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Perfectionnements aux moteurs à combustion in- terne.
Cette invention a trait aux moteurs à combustion interne et plus particulièrement aux moteurs du type à haute compression dans lequel la combustion des changea de carburant s'effectue par la chaleur de la oompression.
.avec ce type de moteur, il est bien connu que la mise en ma/rche est difficile en raison du fait que la température des cylindres est beaucoup plus basse que celle nécessaire pour provoquer la combustion du carbu;. rant y introduit. Dans Inapplication des moteurs de ce type à l'aéronautique, on a trouve que lorsque les allu- mages cessent de se produire dans un cylindre pendant le vole ce qui a lieu usuellement en vol plané ou lorsque l'alimentation en carburant dipinue, l'air, dont la tem- pérature est inférieure à la température de combustion,
tend à refroidir le cylindre envisage et le rétablisse- ment de l'allumage est difficile à avaliser même si l'on
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fait usage de bougies à. incandescence ou de dispositifs de chauffage électrique analogues. Ces conditions sont tou-
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ton deux izdéalcables et deviennent plue prononcées à me- sure qu'on rencontre des températures plus basses.
L'objet prinoipal de llinvention est de prévoir un procède et un dispositif perfectionnés potar régler le dé- veloppement de chaleur dans les cylindres en faisant va-
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rieur le rapport de compression, de sorte que, pendant la mise en marche ou la marche en ralenti, ou lorsque les
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couples résistants du moteur sont plus faibles, la temp- rature régnant clans le cylindre est maximum, et cette tem- pérature diminue à. mature que la vitesse ou le couple ré- s:Le1;ant du moteur augmentent.
Ce dispositif peut auss3: servir à augmenter le volume de la quantité d'air fournie à mesure quton S'61àT& et que la densité de 1 'air diminue, entre les limites d'altitude des parcours envisagea, si le moteur est associa à. l'ins%ana%ion motrice d'un avion.
La température régnant dans les oylindres variera aussi automatiquement à l'inverse de la quantité de carburant que renferme la charge de combustion.
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L1inTent1a.n comprend un procédé de réglage de la température régnant dans les cylindres d t un moteur à com- bustion interne du type à haute compression qui consiste à effectuer un r4glage automatique du rapport de compres-
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sion dans ces aylinàreaàe telle sorte que ce rapport Tarie à l'inverse de la charge à laquelle est soumis le moteur.
La variation du rapport de compression peut être effectuée directement par la variation du couple résis- tant du moteur, mais en raison inverse de ce couple; ou bien elle peut être effectuée en conformité avec la vi- teste du moteur mais en raison inverse de cette vitesse.
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invention consiste en outre en un moteur à com- bustion Interne du type à haute compression muni deun dispositif permettant de régler le rapport de compression
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dans les cylindres du moteur, lequel dispositif agit au-
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tomatiquement de façon à fair1er ledit rapport à l'in- verse de la charge ou couple résistant du moteur.
Suivant une autre caractéristique de l'invention,
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an excentrique mon6e pour tourner sur le vilebrequin et actionnant la bielle ou piston reçoit automatiquement un
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mouvement de rotation et agit, par l'intermédiaire de la bielle et du piston, de façon à faire varier le rapport de compression dans le cylindre.
Dans les dessins annexée
La fig. 1 est une vue d'arrière, avec coupe et
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arrachement partiels, d'un moteur auquel Itinvention est appliquée.
La fige 2 est une coupe suivant 2-2 (fig. 1).
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La fig. 3 est une vue perspeotiTe de Itexcentrique et de l'élément à contrepoids du m4canisme de changement de rapport de compression.
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La fig. 4 est une coupe fragmentaire sulvant 4-4 (fig. 2). la :fige 5 est une ne en boni, avec coupe et erra- ohement partiels, àfun moteur moni d*tua entra mode da réalisation de l'invention.
La fig. 6 est une coupe verticale de ce moteur suivant 6-6 (fige 1).
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La fig. 7 est une vue fragmentaire du vilebrequin en regardent de lte:xtr.m1té du coude.
Dans la construction des fige. 1 à 4, 10 repré- sente le carter ou envo]tp)9 o7-Ilnctrtque dtun moteur à combustion interne du type Diesel dans lequel un Qarbu- rant liquide et l'air sont introduits séDar4menÉ dans les chambres de travail et allâmes par la chaleur développée par la compression régnant dans les cylindres. ]lors de
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l'enveloppe cylindrique 10 font saillie acadialesent une série de cylindres 11 qui sont fl4s rigidement à l'en- veloppe et dans lesquels coulissent des platone 18 .
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tenve3.oppe est divisée en trois compartiments alignes 13, 14 et 15.
Le compartiment avant 13 constitue un
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rêservoir d'huile de graissage, le compartiment extrême 15 constitue une enveloppe destinée à renfermer le mé- canisme de commande des soupapes des cylindres et les pompes à carburant, et le compartiment central, place à Indignement des cylindres, constitue le carter proprement dit,
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la partie axiale centrale de l'enveloppe est dta- blie sons forme d'un moyeu destiné à recevoir un vilebre- gain ôqnilita'4 16 muni à'un seul coude ou bras de mani- Telle, dès roulements convenables 17, 18 et 19 étant dis- posés entre le moyen et ce vilebrequin,
4 l'extrémité
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avant du vilebrequin 16 est fixée une hélice d fa.non 80 qua le moteur représenté est destiné à act ionner, la cons- truction de 1'hl.oe constitue évidemment un facteur im- portant dans la détermination de la charge du moteur, étant donné que le moteur ne développe que 11 énergie
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qutabsorbe l'hélioe et qu'une énergie de ce genre varie selon la construction des hélices.
Les culasses des cylindras ne présentent qu'une seule lumière 21 par laquelle l'air est aspiré pendant la course daspiration, le moteur représenté étant du type à. quatre temps et cotte lumière étant aussi utilisée com- me conduit d'échappement, quoique des soupapes distinctes puissent être employées avec des résultats également sa-
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tiafaisants pour l'admission et l'échappement. Une soupa- pa 22 commande l'extrémité interne de chaque lumière, les diverses soupapes étant ouvertes par des culbuteurs 23 actionnés par des poussoirs 24 et étant normalement
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fermées par des ressorts 25. Un mécanisme convenable recevant un mouvement intermittent du vilebrequln ouvre les soupapes dans l'ordre désiré.
Un dispositif d'injec- tion de carburant liquide à haute pression est associd à. chaque cylindre pour injecter le carburant dans les
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cylindres, chacun de ces dispositifs comprenant une pompe
26 et un élément injecteur ou pulvérisateur 27, les pom- pes étant actionnées par intermittence par l'intermédial- re de tiges 28 qui reçoivent leur commande du vilebrequin dans un ordre désiraà l'aide d'un mécanisme convenable qui est réglable pour permettre de faire varier la quan- tité de carburant injecté suivant qu'on le désire.
L'air est d'abord aspiré à l'intérieur des cylindres, puis, pendant la compression de cet air, le carburant liquide est injecté dans les cylindres, la combustion se produi- sant par la chaleur de compression résultant de la com- mande des pistons. On remarquera qu'un motetxr à grande vi- tosse capable de fonctionner à plus de 1500 tours par mi- nute est nécessaire pour le but envisagé et que le moteur représenté travaillera à une vitesse plus élevée que celle indiquée et est ageneé pour supporter l'appareil d'avia- tion lorsqu'il tourne à 1400 tours environ par minute.
Les pistons sont reliés au maneton 29 par une biel- le principale 30 et par des bielles 31 montées pour pivo- ter circulairement autour du moyeu de la bielle principale grâce à des axes 32, ces liaisons étant celles habituelle- ment adoptées dans les moteurs à pistons rayonnants. Tou- tefois, ordinairement, la bielle principale est montée concentriquement sur le maneton et le rapport de oompres- sion est défini et invariable.
Pour faciliter le démarrage ou rétablir l'allumage dans les cylindres dans lesquels cet allumage a cessé pendant le vol ou autrement, un mécanisme est associé à la bielle principale et au vilebrequin de façon que le rapport de compression varie automatiquement à l'inverse de la charge du moteur et sous l'influence de cette charge.
A cet effet, il est prévu entre le moyeu de la bielle principale et le maneton un coussinet ou douille excentrique 33 qui peut tourner à la fois par rapport à
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la bielle prinocipale et au maneton et est disposé entre @ les flasques du coude, Le centre de la tête debielle prin- cipale est représente en A, et comme ce point est excen- trique à l'axe B du maneton, un accroissement de charge actionne ladite tâte pour faire mouvoir la douille exoen- trique 33 dans le sens des aiguilles d'une montre (en re- gardant da la carlingue), comme représenta par la flèche dessinée sur le maneton dans la fig.
1, ce qui modifie la position de la bielle principale par rapport au mane- ton pour diminuer le rapport de compression. En regardant do l'avant de l'avion, le vilebrequin tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre, et l'excentrique tourne agrément en wons inverse des aiguilles d'une mom- tre, pour diminuer le rapport de compression, et dans le sens clos aiguilles d'une montre, pour augmenter ce rap- port, Dans la construction représentée, l'échelle des rap- ports de compression est de préférence de 20 à 1 au maxi- mum et de 10 à 1 au minimum, les courses des pistons étant plus courtes lorsque le rapport est plus faible,et plus longues lorsque le rapport est plus élevé.
Pour empêcher la commande de l'excentrique tant que le moteur nta pas été soumis à des charges prédéterminées et résister au mouvement de cet excentrique à partir d'une position assurant un rapport de compression élevé maximum, on a prévu un mécanisme qui, de préférence, est associé au vilebrequin. A cet effet, la douille excentrique est munie, à l'une de ses extrémités,d'un rebord 34 présentant une denture périphérique 35. L'extrémité du vilebrequin adjacente au rebord est percée axialement pour recevoir un mécanisme qui résiste au mouvement de la douille de façon à diminuer le rapport de compression et qui ramène la douille à sa position normale lorsque la charge dimi- nue.
Une tige 36 est disposée à l'intérieur du trou axial de l'arbre et porte, à l'extérieur du coude du vilebre- quin, un pignon. 37 engrenant avec la denture du rebord
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de l'excentrique. Un organe de retenue 38 servant en même temps de coussinet pour la tige 36 est vissé dans l'ex- trémité du trou du coude, et un chariot 39 présentant une rainure hélicoïdale interne est monté pour coulisser dans le trou du vilebrequin, ce chariot étant muni de ner- vures 40 qui sont engagées dans les rainures 41 du vilebre- quin pour empêcher ledit chariot de tourner.
La tige porte une vis sans fin 42 qui coopère avec la rainure hélicoï- dale du chariot de façon que, lorsque la tige reçoit un mouvement de rotation du rebord de la douille par l'inter- médiaire de l'engrenage, le chariot se déplace axialement.
Pour empêcher la rotation de la douille dans le sens dans lequel cette rotation diminue le rapport de compression, un ressort à boudin 43 est disposé dans le trou axial du vilebrequin autour de la tige.
Un prolongement d'arbre 44 est visse dans l'extré- mité avant du trou axial du vilebrequin et porte inté rieurement deux coussinets 45 et 46 entre lesquels est disposée une garniture de joint 47. Le ressort 43 prend appui par une de ses extrémités contre le chariot 39, et par son autre extrémité contre le coussinet 45, et le ré- glage du prolongement 44 détermine la tension du ressort, cette tension pouvant ainsi être réglée à la valeur dési- rée. La tige traverse le prolongement 44 et une butée 52, et sur l'extrémité filetée de cette tige sont disses un écrou de retenue 53 et un écrou de blocage 54.
La pièce 38 et la butée fixent la tige dans la direction longitu- dinale, mais lui permettent de tourner; un coussinet 55 maintient l'hélice sur l'arbre et est lui-même retenu par une douille 56 qui se visse sur le prolongement d'ar- bre et se comporte aussi à la façon d'un embrayage de mise en marche. Lorsque le prolongement d'arbre est réglé de façon qu'il n'entre pas en contact avec l'extrémité du vilebrequin, il y a lieu de le munir d'un dispositif de retenue.
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En réglant la position de la douille 44, on règle la compression du ressort et, dans le présent exemple, une poussée de 900 Kgs environ est exercée par le ressort en antagonisme au mouvement du chariot, Dans le cas des moteurs d'aviation, il est désirable que le ressert soit réglé de façon que la douille excentrique ne tourne pas avant que le nombre de tours par minute ait atteint une valeur (1400 tours environ dans le présent exemple) tel- le que le moteur supporte l'appareil.....Ainsi, on voit que le ressort a pour effet de ramener automatiquement 1 ex.. centrique à un rapport de compression élevé lorsque la charge tombe et d'agir à la façon d'une résistance qui ne permet à l'excentrique de se mouvoir, pour diminuer le rapport de compression,
que lorsque la charge a atteint une valeur suffisante pour surmonter l'action de ce res- sort. Lorsque le ressort est complètement comprimé, le rapport de compression possède sa valeur minimum. De cet- te manière, la valeur minimum de l'échelle des rapports peut être déterminée suivant qu'on le désire pour diffé- rents moteurs et différentes conditions.
On voit par con- séquent que le rapport de compression variera automati:- quement avec la charge et que lorsque le moteur tournera en ralenti ou avec de plus petites charges 'dinjection de carburant, le couple résistant ne surmontera pas l'ac- %ion du ressort et il en résultera le maintien d'un rap- port de compression élevé qui obligera les cylindres à s'écauffer à une température plus élevée que lorsque le rapport de compression est faible, cet accroissement de chaleur étant ainsi transmis au mélange tonnant que ren- ferment les cylindres, ce qui augmente la chaleur de combustion et facilite par conséquent le démarrage et la mise en action de cylindres froids.
La tension du ressert est surmontée proportionnellement à la charge que l'hélice impose au moteur, ce qui permet le mouvement du chariot et la rotation de la tige et de la douille
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excentrique, ceci ayant comme résultat une compression plus faible qui diminue la pression et la température régnant dans les cylindres.
En outre, le ressort 43 constitue un amortisseur de vibrations, étant donné qu'il absorbe les chocs ex- plosifs qui/sont ordinairement transmis au vilebrequin.
Ainsi qu'on l'a dit précédemment, la centre A de la bielle principale est disposé excentriquement par rap- port au centre du maneton B pendant l'échelle entière du mouvement du dispostifi de varation, et lorsque le cen- tre de la bielle principale se meut par rapport au cen- tre du maneton, la force centrifuge résultant de la ro- tation déséquilibre le moteur. Pour obiver à ce désé- quilibre, un poids 50 est monté dans une position oppo- sée au point de montage excentrique de la bielle pour assurer l'équilibre de la bielle principale par rapport au maneton, de sorte qu'il ne se produit aucun mouvement du centre de gravité du dispositif de variation de rap- port de compression entre les limites de son échelle de mouvement par rapport au vilebrequin.
Le poids 50 est fixé à l'extrémité à rebord 34 de la douile excen- trique par des rivets 51 ou par un autre dispositif de fixation convenable. Ce poids se comporte à la façon d'un dispositif d'équilibrage qui constitue un acces- soire important dans l'application pratique des dispo- sitifs de changement de rapport de compression.
Les termes "charge" et "couple résistant" employés dans la présente desoription comprennent des forcex ex- moteur d'avion, le couple est déterminé par les caracté- ristiques de l'hélice.
Comme la densité de l'air diminue avec l'altitude,il est nécessaire, dans les moteurs actuels d'augment er à mesure qu'on S'élève, la quantité de carburant
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que renferme la charge dans le tint de maintenir la puis- sance constante. La présente invention maintient auto- matiquement l'air comprimé que renferme le cylindre à une densité constante, entre les limites d'altitude des parcours envisagés, et une puissance constante peut par conséquent être maintenue avec une charge de carburant uniforme quelle que soit l'altitude.
La. puissance déve- loppée et la quantité de carburant que renferment les charges étant ainsi maintenues constantes, la vitesse de l'avion propulsé par un moteur suivant l'invention aug- mentera,à mesure qu'on s'élève, puisque le couple résis- tant de l'hélice diminue.
Le dispositif de variation de rapport de compres- sion qui vient d'être décrit est construit avec le moteur sous une forme oompacte et a donné des résultats très sa- tisfaisants pour les buts spécifiés.
On se référera maintenant aux figs. 5 à 7, qui re- présentent une construction de moteur sensiblement analo- gue à celle décrite au sujet des fi gares précédentes et dans lesquelles les pièces correspondantes ont été dési- gnées par les mêmes nombres.
Le dispositif servant à faire varier automatiquement la température régnant dans les cylindres consiste toute- fois en un mécanisme de changement de rapport de compres- sion commande par la vitesse et associe à. la bielle prin- cipale et au vilebrequin.
La disposition est telle que le rapport de compression varie automatiquement à l'inverse (le la vitesse du moteur, de sorte que lorsque le moteur marche en ralenti, le rapport de compression est maximum, tandis que lorsque le moteur marche avec la pleine injec- tion de carburant ou à pleine charge, le rapport de com- pression est minimum,
L'excentrique est constitué;, dans ce cas, par une douille .en trois pièces 58 placée entre le maneton 29 du vibbrquim et le moyen de la bielle principale, dont la position varie par -rapport au vil;
ebrequin et sous¯
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l'influence de la vitesse du vilebrequin, cette douille se comportant à la façon d'un coussinet entre le manteon et la bielle prinoipale, La bielle principale représentée est du type d'une seule pièce, et le vilebrequin est en deux pièces, de sorte que la douille et la bielle prin- cipale peuvent être assemblées par un mouvement lonitu- dinal sur le maneton, une des flasques étant fixée à l'une des extrémités au maneton par un boulon 59.
La douille excentrique 58 est munie, à chaque extrémité, de rebords excentriques 60 qui sont placés près des flas- ques du vilebrequin et qui constituent des portées de support pour des chapes 61 s'étendant près des flasques dans le même plan que les rebords, Tour permettre l'as- semblage, la douille excentrique 58 est composée de trois sections disposées suivant le morne axe, la section centrale 62 constituant une pièce d'espacement entre les sections à rebord. Le centre du maneton est indiqué en B, le centre de la douille excentrique et du moyeu de bielle principale monté sur ce maneton est indiqué en A et le centre des rebords excentriques est indiqué en C.
On voit par conséquent que le centre des rebords de la douille et le centre du moyeu de la bielle principale sont l'un et l'autre déportés par rapport au maneton. et que lorsqu'on fait tourner 1'excentrique par rapport au maneton, la bielle principale se déplace par rapport à ce maneton, ce qui modifie la course des pistons et le rapport de compression.
Les flasques du vilebrequin présentent chacune une série de trous 63 qui sont fermés par des bouchons filetés 64 sur la face interne desquels font saillie des butées 65. Les flasques présentent aussi des fente! 66 qui s'étendent transversalement aux trous 63 pour rece- voir des goujons 67. Un organe d'appui 68 est disposé dans chacun des trous des flasques, et ces/divers organes constituent des sièges supportant une des extrémités
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des ressorts à boudin 69 qui sont disposés à l'intérieur des trous 63 de telle sorte qu'ils entourent les battes et prennent appui contre les bouchons 64 à leur autre extrémité.
On voit que la tension des ressorts peut être réglée par le réglage des bouchons filetés, de sorte qu'une pression désirée sera normalement exercée contre les organes d'appui et les goujons, et l'on -voit en ou- tra que les butées 65 limitent le mouvement des goujons 67 dans le sens de la compression des ressorts. Des oon- trepoids mobiles sont montés sur le vilebrequin pour actionner le mécanisme de variation de rapport de com- pression, Les poids 70 sont fixés aux chapes 61 par des via 71,et deux butées s72 s'étendant à partir desdits poids sont fixées aux extrémités des goujons 67. Les flas- ques présentent des fentes 73 servant à guider les extré- mités des vis faisant saillie à travers les chapes.
Lorsque la vitesse de rotation du vilebrequin est minimum, ce qui a lien par exemple lorsque le moteur mar- che en ralenti, les positions relatives des éléments du mécanisme sont celles de la fig. 7. A mesure que la vi- tasse augmente, les poids sont déplacés par la force cen- trifuge vers les extrémités des flasques éloignées du ma- neton, da sorte que lorsque la vitesse du vilebrequin augmente et que la force centrifuge développée est suffi- *anse pour surmonter la tension des ressorts 69, les poids et les goujons y assujettis se meuvent vers l'extérieur.
Mens ce mouvement, les contrepoids entraînent les chapes, qui entraînent elles-mêmes l'excentrique dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, en regardant de l'ar- riére du moteur, ce qui d'place le centre de la bielle principale dans le même sens par rapport au centre du maneton du vilebrequin. Ce changement de position de la bielle principale par rapport au maneton raccourcit le mouvement alternatif des pistons et augmente aussi l'es- pace mort des cylindres au-dessus desdits pistons dans
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la position de point mort supérieur, diminuant ainsi le rapport de compression.
A mesure que la vitesse du moteur diminue, les ressorts ramènent normalement le dispositif à une posi- tinn produisant un rapport de compression plus élevé. Ces ressorts sont de préférence soumis à une tension suffisan- te pour que le moteur soit contraint de tourner à une vi- tesse suffisante pour supporter un avion en vol avant que la force centrifuge comprime ces ressorts et permette au dispositif de fonctionner.
On voit que le mécanisme est disposa de façon à fournir automatiquement le maximum de rapport de compres- sion lorsque le moteur travaille à :faible vitesse, et à diminuer ce rapport lorsque la vitesse augmente. Comme la température des cylindres est plus élevée à un rapport de compression élevé, le démarrage du moteur et le rétablis- sement de l'allumage des cylindres dans lesquels l'allu- mage a cessé sont considérablement facilités. L'invention est en particulier avantageuse dans le cas des moteurs dans lesquels l'air de charge admis aux cylindres est as- piré directement dans l'atmosphère et dans lesquels l'al- lumage a lieu par la chaleur de compression, étant donné que l'air aspiré tend à refroidir les cylindres.
On voit que les contrepoids du vilebrequin sont utilisés pour actionner le mécanisme de variation de rap- port de compression. L'invention est spécialement avanta- geuse pour élever la température régnant dans les cylin- dres lorsque un moteur travaille en ralenti penâartt le vol plané d'un avion, étant donné que, lorsque le rapport de compression est normal, la charge de carburant: est faible et l'air admis, qui est usuellement plus froid à une grande hauteur, tend à refroidir le cylindre et à dimi- nuer ainsi la température à un point tel que la combus- tion ne s'effectue pas et est difficile à rétablir.
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Improvements to internal combustion engines.
This invention relates to internal combustion engines and more particularly to engines of the high compression type in which the combustion of the fuel changes takes place by the heat of the compression.
.with this type of engine, it is well known that starting is difficult due to the fact that the temperature of the cylinders is much lower than that necessary to cause combustion of the carburettor. rant introduced it. In the application of engines of this type to aeronautics, it has been found that when ignition ceases to occur in a cylinder during flight, which usually takes place in gliding flight or when the fuel supply is reduced, the air, the temperature of which is lower than the combustion temperature,
tends to cool the contemplated cylinder and the re-ignition is difficult to achieve even if one
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made use of candles at. incandescent or similar electric heating devices. These conditions are all
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tone both izdealcables and become more pronounced as lower temperatures are encountered.
The main object of the invention is to provide an improved process and device to regulate the development of heat in the cylinders by varying
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the compression ratio, so that, while starting or idling, or when the
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engine torques are lower, the temperature prevailing in the cylinder is maximum, and this temperature decreases to. mature that the speed or the torque of the motor increase.
This device can also be used to increase the volume of the quantity of air supplied as the air density decreases, between the altitude limits of the routes envisaged, if the motor is associated with. the driving ins% ana% ion of an airplane.
The temperature in the cylinders will also automatically vary inversely with the amount of fuel in the combustion charge.
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L1inTent1a.n comprises a method of adjusting the temperature prevailing in the cylinders of an internal combustion engine of the high compression type which consists in carrying out an automatic adjustment of the compression ratio.
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sion in these aylinàreaàe such that this ratio Dries up to the reverse of the load to which the engine is subjected.
The variation of the compression ratio can be effected directly by the variation of the resistive torque of the engine, but in inverse proportion to this torque; or it can be carried out in accordance with the speed of the motor but in inverse proportion to this speed.
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The invention further consists of an internal combustion engine of the high compression type provided with a device for adjusting the compression ratio.
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in the cylinders of the engine, which device acts as a
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automatically so as to make said ratio in reverse of the load or resistive torque of the engine.
According to another characteristic of the invention,
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an eccentric mon6e to turn on the crankshaft and actuating the connecting rod or piston automatically receives a
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rotational movement and acts, through the connecting rod and the piston, to vary the compression ratio in the cylinder.
In the accompanying drawings
Fig. 1 is a rear view, with section and
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partial tearing of a motor to which the invention is applied.
Fig. 2 is a section on 2-2 (fig. 1).
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Fig. 3 is a perspective view of the eccentric and the counterweight member of the compression ratio change mechanism.
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Fig. 4 is a fragmentary section on 4-4 (fig. 2). The: fig 5 is a bonus donation, with partial cutting and error, to a moni d * tua engine entered into the embodiment of the invention.
Fig. 6 is a vertical section of this engine along 6-6 (fig 1).
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Fig. 7 is a fragmentary view of the crankshaft facing the elbow: xtr.m1té.
In the construction of freezes. 1 to 4, 10 represents the crankcase or envo] tp) 9 o7-Ilnctrtque of an internal combustion engine of the Diesel type in which a liquid fuel and air are introduced separated into the working chambers and allowed by the heat developed by the compression prevailing in the cylinders. ]during
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the cylindrical casing 10 protrudes a series of cylinders 11 which are rigidly fl4s to the casing and in which slide platones 18.
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tenve3.oppe is divided into three compartments aligned 13, 14 and 15.
The front compartment 13 constitutes a
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lubricating oil reservoir, the end compartment 15 constitutes an envelope intended to enclose the control mechanism of the cylinder valves and the fuel pumps, and the central compartment, placed in the cylinder position, constitutes the crankcase proper,
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the central axial part of the casing is established in the form of a hub intended to receive a crankshaft- gain ôqnilita'4 16 provided with a single elbow or crank arm, from suitable bearings 17, 18 and 19 being arranged between the means and this crankshaft,
4 the end
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to the front of the crankshaft 16 is attached a propeller so that the engine shown is not intended to operate, the construction of the engine is obviously an important factor in determining the engine load, being since the engine only develops 11 energy
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which absorbs helioe and such energy varies according to the construction of the propellers.
The cylinder heads of the cylinders have only one port 21 through which air is sucked during the suction stroke, the engine shown being of the type. four-stroke and light-coat being also used as an exhaust pipe, although separate valves can be used with equally good results.
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tiafaisants for intake and exhaust. A valve 22 controls the inner end of each lumen, the various valves being opened by rocker arms 23 actuated by tappets 24 and normally being
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closed by springs 25. A suitable mechanism receiving intermittent movement of the crankshaft opens the valves in the desired order.
A device for injecting liquid fuel at high pressure is associated with. each cylinder to inject fuel into the
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cylinders, each of these devices comprising a pump
26 and an injector or atomizer element 27, the pumps being operated intermittently through rods 28 which receive their control from the crankshaft in a desired order by means of a suitable mechanism which is adjustable to allow vary the amount of fuel injected as desired.
The air is first sucked inside the cylinders, and then, during the compression of this air, the liquid fuel is injected into the cylinders, combustion taking place by the heat of compression resulting from the control. pistons. It will be appreciated that a high speed motetxr capable of operating at more than 1500 revolutions per minute is necessary for the intended purpose and that the engine shown will operate at a higher speed than that indicated and is designed to withstand the load. aircraft when it turns at about 1400 revolutions per minute.
The pistons are connected to the crank pin 29 by a main connecting rod 30 and by connecting rods 31 mounted to pivot circularly around the hub of the main connecting rod by means of pins 32, these connections being those usually adopted in high speed engines. radiating pistons. Usually, however, the main connecting rod is mounted concentrically on the crankpin and the compression ratio is set and constant.
To facilitate starting or restore ignition in cylinders in which this ignition has ceased during flight or otherwise, a mechanism is associated with the main connecting rod and the crankshaft so that the compression ratio varies automatically in reverse of the engine load and under the influence of this load.
To this end, there is provided between the hub of the main connecting rod and the crank pin a bearing or eccentric bush 33 which can rotate both with respect to
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the main connecting rod and the crankpin and is placed between @ the flanges of the elbow, The center of the main conrod head is represented at A, and as this point is eccentric to the axis B of the crankpin, an increase in load actuates said head to move the exentric bush 33 in the direction of clockwise (looking at the cabin), as represented by the arrow drawn on the crankpin in fig.
1, which modifies the position of the main connecting rod relative to the crankpin to decrease the compression ratio. Looking from the front of the plane, the crankshaft rotates counterclockwise, and the eccentric rotates smoothly in won counterclockwise by a meter, to decrease the compression ratio, and in a closed clockwise direction, to increase this ratio, In the construction shown, the scale of the compression ratios is preferably 20 to 1 at the maximum and 10 to 1 at the minimum, the piston strokes being shorter when the ratio is lower, and longer when the ratio is higher.
To prevent control of the eccentric until the motor has been subjected to predetermined loads and to resist movement of this eccentric from a position ensuring a maximum high compression ratio, a mechanism has been provided which preferably , is associated with the crankshaft. For this purpose, the eccentric sleeve is provided, at one of its ends, with a flange 34 having a peripheral toothing 35. The end of the crankshaft adjacent to the flange is axially drilled to receive a mechanism which resists the movement of the bush so as to decrease the compression ratio and which returns the bush to its normal position when the load decreases.
A rod 36 is arranged inside the axial hole of the shaft and carries, outside the crankshaft bend, a pinion. 37 meshing with the teeth of the flange
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eccentric. A retainer 38 serving at the same time as a bearing for the rod 36 is screwed into the end of the elbow hole, and a carriage 39 having an internal helical groove is mounted to slide in the crankshaft hole, this carriage being provided with ribs 40 which are engaged in the grooves 41 of the crankshaft to prevent said carriage from rotating.
The rod carries an endless screw 42 which cooperates with the helical groove of the carriage so that when the rod receives a rotational movement of the rim of the sleeve through the gear, the carriage moves. axially.
To prevent rotation of the sleeve in the direction in which this rotation decreases the compression ratio, a coil spring 43 is disposed in the axial hole of the crankshaft around the rod.
A shaft extension 44 is screwed into the front end of the axial hole of the crankshaft and internally carries two bearings 45 and 46 between which is disposed a seal 47. The spring 43 is supported by one of its ends against the carriage 39, and by its other end against the bearing 45, and the adjustment of the extension 44 determines the tension of the spring, this tension being thus able to be adjusted to the desired value. The rod passes through the extension 44 and a stop 52, and on the threaded end of this rod are dissolved a retaining nut 53 and a locking nut 54.
The part 38 and the stopper fix the rod in the longitudinal direction, but allow it to rotate; a bearing 55 maintains the propeller on the shaft and is itself retained by a sleeve 56 which screws onto the shaft extension and also behaves in the manner of a starting clutch. When the shaft extension is adjusted so that it does not come into contact with the end of the crankshaft, it should be fitted with a retainer.
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By adjusting the position of the sleeve 44, the compression of the spring is adjusted and, in the present example, a thrust of approximately 900 kg is exerted by the spring in antagonism to the movement of the carriage. In the case of aircraft engines, it It is desirable that the spring be adjusted so that the eccentric sleeve does not rotate until the number of revolutions per minute has reached a value (approximately 1400 revolutions in this example) such that the motor supports the apparatus ... .. Thus, it can be seen that the spring has the effect of automatically returning 1 ex .. centric to a high compression ratio when the load falls and to act as a resistor which does not allow the eccentric to fall. move, to reduce the compression ratio,
only when the load has reached a sufficient value to overcome the action of this spring. When the spring is fully compressed, the compression ratio has its minimum value. In this way, the minimum value of the gear scale can be determined as desired for different engines and different conditions.
It can therefore be seen that the compression ratio will vary automatically with the load and that when the engine is idling or with smaller loads of fuel injection, the resistive torque will not overcome the ac-% ion. of the spring and this will result in maintaining a high compression ratio which will cause the cylinders to coalesce at a higher temperature than when the compression ratio is low, this increase in heat thus being transmitted to the thundering mixture that enclose the cylinders, which increases the heat of combustion and therefore facilitates the starting and actuation of cold cylinders.
The tension of the spring is overcome in proportion to the load that the propeller imposes on the motor, allowing movement of the carriage and rotation of the rod and socket.
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eccentric, this resulting in lower compression which decreases the pressure and temperature in the cylinders.
Furthermore, the spring 43 constitutes a vibration damper, since it absorbs the explosive shocks which are ordinarily transmitted to the crankshaft.
As previously stated, the center A of the main connecting rod is disposed eccentrically with respect to the center of the crank pin B during the entire scale of the movement of the varation device, and when the center of the connecting rod The main movement is relative to the center of the crankpin, the centrifugal force resulting from the rotation unbalances the motor. To obviate this imbalance, a weight 50 is mounted in a position opposite to the eccentric mounting point of the connecting rod to ensure the balance of the main connecting rod with respect to the crankpin, so that no action occurs. movement of the center of gravity of the compression ratio variation device between the limits of its movement scale with respect to the crankshaft.
Weight 50 is secured to the flanged end 34 of the eccentric socket by rivets 51 or other suitable fastening device. This weight behaves like a balancing device which constitutes an important accessory in the practical application of compression ratio changing devices.
The terms "load" and "resistive torque" used in the present description include forcex ex-aircraft engine, the torque is determined by the characteristics of the propeller.
As the density of air decreases with altitude, it is necessary in current engines to increase as one rises, the quantity of fuel
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contained in the load in the tint to keep the power constant. The present invention automatically maintains the compressed air in the cylinder at a constant density, between the altitude limits of the intended runs, and constant power can therefore be maintained with a uniform fuel load regardless of the pressure. altitude.
As the power developed and the quantity of fuel contained in the charges are thus kept constant, the speed of the airplane propelled by an engine according to the invention will increase as the torque rises as the torque increases. propeller resistance decreases.
The compression ratio variation device just described is built with the engine in a compact form and has given very satisfactory results for the specified purposes.
Reference will now be made to FIGS. 5 to 7, which represent an engine construction substantially analogous to that described with respect to the preceding stations and in which the corresponding parts have been designated by the same numbers.
The device for automatically varying the temperature in the cylinders, however, consists of a speed-controlled compression ratio change mechanism associated with. the main connecting rod and the crankshaft.
The arrangement is such that the compression ratio varies automatically in reverse (the engine speed, so that when the engine is idling, the compression ratio is maximum, while when the engine is running with full injection. fuel supply or at full load, the compression ratio is minimum,
The eccentric is constituted ;, in this case, by a three-piece sleeve 58 placed between the crank pin 29 of the vibbrquim and the means of the main connecting rod, the position of which varies by -report to the vil;
shaft and under¯
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the influence of the speed of the crankshaft, this sleeve behaving like a bearing between the manteon and the main connecting rod, The main connecting rod shown is of the one-piece type, and the crankshaft is in two pieces, so that the sleeve and the main connecting rod can be assembled by a longitudinal movement on the crankpin, one of the flanges being fixed at one end to the crankpin by a bolt 59.
The eccentric sleeve 58 is provided, at each end, with eccentric flanges 60 which are placed near the flanges of the crankshaft and which constitute bearing surfaces for the yokes 61 extending near the flanges in the same plane as the flanges, In order to allow assembly, the eccentric bush 58 is composed of three sections arranged along the bleak axis, the central section 62 constituting a spacer between the flanged sections. The center of the crank pin is indicated at B, the center of the eccentric sleeve and main connecting rod hub mounted on this crank pin is indicated at A, and the center of the eccentric flanges is indicated at C.
It can therefore be seen that the center of the edges of the sleeve and the center of the hub of the main connecting rod are both offset relative to the crankpin. and that when the eccentric is rotated relative to the crankpin, the main connecting rod moves relative to this crankpin, which changes the piston stroke and the compression ratio.
The flanges of the crankshaft each have a series of holes 63 which are closed by threaded plugs 64 on the inner face of which protrude stops 65. The flanges also have slots! 66 which extend transversely to the holes 63 to receive studs 67. A support member 68 is disposed in each of the holes of the flanges, and these / various members constitute seats supporting one of the ends.
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coil springs 69 which are arranged inside the holes 63 so that they surround the bats and bear against the plugs 64 at their other end.
It can be seen that the tension of the springs can be regulated by the adjustment of the threaded plugs, so that a desired pressure will normally be exerted against the support members and the studs, and it can be seen that the stops 65 limit the movement of the studs 67 in the direction of compression of the springs. Movable counterweights are mounted on the crankshaft to actuate the compression ratio variation mechanism. The weights 70 are attached to the yokes 61 by via 71, and two stops s72 extending from said weights are attached to the yokes 61. ends of the studs 67. The flanges have slots 73 for guiding the ends of the screws projecting through the yokes.
When the speed of rotation of the crankshaft is minimum, which is linked for example when the engine is idling, the relative positions of the elements of the mechanism are those of FIG. 7. As the screw increases, the weights are moved by the centrifugal force towards the ends of the flanges remote from the handle, so that as the crankshaft speed increases and the centrifugal force developed is sufficient. * handle to overcome the tension of the springs 69, the weights and the studs subject to it move outwards.
In this movement, the counterweights drive the yokes, which themselves drive the eccentric counterclockwise, looking from the rear of the engine, which moves the center of the connecting rod. main in the same direction with respect to the center of the crankshaft pin. This change in position of the main connecting rod with respect to the crank pin shortens the reciprocating motion of the pistons and also increases the dead space of the cylinders above said pistons in.
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the upper dead center position, thus reducing the compression ratio.
As the engine speed decreases, the springs normally return the device to a position producing a higher compression ratio. These springs are preferably subjected to sufficient tension so that the motor is forced to rotate at a speed sufficient to support an aircraft in flight before the centrifugal force compresses these springs and allows the device to operate.
It can be seen that the mechanism is arranged so as to automatically provide the maximum compression ratio when the engine is working at low speed, and to decrease this ratio when the speed increases. Since the temperature of the cylinders is higher at a high compression ratio, the starting of the engine and the re-ignition of cylinders in which the ignition has ceased are considerably facilitated. The invention is particularly advantageous in the case of engines in which the charge air admitted to the cylinders is sucked directly into the atmosphere and in which ignition takes place by the heat of compression, since the air sucked in tends to cool the cylinders.
It can be seen that the crankshaft counterweights are used to actuate the compression ratio variation mechanism. The invention is especially advantageous for raising the temperature in the cylinders when an engine is idling during the gliding flight of an airplane, since, when the compression ratio is normal, the fuel load: is low and the intake air, which is usually cooler at a great height, tends to cool the cylinder and thus decrease the temperature to such an extent that combustion does not proceed and is difficult to restore .