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MEMOIRE DESCRIPTIF DEPOSE A L'APPUI DE LA DEMANDE
D'UN BREVET D'INVENTION Moteur à combustion interne,
Cette invention a pour objet un moteur à combustion interne plus particulièrement réalisable comme moteur à deux temps.
Ce moteur a été étudié en vue de posséder notamment les avantages suivants : Il a une force relativement grande comparativement à son poids et une grande efficacité volu- métrique pour une cylindrée donnée, puis la charge de com- bustible contenue dans le oylindre est de qualité telle qu'on obtient de sa combustion la plus grande quantité
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possible de force. Il a un faible poids et peu de pièces mobiles, puis un dispositif assure le balayage du cylindre avec de l'air introduit dans ce cylindre sensiblement à la pression atmosphérique. L'air est fourni au cylindre du moteur par un piston de pompe à mouvement alternatif, qui distribue cet air à basse pression et grande vitesse au cylindre.
Selon un mode de réalisation, les cylindres sont disposés par paires de cylindres fonctionnant successivement et une seule pompe à piston à mouvement alternatif fonc- tionnant à vitesse double de celle du moteur distribue tout d'abord à un cylindre et ensuite à l'autre de l'air sensi- blement à la .pression atmosphérique. Enfin l'orifice d'échap- pement est fermé avant la fermeture de l'orifice d'admission, ce qui fait que la pompe peut être utilisée pour surcharger le cylindre d'air.
Un mode de réalisation de ce moteur, comportant ces caractéristiques et diverses autres qui ressortiront de la description détaillée, est illustré à titre d'exemple sur les dessins annexés, dans lesquels :
La fig, 1 est un plan, avec certaines parties arrachées, de ce moteur à explosion.
La fig. 2 est une coupe longitudinale correspondante, sensiblement suivant la ligne 2-2 de la fig, 1.
La fig. 3 est une coupe élévation transversale, sensi- blement suivant 3-3 de la fig, 1.
Les figs. 4 et 5 sont des sohémas illustrant le pro- cessus de fonctionnement du moteur.
La fig. 6 est une coupe de détail suivant la ligne 6-6 de la fig. 2.
Le moteur dont il s'agit ici est un moteur à
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combustion interne du type Diesel à deux temps. Ce moteur comporte un carter dans lequel un arbre vilebrequin est monté pour tourner et plusieurs cylindres reliés à ce carter, dans chacun desquels se trouve un piston relié de la façon habituelle par une bielle à une manivelle du vilebrequin, Chaque cylindre comporte des lumières d'ad- mission d'air qui sont commandées par le piston, puis à l'extrémité extérieure du cylindre un orifice d'échappement comportant une soupape pour le oommander, Les cylindres sont, de préférence,
disposés par paires de cylindres fonc- tionnant successivement et avec chaque paire de cylindres est associé un mécanisme de pompe comportant une chambre de pompe et un piston fonctionnant à vitesse double de celle du moteur. Le fonctionnement du piston de la pompe est réglé relativement au découvrement des lumières d'ad- mission de façon qu'il ne s'accumule que peu ou même pas de pression dans la chambre de la pompe et que de l'air soit distribué par les lumières d'admission dans le cylin- dre,sensiblement à la pression atmosphérique.
Cet air est, de préférence, distribué dans le cylindre par des lumières disposées tangentiellement, de sorte que le mouvement tour- billonnant de l'air élève les gaz brûlés et balaie complè- tement le cylindre, lorsque les gaz brûlés sont refoulés au dehors par l'orifice d'échappement ouvert. La pompe a des dimensions voulues pour distribuer un volume d'air qui remplit et dépasse le cylindre dans une légère mesure, en le balayant ainsi complètement. Le fonctionnement de la soupape d'échappement est réglé de manière qu'elle se ferme avant les lumières d'admission, de façon que la pompe continue à fournir de l'air en produisant ainsi une
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surcharge d'air frais.
Le combustible est injecté dans la chambre de combustion de la manière usuelle et est complè.. tement mélangé avec l'air, en produisant ainsi la charge explosive. La soupape d'échappement-s'ouvre pendant la course de travail du piston de manière à faire communiquer le cylindre avec l'atmosphère avant l'ouverture des lumières d'admission. La pompe est associée à deux cylindres formant une paire ; elle fournit de l'air tout d'abord à l'un de ces cylindres, ensuite à l'autre.
Le moteur représenté sur les dessins pour illustrer l'invention comporte deux cylindres assujettis à un carter à vilebrequin. Il est toutefois évident qu'on peut établir selon l'invention un moteur comportant tout nombre désiré de paires de cylindres, bien qu'une seule ait été représen- tée. 10 désigne le carter à vilebrequin, qui comporte des raccords 13 dans lesquels sont fixés et supportés une paire de cylindres 14a, 14b. Ces cylindres sont montés en posi- tions diamétralement opposées, à savoir sur les côtés opposés de l'arbre principal 12. Chacun de ces cylindres comporte un prolongement déporté 15 formant un conduit 16 menant en un point d'évacuation des gaz d'échappement.
La soupape d'échappement 17 de chaque cylindre fonctionne pour couper la communication entre la chambre de travail du cylindre et le conduit 16 à des temps déterminés et réglés par le fonctionnement de la tige-poussoir de soupape 18, qui est animée d'un mouvement alternatif par une came 19 fixée sur l'arbre principal 12. Un ressort de soupape 20 du type usuel est prévu pour appliquer la soupape contre son siège dans la position de fermeture,
Près de la soupape d'échappement, chaque cylindre
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comporte aussi un dispositif distributeur de combustible 21 de tout type approprié, Ce dispositif d'alimentation est bien connu dans cette technique mais, étant donnée sa construction particulière et son fonctionnement ne fo pas partie de la présente invention, il n'est représenté que schématiquement.
Plusieurs lumières 22 de direction tangentielle (Fi débouchent dans la chambre de chaque cylindre 14a, 14b p y admettre une charge fraîche d'air. Ces lumières commun quent avec un tuyau distributeur 28 communiquant lui-même avec l'espace de refoulement d'une pompe. Cette pompe es représentée dans la fig. 3 comme étant constituée par un cylindre 24 et un piston 25 mobile dans ce cylindre dont l'extrémité est fermée par un fond 26 ménageant une comm@ nication avec le tuyau d'admission 23 et une autre commu@ cation avec le boisseau 27 alun tiroir rotatif 28 fixé si un arbre 29, Cet arbre porte à l'extérieur du boisseau 27 un pignon conique 30 en prise avec un autre pignon coniq 31 fixé sur un arbre 32 tournant dans une console support par le corps de la pompe.
L'extrémité inférieure de l'art 32 porte un pignon conique 33, en prise avec un pignon oonique 84, fixé sur l'extrémité d'un vilebrequin de pomp 35, tournant dans des paliers ménagés dans les flasques d'extrémités 11 du carter à vilebrequin du moteur..Le vilebrequin de pompe 35 porte un pignon 36 en prise avec un pignon 37 fixé sur l'arbre principal 12 (figs. 2 et 3) et il comporte une manivelle en prise avec l'extrémité de la bielle 38 de la pompe qui imprime un mouvement de va- et-vient au piston 25 de la pompe.
Comme le montre la fig. 2, la manivelle 12a de l'arb
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principal 12 attaque deux bielles 39a, 39 , qui sont reliées à des pistons correspondants 40a, 40b par les axes-tourillons 41a, 41b de la manière usuelle. Les pistons 40a, 40b pren- nent un mouvement alternatif dans les cylindres correspon- dants 14a, 14b et, pendant des parties prédéterminées de leurs courses, ces pistons couvrent et découvrent les lu- mières 22.
Les principes de l'invention ressortent clairement de la description qui suit du fonctionnement du moteur. Comme on l'a indiqué, le moteur est du type Diesel à deux temps dans lequel la charge est comprimée et amenée à exploser à chaque mouvement alternatif du piston. De l'air frais est admis par le tuyau distributeur d'admission 23 et les lu- mières 22, puis du combustible est admis par l'injection du dispositif distributeur de combustible 21 à un moment réglé convenable au cours de chaque cycle de mouvement alternatif du piston.
On suppose ici que le moteur commence juste un cycle lorsque son piston gauche 40b est au point mort, c'est-à- dire à l'extrémité de son mouvement vers la gauche ou de compression. La'continuation de la rotation de l'arbre prin- oipal 12 par inertie amène la manivelle 12a à dépasser le point mort, de sorte que le piston 40b est déplacé vers la droite (fig. 2) sous l'action de la détente des gaz, pour entrainer l'arbre principal 12 de la façon habituelle.
Cette action continue jusqu'à ce que le fond du piston s'approche des lumières d'admission 22 du cylindre corres- pondant 14b. A ce moment, la came 19 intervient pour ouvrir la soupape d'échappement 17, de sorte que les gaz qui se détendent sont évacués par le oanal d'échappement 16 du @
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cylindre correspondant et que la pression à l'intérieur du cylindre 14b tombe rapidement vers la pression atoms phérique Pendant ce temps, le piston 40b a maintenu les lumières correspondantes 22 fermées.
Peu après, le piston 40b déoou.. vre les lumières correspondantes 22 (position de la fig. 4) lorsque le piston continue à se déplacer vers la droite. b A ce moment, la pression à l'intérieur du cylindre 14 est toute proche de la pression atmosphérique et la chambre du cylindre est pleine de gaz de combustion.
' Le piston de pompe 25 a maintenant atteint le point bas de sa course et commence tout juste à s'élever (fig. 3) pour refouler l'air oontenu dans son cylindre. Il faut cependant remarquer que les lumières et canaux du tuyau distributeur d'admission ont une très grande section et que par suite l'air se déplace librement à basse pression, puis augmente sa vitesse dans le cylindre 14b,en entrant tangei tiellement et 'en provoquant un tourbillonnement près du fond du piston, ce qui déplace les gaz de oombustion en masse et les refoule au delà de la soupape d'échappement 17, qui reste ouverte. Le piston 40b oontinue son mouvemen vers la droite jusqu'à ce que sa manivelle 12a atteigne l'autre point mort de la façon habituelle.
Ensuite, le piston 40a se trouvant dans le cylindre 14a entre en action d'une manière analogue pour faire avancer l'arbre principal 12 d'un nouvel angle de 180 .
Pendant ce nouveau mouvement de rotation, l'arbre 12 repousse le piston 14b dans la position de la fig. 2.
Pendant la première partie de ce mouvement, le piston 40b laisse encore les lumières 22 découvertes, La vitesse de mouvement de l'arbre 35 de la pompe est sensiblement doub
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de celle de l'arbre principal 12, parce que le pignon 37 a un nombre de dents double de celui du pignon 86. En consé- quence, le piston 25 de la pompe s'écarte de son point mort inférieur à une vitesse accélérée et atteint, de préférence, le point mort supérieur sensiblement au moment où les lumières 22 sont de pouveau fermées par le piston 40b (position de la fig. 5).
Il est préférable de faire fermer la soupape d'échappement 17 avant ce moment et aussi de calculer le diamètre du cylindre 24 de la pompe et la course du piston 25 de cette pompe de façon qu'environ 5 % de l'air frais qui arrive soit refoulé au delà de la soupape d'échap- pement 17 avant que cette soupape se ferme, afin d'assurer un balayage complet de la chambre du cylindre.
Le fonctionnement du tiroir tournant 28 est réglé par le mécanisme de commande de ce tiroir, de façon qu'il soit fermé pendant que le piston 25 monte dans la fig. 3, mais qu'il s'ouvre et admette de l'air dans le sens de la flèche pendant la descente du piston 25.
Il est évident que l'injection de combustible est effectuée, avec un moteur du type Disel, par le dispositif d'alimentation en combustible 21, qui est représenté sché- matiquement en un point approprié du mouvement du piston correspondant. Le mécanisme de la pompe et la soupape d'échappement 17 sont pareillement coordonnés de préférence de manière qu'une surcharge d'air soit refoulée dans le oy- lindre avant que ses lumières 22 soient fermées par le piston correspondant. Le passage libre et sans gêne notable permis à l'air qui arrive lorsque les lumières 22 sont découvertes et le mouvement tourbillonnant de l'air quand il entre dans le cylindre empêchent tout mélange notable de
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l'air frais avec les gaz de combustion de la charge pré- cédente.
De ce fait, le balayage est complet, car il n'y pratiquement pas d'état différentiel de pression entre l'a frais et les gaz de combustion au moment où l'air frais commence à entrer dans le cylindre.
Le piston de la pompe se déplace deux fois plus vite que les pistons du moteur ; il alimente tout d'abord l'un des cylindres et ensuite l'arbre. Ceci permet de fournir au carter du moteur un grand volume d'air à une pression relativement basse et pendant un angle de mouvement rela. tivement faible du piston qui commande les lumières d'admi sion, Cet agencement de la pompe servant à refouler de l'air au cylindre permet de distribuer à ce dernier un volume d'air suffisant pour assurer un balayage complet de gaz et pour qu'une faible quantité de l'air dépasse le cy- lindre. Comme on l'a indiqué ci-dessus, la soupape d'échap pement se ferme avant la fermeture des lumières d'admissic de sorte que la pompe distribue une surcharge d'air au cylindre.
Il est évident que de nombreuses modifications peuven être apportées à la disposition des cylindres, des lumière et orifices d'admission et d'échappement, ainsi que du mécanisme de pompe, sans sortir du cadre de l'invention.
La disposition des cylindres par paires de cylindres oppos l'un à l'autre est cependant préférable, car les bielles des pistons sont alors reliées à la même manivelle et les pièces de commande sont ainsi réduites au minimum. Ceci permet aussi de construire le moteur relativement léger, fort et durable. On obtient ainsi un moteur qui est parti- oulièrement approprié aux constructions aéronautiques.
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Mais il est bien évident que ce moteur peut aussi ëtre adapté et utilisé pour d'autres usages, car le balayage complet des cylindres non seulement donne un moteur léger ayant une grande efficacité, mais permet de construire égale- ment un moteur du type Diesel dans lequel il ne s'échappe que peu ou même pas de fumée dans les gaz d'échappement.
REVENDICATIONS
1.- Un moteur à combustion interne du type Diesel comportant un cylindre, un piston prenant un mouvement al- ternatif dans ce cylindre, des orifices d'admission et d'échappement, un de ces orifices étant placé à l'extrémité intérieure du cylindre et commandé par le piston tandis que l'autre est disposé à l'extrémité extérieure du cylindre, et une soupape pour commander ce dernier, caractérisé par un dispositif pour distribuer de l'air par les orifices d'ad- mission au cylindre, constitué par une pompe à piston fonctionnant pour refouler de l'air dans le cylindre sensi- blement à la pression atmosphérique pendant le temps de balayage et en volume suffisant pour balayer complètement le cylindre.