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Moteur à combustion à deux temps.
Le brevet principal N .345041 du 16 septembre 1927 concer- ne un moteur à deux temps pour combustibles gazeux et liquides avec admissionsd'aire et de combustible séparées et aveo deux pistons mûs dans le même sens et glissant l'un dans l'autre, moteur dans lequel la chambre d'explosion est tout d'abord complètement remplie d'air et à cette charge d'air la charge de carburant est ajoutée. Comparé aux moteurs connus à commande dans le même sens, le moteur faisant l'objet du dit brevet se distingue en ce que la chambre d'explosion se trouve entre les deux pistons. Le piston extérieur représente donc le cylindre d'explosion mis en mouvement et sert, en même temps, avec sa partie supérieure élargie, comme piston de pompe de chargement.
Dans ce piston est disposée une soupape à action automa - tique, par laquelle, pendant la phase de compression, se pro -
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duit le passage du contenu de la pompe dans la cnamsre d'ex - plosion. Comme les deux pistons se meuvent dans le même sens, leurs bielles doivent être articulées au plateau-manivelle de manière que leurs manetons de manivelle soient situés à peu près ou complètement dans le même plan radial ; leur course est toutefois naturellement différente et, en fait, la course du piston extérieur atteint seulement environ un tiers de la course du piston intérieur. L'explosion se produisant entre les deux pistons agit sur le piston extérieur en sens contrai- re de son action sur le piston intérieur et réduit, par suite, le travail fourni par le piston intérieur d'environ 1/3.
La présente invention a pour but de supprimer l'action contraire de l'explosion sur le piston extérieur, de sorte que lors d'une charge ou d'une surcharge quelconque.., abstrac tion faite des pertes normales par frottement, on obtienne di- rectement le rendement effectif. Ce résultat est atteint, suivant l'invention, par le fait que le piston extérieur n'est pas, comme antérieurement, exécuté à la manière d'un piston en pot, mais perforé sous forme de cylindre lisse, et que, dans ce piston, par en haut, pénètre une pièce en tête de piston venue de fonte sur la culasse du cylindre, munie de canaux, et cela plus profondément que ne le comporte la course du piston extérieur. Cette tête de piston restant fixe permet de rempla - oer la soupape automatique adoptée dans le mode d'exécution actuel par une soupape commandée.
Le nouveau moteur à deux temps est représenté au dessin
La figure 1 montre une coupe longitudinale.
La figure 2 une coupe transversale suivant la ligne A - B de la figure 1.
Par 1 est désigné un cylindre en étages, auquel se relie, à la partie inférieure, l'enveloppe de botte à manivelle 2. A une ouverture de l'enveloppe de manivelle 2 est adaptée une soupape d'aspiration 3, tandis que d'une deuxième ouverture, habituellement fermée par une soupape à pression 20, part une
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conduite tubulaire 6, aboutissant à une ouverture 5 ménagée à peu près au milieu de la partie étroite du cylindre à éta - ges. En face de l'ouverture 5 est ménagée, dans le cylindre à étages, une ouverture 7 avec tuyau d'échappement 21 s'y rac - , cordant.
Dans la partie étroite du cylindre 1 est guidé un cylin - dre 8, qui, à son extrémité supérieure, possède un rebord 8a guidé dans la partie à soupape du cylindre 1. Dans le cylindre 8 glisse, d'autre part, le piston moteur 9. Dans le cylindre 8 sont ménagés deux orifices 11, 12 situés l'un en face de 1' autre et qui, dans la position correspondante du cylindre 8, viennent recouvrir les ouvertures 5, 7 du cylindre 1. Sur le côté extérieur du cylindre 8 s'attachent deux bielles 14, dont les autres extrémités sont articulées au plateau-manivelle 15.
Les tourillons, par lesquels les bielles 14 sont articulées au cylindre 8, font saillie à travers des fentes du cylindre 1; les deux bielles 14 sont placées latéralement en dehors de 1' enveloppe de manivelle fermée, toutefois facilement accessibles et enfermées. La bielle 13 du piston 9 est articulée au pla - teau-manivelle 15 de manière que son maneton de manivelle soit situé approximativement dans un même plan radial que les mane - tons de manivelle des bielles 14 ; piston 9 , toutefois, possède à peu près trois fois la course du cylindre 8.
Sur la culasse de cylindre 1 a est placée sur sa face inférieure, et reliée à lui par des nervures 22, une tête de piston fixe 23, qui pénètre par en haut dans l'ouverture in - térieure du cylindre 8 et, à son extrémité inférieure, est pourvue de segments de garniture de piston. La tête de piston 23 est en forme de pot et possède, dans le fond placé en haut, au-dessous des canaux de passage, une ouverture fermée habi - tuelleinent par une soupape 24. La soupape 24 traverse la culas- se de cylindre 1 a par sa tige de soupape 25 et est, d'habitu- de, tirée vers le haut par un ressort 26.
La soupape 24 est commandée, par un levier 27 suspendu, avec possibilité d'oscillât;
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au couvercle de cylindre la, à. l'aide d'un. disque à came 28.
Dans la culasse de cylindre est disposée l'introduction de gaz frais 29, dont le canal de communication avec la chambre située au-dessus de la soupape 24 est commandé par un tiroir rotatif 30. Le tiroir rotatif 30 a le même rapport de transmis - sion que l'arbre,à came et est actionné par l'arbre principal en passant par l'arbre à manivelle. La commande est, comme d'u - sage, recouverte par un capot protecteur 31.
La chambre de cylindre 1, dans laquelle se meut le rebord 8a, est fermée en bas jusqu'à deux ouvertures 32, 33, dont la première est fermée par une soupape d'aspiration et la seconde par une soupape de refoulement. De l'ouverture 33 part un tuyau 34, qui se réunit au tuyau 6 susmentionné à hauteur de l'ouver- ture 5 dans le cylindre 1. Au point de réunion des tuyaux 6 , 34 est ménagé un étrangleur circulaire 35, par le segment de commande duquel le tuyau 34 ou le tuyau 6 , ou l'ouverture 5 peuvent être recouverts.
La bougie d'allumage 17 est installée dans un orifice taraudé dans le sommet du piston fixe 23. Pour obtenir suffisam - ment de place pour la soupape 24 et la bougie d'allumage 17 dans la tête de piston fixe 23, les deux organes sont placés un peu en dehors du centre (voir coupe A-B par la tête de pis - ton ).
Le mode de fonctionnement du moteur est le suivant .
On suppose que les deux pistons 8 et 9 se trouvent à fin de course vers le haut. Lors de la descente des pistons, l'ad - mission de gaz frais 29 est ouverte par le tiroir rotatif 30, de sorte que le piston 8a, pendant la descente, aspire du gaz frais. Par suite de la hauteur de course différente des deux pistons, tous deux, pendant la rotation du plateau manivelle 15, se déplacent l'un vers l'autre, en même temps toutefois que les pistons se meuvent toujours dans la même direction. Pendant la descente des deux pistons, se produit, aussi bien dans l'enve - loppe, de manivelle qu'au-dessous du piston 8a, une compression
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de l'air qui entre dans les conduites 6 et 34.
Peu avant 1' achèvement de la descente des deux pistons, les ouvertures 11 et 12 de la partie de cylindre 8 viennent recouvrir les ouver - tures 5 et 7 du cylindre 1. Comme le piston 9, pendant son mouvement relatif par rapport au piston 8 , dégage les ouvertu- res 11 et 12 commandées par lui, l'air comprimé se trouvant dans les tuyaux 34 et 6 pénètre, par l'ouverture 11, dans 1' intérieur du cylindre, qui est limité par la perforation inté- rieure du cylindre 8 , le piston 9 et la tête de piston fixe 23.
Les gaz d'échappement, provenant des phases de travail antéri- eures, pouvant exister dans cette ohambre, sont alors refoulés par l'ouverture 12 dans le tuyau d'échappement 21. L'air admis peut, de la manière connue, être dirigé par un déflecteur 9a placé sur le piston 9 de manière que se produise un balayage intense. Par suite de la réserve abondante d'air dans les tuyaux 6 et 34, qui correspond à la double cylindrée, non seu- lement un balayage a lieu, mais la chambre comprise entre le piston 9 et la tête de piston fixe 23 est, de plus, complète - ment emplie d'air frais. Pendant la remontée des deux pistons, le piston 9, après un court trajet, ferme tout d'abord les ouvertures 11,12 et retient dans l'intérieur du cylindre une charge d'air normale correspondant au cycle à deux temps.
Le tiroir rotatif 30, vers la fin de la descente des pistons, a de nouveau fermé l'adduction de gaz frais 29. Le gaz frais aspiré est comprimé pendant la montée du piston 8a et, après que la soupape 24 a été ouverte, surpressé dans l'espace com - pris entre la tête de piston fixe 23 et le piston moteur 9, c'est-à-dire dans l'intérieur du cylindre. La soupape 24 s' ouvre juste quand le piston 9, en montant, coupe les ouvertu - res 11, 12, de sorte que toute perte de combustible est impos - sible. Le volume de la pompe à gaz frais est calculé de manière que l'intérieur du cylindre, outre la charge d'air y existant déjà, reçoive encore une charge de gaz frais complète, corres- pondant à la cylindrée non raccourcie.
Vers la fin du mouvement
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ascensionnel du piston 9, et pendant que lé "ßd'x8 vient de franchir le point mort supérieur, la soupape 24 se ferme, et alors par la bougie 17 se produit l'allumage du mélange normal, fortement comprimé. La pression de l'explosion agit sur tout le pourtour du piston de travail 9. Puis le fonctionnement se ré - pète dé la manière précédemment décrite. Il est compréhensible sans autre explication que le rendement de ce moteur est encore plus grand que celui du moteur décrit dans la demande principa- le, car le rendement du piston moteur n'est pas.réduit partiel- lement par une action contraire sur le piston extérieur et, pour le balayage et l'emplissage de la chambre d'explosion, un plus grand excès d'air est disponible.
Le travail de ce moteur à deux temps est, d'après la théo- rie thermique, supérieur à celui d'un moteur à quatre temps, car abstraction faite de la possibilité de surcharge de plus de 100% par rapport aux moteurs à deux temps normaux, le moteur, comme les moteurs à quatre temps, ne comporte pas la moindre perte de combustible, mais, en outre, entre chaque combustion, a lieu un balayage avec un volume d'air double par rapport à la cy - lindrée, grâce à quoi, indépendamment de la plus haute compres - sion dans le fonctionnement du compresseur, rien que par ce balayage, les propriétés thermiques de la charge sont essentiel- lement améliorées ; au contraire, dans les moteurs à quatre temps, comme on le sait, un balayage d'air manque totalement.
Comme dans le brevet principal, avec le présent moteur 1' effet du compresseur peut aussi être supprimé, si l'étrangleur circulaire 35 est placé de manière qu'il ferme l'ouverture 5 pour l'entrée de l'air. Le moteur fonctionne alors, ainsi qu' il est décrit dans le brevet principal, comme moteur normal.
L'étrangleur circulaire 35 est avantageusement accouplé avec les deux soupapes d'aspiration 32 et 3 de façon que, lors de la fermeture de l'entrée d'air 5 par l'étrangleur. circulaire, les dites soupapes d'aspiration d'air soient maintenues auto - matiquement ouvertes. Même en fonctionnement normal, le moteur
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rend considérablement plus qu'un moteur à deux temps normal et atteint déjà ainsi le rendement double de celui d'un moteur à quatre temps de même nombre de cylindres et de même cylindrée, car le moteur, dans ce mode de fonctionnement, reçoit, comme dans les moteurs à quatre temps, une charge de gaz frais cor - respondant à la cylindrée totale, qui n'est diminuée par au - cune perte de canalisation, et seulement, d'après le cycle à deux temps, à chaque tour une combustion a lieu.
Par fermeture de l'admission d'air 34, 6 ou 5 par l'étrangleur circulaire 35, la quantité d'air de balayage et de charge peut être variée entre de très grandes limites. Si plusieurs cylindres sont réunis en un bloc, la fermeture étanche des boîtes de manivelle individuelles l'une par rapport à l'autre, présente fréquemment des difficultés. Dans ce cas on renonce avantageusement à em - ployer l'enveloppe de boîte à manivelle comme pompe à air de balayage, mais on la laisse ouverte, comme dans les moteurs en série à quatre temps, et l'on utilise seulement l'air envoyé par le piston 8 a, dont le volume dépasse encore une charge normale de remplissage pour moteur à deux temps, de sorte que, même dans ce cas, par rapport à la première charge active, on travaille encore avec un excès d'air.
REVENDICATIONS.
1 - Moteur à combustion à deux temps suivant brevet principal N 345041 du 16 septembre 1927, caractérisé par le fait que le piston extérieur est façonné comme un cylindre avec rebord à une extrémité, et que, sur la face inférieure du couvercle amovible du cylindre fixe, est disposée une tête de piston portée par des nervures, qui s'engage dans le piston extérieur façonné comme un cylindre, et contient la soupape.
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Two-stroke combustion engine.
The main patent N. 345041 of September 16, 1927 concerns a two-stroke engine for gaseous and liquid fuels with separate air and fuel admissions and with two pistons driven in the same direction and sliding one in the other, engine in which the explosion chamber is first completely filled with air and to this air charge the fuel charge is added. Compared to known motors with control in the same direction, the motor forming the subject of said patent is distinguished in that the explosion chamber is located between the two pistons. The outer piston therefore represents the explosion cylinder set in motion and serves, at the same time, with its enlarged upper part, as a charging pump piston.
In this piston is arranged an automatically acting valve, through which, during the compression phase, pro -
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reduces the passage of the contents of the pump into the explosion chamber. As the two pistons move in the same direction, their connecting rods must be articulated to the crank plate so that their crank pins are located approximately or completely in the same radial plane; their stroke is naturally different, however, and in fact the stroke of the outer piston is only about one third of the stroke of the inner piston. The explosion occurring between the two pistons acts on the outer piston in the opposite direction to its action on the inner piston and consequently reduces the work done by the inner piston by about 1/3.
The object of the present invention is to suppress the contrary action of the explosion on the external piston, so that during any load or overload, apart from the normal losses by friction, one obtains di - directly the effective yield. This result is achieved, according to the invention, by the fact that the outer piston is not, as previously, executed in the manner of a pot piston, but perforated in the form of a smooth cylinder, and that, in this piston , from above, penetrates a part at the head of the piston coming from cast iron on the cylinder head, provided with channels, and this more deeply than the stroke of the outer piston. This remaining fixed piston head makes it possible to replace the automatic valve adopted in the current embodiment by a controlled valve.
The new two-stroke engine is shown in the drawing
Figure 1 shows a longitudinal section.
Figure 2 a cross section along the line A - B of Figure 1.
By 1 is designated a stepped cylinder, to which is connected, at the lower part, the crank boot casing 2. To an opening of the crank casing 2 is fitted a suction valve 3, while of a second opening, usually closed by a pressure valve 20, leaves a
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tubular conduit 6, terminating in an opening 5 made approximately in the middle of the narrow part of the step cylinder. Opposite the opening 5 is formed in the stepped cylinder, an opening 7 with an exhaust pipe 21 is connected to it -, cording.
In the narrow part of the cylinder 1 is guided a cylinder 8, which at its upper end has a rim 8a guided in the valve part of the cylinder 1. In the cylinder 8, on the other hand, the engine piston slides 9. In the cylinder 8 are formed two orifices 11, 12 located one opposite one another and which, in the corresponding position of the cylinder 8, cover the openings 5, 7 of the cylinder 1. On the outer side of the cylinder. cylinder 8 are attached to two connecting rods 14, the other ends of which are articulated to the crank plate 15.
The journals, by which the connecting rods 14 are articulated to the cylinder 8, protrude through the slots of the cylinder 1; the two connecting rods 14 are placed laterally outside the closed crank casing, however easily accessible and enclosed. The connecting rod 13 of the piston 9 is articulated to the crank plate 15 so that its crank pin is located approximately in the same radial plane as the crank handles of the connecting rods 14; piston 9, however, has about three times the stroke of cylinder 8.
On the cylinder head 1a is placed on its underside, and connected to it by ribs 22, a fixed piston head 23, which penetrates from above into the inner opening of cylinder 8 and, at its end lower, is fitted with piston packing rings. The piston head 23 is in the shape of a pot and has, in the bottom placed above, below the passage channels, an opening usually closed by a valve 24. The valve 24 passes through the cylinder head 1. a by its valve stem 25 and is usually pulled upwards by a spring 26.
The valve 24 is controlled by a suspended lever 27, with the possibility of oscillating;
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to the cylinder cover 1a, to. using a. cam disc 28.
In the cylinder head is arranged the introduction of fresh gas 29, whose communication channel with the chamber located above the valve 24 is controlled by a rotary slide 30. The rotary slide 30 has the same transmission ratio - sion that the shaft, cam and is actuated by the main shaft passing through the crankshaft. The control is, as usual, covered by a protective cover 31.
The cylinder chamber 1, in which the flange 8a moves, is closed at the bottom to two openings 32, 33, the first of which is closed by a suction valve and the second by a discharge valve. From the opening 33 starts a pipe 34, which joins the above-mentioned pipe 6 at the height of the opening 5 in the cylinder 1. At the meeting point of the pipes 6, 34 is formed a circular restrictor 35, by the segment control with which the pipe 34 or the pipe 6, or the opening 5 can be covered.
The spark plug 17 is installed in a threaded hole in the top of the stationary piston 23. To get enough room for the valve 24 and the spark plug 17 in the stationary piston head 23, the two components are placed a little outside the center (see cut AB by the udder head).
The engine operating mode is as follows.
It is assumed that the two pistons 8 and 9 are at the end of the upward stroke. During the descent of the pistons, the fresh gas inlet 29 is opened by the rotary slide 30, so that the piston 8a, during the descent, sucks in fresh gas. As a result of the different stroke height of the two pistons, both, during the rotation of the crank plate 15, move towards each other, at the same time, however, that the pistons always move in the same direction. During the descent of the two pistons, a compression occurs, both in the crank casing and below the piston 8a.
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of the air entering lines 6 and 34.
Shortly before the completion of the descent of the two pistons, the openings 11 and 12 of the cylinder part 8 cover the openings 5 and 7 of the cylinder 1. Like the piston 9, during its relative movement with respect to the piston 8. , releases the openings 11 and 12 controlled by him, the compressed air in the pipes 34 and 6 enters, through the opening 11, the interior of the cylinder, which is limited by the internal perforation of the cylinder. cylinder 8, piston 9 and fixed piston head 23.
The exhaust gases, coming from the previous working phases, which may exist in this chamber, are then discharged through the opening 12 into the exhaust pipe 21. The air admitted can, in the known manner, be directed. by a deflector 9a placed on the piston 9 so that an intense sweeping occurs. As a result of the abundant reserve of air in the pipes 6 and 34, which corresponds to the double displacement, not only a sweeping takes place, but the chamber between the piston 9 and the fixed piston head 23 is, of plus, completely filled with fresh air. During the ascent of the two pistons, the piston 9, after a short trip, first of all closes the openings 11, 12 and retains in the interior of the cylinder a normal air charge corresponding to the two-stroke cycle.
The rotary slide 30, towards the end of the descent of the pistons, has again closed the supply of fresh gas 29. The fresh gas drawn in is compressed during the rise of the piston 8a and, after the valve 24 has been opened, overpressed. in the space comprised between the fixed piston head 23 and the driving piston 9, that is to say in the interior of the cylinder. The valve 24 opens just when the piston 9, on its way up, cuts the openings 11, 12, so that any fuel loss is impossible. The volume of the fresh gas pump is calculated in such a way that the interior of the cylinder, in addition to the air charge already existing there, still receives a complete fresh gas charge, corresponding to the un-shortened displacement.
Towards the end of the movement
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rise of the piston 9, and while the "ßd'x8 has just passed the upper dead center, the valve 24 closes, and then by the spark plug 17 the ignition of the normal mixture, strongly compressed. explosion acts on the entire perimeter of the working piston 9. Then the operation is repeated in the manner previously described. It is understandable without further explanation that the efficiency of this engine is even greater than that of the engine described in the main application. - the, because the efficiency of the driving piston is not partially reduced by a contrary action on the outer piston and, for the flushing and filling of the explosion chamber, a greater excess of air is available.
The work of this two-stroke engine is, according to thermal theory, greater than that of a four-stroke engine, since apart from the possibility of overloading of more than 100% compared to two-stroke engines. normal, the engine, like four-stroke engines, does not involve the slightest loss of fuel, but, moreover, between each combustion, a sweeping takes place with a volume of air double compared to the cylinder capacity, thanks to whereby, regardless of the higher compression in compressor operation, by this purging alone, the thermal properties of the load are substantially improved; on the contrary, in four-stroke engines, as we know, an air sweep is completely lacking.
As in the main patent, with the present motor the effect of the compressor can also be suppressed, if the circular throttle 35 is placed so that it closes the opening 5 for the entry of air. The motor then operates, as described in the main patent, as a normal motor.
The circular throttle 35 is advantageously coupled with the two suction valves 32 and 3 so that, when the air inlet 5 is closed by the throttle. circular, said air suction valves are kept automatically open. Even in normal operation, the motor
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makes considerably more than a normal two-stroke engine and thus already achieves twice the efficiency of a four-stroke engine with the same number of cylinders and the same displacement, because the engine in this operating mode receives, as in four-stroke engines, a charge of fresh gas corresponding to the total displacement, which is not reduced by any loss of line, and only, according to the two-stroke cycle, at each revolution a combustion takes place.
By closing the air inlet 34, 6 or 5 by the circular throttle 35, the quantity of purging and charging air can be varied between very large limits. If several cylinders are united in a block, sealing the individual crank boxes relative to each other frequently presents difficulties. In this case, the use of the crank box casing as a purge air pump is advantageously dispensed with, but it is left open, as in series four-stroke engines, and only the supplied air is used. by the piston 8 a, the volume of which still exceeds a normal filling load for a two-stroke engine, so that, even in this case, compared to the first active load, one still works with an excess of air.
CLAIMS.
1 - Two-stroke combustion engine according to main patent N 345041 of September 16, 1927, characterized by the fact that the outer piston is shaped like a cylinder with a flange at one end, and that, on the underside of the removable cover of the fixed cylinder , there is arranged a piston head carried by ribs, which engages in the outer piston shaped like a cylinder, and contains the valve.