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Il PERFECTIONNEMENTS AUX MOTEURS A COMBUSTION INTERNE '
La présente invention a pour objet des perfec- tionnements aux moteurs à combustion interne du type à qua- tre temps agencés en vue de leur application aux automobiles, et elle concerne particulièrement les pièces qui accomplis- sent le cycle de travail du moteur, ces pièces étant le cy- lindre et son piston, les soupapes, la chambre de combustion et la bougie d'allumage6
Le rendement des moteurs à combustion interne de ce type dépend en partie du rapport de compression, la puis- sance développée étant d'autant plus grande et la consomma-
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tion de carburant d'autant plus petite que ce rapport est plus élever De même,
la chaleur qui doit être dissipée par l'intermédiaire de l'appareil de refroidissement et de l'é- chappement est d'autant plus faible que la quantité de cha- leur convertie en travail est plus grande. Jusqu'à ce jour, l'accroissement de la compression au-delà de certaines limi- tes était empêché par le "cognage* quoique, pour des raisons qu'il n'est pas nécessaire d'expliquer, on a constaté qu'il est possible d'obtenir un rapport de compression plus élevé dans les moteurs à grande vitesse munis de petits alésages que dans les moteurs à vitesse plus faible dont l'alésage est plus grande Divers dispositifs ont été proposés pour supprimer le "cognage" et permettre d'augmenter le rendement du moteur.
Des exemples de dispositifs de ce genre sont les carburants dits anti-détonants, les chambres de combustion à parois polies-, .les agents catalytiques disposés à l'in- térieur des cylindres, etc*; mais tous ces moyens sont coûteux peu efficaces ou ne donnent pas satisfaction pour une raison ou une autre* On réalise aisément une compression élevée en diminuant le volume de la chambre de combustion, mais ce moyen n'est efficace que si les soupapes peuvent être dis- posées de façon que le moteur "respire" librement, ce par quoi on entend que le mélange peut pénétrer librement dans ce cylindre, que si le cylindre est convenablement rempli dans le temps dont on dispose,
que si les soupapes peuvent être refroidies convenablement pour empêcher le gauchisse"
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ment et la combustion et qUe gii l*MOBi8& est idrakêie de façon que le moteur travaille sans à-coups. Dans les petits moteurs, ces conditions peuvent être réalisées d'une façon
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assez satisfaisante à l'aide de la culasse de type en L, mais dans les grands moteurs, les soupapes requises sont si grandes qu'elles ne résistent pas à la chaleur, que la chambre de combustion est excessivement mince à cause du diamètre des soupapes et que le moteur doit être allongé considérablement, ce qui entraîne une augmentation du poids et du prix Le moteur du type à soupapes supérieures ne convient pas non plus quoique*sa respiration" soit bonne,
parce que les soupapes ne peuvent pas recevoir un diamètre assez grand et être en même temps convenablement refroidies, De plus,ce type de moteur présente un autre inconvénient sérieux, qui est dû au fait que la soupape d'échappement est située au-dessus du piéton et qui comtat* en ce que le carburant non vaporise, toujours présent, ne peut s'échap- per qu'en passant à travers les segments de piston et en pé- nétrant dans la cuvette à huile, où il dilue l'huile de graissage
On sait depuis quelque temps que le moteur du type à culasse en F,
c'est-à-dire le moteur comportant une soupape d'admission supérieure et une soupape d'échappement placée latéralement et dont la lumière s'ouvre vers le bas surmonte certaines des difficultés éprouvées avec les mo- teurs du type en L et les moteurs à soupapes supérieures* La demanderesse a elle-même établi des moteurs de ce genre qui ont été construits en grande série, mais ces moteurs et d'autres moteurs du type en F n'ont jamais permis de réaliser le mode d'action et le rendement du moteur suivant la présente invention*
Comme résultat d'études et de recherches appro- fondies, la demanderesse a trouvé qu'il est possible, en apportant à la disposition et à la construction du moteur à culasse en F certains changements par eux-mêmes relative** ment peu importants, d'obtenir un moteur dont le rendement,
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le mode d'action et la douceur de fonctionnement sont su- périeurs à ceux des moteurs comparables construits jus- qu'à ce jour. Dans le moteur suivant l'invention, la soupa- pe d'admission est placée dans une position recouvrant par-
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tiellement la soupape d'échappement et le cylindre, c'est- / et l'axe à-dire que son axe est placé entre l'axe du cylindre/de la 1-- soupape d'échappement et la chambre de combustion ne o2é tend au-dessus du cylindre que de la distance juste nécese- saire pour assurer le passage du gaz de la soupape d'admis- sion au moteur6 Grâce à cette disposition, les soupapes d'admission et d'échappement occupent des positions telles que le courant de gaz d'admission frais est projeté direc- tement sur la soupape d'échappement et refroidit cette sou- pape,
ce qui l'empêche' de se déformer ou d'atteindre une température exagérée, qui produirait à son tour une déto- nation. Le refroidissement de la soupape par le courant de gaz admis frais est si complet que les ennuis causés par la soupape d'achappement, et dû- aux températures exagérées, sont sensiblement éliminés. Cette disposition rend aussi possible de prévoir une chambre de combustion très petite et compacte, même lorsqu'on se sert de soupapes de grandes dimensions.
Dans le cours des expériences de la demanderes- se, celle-ci a trouvé que dans un moteur de ce genre, et lorsque la bougie d'allumage est placée au-dessus du cy- lindre, "la respiration*, ou : liberté de pénétration du mélange dans le cylindre, est excellente, que la compression peut être augmentée notablement au-delà de la valeur limi- tée usuelle et que le mode d'action et le rendement du mo- teur sont considérablement améliorés, mais que le moteur est encore un peu brutal et cogne d'une façon assez pro- noncée avec des compressions plus élevées. Au cours de
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nouvelles études et expériences effectuées avec de tels rapports de compression élevée, on a trouvé qu'on changeait complètement les caractéristiques du moteur en plaçant la bougie d'allumage sur le côté de la soupape d'échappement le plus éloigné du cylindre.
Un moteur de ce genre ne co- gne pas d'une façon perceptible, même si l'étincelle a été avancée au-delà du point de puissance maximum, il n'a pas tendance à s'allumer prématurément et son mode d'action est excessivement doux et régulier, c'est-à-dire qu'il a perdu sa brutalité. Il en résulte que la compression peut être é- levée à une valeur de beaucoup supérieure à ce qui était considéré comme possible dans les moteurs des mêmes dimen- sions, de sorte que le rendement du moteur est considéra- blement augmenté, de même que l'économie encarburant.
Un autre avantage est que, étant donné qu'une fraction plus grande de l'énergie potentielle du carburant est convertie en travail utile et qu'une fraction plus petite de cette énergie est transformée en chaleur, la quantité de chaleur qui doit être dissipée par l'appareil de refroidissement et l'échappement est plus faible* E fait, un moteur sui- vant l'invention possède toutes les caractéristiques d'un moteur fonctionnant avec un carburant anti-détonant tans posséder aucun des inconvénients très sérieux de oe moteur
Quoi qu'il soit impossible de spécifier avec certitude la raison pour laquelle la position particulière de la bougie d'allumage a un tel effet sur les caractéris- tiques du moteur, il se peut que ce soit parce que l'explo- sion, qui, dans le cas d'une compression élevée est plus violente au point où elle commence,
et au contraire moins violente à une distance plus grande du point de départ, a son point de départ, dans le moteur selon l'invention, à
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une certaine distance du cylindre, de sorte que au mo- ment où le piston se trouve atteint, cette explosion est adoucie et moins violente.
Il se peut aussi que la direction de l'explosion, qui est perpendiculaire au mouvement du piston, ait une certaine répercussion sur l'effet observée Dans tous les cas, la différence est réelle et est cer- tainement le résultat de la position de la bougie par rapport aux autres pièces du moteur
Une autre caractéristique avantageuse de l'in- vention réide dans le fait que les soupapes d'admission et d'échappement occupent, les unes par rapport aux autres;, des positions telles que le carburant non vaporisé, suscep- tible de passer devant la soupape d'admission, tombe direc-
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tement sur la soupapes d'échappement et est ainsi vaporisé /ou et brûlé,%si il n'est pas vaporisé, s'échappe par le coni ¯ duit d'échappement sans diluer l'huile de graissage du carter.
D'une façon générale, le moteur suivant l'in- vention possède une puissance plus grande à toutes les vitesses et développe une puissance plus grande aux vites. ses élevées. Ceci est accompagné d'une diminution de la consommation en carburant, le moteur est plus frais et l'on éprouve moins d'ennuis avec les tuyaux d'échappement, garnitures, silencieux, etc. Le résultat net est qu'on obtient un moteur de grandes dimensions possédant un ren- dement élevé ayant un mode d'action supérieur et possédant la vitesse et le rendement du moteur à compression élevée avec la douceur et l'absence complète de cognae et la grande souplesse que le moteur à faible compression était seul à posséder jusqu'à ce jour.
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L'invention sera décrite ci-après d'une façon plus détaillée en se reportant aux dessins annexés dans lesquels :
Fige 1 est une coupe horizontale suivant 1-1 (fig. 2) d'un moteur établi suivant l'invention6
Fige 2 est une coupe suivant 2-2, fige 1.
Fige 3 est une vue analogue à fige 2, mon- trant une construction légèrement modifiée
Fig. 4 est une coupe horizontale d'une autre forme de réalisation*
Dans ces figures, 11 désigne une partie du bâti à cylindre, 12 le conduit d'échappement et 13 une des soupapes d'échappements 14 désigne la culasse qui, dans l'exemple représenté, est séparée du bâti à cylindres.
Dans la culasse, le conduit d'admission principal est re- présenté en 15 et les diverses tubulures sont représentées en 16, 17 et 18. Il existe deux conduits d'admission prin- cipaux 15 comportant trois tubulures, le moteur étant un moteur à six cylindres. Dans la fig. 1, on n'a représenté qu'un des deux conduits d'admission 15.
L'enveloppe à eau de la culasse est représentée en 19 et 20 désigne l'espace à combustion du moteur, cet espace étant situé en partie au-dessus du cylindre Ç! et en partie au-dessus de la sou- pape d'échappement 13. 21 désigne une soupape d'admission occupant une position inversée et s'ouvrant vers le bas dans la chambre de combustion 20. faisant ainsi communi- quer une des tubulures d'admission avec la chambre de combustion Il va de soi que la construction est la même pour chacun des cylindres, la seule différence résidant dans la forme des conduits d'admission. On ne décrira par conséquent que la construction relative à l'un des cylin-
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dres. Le culbuteur actionnant la soupape est représenté en 22 et le ressort de la soupape est représenté en 23.
24 désigne une bougie d'allumage à l'aide de laquelle le mélange est allumée
Comme il ressort des figures 1 à 3, les re- lations entre la soupape d'échappement, la soupape d'ad- mission et le cylindre sont entièrement différentes de la pratique. Dans un moteur suivant l'invention, la soupa- pe d'échappement 13 est placée aussi près que cela est pratiquement possible de la paroi du cylindre C.
La sou- pape d'admission 21 est placée avec son axe entre l'axe du cylindre et celui de la soupape d'échappement, ses bords recouvrant à la fois les bords de la soupape d'échappement et ceux du cylindrée La chambre de combustion 20 est dis- posée transversalement par rapport au bâti à cylindre et reçoit les dimensions aussi petites que possible* Comme le montrent les fige* 2 et 3, cette chambre ne s'étend que jusqu'à un point situé approximativement au-dessus du milieu des cylindres, et comme son extrémité est arrondie et en général concentrique à la soupape d'admission, la fraction de surface totale de l'extrémité supérieure du cylindre qui est exposée à la chambre de combustion est excessivement petite. De même, le rapport entre la chambre de combustion et le déplacement est rendu plus petit.
Les tubulures 16, 17 et 18 du conduit d'admission pénètrent par le côté à soupapes d'échappement du moteur, c'est-à- dire par le côté le plus éloigné du cylindre, et elles pas- sent par conséquent par dessus la partie de la chambre de combustion qui est située au-dessus des soupapes d'échap- peinent
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Cette disposition entraîne une grande diffé rence dans le mode d'action du moteur.
Le moteur respire bien, c'est-à-dire que la pénétration du mélange dans le cylindre s'effectue très librement parce que la soupape d'admission est placée au-dessus d'une partie suffisante du cylindre pour assurer ce résultat* Jusque ce jour, lorsque la soupape d'admission était placée au-dessus de la soupape d'échappement, "la respiration" du moteur était mauvaise, de sorte qu'on ne réussissait pas à obtenir un bon rendements En fait, la demanderesse a trouvé qu'il n'y a apparemment aucune différence à cet égard entre les moteurs suivant l'invention et ceux dans lesquels la sou- pape d'admission est placée entièrement au-dessus du cy- lindre.
En outre, une partie de la charge admise balaie directement la soupape d'échappement chaude et la refroi- dit, et les particules de liquide non vaporisées du mélange tombent directement sur la dite soupape, comme indiqué par les flèches de la fig. 2. Par conséquent, le mélange contribue à refroidir la soupape, l'empêche de devenir assez chaude pour provoquer un allumage prématuré et l'em- péche de se déformer;et la soupape d'échappement chaude a pour effet de vaporiser les particules non vaporisées de carburant et améliore ainsi la combustion et l'économie en carburant du moteur ;
deplus, on évite ainsi l'encras- sement de la chambre de combustion, de la culasse, de la. bougie et-des tiges de soupapes6
Quoique les avantages de l'invention soient assurés dans une grande mesure par la disposition déjà décrite d'une façon indépendante de la position de la bougie d'allumage, le mode d'action semble être meilleur
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si l'on place la bougie d'allumage dans une position sen- siblement horizontale et aussi éloignée que possible du cylindre.
Par conséquent, dans la forme de réalisation pré- férée du moteur suivant l'invention, on place les bougies 24, comme représenté sur les figs 1 et 2, sur les côtés de la culasse et près de la soupape d'échappement, mais, si on le préfère, on peut les placer vers le centre du cylindre comme on le voit en 24 sur la fige 3,
La disposition de soupapes et la construction décrite sont avantageusement appliquées en combinaison avec un organe de guidage 26 et un collecteur courbe 27 (fige 1).
L'organe de guidage 26 contribue à attirer les particules de carburant non vaporisées qui adhèrent norma-
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/courte lement à la paroi/externe du collecteur vers le centre du 1 courant d'air aboutissant à celui des cylindres dans lequel se fait l'admission, et il s'ensuit que les particules non vaporisées de carburant lourd sont distribuées uniformément entre les cylindresCes particules de carburant non vapo- risées étant dirigées à l'écart du bord antérieur de l'or- gane de guidage et étant situées au milieu du courant d'air sont entraînées dans une position telle qu'un petit nombre de ces particules tombent directement sur la soupape d'é- chappement chaude, ce qui assure la vaporisation et la com- bustion de ces particules. Le fait de disposer les soupapes de la façon décrite améliore par conséquent la vaporisation des particules lourdes.
La fig. 4 représente un moteur suivant l'in- vention de forme modifiée* Dans cette figure, la culasse du cylindre est désignée par 14. les cylindres sont indiqués en C, les soupapes d'admission en 21. les soupapes d'échap-
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pement en 13 et les bougies d'allumage en 24 Dans cette disposition, la conduite d'admission 30 arrivant du carbu- rateur pénètre dans le bâti à culasse latéralement et se divise alors en deux conduits ou collecteurs d'admission
31 qui se divisent chacun à leur tour en trois conduits d'admission 32, 33, 34 alimentant respectivement trois soupapes d'admission 21.
En 35 est représentée une ailette de guidage qui dirige les particules non vaporisées de carburant vers l'intérieur du courant de mélange et les distribue entre les divers cylindres 36 représente un second organe de guidage qui joue un rôle analogue pour les cylindres alimentés par les conduits d'admission 33 et 34.
On voit que les chambres de combustion 37, 38 et
39 des divers cylindres sont disposées, par rapport aux cylindres correspondants et aux soupapes d'échappement correspondantes, de la même façon quedans la fig. 2, la seule différence étant que le collecteur 31 est situé à l'intérieur du bâti au lieu d'être situé à l'extérieure Cette disposition présente certains avantages dans cer- taines conditions d'application et de fabrication*
En raison de la disposition relative de ses éléments, le moteur ainsi établi possède une chambre de combustion très petite par rapport au déplacement et une surface de piston très petite exposée à la chaleur ;
conséquent la combustion est comparable à celle d'un mo- teur de construction normale beaucoup plus petit, une quantité de chaleur plus grande est transformée en travail et la quantité d'énergie perdue est moindre. On constate que le moteur possède un rendement notablement plus grand et ceci n'est pas accompagné d'un allumage prématuré ni d'un échauffement exagéré des soupapes d'échappemente