<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D'INVENTION " Perfectionnements aux moteurs à combustion interne du type à deux temps
Convention Internationale
Demande en Angleterre, n 16. 722, du 12 juin 1933 - :-:-:-:-:-:-:-
L'invention est relative aux moteurs à combustion interne, dont le cycle est à deux temps, que le cylindre ou chacun des cylindres d'un moteur de ce type soit muni d'un piston unique ou d'une paire de pistons en opposi- tion, et, de plus, aux moteurs du type ci-dessus indiqué qui sont munis d'une chambre de pompe annulaire entourant
<Desc/Clms Page number 2>
la partie inférieure du cylindre du moteur et des orifices d'admission d'air sur celle-ci.
Les orifices d'admission et d'échappement du cylindre du moteur sont, dans le cas d'un moteur du type à piston unique, couverts et décou- verts par le piston'du moteur, ou, aans le cas ae moteurs du type à pistons opposés, l'un des pistons couvre et dé- couvre les orifices d'échappement, tandis que l'autre piston couvre et découvre les orifices d'admission d'air.
Un objet de la présente invention est de construire de tels moteurs, de façon que, non seulement, pratiquement, la totalité de l'air aspiré dans le cylindre de la pompe à air soit directement fournie au cylindre d'un moteur, mais que le piston de la pompe à air puisse être réglé ou calé par rapport au piston du moteur contr8lant les orifices d'entrée d'air du cylindre du moteur, de façon que l'air soit débité avec le minimum de résistance pen- dant tout le temps que ces orifices sont découverts par 1 e piston du moteur.
D'autre part, dans le but d'assurer que la pompe à air, même lorsqu'un moteur marche à grande vitesse, soit pleine d'air pur pendant les courses d'aspiration de la pompe à air, la soupape ou les soupapes contrôlant l'admission d'air au cylindre de la pompe à air est ou sont disposées de telle façon qu'elles assurent le rem- plissage en air du cylindre de la pompe à chaque course d'aspiration et que l'air soit aspiré de l'atmosphère.
<Desc/Clms Page number 3>
Un autre objet de l'invention est ae surmonter la difficulté qu'éprouvent les moteurs des types mentionnés ci-dessus, lorsqu'ils comportent un piston unique, à fournir un écoulement suffisant vers l'échappement pour que la pres- sion dans le cylindre du moteur baisse suffisamment pour utiliser au mieux l'air de balayage et de combustion, de prévoir les moyens nécessaires pour assurer un excès de puissance aux grandes vitesses et aux grandes puissances et pour abaisser le taux de compression dans le cas d'une faible puissance et d'une marche à vide.
Les dessins joints représentent, à titre d'exemple, comment l'invention peut être réalisée dans les deux cas de moteurs de types à piston unique et à pistons en opposi- tion et de moteurs dans lesquels le combustible est injecté à l'intérieur du cylindre.
La figure 1 est une coupe verticale d'un moteur à piston unique conforme à l'invention et muni d'un distribu- teur pour déterminer en conjonction avec le piston la pério- de d'échappement.
La figure 2, à plus grande échelle, représente le mécanisme qui peut être utilisé si l'on désire que la posi- tion dudit distributeur soit réglée relativement aux orifices d'échappement du cylindre, de façon à obtenir des volumes de compression variables dans le cylindre.
<Desc/Clms Page number 4>
Les figures 3 & 4 sont des coupes, prises à angle droit l'une de l'autre, d'une construction légèrement modi- fiée d'un moteur à piston unique.
Les figures 5 & 6 sont des coupes verticales, prises à angle droit l'une de l'autre, d'un moteur du type à pistonsen opposition, conforme à l'invention:
Les figures 7 & 8 sont des coupes verticales, prises également à angle aroit l'une de l'autre, d'une variante de construction d'un moteur du type à pistons en opposition.
La figure 9 est une coupe verticale de la partie inférieure d'un moteur construit d'accord avec les figures 7 & 8, représentant la partie du mécanisme actionnant le piston de la pompe à air du moteur, non représentée dans les figures 7 & 8.
Les figures 10 & 11 sont des coupes horizontale et verticale, et les figures 12 & 13 sont des coupes correspondantes des figures 10 & 11, toutes à plus grande échelle, représen- tant la partie inférieure d'un moteur du type à pistons en opposition conforme à l'invention, qui est muni d'une pompe à air de forme différente des précédents et représentant également le dispositif qu'on peut employer, par exemple, pour le contr8le d'admission d'air à ladite pompe à air,
<Desc/Clms Page number 5>
et pour actionner le piston de cette pompe.
En se référant d'abord à la réalisation de l'invention représentée sur la figure 1 et au mécanisme représenté sur la figure 2, un moteur à combustion interne à deux temps du type à piston unique conforme à l'invention, comprend un cylindre, 1, un piston, 2, se mouvant d'un mouvement alternatif dans le cylindre 1, une pompe à air annulaire, 3, entourant la partie inférieure du cylindre 1 et un piston annulaire, 4, agissant dans le cylindre de la pompe à air 3. Le cylindre 1 est muni à son extrémité inférieure d'ori- fices d'admission, 5, pour l'admission à l'intérieur du cy- lindre 1 de l'air fourni par le piston 4 de la pompe à air 3.
Il est muni à l'opposé des orifices d'admission d'air 5, d'orifices d'échappement, 6, qui aboutissent dans la chambre, 7, du distributeur, 8, dont les détails sont dé- crits plus loin, qui est disposé pour déterminer la période d'échappement. Les orifices 5 & 6 sont découverts ou couverts, c'est-à-dire, ouverts ou fermés par le piston 2 du moteur.
Le cylindre de la pompe à air peut, comme il est représenté sur les dessins, être constitué par les parois externes de la partie inférieure du cylindre 1 et par un manchon, 9, placé concentriquement auxdites parois externes et formant une chemise pour la partie externe du cylindre de la pompe à air, le piston se mouvant alors d'un mouvement alternatif
<Desc/Clms Page number 6>
sur le manchon. Dans une variante, le manchon peut coulisser sur les parois externes du cylindre de la pompe à air, le piston de la pompe à air se mouvant alors d'un mouvement alternatif dans le cylindre de la pompe.
La partie du bâti extérieur,dans laquelle l'extrémité supérieure du manchon 9 se meut alternativement,est,munie d'un ou de plusieurs orifices, de préférence d'une série d'orifices, 11, commu- niquant avec l'atmosphère et entourant complètement ou par- tiellement l'extrémité supérieure du cylindre de la pompe à air 3. A travers ces orifices 11, l'air est aspiré à l'intérieur dudit cylindre pendant la course descendante ou d'aspiration de la pompe à air, l'ouverture et la fer- meture des orifices étant déterminées par des mouvements convenables imprimés au manchon 9.
Les mouvements imprimés au piston 4 de la pompe à air et au manchon 9, peuvent, comme il est représenté sur le dessin, être obtenus au moyen de deux arbres à manivelles auxiliaires, 12, engrenés sur l'ar- bre à manivelle principal, 13, du moteur et,au moyen des tiges, 14& 15, connectées au piston 4 de la pompe à air, au manchon 9 et à l'arbre à manivelle auxiliaire 12, les courses de ces tiges étant réglées ou calées l'une par rapport à l'autre de façon que les orifices d'admission 11 ae la pompe à air soient découverts lorsque le piston 4 de la pompe à air effectue sa course descendante d'as- piration et qu'ils soient fermés lorsque le piston commence sa course ascendante d'échappement.
<Desc/Clms Page number 7>
Avec le dispositif des orifices décrit ci-dessus, il est possible de prévoir de très larges surfaces pour l'admission de l'air dans le cylindre de la pompe à air, en assurant ainsi une alimentation maxima d'air pendant chaque course d'aspiration de la pompe à air. D'autre part on peut réduire l'espace qui se trouve entre l'extrémité supérieure du cylindre de la pompe à air et la face supérieure du piston de la pompe, lorsque le piston atteint l'extrémité de sa course ascendante ou d'échappement à la valeur nécessaire pour obtenir une sécurité suffisante, d'où résulte que, pratiquement, la totalité de l'air aspiré dans la pompe à air sera envoyée dans le cylindre du moteur.
De plus, comme les mouvements du piston du moteur et du piston de la pompe à air sont réglés de telle sorte que les orifices d'admission d'air du cylindre du moteur sont fermés par le piston du moteur juste lorsque le pis- ton de la pompe à air achève sa course de refoulement, l'air sera fourni au cylindre du moteur, avec un minimum ae résis- tance, durant la totalité du temps pendant lequel lesdits orifices d'admission sont découverts par le piston du moteur.
De façon à obtenir la plus grande efficacité de l'air de balayage, plus spécialement à grande vitesse et en cas de surcharge, il est ae la plus haute importance
<Desc/Clms Page number 8>
que le cylindre du moteur soit plein d'air pur après chaque course motrice. Pour obtenir ce résultat, un temps appré- ciable doit s'écouler après que les orifices d'échappement du cylindre du moteur ont été découverts, pour permettre à la pression dans le cylindre d'un moteur de tomber suffisam- ment avant que les orifices d'admission d'air du cylindre soient découverts pour empêcher que les gaz d'échappement ne pénètrent dans le cylindre de la pompe à air.
Mais, puisque ces deux groupes d'orifices sont découverts par le même piston du moteur, il s'ensuit que, quel que soit le décalage entre le moment de l'ouver- ture de l'échappement et le moment ultérieur auquel les orifices d'admission d'air sont découverts, les orifices d'échappement du cylindre du moteur resteront ouverts pendant la même période de temps après que les orifices d'admission a'air sont fermés; ce qui a pour résultat que la portion de la charge nouvelle d'air pour la combustion sera expulsée avant que les orifices d'échappement ne soient couverts.
Conformément à l'invention, la perte de compression d'air est évitée au moyen du distributeur 8, dont il a été question précédemment, qui est adapté pour déterminer la pé- riode d'échappement en combinaison avec le piston du moteur 2. Ce distributeur 8, qui est de préférence de forme cylin- drique, est placé dans une cage, 7, dans le corps extérieur, 10, du moteur, adjacente aux orifices d'échappement 6 du
<Desc/Clms Page number 9>
cylindre du moteur 1 et intermédiaire entre lesdits orifices et l'orifice d'échappement du moteur, 16.
Le aistributeur 8 peut tourner au moyen de l'arbre de manivelle principal, 13, du moteur, par l'intermédiaire d'un mécanisme approprié, tel, par exemple, qu'une trans- mission à chaîne, consistant en une roue à chaîne, 17, fixée sur l'axe du distributeur et une chaîne, 18, qui est montée, d'une part, sur la roue 17 et, d'autre part, sur la roue, 19, qui est mue par l'arbre à manivelle 13. Le distributeur 8 est constitué et calé par rapport au piston 2 du moteur de façon à établir et à couper, en temps voulu, la communica- tion entre les orifices d'échappement 6 du cylindre du moteur 1 et l'orifice d'échappement 16.
Le distributeur peut être fixé à son axe ou peut être muni d'un mécanisme permettant de faire varier à volonté sa position relative- ment aux orifices d'échappement 6, de façon à obtenir des volumes ae compression variable. Par exemple il peut être mû de manière à maintenir la communication avec l'ori- fice d'échappement 16 jusqu'au moment où les orifices d'é- chappement 6 du cylindre 1 du moteur sont juste couverts par le piston 2 du moteur pendant la course de compression, de façon à permettre à l'air de combustion d'être expulsé à ce moment, permettant ainsi à un moteur de marcher à vide et à vitesse aussi plus faible que cela ne serait possible si l'on obtenait une complète compression.
<Desc/Clms Page number 10>
D'après ce qui précède, on doit bien remarquer que le distributeur est seulement exposé aux fluides contenus dans le cylindre du moteur pendant que l'air est introduit dans ce dernier et pendant une courte partie de la course de compres- sion, après laquelle les orifices d'échappement sont de nouveau couverts par le piston du moteur. Le distributeur ne risque donc pas d'être grillé ni d'être soumis à une haute pression. Il peut être proportionné et réglé de façon à pouvoir être continuellement en rotation à aemi-vitesse du moteur, étant actionné par un engrenage approprié d'un des arbres à manivelle 12 du moteur.
Lorsqu'il est désirable que la position du distributeur 8, relativement aux orifices d'échappement 6 du cylindre du moteur soit ajustable pour permettre d'obtenir des volumes variables ae compression dans ledit cylindre, on peut employer le dispositif repré- senté sur la figure 2. Comme on le voit sur cette figure, un axe, 20, de faible longueur sur lequel est fixéela roue de chaîne 17, formant une partie de la transmission qui assure la rotation du distribateur 8 au moyen de l'arbre de manivelle principal 13 du moteur, peut être placé dans l'alignement de l'axe 21 du aistributeur 8, et un manchon, 22, est monté sur la partie contigUe des axes 20 & 21.
Ce manchon 22 peut être muni à son centre de deux rebords, 28, disposés pour coopérer avac une broche, 24, fixée sur un levier pivoté, 25, et est muni, sur les c8tés opposés desdits
<Desc/Clms Page number 11>
rebords 23, de deux rainures, une nervure, 27, fixée horizon- talement sur l'arbre 21 du aistributeur s'engageant dans l'une de ces rainures, 26, et une nervure, 29, fixée sur l'arbre, 20, sous un certain angle avec l'horizontale, s'engageant dans l'autre rainure, 28.
D'après la description précédente et d'après la figure 2, on doit facilement voir que du mouvement du levier pivoté 25 d'un côté ou de l'autre de sa position neutre ou centrale, résulte le mouvement du aistributeur 8 dans la airection avant ou arrière. Comme on peut le comprendre facilement, au lieu d'un seul distributeur disposé pour opérer comme il a été décrit ci-dessus, on peut avoir deux ou plusieurs distribu.. teurs semblables, ces distributeurs étant, soit en rotation continue, soit en mouvement alternatif ou en oscillation.
Le mécanisme qui peut être employé pour réaliser l'invention dans le cas d'un moteur à piston unique peut être différent de celui décrit ci-dessus. Par exemple, comme représenté sur les figures 3 & 4, le piston 4 de la pompe à air 3 du moteur peut être actionné de l'arbre de manivelle principal 13 du moteur au moyen de deux bielles 30 et d'excentriques, 31, un excentrique étant placé de chaque c8té de la manivelle de l'arbre à manivelle 13 du moteur et les excentriques 31 étant placés, par rapport audit arbre de manivelle, de façon que l'air soit envoyé par le piston 4
<Desc/Clms Page number 12>
de la pompe à air 3 du cylindre 1 du moteur pendant tout le temps que les orifices d'admission d'air 5 du cylindre 1 sont découverts par le piston 2 du cylindre du moteur 1,
tandis que l'air est aspiré de l'atmosphère au cylindre de la pompe à air à travers unesérie de soupapes indépendan- t es, 32, placées autour de la partie supérieure du cylindre de la pompe à air . Dans ce cas, le moteur peut être muni d'une soupape auxiliaire, 33, par laquelle une quantité d'air additionnelle peut être fournie au cylindre 1 du moteur après que les orifices d'admission d'air 5 de ce dernier ont été couverts par le piston 2 du cylindre 1 du moteur, ledit air additionnel passant dans le cylindre 1 à travers un orifice, 34, situé au-dessus des orifices d'entrée d'air principal 5.
En se référant maintenant aux figures 5,6, 7,8 & 9, un engin du type à pistons en opposition, lorsqu'il est construit conformément à l'invention, peut comprendre un cylindre de moteur, 35, qui est ouvert à ses deux extrémi'- tés, deux pistons, 36 & 37, agissant dans ce cylindre 35, et une pompe à air annulaire, 38, qui entoure l'extrémité inférieure du cylindre 35 et est similaire en tous points à la pompe à air décrite plus haut pour les moteurs à piston unique..
Le cylindre du moteur 35 est muni, à une distance convenable de son extrémité
EMI12.1
<<<e- i:af$rieure, d'orificesd'échap-
<Desc/Clms Page number 13>
pement, 39, disposés pour coopérer avec le piston supérieur, 36, du moteur et, à une distance convenable de son extrémité inférieure, d'orifices d'admission d'air, 40, qui communiquent directement avec l'extrémité supérieure du cylindre de la pompe à air, 38, et qui sont contrôlés par la piston infé- rieur, 37, du moteur.
Le piston inférieur 37, comme d'habitude dans ce type de moteur, est connecté par une tige, 41, à la manivelle centrale de l'arbre à trois manivelles, 42, qui est l'arbre à manivelles principal du moteur, tandis que le piston supérieur, 36, est connecté aux deux autres manivelles ou manivelles extérieures de cet arbre à manivelles, au moyen d'un mécanisme approprié, constitué, par exemple, par des tiges, 43, de longueur relativement faible qui sont connec- tées à leurs extrémités inférieures auxdites manivelles extérieures de l'arbre à manivelles, 42, et, à leurs extré- mités supérieures, à des coulisseaux convenablement guidés, 44, et à des tiges verticales 45, qui sont connectées, à leurs extrémités inférieures, aux coulisseaux 44 et qui, après avoir traversé des tubes, 46, placés dans la pompe à air 38, sont connectées,
à leurs extrémités supérieures, à une traverse de tête, 47, qui est fixée sur le piston supérieur 6 du mo- teur ou qui est, comme figuré, montée à pivotement en son centre sur ledit piston.
Dans le cas de ce moteur, le contrôle des espaces de temps pendant lesquels les orifices d'échappement 39
<Desc/Clms Page number 14>
et les orifices d'admission 40 du cylindre du moteur 35 sont ouverts et fermés est déterminé en donnant aux manivelles latérales de l'arbre à manivelle 42 du moteun/une avance convenable sur la manivelle centrale de l'arbre à manivel- les, de façon, comme aans le cas d'un moteur à piston unique, à donner un espace de temps suffisant pour permettre à la pression d'échappement dans le cylindre 35 du moteur de tomber à la valeur voulue avant que les orifices d'admis- sion d'air, 40, du cylindre soient découverts par le piston inférieur 37 et pour couvrir les orifices d'échappement 39 à tout moment désiré,
avant que les orifices d'admission 40 soient couverts par le piston inférieur 37 ou pour que les deux séries d'orifices soient couvertes au même moment de la course de compression.
Tout moyen convenable peut être employé pour le contrôle de l'admission d'air au cylindre de la pompe à air d'un moteur du type à pistons en, opposition. Par exemple, comme représenté sur les figures 5 & 6, cet air peut, comme dans le cas d'un moteur à piston unique (voir figure 1) être introduit dans le moteur à travers les orifices, 48, situés dans le bâti extérieur, 49, du moteur et communiquant avec l'atmosphère à leurs extrémités extérieures.
Ces orifices 48 sont ouverts et fermés aux moments voulus au moyen d'un manchon, 5; à mouvement alternatif, disposé
<Desc/Clms Page number 15>
concentriquement à la partie inférieure du cylindre 35 du moteur, tandis que ce manchon, 50, et le piston, 51, de la pompe à air peuvent être mus au moyen de tiges, 52 & 53, connectées au manchon et au piston et aux manivelles d'un arbre à manivelles auxiliaires, 54, actionné par l'arbre à manivelles principal du moteur.
Dans une variante, qui est représentée sur les figures 7 & 8, l'air peut, comme dans le cas d'un moteur à piston unique conforme à l'invention (voir figures & 4) être introduit à la partie supérieure du cylindre de la pompe à air 38 du moteur à travers une série de soupapes d'admission indépendantes, 55, placées autour de la partie supérieure de la pompe à air, tandis que le piston, 51, de la pompe à air 38 peut être actionné au moyen de tiges, 56, qui sont connectées au piston 51 et aux bras, 57, qui sont fixés eux- mêmes à des arbres oscillants, 58, les mouvements nécessaires étant imprimés aux arbres oscillants 58 au moyen de bras additionnels, 59 (voir figure 9) fixés aux arbres oscil- lants 58 et aux brides, 60, qui sont connectées, d'une part, à des arbres additionnels 59 et, d'autre part, à une traverse de tête, 61,
placée sur les extrémités inférieure' d'un pis- ton creux, 62. Ce dernier est disposé pour se mouvoir dans un guide cylindrique, 63 et est actionné à partir de l'arbre à manivelles du moteur au moyen d'un excentrique, 64, et d'une tige d'excentrique, 65.
<Desc/Clms Page number 16>
Le mécanisme ci-dessus décrit et les autres organes employés pour réaliser l'invention peuvent varier.
Par exemple, comme représenté sur les figures 10, 11, 12 & 13, la pompe à air d'un moteur construit conformément à l'invention peut consister en une chambre rectangulaire, 66, munie d'un piston rectangulaire, 67, percé d'un trou central cylindrique, 68, disposé pour se mouvoir sur la partie inférieure du cylindre, 69, du moteur.
Dans ce cas, les moyens pour l'admission de l'air dans l'ex- trémité supérieure de la chambre 66 de la pompe à air et les moyens pour actionner le piston 67 depuis l'arbre à ma- nivelles principal du moteur, peuvent être de toute nature convenable, pourvu que l'air soit admis à la pompe à air en temps voulu et que le mécanisme au moyen auquel le piston 67 est mû alternativement permettent de régler les mouvements de ce piston par rapport au piston du moteur associé avec la pompe à air. Par exemple, comme représenté sur les figures 10 & 11, l'admission d'air a.ans la chambre 66 de la pompe à air peut être contrôlée au moyen de coulisseaux, 70.
Les coulisseaux 70 et le piston 67 peuvent être mus alternative.. ment au moyen de tiges, 71 & 72, connectéesà des arbres à manivelles auxiliaires, 73, qui sont reliés à l'arbre à manivelles principal du moteur.
Il se peut aussi, comme représenté sur les figures 12 & 13, que l'air qui doit être utilisé dans la pompe à air
<Desc/Clms Page number 17>
soit aspiré d'une chambre, 74, qui est placée au-dessous de la pompe à air et est séparée du carter, 75, du moteur par une cloison transversale, 76, la quantité d'air nécessaire de la chambre 74 étant extraite pendant la course descendante du piston 67 pour passer dans la partie supérieure de la chambre 66 de la pompe à air à travers des rainures, 77, percées dans la tête du piston 67 et à travers des rainures, 78, correspondantes percées, soit aans une plaque, soit, comme représenté, dans deux plaques, 79, qui sont montées à coulissement sur la tête du piston 67.
Les mouvements nécessaires sont imprimés aux plaques rainurées 79 et au piston 67 par un mécanisme approprié. Un tel mécanisme peut, commereprésenté, consister en tiges, 80, qui sont connectées à des arbres à manivelles auxiliaires, 81, commandées par la manivelle principale du moteur et sont connectées, par l'intermédiaire de leurs extrémités, au piston 67.
Les extrémités supérieures des tiges 80 sont connectées à de courtes bielles, 82, qui sont connectées à des supports en saillie, 83, qui sont fixés aux plaques rainurées, 79, et passent à travers les rainures, 84, percées sur la tête de piston 67.
Les chambres et pistons rectangulaires ci-dessus décrits qui peuvent avoir un avantage, lorsqu'il y a lieu de prendre en considération les dimensions extérieures
<Desc/Clms Page number 18>
peuvent êtr e aussi employés dans le cas de moteurs à piston unique.
Egalement comme variante du ou des distributeurs précités, pour contrôler la période d'échappement, le cylindre d'un moteur à piston unique peut être muni de séries d'orifices d'admission d'air et ci. , échappement placées les unes au-dessus des autres et s'étendant autour de la totalité de la partie/du cylindre du moteur et la commu- nication entre les orifices d'échappement du cylindre et l'orifice d'échappement du moteur peut être établie ou coupée en temps voulu, au moyen d'un fourreau entourant les orifices d'échappement et agissant en combinaison avec eux.
Les mouvements nécessaires du fourreau sont commandés par un mécanisme approprié mû par l'arbre à ma- nivelle principal du moteur et on peut prévoir un dispositif permettant ae faire varier la position relative du fourreau par rapport aux orifices d'échappement et au piston du moteur, de façon à pouvoir obtenir des volumes de compression variables dans le cylindre du moteur.
Egalement le manchon employé pour contrôler l'admis- sion de l'air dans le cylindre de la pompe à air d'un mo- teur, au lieu a'être mû alternativement dans le sens vertical, comme ci-dessus décrit, peut être animé d'un mouvement de rotation alternatif ou déplacé d'une autre manière.
<Desc/Clms Page number 19>
Quoique l'invention ait été décrite dans son applica- tion à desmoteurs à cylindre unique, il est bien entendu qu'elle s'applique également à des moteurs munis de plusieurs cylindres et à des moteurs de types autres que les moteurs verticaux.