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Il Perfectionnements apportés aux moteur-, à combustion in- terne ".
L'invention est relative aux moteurs à corabus- tion interne.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces mo- teurs tels qu'ils permettent, tout en restant sensiblement dans les cadres de la construction actuelle notamment d'améliorer le rendement e,t la souplesse de marche et de profiter d'avantagesannexesau point de vue allumage et démarrage.
Elle consiste principalement à constituer les moteurs du genre en question par un ou plusieurs groupes comprenant chacun un cylindre dans lequel se produisent l'admission et la compression du mélange combustible un cylindre dans lequel se produisent la détente et l'échap- pement des gaz br#lés, et un distributeur reliant entre eux ces deux cylindres et dans lequel se produit, à vo- lume constante l'explosion.
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Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositinns, qui s'uti- lisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après,
Elle vise plus particulièrement certains modes de réalisation desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits indus- triels nouveaux, les moteurs du genre en question com- portant application de ces mêmes dispositions, les élé- ments et outils spéciaux propres à leur établissement,ain- si que les installations', fixes ou mobiles (notamment les automobiles)., comportant de semblables moteurs,
Et elle pourra, de toute façon, être bien com- prise à l'aide du complément de description qui suit,
ain- si que des dessins schématiques ci-annexésJ lesquels com- plément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication,
Les fig. 1 à 10 de ces dessins montrent autant de schémas destinés à faire comprendre le principe du fonctionnement d'un. moteur à combustion interne établi conformément à l'invention.
Les fig, 11, et 12 sont deux schémas destinés à faire comprendre le fonctionnement du démarrage, par l'air comprimée de ce moteur.
Les fig. 13 à 17 montrent, respectivement en coupe longitudinale partielle suivant 13-13 fig. 14 (par- ties arrachées), en pian partiel (parties enlevées), en coupe partielle suivant 15-15 fige 13, en coupe partiel- le suivant 16-16 fige 13 et en vue en bout partielle (par-- ties coupées), ce même moteur une fois réalisé ; certains organes représentés sur les fig. 13 et 14 n'occupant pas la même position dans* ces deux figures.
La fig. 18, enfin, montre, en coupe analogue à celle de la fig. 13, un autre moteur à combustion inter- ne établi conformément a l'invention.
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Selon l'invention, et plus spécialement selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la pré- férence, se proposant d'établir un moteur à combustion interne, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue.
On constitue ce moteur de manière qu'il com- prenne, comme le montrent les fig. 1 à 17: une paire de cylindres 1 et 2 devant servir., le premier comme cylindre compresseur et le second comme cylindre moteur et dans lequel cylindre 2 sont ménagées, à une hauteur appropriée, des lumières 3 pour, l'échappe- ment des gaz brûles; lesquels cylindres sont disposés cote à cote, ont leurs axes parallèles entre eux et leurs pistons respectifs 4 et 5 agencés comme les, pis- tons ordinaires de moteurs à simple effet, leurs faces de travail étant tournées 'du même c8té;
une pièce devant servir à la fois de tiroir- distributeur et de chambre de combustion et constituée par deux pistons 6 (chiffree par lequel on désignera, dans ce qui suit, le distributeur), de même diamètre., co- axiaux et rendus solidaires entre eux par une tige axiale, de sorte que, entre ces pistons se trouve une chambra qui sera la chambre de combustion, laquelle pièce 6 est propre à coulisser dans les deux sens dans une culasse 7, inté- risurement cylindrique, elle-même solidaire ou rendue so- lidaire de la partie supérieure des cylindres 1 et 2, com- muniquant avec ceux-ci par des lumières 8 et 9, et dont l'axe est contenu dans le plan des axes desdits cylindres 1 et 2 et perpendiculaire auxdits axes, culasse par la- quelle passeront, en 10,
les gaz d'échappement et qui re- cevra, en 11, le mélange combustible; un moyen, par exemple une bougie d'allumage 12, propre à assurer l'explosion du mélange gazeux qui sera contenu dans le distributeur 6 ;
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et un mécanisme à commande desmodromique, sur lequel on reviendra dans ce qui suitet propre à assurer,, d'une part, le mouvement des pistons 1 et 2, cela par ar- bre vilebrequin, le maneton relatif à la manivelle du piston 4 étant en avance., dans le sens du mouvement, d'en- viron '60 sur le maneton relatif à la manivelle du pis- ton 5, et, d'autre part, le mouvement rectiligne alterna- tif du distributeur ô;
le tout de ,façon que,, au cours du fonctionne- ment du moteur, les pistons 4 et 5 et le distributeur 6 puissent occuper, à certains moments, les positions res- pectives que montrent schématiquement les fig, 1 à 10.
Le fonctionnement du moteur ainsi constitué en principe est, si le tout est judicieusement établi, le suivant, lesdites fig. 1 à 10 en montrant successivement les différentes phases.
Fig.1- Le piston compresseur 4 est au point mort haut et est supposé avoir refoulé, dans le distribu- teur 6, par la lumière 8, du gaz combustible, entré dans la culasse en Il et qu'il a comprimé; le distributeur 6, qui se déplace dans le sens de la flèche dessinée au-des- sus de lui, ferme la lumière 9 par laquelle ont passé les gaz brûlés que le cylindre moteur 2 est supposé contenir; le piston moteur 5 remonter l'échappement 10-, par la ou- lasse @ va être fermé par le distributeur; la bougie d'allumage 12 ne communique pas avec la chambre de combus- tion.
Fig. 2.- Le piston compresseur 4 descend; les gaz combustibles, comprimés dans l'espace nuisible du cylindre 1 correspondant, se détendent; le distributeur, continuant sa marche dans le même sens, commence à démas- quer la bougie 12, et la combustion des gaz comprimés dans ledit distributeur commence à s'effectuer; le pis- ton moteur 5, qui continue à remonter, comprime à son in- térieur, ds que le distributeur-1 a fermé l'échappement
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par la culasse, les gaz qu'il contient.
Fig.3.- Le distributeur, se déplaçant toujours dans le même sens, ouvre la lumière 8 d'aspiration des gaz frais au cylindre compresseur 1; la bougie 12 débou- che entièrement dans la chambre de combustion, la combus- tion se poursuit dans cette chambre,, ainsi que la compres- sion des gaz contenus dans le cylindre moteur.
Fig. 4 -Le compresseur est toujours en période d'aspiration; la communication va s"établir entre la cham- bre de combustion du distributeur, qui se déplace encore dans le même sens,, et le cylindre moteur; le piston mo- teur 5 est tous près d'atteindre son point mort haut; la bougie 12 débouche toujours dans la chambre de combus- tion.
Fig.5.- Le distributeur est à fin de course; l'aspiration du compresseur est ouverte en grand; le pis- ton 5 du cylindre moteur, après' avoir atteint son point mort haut, se met à descendre, et la détente des gaz pro- venant de la chambre d'explosion est en plein travail dans ce cylindre ; labougie 12 débouche toujours dans le dis- tributeur.
Fige 6.- Le distributeur se dirige maintenant dans l'autre sens; le piston 4 du cylindre compresseur a atteint son point mort bas, l'aspiration dans ce cylin- dre étant toujours ouverte; le piston 5 du cylindre mo- teur va découvrir les lumières- d'échappement 3 ménagées dans ce cylindres cylindre qui est toujours en communica- tion avec la chambre de combustion; les gaz détendus dans ce dernier cylindre et la chambre de combustion s'échap- pent alors brusquement, quand lesdites lumières 3 sont dé- masquées ; la bougie 12 débouche toujours dans la chambre de combustion,
Fig. 7.- Le distributeur continue à se déplacer dans le même sens; le piston compresseur 4 remonte; le cylindre moteur 2 continue à être à l'échappement par la
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les lumières 3:
la chambre de combustion cesse d'être en communication avec le cylindre moteur et ne contient plus que des gaz détendus; le distributeur va fermer l'admis- sion sur le compresseur; la 'bougie d'allumage 12 débouche toujours dans la chambre de combustion..
Fig.8- Le distributeur continue à se déplacer dans le même sens;! le piston 4 du cylindre compresseur comprime, dans celui-ci, les gaz frais, une fois que le- dit distributeur a fermé la lumière 8 d'admission de ce cylindre; le distributeur va mettre en communication, d'u- ne part, le cylindre compresseur 1 avec la chambre de com- bustion 6, cylindre dont le piston 4 commence à remonter, et, d'autre part,! le cylindre moteur 2, dont le piston 5 continue à remonter, avec l'échappement 10 de la culasse
7; la bougie 12 est complètement masquée par le distribua teur.
Fig. 9.- Le distributeur continue à se déplacer dans le même sens ; le cylindre compresseur 1 commence à être en communication avec la chambre de combustion, et le piston 4 de ce cylindre refoule et comprime les gaz frais dans cette chambre; le piston moteur 5. qui vient masquer les lumières 3, envoie les gaz brûles, que son cylindre contient encore, seulement dans l'échappement 10 de la culasse; la bougie 12 est maintenant encore masquée par le distributeur.
Fig. 10. - Le distributeur est à fin de course; les pistons 4 et 5 continuent à remonter et les lumières
8 et 9 ont, pour 'cette position dudit distributeur, leur section maximum de passage; la bougie 12 est toujours masquée par le distributeur. Cette phase du fonctionne- ment masque la fin du cycle qui, une fois que les pistons
4 et 5,en continuant à remonter, seront arrivées à leurs positions respectives montrées sur la fig. 1, recommence d'ans le même ordre' à partir de ladite figure.
On voit que; la combustion s'effectue à volume
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rigoureusement constante combustion qui, comme on 1-la supposé tout d'abord, a été provoquée par une bougie d'allumage, mais qui pourrait être provoques autrement, par exemple par une tige isolée, au point de vue calorifi- que, des parties refroidies de la culasse 7 et maintenue chaude par la chaleur due aux combustions successives; cette tige, en effet, ne prenant contact avec le mélange des gaz frais comprimés qu'au moment précis où ce mélan- ge doit être allumé.
On voit également que l'admission ne commence dans le cylindre moteur 2 que lorsque la combustion est terminée; il n'y a donc pas lieu à réglage de cette ad- mission selon la charge et le régime,
Le démarrage peut être obtenu par bougie et ma- gnéto à haute tension;,ou par fil métallique porté' à l'incandescence par un courant électrique produit d'une façon appropriée quelconque.
Le démarrage à air comprimé peut s'effectuer sans organe de distribution supplémen- taire ; il suffit de faire déboucher en un point tel, dans la culasse, une arrivée d'air comprimée que le distribu- teur,coté moteur, ne découvre cette arrivée d'air que lorsque le cylindre moteur est dans sa période d'admis- sion, laquelle arrivée d'air sera obturée par une soupa- pe automatique fermée par la pression dans la chambre de combustion, aussitôt démarrage obtenu: il suffira pour cela d'ouvrir le robinet de communication entre le réser- voir d'air de démarrage et ladite arriv'ée d'air et de le fermer aussitôt production des premières explosions.
Les fige Il et 12 se rapportent au cas du démarrage par air comprimé, l'arrivée d'air comprimé se trouve en 13, Sur la fige 11, le distributeur manque cette arrivée d'air 13 au moment où le piston moteur va découvrir les lumières d'échappement 3 du cylindre **-moteur; sur la fig. 12, le distributeur est à fin de course du côté du cylindre compresseur 1, ce distributeur comprend une patte de re-
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couvrment81 propre à éviter toute communication antre l'échappement et l'air destiné au démarrage.
Il faut noter qu'on peut établir, dans le dis- tributeur., à hauteur des organes d'allumage, des soupapes ou des robinets de décompression qui permeturon d'utili- ser le moteur comme frein, en lui faisant aspirer de l'air pur. En effet, le travail de compression ne sera pas ren- du dans le cylindre moteur,
La commande des pistons moteur 5 et compresseur 4 est obtenue comme il a été dit; quant à celle du dis- tributeur, on peut l'obtenir de façons différentes, par exemple comme suit et comme le montrent les fig, 13 à 17.
On rend solidaire axialement, de l'une des extré mités de ce distributeur, une tige 14, par l'intermédiaire de laquelle on actionnera ledit distributeur, tige qui se prolonge au delà du 'cylindre correspondante par exem- ple du cylindre moteur 2, et dont on rend solidaire, vers son extrémité, une glissière 15 aconstituée par deux bar- res horizontales perpendiculairesà l'axe de ladite tige et convenablement entretoisées. On établit, parallèlement aux axes des cylindres 1 et 2 et symétriquement par rap- port à l'axe de la tige 14, et de façon que leurs axes se trouvent entre lesdites 'barres,
deux arbres 16 à la partie supérieure de chacun desquels on fixe une/manivel- le 17 (les deux manivelles étant calées à 180 ) dont le caneton porte un dé 18 libre de coulisser dans la glis- sière 15, lesquels arbres 16 portent, y fixés, respecti- vement deux roues dentées 19, de même diamètre, engrenant ensemble, et l'un d'eux est commandé par l'arbre vilebre- quin 20 (vu seulement sur la fig. 17) et à la même vi- tesse que celui-ci, par l'intermédiaire de roues dentées hélicoïdales 21 et 22 (fig. 17), de sorte que, en faisant tourner l'arbre vilebrequin 20 le mouvement de rotation qu'imprime cet arbre vilebrequin aux arbres 16, qui tour- mant en sens inverse l'un de l'autre, se transforme, par.
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l'intermédiaire des manivelles 17, en mouvement rectiligne alternatif pour la glissière 15 et,par suite,pour la tige 14 et le distributeur 6, cela sans donner lieu à des réactions sur cette tige et sur ce distributeur, en é quilibrant parfaitement, grâce à des masselottes qu'on fait porter aux manivelles,, les forces d'inertie dues au distributeurà la tige 14 et à la glissière 15, et en as- surant le même mouvement à ladite tige dans les deux sens, cela sans bruit pour les engrenages supérieurs qui ont leur mouvement synchronisé par ladite glissière, les en- grenages hélicoïdaux 21 et 22 étant d'eux-mêmes relative-
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me-nt sile,noieux, En outre, par i construction les 'arbres 16 sont assez écartés l'un de l'autre,
ainsi que des cylin- dres 2 pour qu'on puisse monter, sur celui de ces arbres qui est conducteur, un petit volant 23 (fig. 17) près du pignon inférieur 21'et réunir ce volant audit arbre par une liaison légèrement élastique qui supportera les variations des efforts d'inertie, lesquels efforts d'i- nertie peuvent être réduits au minimum si on prend le distributeur 6 et sa tige de commande 14 dans une barre de métal légers par exemple de duralumin étiré.
On a ainsi constitué un ensemble (cylindre compresseur 1, cylindre moteur 2 et distributeur 6) qui peut fonctionner comme moteur isolée ou bien servir d'é- lément de moteur pour un autre ensemble moteur à établir., cela avantageusement en utilisant ces éléments pour for- mer un ou plusieurs groupes de quatre cylindres disposés, dans chaque groupe;, en file, cote à cote et parallèlement entre eux, les cylindres compresseurs 1 de chaque groupe se trouvant entre les cylindres moteurs 2. C'est ce que montrent les fig. 13 à 17,
Les quatre cylindres d'un groupe sont'obtenus dans la même pièce de fonte, la. culasse 7 est rapportée, règne sur tous ces cylindres et est fermée à ses extrémi- tés respectivement par deux fonds 24 et 25.
Deux distri-
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'buteurs 6 sont engagés dans cette culasse; ils desservent chacun les cylindres de chaque élément de moteur et sont traversés axialement par une tige rigide (celle désignée par 14 sur les fig, 13 à 16) qui les rend solidaires en- tre eux. etse prolonge au delà de ce 1)10 0 -distributeur du côté où elle doit recevoir son mouvement, le même que ce- lui décrit.
Cette tige 14 traverse le fond 24 de la culas- se dans lequel fond elle peut conisser et aboutit dans un carter 26 recouvrant la partie supérieure du mécanisme qui la fera se déplacer, et elle porte la glissière 15 ci-dessus qui fait partie d'une transmission identique à celle qu'on a décrite précédemment, commandée par l'in- termédiaire de l'arbre vilebrequin 20 commun aux quatre cylindres. De l'autre côté, ladite tige 14 peut coulisser dans l'autre fond 25 de la culasse 7. Ladite tige 14 est traversée axialement par un conduit 27 dans lequel est enfilé librement, du côté du fond 25, un tube fixe 28 (fig.
13), lequel conduit sert de passage à de l'huile de grais- sage qui. arrive par ledit tube, huile qui lubrifie, et en même temps refroidit, le 'bloc-distributeur 6 en passant dans de petits'conduits traversant la tige 14 et tombe dans le carter 26sur les organes de commande du mécanis- me y contenue, dont la lubrification s'effectue par bar- bottage, un trop plein renvoyant ladite huile dans le car- ter 29 du moteur (fig. 17).
L'espace, compris dans la culasse 7 entre les deux pistons, se faisant face, du bloc-distributeur 6, est en relation, par un tuyau 30, avec l'admission des gaz frais et les deux chambres déterminasdans cette culas- se par ses fonde 24 et 25 et ledit bloc-distributeur sont en relation, respectivement par deux tuyaux 31, avec l'é- chappement.
Le réglage du débit des compresseurs selon la charge est obtenu par l'ouverture de soupapes établies à uns certains hauteur dnne la paroi latérale de chacun des
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cylindres compresseurs 1 et pouvant mettre ceux-ci en com,-' munication de manière qu'il y ait remisage d'une partie des gaz admis d'un cylindre dans l'autre.
Dans la culasse 7, des orifices sont ménagés dans le prolongement respectivement des lumières 8 et 9 des quatre cylindres. Ces orifices sont fermés par des bouchons 32 qui sont légèrement en retrait par rapport au cylindre intérieur de distribution. Cette disposi- tion permet notamment: que les pressions soient équilibrées sur les distributeurs pendant le temps d'admission au mo- teur et de refoulement au compresseur.; que le réglage de la distribution puisse se vérifier, le moteur étant monté; et qu'on puisse brancher sur les bouchons 32 des manomè- tres pour relever des diagrammes, d'une part, du moteur et, d'autre part, du compresseur.
Pendant les temps de compression et de détente correspondant aux espaces nui- sibles dans les cylindres moteurs et compresseurs, cet é- quilibrage de la pression est obtenu par l'intermédiaire de rainures circulaires 33 ménagées autour des pistons du bloc-distributeur.
Le démarrage air' comprimée pour ce moteur de quatre cylindres, se produit comme précédemment, il y a des points morts, mais pratiquement, par suite des temps de compression et de détente, le moteur s'arrête'toujours dans une position permettant le démarrage. Dès qu'il y a deux groupes de quatre cylindres, il n'y a pas de point mort,
En 34 (fig.
13 e 15) sont représentées deux soupapesde décompression commandéesde l'extérieur par un levier 35 manoeuvrable à la main ou placé sous le con- trôle du régulateur. Ces soupapes établissent la communi- cation entre les deux cylindrée) compresseurs 1 et servant à régler le débit selon la charge ces soupapes pouvant être autres et actionnées de façons également autres par exemple en établissant ces soupapes d'une façon analogue
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à, des vannes commandées par vis, en montant sur ces vis des pignons et en commandant ces deux pignons par l'in- termédiaire d'un secteur denté qui synchronisera ainsi leur mouvement.
On pourra réaliser des moteurs à 8, 12, 16 cy- lindrss en V avec plusieurs de cesgroupes de quatre cy- lindres.
Le moteur ainsi obtenu permet une combustion à volume parfaitement constant, avec une distribution sans soupapes et à commande:desmodromique très simple, puisqu'un exil bloc-distributeurs suffit pour un groupe de quatre cy- lindres. Un allumage, automatique assure, pour tous charges et régimes, une régulation simple. Ce moteur comporte un démarrage à l'air comprimé et peut être utilisé comme frein.
Ledit moteur présenter par rapport aux autres moteurs à combustion interne, de nombreux avantages,, no- tamment il permet: d'augmenter la compression; d'amélio- rer la combustion; de'diminuer la perte à la paroi; d'aug- menter le rendement du compresseur et le rendement du mo- teur ; d'améliorer le transvasement et l'échappement;d'aug- msnter la puissance massique; d'assurer une plus grande souplesse; et de construire le moteur, facilement monta- ble et démontable par suite de nettoyage plus facile.
En outre, équilibrage dynamique sera amélioré par rapport aux moteurs à quatre cylindres classiques, si on se sert d'un arbre de renvoi parallèle à l'arbre moteur pour équi- librer les forces d'inertie primaires, la résultante des forces d'inertie secondaires étant moins grande que dans lesdits moteurs.
Et, ou bien on se contente de procéder comme il a été dit, ou bien, et mieux, et comme le montre la fig.
18, sur laquelle les organes correspondant à la disposition précédente portent ,lesmêmes chiffres de référence: au lieu de donner au distributeur 6, dans lequel doit se produire la combustion à volume constant, la forme
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ci-dessus indiquée, de deux pistons en tandem reliés entre eux par une tige axiale, on donne à ce distributeur la for- me d'un cylindre dans lequel est ménagé un conduit 6 per- pendiculaire à son axe,, de diamètre approprié, destiné à servir de chambre à combustion et'qui occupera successive- ment, par rapport aux lumières 8 et 9 des cylindres 1 et 2, les mêmes positions qu'occupait l'intervalle compris entre les deux pistons en tandem du précédent distributeur;
et, au lieu de commander les deux pistons 4 et5 par le même arbre vilebrequin, on les commande respective- ment par deux arbres vilebrequins 36 et 37 à axes ,parallè- les entre eux, lesquels arbres retiennent, par l'inter- médiaire d'une transmission appropriée quelconque desmodro- mique, un arbre vilebrequin 38, à axe parallèle aux axes des premiers arbres vilebrequins et auquel on relie une tige 14 fixée axialement au distributeur 6 et imprimant à celui-ci les mouvements de va-et-vient d'amplitude voulue pour obtenir le fonctionnement du moteur tel qu'il a été expliqué ci-dessus sur les fig.1 à 10,
Une telle disposition présente, par rapport à celle représentée sur les fig.
1 à 17,, entre autres avan- tages, ceux que voici.
Forme cylindrique, donnée à la chambre d'ex- plosion, plus favorable à la propagation de l'explosion, et, par suite, rendant plus petite la surface de cette chambre, que la forme donnée à la chambre d'explosion du précédent distributeur; en outre, le refroidissement du distributeur devenu possible par la paroi et sa lubrifica- tion facilitée.
Possibilité de choisir un nombre quelconque de paires de cylindres compresseur 1 et moteur 2, les pistons 4 et 5 des cylindres compresseur/est moteurs formant deux files parallèles entre elles et reliés respectivement aux arbres vilebrequins 36 et 37.
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Diminution de la longueur du moteur et facilité de construction en résultant; suppression des paliers in- termédiaires et utilisation de roulements à billes, ou ang- logues.
Possibilité de diminuer les réactions latérales des pistons par un décalage convenable, d'une part, du mo- teur et, d'autre part, du compresseur.
Facilite de construction du 'bloc-cylindres, des distributeurs et de la commande de ceux-ci.
Réunion des tubulures d'échappement.
Accès direct des gaz frais aux cylindres com- presseurs.
Simplification de la. commande de décompression, qui peut être réalisée par un boisseau unique 39 à axe pa- rallèle aux axes des arbres vilebrequins 36 et 37, 'boisseau qui dessert tous les cylindres compresseurs.
Gomme il va de soi, et comme il ressort d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite au- cunement à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ci-dessus; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, no- tamment celle où on adjoindrait, à chaque groupe de .cylin- dres compresseur 1 et moteur 2, un injecteur de combusti- ble (non représenté), établi de façon telle qu'il débouche dans la chambre de combustion correspondante et ne fonc- tionne que lorsque le piston compresseur est en période de refoulement, cette disposition (applicable en principe aux deux réalisations ci-dessus décrites, et plus particuliè- rement à la seconde) permettant, du fait qu'il y a ainsi,
dans ladite chambre de combustion, d'une part, projection de combustible par l'injecteur et* d'autre part, refoule- ment interne d'air par le piston compresseur, que la va- porisation du combustible et son mélange avec l'air soient facilités dans ladite chambre.