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Perfectionnements au mécanisme de soupape de moteurs combustion interne.
La présente invention concerne des perfectionne- ments au mécanisme de soupape pour les moteurs à combustion in- terne et elle a pour but de simplifier le mécanisme pour les mo- teurs à plusieurs cylindres.
Suivant la présente invention, dans un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, les cylindres sont ré- partis autour de l'arbre du moteur et une série de lumières asso- ciées aux cylindres sont ouvertes et fermées par un organe unique servant de soupape et pourvu de lumières. De préférence, la sé-
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rie de lumières est disposée en un trajet circulaire et une rotation relative est effectuée entre la série de lumières et l'organe servant de soupape.
Une caractéristique de l'invention consiste en ce que chaque cylindre d'un moteur à combustion interne du cycle à quatre temps est pourvu d'une seule lumière, en ce que l'organe servant de soupape est pourvu d'un nombre de paires de lumières, chaque lumière alternée communiquant avec un passage d'admission et les autres lumières communi- quant avec des passages d'échappement, et en ce que le rap- port de la vitesse du moteur à la vitesse entre l'organe ser- vant de soupape et les lumières du moteur est un multiple de deux.
On emploie de préférence un nombre impair de cylindres et le nombre préféré de paires de lumières employé est dé- terminé en divisant par deux le nombre de cylindres moins un, tandis que le rapport de vitesse mentionné plus haut vaut deux fois le nombre de ces paires, Si par exemple on emploie neuf cylindres, le nombre de paires de lumières dans l'or- gane servant de soupape doit être de quatre et le rapport de vitesse de huit ; de même, si le nombre de cylindres est de sept, le nombre de paires de lumières est de trois et le rapport de vitesse de six.
Lorsqu'on applique l'invention à un moteur dans le- quel toutes les bielles sont accouplées à une seule manivel- le ou à un seul organe moteur, l'organe servant de soupape doit être mis en rotation en sens opposé à celui du moteur.
Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce quelles douilles des bougies d'allumage sont formées sur l'organe servant de soupape, une douille étant disposée près de chaque paire de lumières; ainsi , un moteur à neuf cylindres est pourvu de quatre bougies d'allumage.
D'autres caractéristiques constructives et reven- diquées dans la description comprennent : l'emploi de condui- tes générales fixes d'admission et d'échappement s'adaptant par glissement de façon étanche aux gaz sur les passages d'ad-
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mission et d'échappement de l'organe servant de soupape ; la formation des lumières dans des manchons qui s'engagent dans des trous de la culasse du cylindre ou de l'organe servant de soupape ;le refroidissement par l'eau de l'organe servant de soupape et de ces manchons.
On trouvera ci-dessus une description d'un certain nombre de formes de réalisation de l'invention appliquées à un moteur à combustion interne du type à plateau-moteur. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un moteur du type à plaque oscillante, suivant un plan contenant l'arbre du moteur.
La fig. 2 est une vue en bout prise par l'extrémi- té de gauche de la fig. 1 avec la plaque de recouvrement en- levée et montrant en pointillé les lumières d'admission et de sortie sur la face interne de l'organe servant de soupape.
La fig. 3 est une coupe de la fig. 2 par les lumiè- res d' admission.
La fig. 4 est une coupe de la fig. 2 par les lumiè- res d'échappement, montrant le..- conduite générale d'échappe- ment entourant les passages d'échappement.
La fig. 5 est une vue en bout transparente de la construction représentée à la fig. 1 et montrant les lumières des cylindres et le mécanisme de commande pour la soupape rotative.
La fig. 6 est une coupe dans une variante du méca- nisme de soupape et des pièces associées.
La fig. 7 est une vue analogue à la fig. 1 mon- trant un moyen de refroidir par de l'eau l'organe servant de soupape et les conduites générales associées.
La fig. 8 est une vue de face d'un organe à lu- mières refroidi par l'eau, destiné à être introduit dans un trou de la face d'extrémité d 'une culasse de cylindre.
La fig. 9 est une coupe par la ligne 9-9 de la fig.8.
La fig, 10 est une coupe par la ligne 10-10 de la fig. 8.
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La fig. 11 est une coupe d'une variante de la disposi- tion des conduites générales en combinaison avec l'organe servant de soupape.
Les mêmes chiffres de référence se rapportent aux mê- mes pièces sur les différentes figures.
On voit à la fig, 1 que les cylindres 1 du moteur sont répartis autour de l'arbre à manivelle 2 avec leurs axes pa- rallèles l'un à l'autre. Une seule lumière 3 est formée dans la culasse de chaque cylindre. Près des culasses des cylin- dres on a monté un organe rotatif 4 serbvant de soupape, comportant des paires de lumières d'admission et d'échappe- ment 5,6 disposées de façon à coopérer avec les lumières uni- ques des culasses des cylindres et par l'intermédiaire de passages d'admission 7 et de passages d'ébbappement 8 respec- tivement avec des conduites générales d'admission et d'échap- pement 34 et 35. L'organe rotatif servant de soupape est lo- gé dans une enveloppe 9 qui fait partie de ces conduites gé- nérales.
Bien que cela ne soit pas représenté, l'enveloppe et de préférence également l'organe servant de soupape sont pourvus d'une chemise ou de parties creuses pour la-distri- bution d'un fluide de refroidissement. Une disposition,-.de chemise est représentée à la fig. 8.
L'organe servant de soupape est monté sur des pa- liers à billes et à rouleaux 36 et 37 qui sont portés sur un arbre 38 coaxial à l'arbre à manivelle et disposé de fa- çon à être mis en rotation par l'arbre à manivelle de la manière décrite ci-après. L'arbre à manivelle est pourvu d' un bouton de manivelle incliné 10 portant un organe oscil- lant 11 relié aux pistons 12 des cylindres au moyen des biel- les 13.
Les lumières de l'organe servant de soupape sont de préférence en forme de secteurs, comme on l'a représenté à la fig. 2, et sont disposées de telle façon que du côté de l'organe tourné vers le-cylindre les lumières d'admission et d'échappement sont arrêtées sur un seul cercle tandis que
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les passages d'admission partant de ces lumières se termi- nent en un cercle intérieur de lumières et les passages d'é- chappement se terminent en un cercle extérieur de lumières, comme on le voit le mieux à l'examen des fig. 3 et 4.
L'invention est particulièrement applicable aux moteurs à combustion interne du type ci-dessus qui sont pour- vus d'un nombre impair de cylindres et qui fonctionnent sui- vant le cycle à quatre temps.
Dans le cas des constructions représentées qui sont pourvues de neuf cylindres, l'organe rotatif servant de soupape est obligé de tourner à un huitième de la vitesse de l'arbre à manivelle, mais dans le sens opposé de celui-ci, au moyen des roues dentées 14,15,16,17 par lesquelles la com- @ mande est conduite de l'arbre à manivelle à la tige de com- mande 17a sur laquelle est monté le pignon 18 en prise avec les dents de roue droite 19 fixées à l'organe rotatif ser- vant de soupape, cet organe étant pourvu de quatre paires de lumières d'admission et d'échappement disposées à 90 l'une de l'autre, comme le montre clairement la fig. 2.
On remarquera que la réalisation correcte, dans le temps, des courses d'admission et d'échappement peut ê- tre obtenue par le choix de la largeur appropriée des lumiè- res et de l'espacement des lumières sur l'organe servant de soupape. Il est à remarquer d'après la fig. 2 qu'une bou- gie d'allumage 24 est associée à chaque paire de lumières d'admission et d'échappement dans l'organe servant de soupa- pe.
Les lumières dans les culasses des cylindres dont formées par des manchons 20 adaptés dans des trous pratiqués dans les enveloppes des cylindres; ces manchons sont rainu- rés extérieurement et pourvus de segments de pistons 21. Les manchons sont pourvus d'une bride 22 ou reliés à une-bride disposées ou à plusieurs brides/entre la face d'extrémité de la culas- se du cylindre et la face adjacente de l'organe servant de soupape. Ces manchons servent à empêcher les fuites du fluide
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moteur, la pression de ce dernier refoulant les manchons et les brides en contact intime avec la face adjacente de l'or- gane servant de soupape, ce qui forme un joint étanche effec tif empêchant les fuites.
Gomme on l'a dit plus haut, un certain nombre de brides ou d'organes d'étanchéité peuvent être prévus et ces brides sont--en forme de secteurs comme le montre la fig. 8 et sont prévues une pour chaque culasse de cylindre; des piè- ces appropriées en forme de coins peuvent être adaptées entre les côtés de brides adjacentes pour permettre la dilatation et remédier au coincement de ces brides dans leurs douilles des culasses des cylindres.
La bride d'étanchéité, formée d'une pièce avec les manchons ou séparée des manchons ou ayant la forme d'un certain nombre de pièces en forme de sec- teurs, a le même diamètre que l'organe servant de soupape et, si on le désire, des ressorts (non représentés) peuvent être prévus dans la culasse des cylindres et disposés de fa- çon à s'appuyer contre la bride d'étanchéité ce qui contri- bue à maintenir cette dernière en contact intime avec l'or- gane servant de soupape, et ce dernier organe en contact in- time avec les conduites générales d'admission et d'échappe- ment. une semblable disposition s'adapte automatiquement à l'usure des surfaces de travail.
Dans la construction représentée à la fig. 6, la forme de l'organe rotatif servant de soupape et de ses lu- mières associées est quelque peu défférente de celle-repré- sentée à la fig. 1 en vue de permettre l'emploi de bougies d'allumage extérieures fixes 23, une pour chaque cylindre, à la place des bougies d'allumage intérieures mobiles 24 mon- tées sur l'organe servant de soupape.
En outre, les conduites générales d'admission et d'échappement 34 et 35 ont une disposition quelque peu différente.
Dans la construction représentée à la fig. 7, dans laquelle des bougies d'allumage fixes sont également employée? @
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la conduite commune d'admission 34 a la forme d'une chambre an- nulaire avec laquelle communiquent des passages d'admission 25 dont chacun débouche dans une des lumières d'admission. On a représenté en outre sur cette figure l'emploi de moyens de fai- re circuler un fluide de refroidissement à travers l'organe ro- tatif servant de soupape. Ces moyens comprennent des passages 26 allant des chemises d'eau 27 du cylindre, aux culasses des cylindres.
Près de ces dernières, l'organe rotatif servant de soupape présente un canal annulaire dans lequel sont logés des mâchons intérieurs et extérieurs 28,29, en accordéon, à tra- vers lesquels le liquide de refroidissement se rend des passa- ges 26 aux passages 30 dans l'organe rotatif servant de.-soupa= pe et de là dans la partie creuse 31 de ce dernier. On voit en outre sur cette figure que l'organe rotatif servant de soupape est entièrement supporté par l'arbre 32 qui est fixé par cla- v ette à l'extrémité de droite de l'arbre à manivelle 2 par l' intermédiaire du manchon 33 autour duquel l'organe servant de soupape peut tourner, de telle sorte qu'une usure inégale de la face de l'organe rotatif servant de soupape près de la culasse du cylindre est diminuée ou éliminée.
Outre que l'organe servant de soupape et les cylin- dres du moteur sont refroidis, il peut en être de même des brides 22 du manchon 20 et cette disposition est représentée aux fig. 8,9 et 10. On voit que la bride en forme de secteur 22 est faite creuse et que dans la face inférieure de celle-ci on a vissé deux raccords 39, disposés dn de chaque côté du manchon.
Ces raccords sont disposés de façon à s'engager dans des trous de la chemise d'eau de la culasse des cylindres. Les raccorda sont pourvus de rainures extérieures pour recevoir des segments de bourrage comme dans le cas des manchons.
Dans la construction représentée à la fig. 11, la conduite générale d'échappement est formée séparément de l'en- veloppe du moteur et comprend un tore creux 40 d'où partent des branchements 41. Comme dans la construction représentée à @
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la fig. 7, l'enveloppe entourant l'organe servant de soupape est refroidie par de l'eau et les bougies d'allumage sont por- tées par les cubasses des cylindres.
En outre, l'arbre du mo- teur s'étend à travers l'organe servant de soupape et porte montées sur une voie excentrique deux roues dentées 41,42 fi- xées ensemble, l'une ayant des dents extérieures en prise avec une roue dentée. intérieure 43 fixée à l'enveloppe, et l'autre ayant des dents intérieures 45 ,en prise avec une roue dentée 46-sur le rotor, de serte que ce dernier est mis en rotation à un huitième de la vitesse du moteur.
Revendications.
1.- Un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, dans lequel les cylindres sont répartis autour de l'arbre du mo- teur et dans lequel une série de lumières associées aux cy- lindres sont ouvertes et fermées par un seul organe servant de soupape et pourvu de lumières.
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Improvements to the valve mechanism of internal combustion engines.
The present invention relates to improvements to the valve mechanism for internal combustion engines and it aims to simplify the mechanism for multi-cylinder engines.
According to the present invention, in a multi-cylinder internal combustion engine, the cylinders are distributed around the motor shaft and a series of ports associated with the cylinders are opened and closed by a single member serving as a valve and provided with lights. Preferably, the
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The lumens are arranged in a circular path and relative rotation is effected between the series of lumens and the valve member.
A feature of the invention is that each cylinder of an internal combustion engine of the four-stroke cycle is provided with a single lumen, in that the member serving as a valve is provided with a number of pairs of lights, each alternating light communicating with an intake passage and the other lights communicating with exhaust passages, and in that the ratio of the engine speed to the speed between the organ serving as valve and engine lights is a multiple of two.
Preferably an odd number of cylinders is employed and the preferred number of lumen pairs employed is determined by dividing the number of cylinders minus one by two, while the speed ratio mentioned above is twice the number of such pairs. If, for example, nine cylinders are employed, the number of pairs of ports in the valve member should be four and the gear ratio eight; likewise, if the number of cylinders is seven, the number of pairs of lights is three and the gear ratio is six.
When the invention is applied to an engine in which all the connecting rods are coupled to a single crank or to a single driving member, the member serving as a valve must be rotated in the opposite direction to that of the engine. .
Another feature of the invention is that spark plug sockets are formed on the valve member, one socket being disposed near each pair of lights; thus, a nine-cylinder engine is provided with four spark plugs.
Other constructive features and claimed in the description include: the use of general fixed intake and exhaust pipes fitting by sliding in a gas-tight manner on the intake passages.
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mission and exhaust of the member serving as a valve; forming lumens in sleeves which engage holes in the cylinder head or valve member; water cooling of the valve member and such sleeves.
A description of a number of embodiments of the invention applied to an internal combustion engine of the engine plate type is given above. Reference is made to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a longitudinal section of a motor of the oscillating plate type, along a plane containing the motor shaft.
Fig. 2 is an end view taken through the left end of FIG. 1 with the cover plate removed and showing in dotted lines the inlet and outlet ports on the inside of the valve member.
Fig. 3 is a section of FIG. 2 by the admission lights.
Fig. 4 is a section of FIG. 2 by the exhaust lights, showing the general exhaust pipe surrounding the exhaust passages.
Fig. 5 is a transparent end view of the construction shown in FIG. 1 and showing the cylinder lights and the operating mechanism for the rotary valve.
Fig. 6 is a section through a variation of the valve mechanism and associated parts.
Fig. 7 is a view similar to FIG. 1 showing a means of cooling the valve member and associated general pipes with water.
Fig. 8 is a front view of a water-cooled light member for insertion into a hole in the end face of a cylinder head.
Fig. 9 is a section taken along the line 9-9 of FIG. 8.
Fig. 10 is a section taken along line 10-10 of fig. 8.
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Fig. 11 is a sectional view of an alternate arrangement of the general conduits in combination with the valve member.
The same reference figures refer to the same parts in the different figures.
It can be seen in FIG. 1 that the cylinders 1 of the engine are distributed around the crank shaft 2 with their axes parallel to one another. A single lumen 3 is formed in the cylinder head of each cylinder. Near the cylinder heads there is mounted a rotary member 4 serving as a valve, comprising pairs of intake and exhaust ports 5,6 arranged so as to cooperate with the single openings of the cylinder heads. and through intake passages 7 and underbody passages 8 respectively with general intake and exhaust ducts 34 and 35. The rotary member serving as a valve is housed in an envelope 9 which forms part of these general conduits.
Although not shown, the casing and preferably also the valve member are provided with a jacket or hollow parts for the distribution of a cooling fluid. A liner arrangement is shown in FIG. 8.
The valve member is mounted on ball and roller bearings 36 and 37 which are carried on a shaft 38 coaxial with the crank shaft and arranged to be rotated by the shaft. crank as described below. The crankshaft is provided with an inclined crank knob 10 carrying an oscillating member 11 connected to the pistons 12 of the cylinders by means of the links 13.
The slots of the member serving as a valve are preferably in the form of sectors, as shown in FIG. 2, and are arranged in such a way that on the side of the member facing the cylinder the intake and exhaust ports are stopped in a single circle while
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the intake passages from these ports terminate in an inner circle of lumens and the exhaust passages terminate in an outer circle of lumens, as best seen upon examination of Figs. 3 and 4.
The invention is particularly applicable to internal combustion engines of the above type which are provided with an odd number of cylinders and which operate in the four stroke cycle.
In the case of the constructions shown which are provided with nine cylinders, the rotary valve member is forced to rotate at one-eighth the speed of the crankshaft, but in the opposite direction from it, by means of the toothed wheels 14,15,16,17 by which the control is conducted from the crankshaft to the control rod 17a on which is mounted the pinion 18 in engagement with the teeth of the spur gear 19 attached to the rotary valve member, this member being provided with four pairs of intake and exhaust ports disposed at 90 to each other, as clearly shown in FIG. 2.
It will be appreciated that the correct realization, in time, of the intake and exhaust strokes can be obtained by the choice of the appropriate width of the lights and the spacing of the ports on the member serving as the valve. . It should be noted from fig. 2 that a spark plug 24 is associated with each pair of intake and exhaust ports in the valve member.
The openings in the cylinder heads of which formed by sleeves 20 adapted in holes made in the casings of the cylinders; these sleeves are grooved on the outside and provided with piston rings 21. The sleeves are provided with a flange 22 or connected to a flange arranged or to several flanges / between the end face of the cylinder head and the adjacent face of the member serving as a valve. These sleeves are used to prevent fluid leakage
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engine, the pressure of the latter pushing the sleeves and the flanges in intimate contact with the adjacent face of the valve member, which forms an effective seal preventing leaks.
As mentioned above, a certain number of flanges or sealing members can be provided and these flanges are in the form of sectors as shown in FIG. 8 and are provided one for each cylinder head; suitable wedge-shaped pieces may be fitted between the sides of adjacent flanges to allow expansion and to remedy the jamming of these flanges in their sockets of the cylinder heads.
The sealing flange, formed integrally with the sleeves or separate from the sleeves or having the shape of a number of parts in the form of sectors, has the same diameter as the member serving as the valve and, if if desired, springs (not shown) may be provided in the cylinder head of the cylinders and arranged so as to bear against the sealing flange which helps to maintain the latter in intimate contact with the gold - gane serving as a valve, and the latter member in intimate contact with the general intake and exhaust pipes. a similar arrangement adapts automatically to the wear and tear of the working surfaces.
In the construction shown in FIG. 6, the shape of the rotary member serving as a valve and its associated lights is somewhat different from that shown in FIG. 1 in order to allow the use of fixed external spark plugs 23, one for each cylinder, in place of the movable internal spark plugs 24 mounted on the member serving as a valve.
In addition, the general intake and exhaust pipes 34 and 35 have a somewhat different arrangement.
In the construction shown in FIG. 7, in which fixed spark plugs are also used? @
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the common intake duct 34 is in the form of an annular chamber with which communicate intake passages 25, each of which opens into one of the intake openings. This figure also shows the use of means for circulating a cooling fluid through the rotary member serving as a valve. These means comprise passages 26 going from the water jackets 27 of the cylinder, to the cylinder heads of the cylinders.
Close to the latter, the rotary valve member has an annular channel in which are housed inner and outer jaws 28,29, in accordion, through which the coolant flows from the passages 26 to the passages. 30 in the rotary member serving as de.-soupa = pe and from there in the hollow part 31 of the latter. It is further seen from this figure that the rotary member serving as a valve is fully supported by the shaft 32 which is keyed to the right-hand end of the crank shaft 2 via the sleeve. 33 around which the valve member can rotate, so that uneven wear of the face of the rotary valve member near the cylinder head is decreased or eliminated.
Besides the member serving as the valve and the cylinders of the engine are cooled, the same can be said of the flanges 22 of the sleeve 20 and this arrangement is shown in FIGS. 8, 9 and 10. It can be seen that the sector-shaped flange 22 is made hollow and that in the lower face of the latter two fittings 39 have been screwed, arranged in each side of the sleeve.
These fittings are arranged to engage with holes in the cylinder head water jacket. The couplings are provided with outer grooves to receive packing segments as in the case of the sleeves.
In the construction shown in FIG. 11, the general exhaust pipe is formed separately from the casing of the motor and comprises a hollow torus 40 from which branches 41 leave. As in the construction shown at @
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fig. 7, the casing surrounding the valve member is cooled by water and the spark plugs are carried by the cubasses of the cylinders.
Further, the motor shaft extends through the member serving as a valve and gate mounted on an eccentric track two toothed wheels 41,42 fixed together, one having outer teeth in mesh. cogwheel. 43 attached to the casing, and the other having inner teeth 45, engaged with a toothed wheel 46 on the rotor, to ensure that the latter is rotated at one-eighth of the engine speed.
Claims.
1.- A multi-cylinder internal combustion engine, in which the cylinders are distributed around the engine shaft and in which a series of ports associated with the cylinders are opened and closed by a single member serving as a valve and provided with lights.