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moteur à explosions, à défis temps.
L'invention est relative à un moteur à explosions à deux temps.
La construction décrite ci-après surtout comme - moteur Diesel a deux temps, peut, de la mime manière, être également utilisés aussi pour les moteurs à gaz, dans les- quels le mélange combustible est amené par un carburateur, ou un autre dispositif.
Dans la présente invention, on utilise le prin- - cipe connu en lui-même d'un piston auxiliaire entourant le piston
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piston (Le travail, et effectuant dans le cylindre un dplace- ment tout-à-fat déterminé, et relativement faible, déplace- ment ayant pour but de maintenir la compression et léqili- bre volumétrique, au-dessus du point mort haut, ou d'élever la compression.
Le piston auxiliaire conforme à l'inven- tion peut également être ainsi dimensionne qu'il n'exerce aucune influence sur la compression; dans toutes les réalisa- tions d'une telle machine, le piston auxiliaire remplit l'offi- ce d'une soupape qui ouvre ou ferme les ouvertures ménagées dans le cylindre, et possède lui-même des ouvertures pouvant être découvertes ou obturées par le piston principal.
Dans une machine conforme à l'invention, et établie sur le principe Diesel, l'air comprimé et le gaz, ou un mélange combustible comprimé, lorsque le moteur travail- le suivant un autre principe, est amené audit moteur.
L'air ou le gaz est introduit à l'extrémité supérieure du cylindre, afin de chasser les gaz brûlés, lors- que le piston de travail atteint le point bas de sa course, et afin de produire une surcharge pendant la course ascen- dante et' ------- de compression du piston, jusqu'à ce que l'introduction de cet air ou du gaz soit coupée. Le moteur utilise alors l'air préalablement comprima, ou le gaz,ce qui peut être indique comme une surcharge.
Le piston de travail, sur la plus grande partie de sa course de compression, créera, en liaison avec la compression telle que celle réalisme par le piston auxiliaire, une compression ou une resbion dans le moteur beaucoup plus élevée que dans n'importe quel autre type de moteur, dans lequel l'air ou un mélange n'est introduit dans le cylindre que par 1'aspiration lors du déplacement vers le bas du piston.
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Dans un tel moteur à deux temps.on prête une attention particulière à la nature et la disposition des soupapes par lesquelles s'effectue le balayage au cy- lindre, l'air de balayage étant introduit à proximité de la partie supérieure du cylindre, par les orifices de balayage, et réglé par les clapets de retenue de balayage ainsi que par les orifices d'échappement, proches du point le plus bas du cylindre. Cette position de soupapes, permet de réali- ser le balayage par un seul orifice d'introduction, par le- quel la charge d'air fraîche, dans le moteur à deux temps, passe de l'extrémité supérieure du cylindre vers le bas, en chassant les gaz d'échappement devant elle.
De ce fait, il ne se produit qu'un mélange extrêmement faible des gaz brê- lés avec la nouvelle charge, et l'on réalise une combustion complète du carburant au point d'injection,juste avant la course motrice.En raison du balayage par cette entrée nique, avec des soupapes automatiques, et de la grandeur des orifices de charge ou admission, ainsi que des orifices d'échappement, et en raison aussi des mouvements divers et multiples du pis- ton de travail et du piston auxiliaire,lesquels seront décrits en détail par la suite, le temps de balayage et d'alimenta- tion est notablement réduit, gr1âce à quoi une plus grande partie de la course,ou du temps,peut être ctilisée à un travail productif pendant la compression, la combustion et l'expansion.
Du fait que les mouvements relatifs des deux pistons provoquent l'obturation des orifices d'échappe- ment, sensiblement- à la position du plus grand volume de. cylindre, on utilise une pleine cylindrée pour la compression la combustion et l'expansion.
Du fait que les soupapes de balayage et les orifices restent ouverts après que les orifi- ces d'échappement sont fermés par le piston de travail,le- quel porte sur les orifices ménagés dans- la paroi du. piston auxiliaire
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auxiliaire, la pression dans le cylindre est accrue par l'élévation du piston de travail, jusqu'à ce que cette pression vienne équilibrer celle de l'air de balayage; les soupapes d'air de balayage automatiques sont alors fermées, au point de la course le plus efficace, et dans les meil- leures conditions de travail et d'alimentation. Comme l'obturation des soupapes automatiques est déterminée par la pression de l'air de balayage, il est possible de surcom- primer le moteur, jusqu'au degré voulu, en augmentant sim- plement la pression de l'air de balayage.
En raison du mode de travail avantageux, possible dans les moteurs à deux temps, on peut construire un tel moteur présentant le rendement volumétrique le plus élevé. En raison de fait que, dans la réalisation pratique, aucun gaz brûle ne parvient dans la cylindrée fraîche, le moteur à deux temps travaille avec le rendement d'utilisa- tion maximum.
La possibilité d'application du principe des deux temps s'étend aux mateurs à huiles, gazoline, et à combustibles pulvérises.
Pour les moteurs à gazoline, les dispositifs d'allumage habituels peuvent être utilises, et la charge d'air carbure peut tre introduite dans le cylindre par les orifices, en passant par les soupapes, d'après les procèdes habituels utilises jusqu'à présent, grâce . la pression obtenue dans le carter du vilebrequin, ou par l'intermé- diaire de compresseurs.
Le dessin montre plusieurs formes de réali- sation de l'invention. Dans celui-ci .
Fig.l est une coupe longitudinale par un moteur Diesel à deux temps conforme à l'invention,
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Fige 2 est nue coupe longitudinale ..par la
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ligne S-S de figa 1, Figs. 3-9 sont des coupes longitudinales
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schématiql1es, montrant les différentes positions du piston de travail et du piston auxiliaire pendant un cycle complet du moteur.
Fige.. 10-15 sont des vues schématiques des positions de manivelle pendant les déplacements du piston de travail et du piston auxiliaire donnés aux figs. 3-et'
Fig. 16 est une coupe longitudinale par un moteur à explosion à deux temps, dans lequel un mélange com- bustible, ou un gaz, est compresse dans le cylindre, et alla-
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mà¯#par une bougle.
Fige 17 montre une coupe semblable à celle. faisant l'objet de fig. 16, dans une machine de même genre, mais comportant un piston auxiliaire ne produisant aucune compression, mais constituant une soupape de commande.
Fig. 18 est une coupe longitudinale par un moteur analogue à celui de fig. 17, possédant un piston auxiliaire, en application à un moteur à explosion à deux temps, conforme au principe Diesel.
On décrira d'abord un moteur Diesel à deux temps,conforme à l'invention, indique aux figs 1- 15 inclus.
A est le cylindre du moteur, dans lequel est monte le piston auxiliaire de compression, B possédant un mouvement de va- et-vient, et C est le piston de travail, susceptible de se
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cléplacet- dans le piston auxiliaire B o
L'extrémité supérieure du piston auxiliaire B possède un renforcement ou piston de compression 1, lequel se déplace dans un alésage 2 de plus fort diamètre, ménage à l'extrémité supérieure du cylindre. Afin d'empêcher une accumulation
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accumulation de l'air dans la portion inférieure de l'a- lésage 2, on prévoit des ouvertures 3 dans le cylindre, lesquelles permettent un passage libre et l'achappement de l'air hors de. la chambre .
D indique le vilebrequin habituel, portant le volant F, et qui tourne dans le carter de vile- brequin G. Le maneton 4 de l'arbre D est relié par une bielle 5 au piston de travail C. Sur l'arbre D sont prévus des excentriques 6, et des couronnes d'excentriques 7, tour- nant sur ceux-ci sont reliées par des bielles 8 au piston auxiliaire B. Les excentriques 6 sont calés suivant un certain angle par rapport au maneton 4, et présentent un certain retard par rapport à la manivelle, si bien que, en même temps qu'une course plus réduite est imprimée au piston auxiliaire, le retard de ce mouvement est parfaite- ment détermine, par rapport à celui du piston de travail, afin de pouvoir régler l'admission et l'échappement, de la manière que l'on va maintenant décrire.
Le cylindre A possède une chemise 9, cons- tituant une chambre d'air 10. A ion extrémité supérieure, le cylindre possède un,certain nombre d'orifices d'admission 11, qui relient ledit cylindre à la chambre d'air 10. De- vant les ouvertures II, on prévoit' des clapets de retour 12,lesquels ne permettent à l'air que le passage dans une certaine direction, c'est-à-dire de la chambre d'air 10 vais le cylindre; lorsque la pression dans le cylindre devient plus importante que celle existant dans la chambre d'air, les clapets se ferment automatiquement.
Il est bon de prévoir un certain nombre d'orifices d'admission 11, autour du cylindre, permettant un déplacement volumétrique déterminé de l'air; toutefois, il est évident qu'on n'est pas limité à un nombre déterminé d'ouvertures. Ces orifices d'admission sont obturés par la partie 1 élargie du piston auxiliaire B, puis dégagée à nou-
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veau. Dans la chambre 10, l'air est comprime par un moyen convenable, et l'on prévoit à cet effet, par exem-
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ple; le compresseur d'air 13 représenté schématiquemente lequel refoule l'air, par une ouverture 14, dans la par- tie inférieure de la chambre d'air 10.
Dans la paroi du cylindre on prévoit un certain nombre d'orifices d'échappement 15, lesquels con-
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àuisent les gaz br'a%lds jusqaeà la paroi externe de la cham- bre d'air 10,
Le piston auxiliaire B possède des orifi-
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ces d*échappement 16, lesquels, convenablement sont.plt;s petits que les orifices d'échappement 15; les orifices 16 sont obturas ou libères par le piston de travail C, de
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sorte que le mouvement combine du piston s,ux7.lai e et du.piston de travail C provoque et règle couverture et l'obturation des orifices dêchappement alors. que le piston aaxilaire B seul assure l'obturation aes orifices d'admission.
Le moteur est pourvu d'une tuyère 17,des-
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tinée à l'injection au combustible dans le cylînâre, et on a représente schématiquement une pclpe 18, laquelle est reliée à la tuyère 17, afin de refouler le combtistî- bel dans le cylindre.
Dans un moteur Diesel on peut atiliser toutes sortes de combustibles appropries à cet emploie
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toutefois, ltinventton n'est pas limitée à cette sorte de machines.
Le mode de fonctionnement du moteur est
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représenté schdmatiquement aux figs. 3-15 inclaa fig. 3 représente la position des pièces lorsque le piston de travail C est situe à sa position
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haute extrême, c'est-à-éire au point mort haqb, alors que
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que le piston auxiliaire B continue à se déplacer jusqu'à sa position haute extrme. A cet instant commence l'in- flammation de la cylindrée, laquelle se poursuit sur en- viron 30 de la course du vilebrequin.
Ce mouvement est montré en fig. 10, ou l'on a représente le doplacement des différentes parties hors de la position indiquée en fig. 3 jusqu'à la position montrée en fig. 4, déplacement attei- gnant environ 30 . a la position des pièces REpésentée aux figs. 3 et 4, les orifices d'admission et d'échappement sont fermas, de sorte que les clapets de retour 12 sont protégés du mélange gazeux brûlant, à cette portion de la course du piston de travail, de même que pendant la totalité de la course motrice du piston de travail.
Pendant uneportion de la course descendante du piston de travail, le piston auxiliaire B se déplace vers le haut, afin de maintenir la compression, ou de l'augmenter, pendant que le piston de travail dépasse le point mort ; de cette façon, l'équilibre volumétrique est maintenu ou accru à l'extrémité supérieure du cylindre.
En raison de ce mouvement, on crée un dé- placement mécanique permettant le mJlange aussi intime que possible de l'oxygène et du combustible, grâce à quoi on réalise une combustion plus rapide et plus efficace, si bien que, de ce fait, la formation de carbone et d'autres dépôts est réduite. En raison de l'action répondant aux par- ties en mouvement, le mélange est d'autant plus actif que la vitesse du moteur est plas grande, et la combustion plus complète, si bien que le présent moteur est en particulier utilisable pour les grandes vitesses.
Lorsque le piston de travail se déplace vers le
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le bas, pendant se course motrice, course à laquelle cor- respon la position des pièces telle que représentée aux figs. 4 et 5, et à la fi.g 11, cette période de son mouve- ment, désignée par "expansion", s'étend sur un angle d'en- viron 100
Des que le piston de travail 0 atteint la position représentée en fig. 5, le piston auxiliaire B se trouve également en course (,,Le déplacement vers le bas'.
Les orifices 16 viendront se placer devant les orifices d'éfchappemetn 15, et le piston de travail C dégagera bras- qaement les orifices d'échappement 16; les gaz d'échappement passeront par les ouvertures ainsi dégagées.
Ce mouvement représente environ 10 de la rotation de l'arbre vilebrequin, comme l'indique fig. 12 du dessin. Apres l'accomplissement de ce mouvement de 10 , le piston auxiliaire B continuera à se déplacer vers le bas, grâce à quoi les orifices d'admission 11 seront dégagées et, comme les orifices d'échappement sont encore libres, l'air de balayage, arrivant sous pression, rincera complétement le cylindre, comme indique en fig. 6.
Le mouvement suivant des pièces, sur un an- gle d'environ 50 de la rotation de l'arbre vilebrequin est;, indiqué en fig. 13, laquelle montre le déplacement des pié- ces entre la position montrée pour celles-ci en fige 6 et celle indiquée en fig. 7.
A la fin de ce mouvement, les orifices d'écha pement sont obturés, en raison du déplacement vers le bas du piston auxiliaire, et du déplacement ascendant minime du pis- ton de travail. Entre temps, les orifices d'admission Il sont ouverts, et l'air, pouvant être considère comme sur- charge du fait qu'il est comprimé, se déplace dans le cylin- dre, et est continuellement introduit ans celui-ci, jusqu' ce
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ce que la pression dans le cylindre dépasse la pression de l'air Introduit., en raison du mouvement de déplacement vers le haut du piston de travail.
A cet instant, les clapets de retour 12 sont fermés, et le déplacement ascendant du piston comprimera con- tinuellement la cylindrée, ce mouvement de compression du piston est représente en figs. 8 et 9, et s'étend sur un an- gle total d'environ 150 de la rotation du vilebrequin. !en- dant le déplacement vers le haut du piston de travail, les clapets de retour 12 sont fermes, après l'obturation des ori- fices d'échappement, à une période déterminée répondant à 40 à peu près de la rotation du vilebrequin. Cet emplacement de l'obturation des clapets de retour est déterminé par l'é- qailibrage de la pression entre la cylindrée et celle de l'air de balayage.
A différentes vitesses, et à différentes' charges du moteur, l'obturation des clapets s'effectue sous différents angles, lorsque l'équilibrage des pressions est réalisé. La compression a lieu, jusqu'à la pointe de compres- sion du moteur, sous un angle qui, dans ce cas, est situé à 10 à peu près après le point mort haut, comme indique en fig. 15, par la ligne pointillée.
La fig. schématique 9 montre la position du pis- ton de compression et du piston de travail au moment où le piston de compression ferme les orifices d'air de balayage Il. Les positions approximatives correspondantes des 3 pis- tons, lorsque la compression supérieure est atteinte, sont données en fig. 3.
Entre temps, la compression monte au-delà de la position représentée en fig. 3, des que, momentanément, le piston de compression s'élève plus rapidement que des- cend le piston de travail, et ce point .approximatif de la pression
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pression marimum est indiqué en figé 15, par l'angle du vilebrequin montré en pointillé.
La représentation schématique de fig. 15 ne montre que le déplacement du bras de manivelle, pendant le mouvement indique du piston. Or, cependant, le piston auxiliaire se déplace également vers le haut, pendant ce temps, et les déplacements combinés du piston et du piston auxiliaire atteindraient au moins, théoriquement un angle de 150 par suite, on n'a représenté seulement que l'angle de déplacement au piston de travail, en vue d'écarter des erreurs.
Fig. 9 montre encore le piston de compression, lequel obture les orifices d'admission, lorsque la pression et la température s'accroissent plus rapidement, grâce à quoi les clapets automatiques sont protégés.
En fig. 16, on a représenté un moteur dans le- quel un mélange de carburant, provenant du carburateur, est compressé dans le cylindre, et enflammé par une bougie d'allumage 19, ou un autre dispositif d'allumage périodique.
Pour tout le reste, à l'exception de la chambre d'air, ou chemise 9, la conception de ce moteur est semblable à celle du moteur Diesel conforme aux. figs.1 et 3, et, par suite, on a employé les mêmes chiffres- repère pour les mêmes pièces En-30- on a désigné un carburateur, lequel est relié aux orifices d'admission Il du moteur, et en 21 une pempe, la- quelle refoule le mélange gazeux dans le cylindre d.
Ce mo- teur travaille exactement comme le moteur Diesel décrit, avec.cette différence seulement que le mélange gazeux est allumé par une bougie et que le mélange, au lieu de l'air, dans le moteur Diesel, est utilisé comme agent de balayage; -naturellement, ce moteur travaille avec /Le rapport de compres
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sion restreint généralement utilisa.
En figs. 17 et 18 on a représente une variante du piston auxiliaire, dans laquelle celui-ci n'effectue aucune action de compression, mais au sontraire, ne tra- vaille que comme soupape.
En fig. 17 on a représente un moteur de la dème construction générale que celui indique en fig. 16, mais avec cette différence seulement que le piston auxiliaire B est remplace par un piston auxiliaire B1, lequel n'effec- tue aucune action notable de compression, mais comporte des orifices, et agit comme tiroir-soupape, de la même manière que le piston auxiliaire B, dans la première forme de réa- lisation du moteur. Dans cette variante de réalisation du moteur, les mêmes chiffres-repère..représentent également les mêmes pièces que dans les autres figures.
Il est bon de prévoir, dans la forme de réalisation du moteur utili- sant le piston auxiliaire B1, une dépression annulaire 22 dans la culasse, dans laquelle l'extrémité supérieure du piston auxiliaire peut pénétrer.
En fig. 18, le piston auxiliaire B1 est repré- sente en combinaison avec un moteur Diesel; la construction générale est absolument la même que celle décrite précédem ment, mais avec cette différence seulement que le piston auxiliaire n'a aucune action de compression, mais fait seu- lement office de soapape; en fig. 18, les mêmes chiffres repère sont utilisés pour les mêmes pièces, comme dans les autres figures.
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