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Moteur à explosions 'sans soupapes et à surcompres-
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============== = , La présente invention a pour objet un moteur à explosions dans lequel l'augmentation du rendement est atteinte par :
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1. La forme de la ulasse,epn3gue , permettant la suppres- sion des espaces nuisibles , favorisant le mouvement tourbil- lonnaire de]3 gaz et portant la bougie au sommet du cône gazeux ainsi délimité. la culasse elle-même forme en outre chma- bre d'explosion ou organe de distribution , celle-ci étant ain- si assurée sans soupapes par un seul organe à mouvement desmo- dromique.
2. Par un dispositif contenu dans leiston et assurant la surcompression, à un taux impossible à atteindre dans les moteurs actuels, du mélange gazeux au moment où la bielle arri- @ vant au point où se fait l'allumage , on n'a plus à se préocu-
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per des phénomènes dtamto-allumage.
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par la prolongation du point mort.haut par le même dis- positif, le fond du piston restant rigoureusement immobile pendant que la bielle redescend d'une fraction égale, . la fraction de course qu'à produit la surcompression, réalisant ainsi la combustion complète à volume constant.
De plus, les mêmes phénomènes se reproduisant au point mort bas, la prolon- gation de cici-ci permet de diminuer l'avance à l'échappement laissant ainsi les gaz agir plus longtemps sur le piston.
La figure 1 représente une coupe verticale du cylindre A, coiffé de la culasse C munie de l'organe de distribution D figuré avec toutes les pièces qui concernent à son assemblage et à son mouvement. E est la circulation d'eau.
Culasse et distributeur. La culasse a la forme d'une calotte creuse à double paroi , la paroi intérieure étant constituée par une partie tronconqie c1 se continuant par une partie cylindrique c2 creuse et venant se raccorder au pale de la calotte extérieure. Ces différentes parties forment une seule pièce venue de fonte. Dans le conduit cylindrique c2 de la cu- lasse est-pratique un fort filetage V, sur lequel vient se visser la bague B dont le rôle est très important,ainsi qu'il va être expliqué.
Le distributeur D affecte également la forme d'un tronc de cône dont la petite base se continue par une partie cylin- drique creuse. Un épaulement r est pratiqué à la jonction de ces deux parties. Le cône porte une ouverture en forme de secteur limitée par deux génératrices à 45 . Par cette ouverture se feront l'échappement et l'admission. A deux ouvertures corres- pondantes,pratiquées à 90 l'une de l'autre dans la paroi c1 viennent aboutir les deux tubulures d'échappement et d'admission qui traversent la culasse. La partie cylindrique du distributeur porte vers son extrémité un filetage sur lequel se visse une rondelle 0 ,ainsi que le pignon d'entraînement 3? par lequel un
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clavetage peut être prévu..
Assemblage et fonctionnement. Le distributeur est engagé dans la culasse , les surfaces coniques en ,contact . Ces deux surfaces seront rodées de façon à présenter l'étanchéité nécessaire. Sur l'épaulement r est placée la butée à billes R1 qui devra, être un roulement duplex,faisant à la fois fonction de butée et de roulement. Ensuite est vissée la bague B sur le pas de vis v, jusqu'au contact de la butée. Puis la butée de roulement R2 est placée sur la bague et la rondelle 0 est vissée sur le dis- tributeur jusqu'à venir appuyer sur la butée R2 Cette rondelle pourra être maintenue par un contre-écrou. Enfin le pignon p est mis en place et maintenu par le contre-écrou G.
.Le pignon P est actionné par un arbre horizontal qui porte soit un tronçon de vis sans fin, soit un pignon d'angle au point de contact avec 3?.Cet arbre reçoit lui-même le mouvement de l'arbre moteur au moyen d'un arbre intermédiaire .L'arbre de distribution peut donc attaquer à la fois plusieurs cylindres en ligne. Le mouvement du distributeur est continu , sans iner- tie et desmodromique. Le distributeur étant en même temps la chambre d'explosion, il importe que la pression intérieure du moteur ne se porte pas exclusivement sur le cône. C'est à cela que sert la bague B.
Cette bague doit être réglée pour supporter, par l'intermédiaire de la butée R1 la majeure partie de l'effort de l'explosion. )Autrement dit, la pression des deux parties coni ques en contact devra être juste suffisante pour assurer l'étanché- ité, lors de la compression,cette pression venant s'augmenter lors de chaque explosion de la quantité déterminée par l'élastici- té des billes et les réactions du métal.
De cette façon,le tiroir rotatif que constitue le distributeur D échappe à l'inconvénient auquel sont soumis tous les organes distributeurs rotatifs employ- és jusqu'ici , à savoir 1/ écrasement sur leur siège et le coince- ment provoqué par l'explosion. Tout le réglage de la bague B de-
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vra donc résider en cela, ainsi que celui de la rondelle 0 qui sert de support au distributeur et règle la pression de ce der- nier contre la butée Rl. En H sera fixé l'ajutage qui conduira sous pression l'huile de graissage qui viendra lubrifier les roulements et des deux surfaces coniques en contact.
Cet ajuta- ge,figuré en pointillé ,vient appuyer par presse-étoupe sur le contre-écrou G .Le cheminement de l'huile est assuré par le jeu qui existe entre le cylindre du distributeur et la bague E, de même qu'entre l'épaulement r et le cylindre intérieur de la culasse. Cette huile tenant également lubrifier la surface inter- ne du cylindre, il n'y aura pas à prévoir d'autre graissage pour cette partie.
La bougie est fixée en F,dans la tige centrale du distri- buteur, et tourne avec lui. Cette rotation de la bougie ne proses -te aucun- inconvénient ,mais la connexion du fil devra. se faire par pince et le contact sera ainsi semblable à celui d'une lame sur une bague collectrice.
Si l'on fait tourner le distributeur à demi-vitesse du mo- teur, une seule ouverture servira pour l'admission et l'échap- pement.On pourrait aussi faire tourner le distributeur au quart de la vitesse du moteur et le munir de deux ouvertures diamé- tralement opposées. Dans ce cas,les deux ouvertures correspon- dants de la culasse seraient à 1350 l'une de l'autre,les sec- teurs d'ouvertures mesurant 45 .
L'assemblage de la culasse et du cylindre sera fait autant que possible sans joint interposé, pour conserver à la chambre le volume qu'on s'est fixé. Au cas -où l'on craindrait une rentrée d'eau dans le cylindre,on pourrait prévoir à la base de la cu- lasse une collerette venue de tournage qui viendrait s'engager dans une rainure circulaire correspondante,plus large, pratiquée sur la base du cylindre intérieure et dans laquelle la golleret- te écraserait un joint quelconquetout en laissant les faces dressées arriver en contact.
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Piston. La figure 2 représente lé piston et son mécanisme in- térieur,suivant une coupe verticale perpendiculaire à l'axe A du piston. le- piston est constitué de deux parties : le corps cylin -drique p1 et le fond mobile P2, celui-cicoulissant à frottement doux sur P1, comme indiqué sur la figure, et portant les seg- ments S. A l'intérieur le fond présente un prolongement dans lequel est logé le galet G . C'est une' came montée sur.l'axe A et agissant par l'intermédiaire du galet 9 sur le fond du, piston. L est une biellette dont l'axe tourne en M dans la paroi du piston P1 et qui, actionnée par la bielle B du piston, agit à son tour sur la came C comme il sera expliqué plus loin.
La figure 3 représente les mêmes pièces suivant une coupe par un plan vertical passant par l'axe A. La figure 4 est une coupe par un plan perpendiculaire aux génératrices du piston, c'est à dire une vue en plan de l'intérieur du piston une fois le fond enlevé . Les dessins étant à l'échelle permettent de se rendre compte des dimensions relatives des pièces et de leur position dans le piston. Sur les figures 2 3, et 4les mêmes lettres désignent les mêmes pièces.
Le rôle du piston ainsi'constitué est le suivant : Soit un moteur de 100 mm. de course, et 15 mm. de chambre,eelle-ci rapportée à sa valeur cylindrique. Au moment où le maneton arrive au voisinage du point mort haut (P.M.H.) à 20 par exem- ple de celui-ci, la longueur de la bielle doit être calculée de façon à faire remonter le piston de 25mm dans ces derniers 20 . Les 5 mm. ajoutés à la chambre donnent une chambre de 2Qmm.
Le rapport volumétrique de compression est à ce moment de 115:20-5,75 Si l'on fixe en ce point le moment d'allumage (avance à l'allumage), la compression peut être augmentée considérable- ment sous que l'on ait à craindre les phénomènes d'auto-allumage ceux-cine pouvant alors que venir en aide au fonctionnement du moteur,loin de le contrarier. Cette surcompression sera donnée
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par le dispositif qui fait l'un des points principaux du pré- sent brevet. En effet ,Bans les derniers 5 mm. de la course du piston ,le fond P2 va monter,sous l'action de la came, de
5 mm. aussi par rapport en corps cylindrique du piston P1 La montée totale du piston dans la chambre sera donc de 10 mm.
Celle-ci sera réduite de 20mm. à 10 mm. et la compression volu- métrique sera alors de 115:10 11,5 .Si l'on réduit de 3 mm. la hauteur du cylindre,sans rien changer aux autres données (ceci à titre d'exemple),les chiffres deviennent : compression au point d'allumage 112 :17=6,6 environ.Compression à fin de course après la montée du piston P1 et du fond P2 112 : 7=16. On voit le gain considérable de compression qui peut être obtenu par se dispositif. Les seules limites imposées sont la valeur de la compression ou point d'allumage ou la montée du fond du piston, déterminée par le profil de la came . La came u est en effet action -née,directement ou indirectement ,par la bielle dans son mouve- ment d'oscillation autour de l'axe du piston.
Si la bielle est courte et l'angle décrit important,la came fait partie de la biel- le dont elle est le prolongement. Mais comme la bielle ne doit agir que dans les derniers 20 que parcourt le maneton avant le P.M.H ( et 20 après celui-ci comme on verra plus loin) , il peut être nécessaire d'amplifier le mouvement de la came. Le disposi- tif des figures 2,3 et 4 remplit ce but :
La bielle B (l'axe seul en est indiqué pour ne pas brouiller le dessin), est fixée à l'axe A du piston ,par clavetage ou méplat pratiqué à la partie inférieure de l'axe. cllui-ci tourne dans les douilles D logés dans les parois du piston. L'axe du pied de bielle sert également d'axe à la came 0 qui tourne sur lui. La came est constituée par deux flasques enjambant la biel- le et supportant la table profilée qui déborde les flasques de chaque coté.
L'extrémité de chaque flasque et déportée vers la périphérie et porte un ergot tourné vers l'intérieur. Chaque
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ergot F est engagé dans la rainure d'une Pellette emplificatri ce 1 tournant aujmoyen d'un fort bout d'axe dans les douilles M engagées dans un renfort de la partie inférieure du piston.
Dans la même rainure élargie, de la biellette L e% engagé le fort ergot T de la bielle B. Cet ergot peut faire partie de la bielle ou être engagé à force dans celle-ci,renflée en ce point .
Dans le mouvement d'oscillation de la bielle,l'ergot T en- traîne les biellettes LL et celles-ei entraînent à leur tour la came C par les deux ergots F.
La matière de la portée de la came sur l'axe A est enlevée à la partie .inférieure pour permettre aux biellettes LL de pas- ser aussi près que possible de l'axe A dans leur mouvement . Ce dispositif amplificateur permet d'établir une came oscillant de 90 sous le galet G, c'est à dire d'un angle triple ou qua- druple de celui décrit par la bielle B. Le profil s'en trouve amélioré. Mul dans la majeure partie du cercle décrit par la, tête de bielle, le profil de la came ne commence son action que lorsque celle-ci est à 20 des P.M. En approchant du P.M.H. la came soulève le fond du piston par l'intermédiaire du galet G. Au P.M.H. ,le fond a monté de 5 mm. qui s'ajoutent aux 5mm.
.dont a monté tout le piston. La bieller,franchissant le point mort,va redescendre , entraînant le piston. Mais pendant 20 en- oore, la came va faire remonter le fond du piston de 5mm., annu- lant les 5 mm. donct descend le piston. Fendant ce laps de temps, le volume de la chambre ne change pas, et la combustion s'achève à volume constant. Puis, l'extrémitéde la came se continuant par une partie circulaire,le fond du piston ne bouge plus jusqu'au voisinage du P.M.B. A ce moment ,et pour les mêmes valeurs engélaires.les mêmes phénomènes se reproduisent en sens inverse. Le fond du piston redescend de 5 mm. jusqu'au pas- sage du P.M.
B,et dans les 20 qui suivent le P.M.B.,de 5 autres millimètres qui annulent la remontée du piston de la est même quantité. Dans cet instant, le cylindre à volume constant,
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condition favorable pour /L'échappement sans contre-pression et avec moins d'avance.
La came qui fait remonter le fond du piston doit également le ramener. Pour cela ,le profil de la came déborde de chaque côté les flasques de clele-ci Ce le bord est fraisé exactement à sa partie inférieure suivant le même profil que le dessus.
Sous ces deux rebords s'engagent les petits galets g, portés par les deux pièces E E ,pièces de fixation et !Le butée du galet G,vissées à demeure dans la matière du fond du piston.
Tous les mouvements sont!, donc desmodromiques. Le piston ,se trouvant sensiblement alourdi, il y aura lieu de le prévoir en tôle d'acier régulée, par exemple. Les pièces en mouvement devront être calculées au minimum. Pour augmenter la résistance de la came et soulager ses portées, on peut pratiquer à l'intérieur de la*came une fraisure circulaire qui viendra s'appuyer sur le pied de bielle également arrondi. Le pied de bielle supporte- rait donc tout l'effort de la came sous la poussée des gaz . La portée serait continue,étant donné que la came et la bielle ont même axe de rotation. Le pied de bielle pourrait au besoin être garni de galets ou de rouleaux là où il porte sur la came.
Le graissage se fera par le vilebrequin ,,la bielle et l'axe du piston,munis des conduits nécessaires perforés dans la masse.
L'huile sous pression peut ainsi être amenée partant.
La figure 5 représente la base du piston ,prolongée pour porter les douilles M dans lesquelles vont tourner les axes L des biellettes amplificatrices. Le renfort du piston est fendu en A pour permettre l'introduction de l'axe L. Autour de l'axe est engagée la forte bague en acier B portant les deux cannelures bb venues de matriçage et s'engageant dans des rainures correspon- dantes. leur rôle e% de s'opposer à tout écartement de la fente A sous l'effort de l'axe L. Enfin autour de celui-ci est la douille en bronze M.