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WO1987003929A1 - Moteur thermique avec refroidissement des pistons et chemises - Google Patents

Moteur thermique avec refroidissement des pistons et chemises Download PDF

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WO1987003929A1
WO1987003929A1 PCT/FR1986/000434 FR8600434W WO8703929A1 WO 1987003929 A1 WO1987003929 A1 WO 1987003929A1 FR 8600434 W FR8600434 W FR 8600434W WO 8703929 A1 WO8703929 A1 WO 8703929A1
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WO
WIPO (PCT)
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shaft
pistons
turbines
machine
cooling
Prior art date
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PCT/FR1986/000434
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English (en)
Inventor
Jacques Paul Marie Pellerin
Original Assignee
Jacques Paul Marie Pellerin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jacques Paul Marie Pellerin filed Critical Jacques Paul Marie Pellerin
Priority to DE1987900168 priority Critical patent/DE252108T1/de
Priority to DE8787900168T priority patent/DE3679402D1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P1/00—Air cooling
    • F01P1/04—Arrangements for cooling pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P9/00—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/26—Engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main-shaft axis; Engines with cylinder axes arranged substantially tangentially to a circle centred on main-shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/04—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for air cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston

Definitions

  • the cycle used is very generally the 4. time cycle which has only one engine displacement of the pis-ton out of two; it is therefore natural to use this favorable element to cool the jacket and piston which thus somehow receive a flow of air twice that of the hot gases produced by the explosion.
  • the principle of the execution of this device is simple: use the possibility of having, in a movement transformer. barrel, opposite to the output shaft of the movement, a shaft which will be fitted with turbines well adapted to suck in the outside air (or a liquida), and discharge it, thanks to appropriate piping on the underside of the pistons before evacuating it to the outside using or not the hot air slightly under pressure to facilitate the introduction of the fuel mixture.
  • Diagram 1 is a diagrammatic section of the engine when a piston is at the bottom. of its course; for the clarity of. drawing no other piston has been shown, but the axis has been indicated; similarly, the coupling retention has not been shown.
  • the first element located between two planar or curved surfaces of revolution has the function of. serve as a casing for the transformer. movement, in barrel which. can be of the central ro ⁇ tule type (which is shown) or of the tree type, in "Z"; in this element the lower surface. (l) is crossed by the output shaft (1) (or input) of the movement, the upper surface, (it) has openings (2) allowing the passage of. connecting rods going to the ball joints of the piston rods and that of a bearing (3) allowing the rotation of 1 • shaft, median (4) intended for driving the auxiliaries such as turbines (5 and 6) and distribution.
  • auxiliaries such as turbines (5 and 6) and distribution.
  • the second element located between two planar or curved surfaces of revolution (II) and (III) has the function of ensuring a correct evacuation of calories due to the release of heat which takes place in the cylinders during combustion. (or compression); for this a first stage of blades (7) placed around the median shaft (4) pushes back thanks to an appropriate partition (8) a fluid (gas or. liquid or. aerosol) on the variable volume constituted by the. bottom, piston and liner, while a second stage of blades, stage which may be located at the level of the third element, cools the outside of the che ⁇ bets if the need arises; sealing means are provided to prevent, if it does.
  • (ill) and necessarily a flat surface (IV) fulfills the function devolved to the engine block (or compression block) in the conventional arrangement, that is to say ensures, the transformation of chemical energy into kinetic energy in an engine or performs part of the compression in a compressor;
  • the surface (IV) has a bearing (9) intended for the passage of the median ar ⁇ ber (4) and ensuring a sufficient seal so that almost all of the fluid remains in the third element, it is moreover appropriately partitioned so that the fluid threads ensure maximum evacuation of the calcripts;
  • the fourth element located above the flat surface (IV) is constituted by the distribution which is carried out from the median shaft by appropriate means based on the use of cams or the use of bushels turning whose control is ensured by the gear (l ⁇ ) and whose principle is preferably in accordance with the patent application PV 85 - 13189 of September 5, 1985.
  • Figure 2 is a schematic section along AA; it is intended to show the openings (11) allowing the rise in the second element of the fluid- sucked up to the height of the first element.
  • the openings in question can be connected to rigid pipes so that the suction occurs in a given region, or flexible pipes whose controlled movement will regulate the air flow.
  • Diagram 3 is a schematic cross-section along BB; it is obvious that the dimensions and the formas of the openings (12) are related to the flow rate and to the pressure of the turbine (6); this turbine can also be supplied by outside air supplied by conduits.

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Abstract

Machine en barillet et spécialement moteur dont le refroidissement est assuré par l'emploi de turbines (5) et (6) montées autour d'un arbre médian (4) et distribuant l'air extérieur à partir de la partie centrale du moteur, en particulier à l'intérieur des pistons et chemises. La suppression des fluides: eau et huile est ainsi possible, surtout si l'on utilise comme agent de refroidissement un aérosol.

Description

Moteur thermique avec refroidissement des pistons et chemises. *
Le problèma du re roidissèment da la chambre de compres¬ sion ast. un problème d'une importance capitale pour les moteurs thermiques; il présente aussi un. certain intérêt pour les com¬ presseurs volumetriques où l'élévation de température des pa¬ rois des cylindres n'est pas sans créer des difficultés dans un certain, nombre de cas .
Jusqu'à maintenant, ce problème a été résolu par le seul refroidissement des parois externes des cylindres par une cir¬ culation d'eau ou d'air, mais rien n'est prévu pour refroidir le piston s.auf pour cextains très gros moteurs thermiques où les têtes étaient arrosées grâce à un dispositif compliqué.
Or pour le_s_ moteurs de quelque importance, le cycle utili¬ sé est très généralement le cycle à 4. temps qui n'a qu'un dé¬ placement moteur du pis-ton sur deux; aussi est-il naturel d'u¬ tiliser cet élément favorable pour refroidir chemise et piston qui reçoivent ainsi en quelque sorte un flux d'air double de celui des gaz chauds produits par l'explosion.
Cette disposition semble, impossible avec le transformateur de mouvement classique "Bielle + Manivelle", car l'utilisation de pistons à tige qua néc s-site le dispositif indiqué plus haut conduit à une augmentation prohibitive de l'inertie des parties en mouvement, inconvénient que ne possède pas la transformation en. barillet.
Le principe de l'exécution de ce dispositif est simple: utiliser la possibilité d'avoir, dans un transformateur de mou¬ vement en. barillet, opposé à l'arbre de sortie du mouvement un arbre que l'on équipera de turbines bien adaptées pour aspirer l'air extérieur (ou un liquida), et le refouler, grâce à des ca¬ nalisations appropriées sur le dessous des pistons avant de l'évacuer vers l'extérieur en utilisant ou non l'air chaud lé¬ gèrement sous pression pour faciliter l'introduction du mélange carburant.
DE REr. PLACE5.ENt Ainsi il apparaît qu'un moteur, se divise.- en 4 éléments comme il est expl'STqué dans la description des. schémas qui vont suivre.
Le schéma 1 est une coupe schématique du moteur lorsqu'un piston est en bas. de sa course; pour la clarté du. dessin aucun autre piston n'a été représenté, mais il a été indiqué l'axe; de même la retenue de coupla n'a pas été représentée.
Sur ce schéma, on voit que
- le premier élément situé entre deux surfaces de révolution planas, ou courbes a pour fonction de. servir- de carter- au trans¬ formateur de. mouvement, en barillet qui. peut être du type à ro¬ tule centrale (ce qui est représenté) ou du type arbre, en "Z"; dans cet élément la surface inférieure. (l) est traversée par l'arbre de sortie (1 ) (ou d'entrée) du mouvement, la surface supérieure, (il) possède des ouvertures (2) permettant le passa¬ ge des. bielles allant aux rotules des pistons à tige et celui d'un palier (3) permettant la rotation de 1•arbre, médian (4) destiné à l'entraînement des auxiliaires tels que turbines (5 et 6) et distribution.
- le deuxième élément situé entre deux surfaces de révolu¬ tion planes ou courbes (il) et (lll) a pour fonction d'assurer une évacuation correcte des calories dues au dégagement de cha¬ leur qui a lieu dans les cylindres lors de la combustion (ou de la compression); pour cela un premier étage de pales (7) pla¬ cées autour de l'arbre médian (4) refoule grâce à un cloisonne¬ ment approprié (8) un fluide (gaz ou. liquide ou. aérosol) sur le volume variable constitué par le. fond, du piston et la chemise, tandis qu'un deuxième étage de pales, étage qui peut être situé au niveau du troisième élément, refroidit l'extérieur des che¬ mises si le besoin s'en, fait sentir; des moyens d'étanchéité sont prévus pou empêcher, si il le. faut, l'arrivée du fluide dans le premier élément; l'utilisation d'un aérosol tel que air chargé de très fines goutteliettes d'eau peut être très inté- . rassante et par l'amélioration du refroidissement et par le rô¬ le da catalyseur que produit ces très fines gouttellettas et par l'espèce de lubrification qu'apportent ces gouttellettas;
- le troisième élément situé entre, la surface plane ou cour-
ENT be. (ill) et obligatoirement une surface plane (IV) remplit la fonction dévolue au bloc moteur (ou bloc de compression) dans la disposition classique, c'est à dire assure, la transformation de l'énergie chimique en énergie cinétique dans un moteur ou exécute une partie de la compression dans un compresseur; la surface (IV) ppssède un palier (9) destiné au passage de l'ar¬ bre médian (4) et assurant une étanchéité suffisante pour que la quasi totalité du fluide reste dans le troisième élément, elle est de plus convenablement cloisonnée pour que les filets de fluide assurent l'évacuation maxima des calcries;
- le quatrième élément situé au dessus de la surface plane (IV) est constitué par la distribution qui est réalisée à par¬ tir de l'arbre médian par des moyens appropriés basés sur l'u¬ tilisation de cames ou l'emploi de boisseaux tournants dont la commande est assurée par l'engrenage (lθ) et dont le principe est préférablement conforme à la demanda de brevet P.V. 85 - 13189 du 5 Septembre 1985.
Le schéma 2 est une coupe schématique suivant AA; il est destiné à montrer les ouvertures (11) permettant la montée dans le deuxième élément du fluide- aspiré à la hauteur du premier élément.
Les ouvertures en question peuvent être reliées à des tuyaux rigides pour que l'aspiration se produise dans une ré¬ gion, donnée, ou des tuyaux souples dont un mouvement command réglera le débit d'air.
Le schéma 3 est une- coupa schématique suivant BB; il est évident que les dimensions et las formas des ouvertures (12) sont liées au débit et à la pression de la turbine (6); cette turbine peut aussi être alimentée par de l'air extérieur amené par des conduits .
Il est avantageux, afin d'éviter la naissance de vibra¬ tions, que les éléments composant les différentes parties de la machina- soient liés entra eux de_ la manière la plus rigide pour que les alésage_s des ouvertures, destinées, au passage de- l'arbre médian soient alignés d'une manière aussi parfaite -que-possible
L'emploi des nouveaux matériaux dans le_s domaines du frot-
CES^ - in ¬
ternent et de l'isolation thermique rend ancore plus attrayante cette solution; le mouvement louvoyant des rotules rend, suffi¬ sante la lubrification par une graisse qu'il sera inutile de renouveler, le. déplacement parfaitement linéaire du piston et la diminution des frottements due à la température, de celui-ci rend possible surtout si l'on utilise la formule aérosol indi¬ quée plus haut, avec un matériau comme le Revetox, de supprimer le circuit d'huile-
Autrement dit, dans un moteur huile et eau ne jouent plus aucun, rôle .
Les avantages d'une telle construction sont évidents:
- diminution très importante du nombre de pièces, d'où
- diminution du poids,
- suppression des poids parasitas: huile, eau avec, leurs corollaires: radiateur, filtre, canalisations, etc...,
- diminution des frottements, d'où.
- amélioration du rendement,
- prix, de- revient abaissé.
REMPLACEMENT

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 - Machina en. barillet à pistons moteurs ou. récepteurs carac¬ térisée par la disposition géométrique.
- nettement séparée des différentes fonctions nécessaires à la marche de la dite machine: transformation du mouvement séparation thermique compression distribution les trois dernières fonctions étant réalisées par de.s éléments montés sur un arbre coudé (4) entraîné par le transformateur de mouvement,
- comportant au niveau de la séparation thermique et du bloc de compression les turbine.s et les cloisonnements nécessaires à la circulation d'un fluide assurant le refroidissement de la machine d'une manière interne à partir des turbines. (5) et (6) montées sur l'arbre (4).
2 - Machine en barillet à pistons moteurs ou récepteurs sui¬ vant la revendication 1 , caractérisée par la liaison rigide de ses 4 éléments propres dont chacun assure une fonction bien définie .
3 - Machine en barillet à pistons moteurs ou récepteurs sui¬ vant la revendication 1, caractérisée par l'existence d'un ar¬ bre, médian allant du deuxième au quatrième élément, arbre mé¬ dian qui dans le premier élément est brisé et. est commandé par l'arbre- coudé d'entrée (ou de sortie) du mouvement, arbre mé¬ dian qui dans les. éléments de séparation et. de- compression porte différentes turbines et qui, à son extrémité, assure la distribution.
4 - Machine en barillet à pistons moteurs ou. récepteurs sui¬ vant la revendication 1 , caractérisée par le refroidissement interna- des. pistons et la lubrification de ceux-ci assurée par un aérosol.
PCT/FR1986/000434 1985-12-19 1986-12-16 Moteur thermique avec refroidissement des pistons et chemises WO1987003929A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1987900168 DE252108T1 (de) 1985-12-19 1986-12-16 Thermischer motor mit kolben- und zylinderbuechsenkuehlung.
DE8787900168T DE3679402D1 (de) 1985-12-19 1986-12-16 Thermischer motor mit kolben- und zylinderbuechsenkuehlung.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8518827A FR2608216A1 (fr) 1985-12-19 1985-12-19 Piston pour machine en barillet
FR85/18827 1985-12-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1987003929A1 true WO1987003929A1 (fr) 1987-07-02

Family

ID=9325963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR1986/000434 WO1987003929A1 (fr) 1985-12-19 1986-12-16 Moteur thermique avec refroidissement des pistons et chemises

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EP (1) EP0252108B1 (fr)
JP (1) JPS63501970A (fr)
FR (1) FR2608216A1 (fr)
WO (1) WO1987003929A1 (fr)

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Also Published As

Publication number Publication date
EP0252108A1 (fr) 1988-01-13
FR2608216A1 (fr) 1988-06-17
JPS63501970A (ja) 1988-08-04
EP0252108B1 (fr) 1991-05-22

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