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" Perfectionnements apportés aux moteurs à quatre temps, notamment aux moteurs en étoile ".
L'invention est relative aux moteurs à quatre temps; et elle concerne plus particulièrement (parce que c'est dans leur cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces moteurs, ceux en étoile, par exemple pour avions.
Elle a pour but, surtout, de rendre tels, lesdits moteurs, qu'ils répondent, mieux que jusqu'à ce jour, aux divers desiderata de la pratique, notamment que l'évacuation des gaz brûlés se fasse de manière relativement complète sans que l'on ait besoin de recourir à de grandes complications.
Elle consiste, principalement, à interposer entre les tourillons du vilebrequin et les paliers des moteurs du genre en question des bagues excentrées tournantes, et à pré-
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voir des moyens pour conjuguer de manière telle, la rotation desdites bagues et celle du susdit vilebrequin, que les pistons prennent une course différente lors de deux révolutions successives constituant un cycle complet du moteur, notamment que les susdits pistons laissent subsister, en fin d'échappement, un espace mort inférieur à celui subsistant en fin de compression.
Elle consiste, mise à part cette disposition prin- cipale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application (celui pour lequel on l'applique aux moteurs en étoile), ainsi que certains modes de réalisation, des susdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les moteurs du genre en question comportant application de ces cernes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles, fixes ou mobiles, notamment les véhicules de tous genres tels que les aéronefs, comportant de semblables moteurs.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les fig. 1 et 2, de ce dessin, représentent partiellement, respectivement en coupe longitudinale suivant 1-1 fig.
2 et en coupe transversale suivant II-II fig. 1, un moteur en étoile, à trois cylindres, établi selon l'invention.
La fig. 3 est un schéma représentant le même moteur vu de face et à plus petite échelle.
Les fig. 4 à 7, enfin, sont des schémas relatifs au fonctionnement de moteurs en étoile établis conformément à
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l'invention et respectivement à trois, cinq, sept et neuf cylindres.
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'établir un moteur d'avion à quatre temps comportant, par exemple, trois cylindres 1 disposés en étoile suivant des directions formant entre elles des angles de 120 , on s'y prend cornue suit ou de fagon analogue.
On établit de toute manière usuelle les principaux organes constitutifs d'un tel moteur, mais, au lieu de monter directement sur des paliers solidaires du carter le vilebrequin 2 dont l'axe de rotation serait alors fixe, on interpose, suivant l'invention, entre les tourillons 3 du susdit vilebrequin 2 et les paliers 4 solidaires du carter 5 du moteur, des bagues excentrées tournantes 6, et l'on prévoit des moyens pour conjuguer de manière telle, la rotation desdites bagues 6 et celle du vilebrequin 2, que les pistons 7 laissent subsister, en fin d'échappement, un espace mort aussi réduit que possible et en tous cas inférieur à celui subsistant à la fin du temps de compression, ou, en d'autres termes, que chaque tête de bielle 8 vienne occuper, au droit d'un même cylindre, lors de deux révolutions successives,
des positions présentant un décalage radial substantiellement égal à la hauteur de la chambre de compression au jeu indispensable près.
A cet effet, on écarte l'axe du vilebrequin de l'axe du moteur d'une quantité égale à la moitié du décalage que l'on désire obtenir et on entraîne les bagues 6 à une vitesse moitié de celle du vilebrequin et de sens inverse. Le mouvement absolu d'un point quelconque du vile-
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brequin 2 est alors le résultat de la composition de son mouvement d'entraînement par les bagues 6 et de son mouvement relatif de rotation; c'est ainsi que l'axe de chaque tête de bielle 8 décrit, au cours d'un cycle complet du moteur, une courbe C telle que celle représentée fig. 4.
Pour ce qui est tout d'abord de l'établissement et du montage des susdites bagues 6, on peut le réaliser de multiples manières, par exemple constituer les bagues en bronze et les monter sur roulement à bille, à aiguille, à ruban, ou encore simplement comme représenté sur le dessin, à frottement doux, dans les paliers 4.
On ménage avantageusement, dans le corps des susdi- tes bagues, des évidements 9 dans le but de les alléger, et on peut en outre leur faire comporter, intérieurement, des portées desaxées telles que des roulements à billes ou de toute autre nature pour supporter les tourillons 3 du vilebrequin, et, extérieurement, un tambour 10 portant des cames 11 propres à agir sur les poussoirs 12 de commande des soupapes.
Pour ce qui est enfin des moyens pour conjuguer la rotation des bagues et celle du vilebrequin, on peut avoir recours, pour les constituer, à toutes liaisons cinématiques (de préférence à un train épicyclordal) telles qu'elles permettent au susdit vilebrequin d'entrainer en sens inverse et
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---t à demi-vitesseS-es susdites bagues.
A cet effet et par exemple, on monte sur le vilebrequin 2 un pignon 13, on fixe au carter 5 une couronne 14 dentée intérieurement et coaxiale aux portées extérieures des bagues 6, et l'on interpose, entre ce pignon et cette couronne,des trains de planétaires dont les axes participent à la rotation des bagues 6, chaque train étant tel que le ou les planétaires au contact de la couronne 14 tournent dans le même sens que le vilebrequin.
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C'est ainsi que l'on peut, pour des raisons de symétrie, prévoir trois trains de planétaires montés entre des joues 15 rendues solidaires en rotation des bagues 6, deux de ces trains comportant chacun deux planétaires 16 et 17,
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-4-- tandis que l'autre en comporte\l18, 19 et 20, ces deux der- niers engrenant sur la couronne 14.
Bien que l'on puisse prévoir un dispositif cinématique tel que train d'engrenage épicycloïdal, joint flexible, etc..., reliant le vilebrequin à l'hélice, on assure de préférence l'entraînement de ladite hélice en fixant directement sur la bague 6 antérieure, le plateau porte-hélice 21, ce grâce à quoi il est inutile d'avoir recours à un démultiplicateur distinct.
Bien entendu, on pourrait, en procédant ainsi qu'il vient d'être dit, établir des moteurs en étoile à cinq, sept, neuf ou N cylindres.
Il suffirait alors de prévoir des moyens cinématiques permettant d'entrainer les bagues 6 dans une rotation de sens inverse de celle du vilebrequin et à une vitesse v donnée, en tours-minutes, par la formule
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v = v : eN - 2 à supposer que V est la vitesse du vilebrequin en tours-minutes.
Les courbes décrites par les axes des têtes de bielle sont alors respectivement celles représentées fig. 4, 5, 6 et 7, et suivant lesquelles à deux passages consécutifs d'une tête de bielle au droit d'un cylindre, les courses du piston présentent un décalage sensiblement égal à la hauteur de l'espace mort en fin de compression.
En suite de quoi et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient des moteurs dont le fonctionnement est le suivant. Lorsque l'explosion se produit au-dessus d'un pis-
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ton et à supposer que l'on utilise la courbe lieu des positions de l'axe de la tête de bielle pour représenter les déplacements du susdit piston, celui-ci se trouve 'sensiblement au point mort haut h, la détente se produit et la course de remontée suivante, à laquelle correspond le temps d'échappement, se prolonge jusqu'au point mort haut H, pour lequel l'évacuation des gaz brûlés est presque complète,
l'espace mort subsistant étant réduit au minimum compatible avec les possibilités de construction et la nécessité de prévoir un certain retard à la fermeture de la soupape d'échappement et une avance à l'ouverture de celle d'admission; l'admission se produit et la remontée suivante du piston a lieu jusqu'au point h, ce =:ares quoi le cycle suivant commence.
De toute façon de tels moteurs présentent de nombreux et réels avantages, notamment; celui de fonctionner avec un rendement amélioré du fait de l'évacuation plus complète des gaz brûlés.
Comme il va de soi, etcomme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spé- cialement été indiqués ; en embrasse, au contraire, tou- tes les variantes, notamment: celles où l'on appliquerait l'invention à des moteurs mono ou multicylindricues, ou à des moteurs en étoile d'un nombre pair ou impair de cylindres, et celles où le décalage entre deux courses consécutives d'un piston serait destiné à une fin autre que d'assurer une meilleure évacuation des gaz, notamment se produirait entre deux points morts bas, en vue d'augmenter l'intensité de la phase d'admission.
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"Improvements made to four-stroke engines, in particular to star engines".
The invention relates to four-stroke engines; and it relates more particularly (because it is in their case that its application seems to be of the most interest), but not exclusively, among these engines, those in star, for example for airplanes.
Its aim, above all, is to make the said motors such that they respond better than to date to the various desiderata of practice, in particular that the evacuation of the burnt gases takes place relatively completely without one needs to have recourse to great complications.
It consists, mainly, in interposing between the journals of the crankshaft and the bearings of the engines of the type in question rotating eccentric rings, and in pre-
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see means for combining in such a way, the rotation of said rings and that of the aforesaid crankshaft, that the pistons take a different stroke during two successive revolutions constituting a complete cycle of the engine, in particular that the aforesaid pistons allow to remain, at the end of exhaust, a dead space lower than that remaining at the end of compression.
It consists, apart from this main provision, of certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to a certain mode of application (that for which it is applied to star-shaped motors), as well as certain embodiments of the aforesaid provisions; and it relates more particularly still, and this as new industrial products, to the engines of the type in question comprising application of these rings provisions, the special elements specific to their establishment, as well as the sets, fixed or mobile, in particular the vehicles of all kinds such as aircraft, incorporating similar engines.
And it can, in any event, be clearly understood with the aid of the additional description which follows, as well as the appended drawings, which supplement and drawings are, of course, given above all by way of indication.
Figs. 1 and 2, of this drawing, show partially, respectively in longitudinal section according to 1-1 fig.
2 and in cross section according to II-II fig. 1, a three-cylinder star engine established according to the invention.
Fig. 3 is a diagram showing the same engine seen from the front and on a smaller scale.
Figs. 4 to 7, finally, are diagrams relating to the operation of star motors established in accordance with
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invention and respectively three, five, seven and nine cylinders.
According to the invention, and more especially according to that of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which preference should be given, proposing to establish a four-stroke aircraft engine comprising, for example, three cylinders 1 arranged in a star in directions forming between them angles of 120, one takes retort follows or similar manner.
The main components of such an engine are established in any usual way, but instead of mounting the crankshaft 2 directly on bearings integral with the housing, the axis of which would then be fixed, it is interposed, according to the invention, between the journals 3 of the aforesaid crankshaft 2 and the bearings 4 integral with the crankcase 5 of the engine, rotating eccentric rings 6, and means are provided for combining in such a way the rotation of said rings 6 and that of the crankshaft 2, that the pistons 7 leave, at the end of the exhaust, a dead space as small as possible and in any case less than that remaining at the end of the compression time, or, in other words, that each big end 8 comes occupy, at the level of the same cylinder, during two successive revolutions,
positions having a radial offset substantially equal to the height of the compression chamber except for essential clearance.
For this purpose, the axis of the crankshaft is moved away from the axis of the engine by an amount equal to half of the offset that one wishes to obtain and the rings 6 are driven at a speed half that of the crankshaft and in direction reverse. The absolute movement of any point in the city
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brequin 2 is then the result of the composition of its driving movement by the rings 6 and of its relative rotational movement; it is thus that the axis of each big end 8 describes, during a complete cycle of the engine, a curve C such as that represented in FIG. 4.
As regards first of all the establishment and assembly of the aforesaid rings 6, it can be achieved in multiple ways, for example constituting the bronze rings and mounting them on ball bearings, needle bearings, tape bearings, or again simply as shown in the drawing, with gentle friction, in the bearings 4.
In the body of the aforesaid rings, recesses 9 are advantageously provided with the aim of making them lighter, and they can also be made to include, internally, offset surfaces such as ball bearings or of any other type to support the journals 3 of the crankshaft, and, externally, a drum 10 carrying cams 11 suitable for acting on the valve control tappets 12.
Finally, as regards the means for combining the rotation of the rings and that of the crankshaft, one can have recourse, to constitute them, to all kinematic connections (preferably to an epicyclic gear) such that they allow the aforesaid crankshaft to drive in the opposite direction and
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--- t at half speed The above rings.
For this purpose and for example, a pinion 13 is mounted on the crankshaft 2, a ring 14 toothed internally and coaxial with the outer surfaces of the rings 6 is fixed to the casing 5, and between this pinion and this ring gear is interposed planetary gear trains whose axes participate in the rotation of the rings 6, each gear being such that the planetary or planets in contact with the ring gear 14 rotate in the same direction as the crankshaft.
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Thus it is possible, for reasons of symmetry, to provide three sets of sun gears mounted between cheeks 15 made integral in rotation with the rings 6, two of these trains each comprising two sun gears 16 and 17,
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-4-- while the other has \ l18, 19 and 20, the latter two meshing with crown 14.
Although it is possible to provide a kinematic device such as an epicyclic gear train, flexible joint, etc., connecting the crankshaft to the propeller, the drive of said propeller is preferably ensured by fixing directly to the ring 6 earlier, the propeller plate 21, whereby it is unnecessary to have recourse to a separate reduction gear.
Of course, it would be possible, by proceeding as has just been said, to establish star-shaped engines with five, seven, nine or N cylinders.
It would then be sufficient to provide kinematic means making it possible to drive the rings 6 in a rotation opposite to that of the crankshaft and at a speed v given, in revolutions per minute, by the formula
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v = v: eN - 2 assuming that V is the speed of the crankshaft in rpm.
The curves described by the axes of the connecting rod heads are then respectively those shown in FIG. 4, 5, 6 and 7, and according to which at two consecutive passages of a connecting rod head in line with a cylinder, the piston strokes have an offset substantially equal to the height of the dead space at the end of compression.
As a result and whatever the embodiment adopted, motors are obtained whose operation is as follows. When the explosion occurs over a pis-
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tone and assuming that we use the curve instead of the positions of the axis of the big end to represent the movements of the aforesaid piston, the latter is' substantially at top dead center h, the trigger occurs and the The following ascent stroke, to which the escape time corresponds, is extended to top dead center H, for which the evacuation of the burnt gases is almost complete,
the remaining dead space being reduced to the minimum compatible with the possibilities of construction and the need to provide a certain delay in closing the exhaust valve and an advance in opening the intake valve; the admission occurs and the next rise of the piston takes place up to point h, this =: after which the next cycle begins.
In any case, such engines have many real advantages, in particular; that of operating with improved efficiency due to the more complete evacuation of the burnt gases.
As is evident, and as it follows moreover from the foregoing, the invention is in no way limited to that of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various parts, having more especially been indicated; embraces, on the contrary, all the variants, in particular: those where the invention would be applied to single or multi-cylinder engines, or to star engines with an even or odd number of cylinders, and those where the offset between two consecutive strokes of a piston would be intended for a purpose other than ensuring better evacuation of gases, in particular would occur between two bottom dead centers, with a view to increasing the intensity of the intake phase.
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