 45
qui alimente une section ou l'autre du moteur, ou les deux sections
(figure 4).
La-figure 5 est une vue en coupe longitudinale du moteur 41, qui
comprend six cylindres 46-51 Le cylindre 48 n'a ni piston ni bielle
associee, qui ont ete remplaces par des elements de transmission Grace
a cette disposition, il est possible d'utiliser le bloc moteur, et
tous les princi- paux composants d'un moteur standard, pour obtenir
une unite compactegrace a laquelle il est facile de regler la sortie
de puissance en fonction des besoins occasionnels, et qui assure une
consommation reduite de carburant et un faible taux d'emission des gaz
d'echappement.
Le vilebrequin du moteur est divise en deux sections
52 a, b adjacentes au cylindre 48 Chaque section du vilebre- quin
supporte un pignon conique 54, 55 qui entraine, par l'intermediaire
des engrenages 56, 57 engrenant entre eux, des composants
d'accouplement a lamelles ou disques 53, qui determinent la connexion
des sections du vilebrequin avec les moyens d'embrayage/transmission
43.
Le dispositif de commande 45 (figure 4) qui commande l'alimentation en
carburant des deux groupes de cylindres
46, 47 et 49 51 respectivement, actionne egalement l'accou- plement de
la transmission 53, de sorte qu'un groupe selec- tionne de cylindres,
ou les deux groupes, sont relies a l'aarbre_ de sortie -
Par exemple, il est possible de disposer les cylindres 49 51 de
maniere que la section 52 a du vilebrequin a laquelle sont relies le
generateur electrique 58 et d'autres auxiliaires, constitue la partie
du moteur qui est utilisee en charge normale, alors que les cylindres
46 et 47 forment une unite de renfort qui est branchee quand on a
besoin d'une puissance supplementaire.
D'autres engrenages coniques 59, 60 sont en prise avec des engrenages
coniques 54, 55 montes sur les sections du vilebrequin, et ils sont
montes eux-memes sur des arbres 61, 62 qui entrainent les arbres a
cames 63, 64 des groupes de cylindres associes Ceci fournit la
possibilite de avantageux quand il s'agit d'une traction avant.
La figure 6 represente une modification de l'intercon- nexion d'un
moteur du type decrit ci-dessus, mais o la transmission 43 a est
reliee directement a l'une des sec- tions 65 du vilebrequin Les deux
sections 65, 66 du vile- brequin peuvent etre interconnectees par un
embrayage a roue libre 67 dispose directement entre les deux sections
du vilebrequin Des engrenages coniques 54 a, 55 a entrainent dans ce
cas des arbres paralleles 61 a, 62 a de transmission de l'arbre a
cames, de meme que les auxiliaires 58 a.
La figure 7 represente la partie centrale d'un moteur comprenant un
nombre quelconque de cylindres et o le piston et sa bielle associee du
cylindre 70 ont ete retires et remplaces par d'autres composants Le
vilebrequin est divise en deux sections 71, 72 qui, de la maniere
decrite ci-dessus, portent un engrenage conique 73, 74 Ces engre-
nages sont en prise avec d'autres engrenages coniques 75, 76 qui
entrainent divers composants d'un dispositif a engrenages planetaires
et embrayage 77, montes dans le cylindre 70.
Un carter 78, faisant partie integrante d'une roue en couronne 79 et
d'un carter d'embrayage 80, est entraine par un engrenage 76, alors
qu'un support 81 destine a des engrenages planetaires 82 est entraine
par l'engrenage 75.
Une roue soleil 83 est montee sur un arbre 84 qui porte une premiere
lamelle ou disque d'embrayage 85 destine a coope- rer avec le carter
80 de l'embrayage, et avec un second disque 86 destine a cooperer avec
un carter d'embrayage fixe 87.
Le dessin est seulement schematique et dans une realisation pratique,
chaque lamelle ou disque represente est constitue par un certain
nombre d'unites a lamelles, et il existe naturellement des moyens pour
actionner les lamelles de meme que des paliers, etc, qui ne sont pas
representes pour plus de clarte Le type compact utilise dans les
transmissions pour motocycles modernes peut etre utilise avec
avantage.
Seinri La facon dont on choisit la transmission apparte- nant au
groupe de renfort, celui-ci peut fonctionner a la meme vitesse, ou a
une vitesse plus elevee que l'autre groupe de cylindres, et il peut
etre egalement concu pour
S'echauffer rapidement lors du demarrage.
Lorsque l'engrenage/embrayage est situe a l'interieur du cylindre, on
obtient un refroidissement satisfaisant des composants. La figure 8
represente une partie d'un moteur comportant un nombre quelconque de
cylindres, un cylindre 90 de chaque rangee n'ayant ni piston ni bielle
associee, et le vile- brequin etant divise en deux sections 91 et 92
Les extremi- tes des sections du vilebrequin portent des engrenages
coniques 93, 94 qui cooperent avec un embrayage a lamelles, commande
de toute maniere appropriee de facon qu'il relie les deux sections du
vilebrequin, ou maintienne le groupe de cylindres situe sur la gauche
du dessin a l'etat inactif L'arbre de sortie (non represente) peut
etre relie au groupe de cylindres de droite, et un engrenage conique
93 monte sur la section associee 91 du vilebrequin entraine egalement,
par l'intermediaire d'un autre engrenage conique 96 un compresseur
d'air 97 monte dans le cylindre, et communiquant avec le collecteur
d'entree d'air du moteur par l'intermediaire d'une conduite 98.
La figure 9 represente une autre adaptation de l'inven- tion Un
cylindre 100 de la rangee est depourvu de piston et le vilebrequin est
divise en deux sections 101 et 102.
La section 101 du vilebrequin coopere avec la section 102 par
l'intermediaire d'un embrayage a roue libre 103, ce qui fait que la
section mentionnee en dernier peut rester au
-repos alors que la section mentionnee en premier tourne.
A la place de l'embrayage a roue libre, on peut utiliser des paliers
de type quelconque, alors que l'interconnexion entre les sections du
vilebrequin s'effectue par la trans- mission situee au-dessous du
moteur.
Les deux sections du vilebrequin sont munies d'engre- nages coniques
104, 105 qui entrainent chacun un arbre 106, 107 qui, de son cote, et
par l'intermediaire d'autres engrenages coniques, entrainent les
arbres a cames 108, 109 du moteur -
Chaque section du vilebrequin porte en outre un engre- nage droit 110,
111 Une connexion entre les sections 101, 102 du vilebrequin peut etre
prevue grace a des moyens de transmission quelconques Une transmission
par engrenages droits 115 est representee a titre d'exemple en
conjonction avec la section 101 du vilebrequin, et une transmission a
chaine 116 est representee en conjonction avec la section 102 du
vilebrequin Son element de transmission peut etre soit une chaine soit
une courroie Ces dispositions convien- nent particulierement quand le
moteur est dispose transver- salement dans le vehicule et comprend des
arbres de sortie
113, 114 sur ses cotes opposes.
Les modes de realisation selon les figures 4 a 9 repre- sentent
schematiquement des moteurs dont les cylindres sont disposes sur une
unique rangee, mais il est clair que la meme disposition peut etre
utilisee avec des moteurs en V, dans lesquels sont prevus deux
cylindres sans piston, et que l'on peut utiliser pour y loger des
composants tels que des embrayages, des transmissions d'arbre et/ou
des compres- seurs d'air.
Certains auxiliaires tels que des generateurs electri- ques peuvent
naturellement etre egalement montes a l'inte- rieur du cylindre
"vide", et a la place des arbres de transmission destines aux arbres a
cames, ou avec ceux-ci, on peut faire passer dans le cylindre des
transmissions allant vers des auxiliaires entraines par le moteur.
Claims
_________________________________________________________________
1 REVENDICATIONS i Moteur pour vehicule comprenant des cylindres
dispo- ses au moins sur une ligne, et comportant un systeme d'ali-
mentation en carburant (18, 45) permettant de mettre cer- tains
cylindres hors service ou en service, caracterise en ce que le
vilebrequin du moteur est divise en au moins deux sections (23 a, b;
52 a, b; 65, 66; 71, 72; 91, 92; 101, 102), en ce qu'au moins un
cylindre (11, 48, 70, 90, 100) de la ligne ou de chaque ligne n'a pas
de piston ni de bielle associee, et en ce que certains composants (19;
61, 62; 78; 97; 107, 108) du systeme de transmission du moteur sont
loges dans le cylindre sans piston et sont relies aux sections du
vilebrequin (23 a, b; 52 a, b; 65, 66; 71, 72; 91, 92; 101, 102).
2 Moteur pour vehicule selon la revendication 1, caracterise en ce que
les composants comprennent un accouple- ment debrayable (78) apte, a
volonte, a interconnecter les sections (71, 72) du vilebrequin.
3 Moteur pour vehicule selon la revendication 2, caracterise en ce que
l'accouplement (78) est apte a permet- -20 tre a une section du
vilebrequin de fonctionner a une vitesse plus elevee que l'autre
section.
4 Moteur pour vehicule selon l'une quelconque des revendications 1 ou
2, caracterise en ce que les composants comprennent des connexions
d'entrainement (61, 62; 107, 108) vers l'arbre a cames (63, 64; 108,
109) du moteur, ou des parties de celui-ci. Moteur pour vehicule selon
la revendication 1 et appartenant au type en V, caracterise en ce
qu'un cylindre (Ila, b) de chaque ligne de cylindres ne comprend pas
de piston ni de tige de connexion, et en ce qu'une machine a fluide
sous pression (19 a, b) d'un type capable de fonction- ner en tant que
pompe ou en tant que moteur, est montee dans chacun desdits cylindres
sans piston, lesdites machines pouvant etre respectivement reliees de
facon a entrainer l'une desdites sections (23 a, 23 b) du vilebrequin
qui est concernee, et etant en outre interconnectees par des conduites
de transfert de fluide (20; 21). -ogtau pour v Xhicula selon la
raversic Gt Gr caracterise en ce que les composants comprennent un
compres- seur d'air (97) entraine par au moins l'une des sections (91)
du vilebrequin et relie au cote admission d'air (98) du moteur. 7
Moteur pour vehicule selon l'une quelconque des revendications
precedentes, caracterise en ce que les composants (19, 78, 97) sont
montes a l'interieur du cylin- dre (lia, b; 70; 90) de maniere que le
fluide d'entraine- ment contenu a l'interieur soit conditionne par
l'water de refroidissement du moteur. 8 Moteur pour vehicule selon
l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que
les extremites des sections du vilebrequin sont interoonnectees par un
volant (67) et en ce que chaque section supporte un engrenage conique
(54, 55 a* qui engrene avec des engrenages d'entrainement des
composants. 9 Moteur pour vehicule selon l'une quelconque des
revendications 1 a 7, caracterise en ce que chaque extremi- te des
sections du vilebrequin porte un engrenage conique en prise (en 104,
105) avec des composants d'entrainement (107, 108) dans le cylindre
associe (100), et en outre un engrenage droit (110, 111) formant
partie d'une transmis- sion a chaine ou a engrenages (115, 116) allant
a l'arbre de sortie (113, 114). Moteur pour vehicule selon l'une
quelconque des revendications 1 ou 2, caracterise en ce que les
composants comprennent des moyens de transmission allant vers des
auxiliaires du moteur.
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