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Moteur à combustion synchronisé à deux temps sans compresseur.
Les moteurs synchronisés à deux temps, sans compresseur, à deux ou plusieurs cylindres et tiroir commun d'admission pour les carters fermés de manivelle de ces cylindres peuvent recevoir une disposition symétrique en étoile des cylindres, telle qu'elle est usuelle dans les moteurs en étoile, les axes des cylindres faisant entre aux des angles égaux, par exemple de 120 pour un moteur à trois cylindres, et de 90 pour un moteur à quatre cylindres.
Cette disposition symétrique des cylindres n'est pas la plus favorable en ce qui concerne l'encombrement et le poids du moteur, particulièrement pour les moteurs à deux, trois ou quatre cylindres.
Si l'on dispose, dans un moteur en étoile, les cylindres non symétriquement, c'est-à-dire sous des angles réciproques inégaux, donc qu'on ne les répartit pas uniformément sur le cercle, c'est-à- dire par exemple pour un moteur à deux cylindres, qu'on les monte en V au lieu de les décaler de 180 , et pour un trois cylindres, qu'on les dispose en W au lieu de les décaler de 120 , on obtient une dis- position qui réduit le poids et l'encombrement.
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L'objet de l'invention est un moteur comportant une telle dis- position asymétrique des cylindres, disposition avantageuse, rédui- sant l'encombrement et offrant des avantages au point de vue dyna- mique et fabricatio:-, ce moteur étant équipé d'un tiroir rotatif qui, non seulement commande les processus d'admission et de compres- sion pour chaque cylindre, mais règle également la succession correc- te des courses motrices des divers cylindres.
Au dessin annexé sont représentés schématiquement divers exem- ples de réalisation de l'objet de l'invention.
Fig.l est une coupe schématique verticale, par l'axe des cylin- dres d'un moteur à trois cylindres.
Fig.2 est le diagramme des forces pour les trois cylindres de ce moteur.
Fig.3 est une vue de face d'une variante de. moteur à trois cylindres.
Fig.4 est une coupe verticale de ce moteur, suivant l'arbre principal.
Fig.5 à 7 sont des coupes transversales du tiroir rotatif et des transmissions entre l'arbre principal et les axes de manivelle, pour trois rapports différents de transmission.
A la fig.l est représenté un tel moteur en W, à trois cylindres à pistons doubles.
Le moteur se compose de trois ensembles I, II, III identiques, fermés, fixés sur un support 1 (plaque de base ou carter) commun, fixe.
Les axes de manivelle 2, 3 et 4 transmettent les moments tour- nants des divers cylindres à l'axe principal 8 par des engrenages identiques 5, 6, 7 en prise avec la roue dentée 9 clavetée sur l'ar- bre principal 8 du moteur.
Chacun des ensembles I, II, III se compose, comme il est connu, d'un cylindre double 10, 11, 12 avec piston double 13, 14,15, un piston de chaque piston double ayant, comme il est connu, une légère avance dans le mouvement vers le haut ou vers le bas. Aux divers cy- lindres sont fixées les chambres ou carters de manivelle 16, 17, 18
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(chambras. de compression) reliées par le canal 19, 20, respective- ment 21 à l'espace interne des cylindres quand la partie gauche des pistons doublas 13, 14, 15 découvre l'entrée de ce canal.
22, 23, 24 sont les bras respectifs de manivelle, décalés entre eux d'un certain angle . Les échappements des cylindres sont dési- gnés par 25, 26, 27. Les ouvertures d'admission 28, 29, 30 vers les chambres de compression ou de manivelle sont commandées par l'ouver- ture 32 du tiroir rotatif 31 monté dans l'arbre principal 8, de telle sorte que du gaz frais pénètre successivement dans les divers ensembles I, II, III pendant la période d'aspiration.
Conformément à l'invention, les divers cylindres peuvent faire entre eux tout angle [alpha] voulu. Si cet angle [alpha] est de 120 , on revient à la disposition usuelle en étoile (indiquée en pointillés à la fig.l par les têtes des cylindres I et III).
Quand, conformément à l'invention, cet angles est plus petit que 120 (pour les trois cylindres), et est par exemple de 30 com- me à la fig,l, on comprend immédiatement l'avantage considérable réalisé au point de vue compacité (encombrement). pour [alpha]= 30 , l'économie d'encombrement est d'environ 25 %, en largeur et 20 % en hauteur par rapport à la disposition usuelle en étoile où [alpha] = 120 .
Une condition est cependant à remplir : Il faut assurer, main- tenir la succession uniforme et correcte des courses motrices des divers cylindres. Le diagramme des forces donné à la fig.2, qui re- présente la durée et la succession des courses motrices des cylin- dres I, II, III pendant un tour de l'arbre principal 8, ne se main- tient qu'à la condition que # = 120 + [alpha] étant, le décalage de phases de la position de la manivelle 23 de l'ensemble II par rapport à la position de la manivelle 22 de l'ensemble I. Le même décalage existe entre la position de la manivelle de l'ensemble III et la position de la manivelle de l'en- semble II.
Dans le présent exemple, où l'inclinaison des axes des cylindres l'un sur l'autre est de 30 , le décalage de phases des manivelles
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est de 120 + 30 = 150 . Pour [alpha] = 45 , il serait 165 et ainsi de suite.
Les fig.3 et 4 représentent un moteur en W à tiroir plat, dans leque l'angle [alpha] est de 45 . Ici I, II, III désignent encore les trois ensembles séparés avec carters fermés de manivelle, fixés amoviblement par les vis 40 sur la base commune 41. 42 désigne le tiroir plat claveté sur l'arbre principal 43. Il comporte une lumiè- re 45 dont la largeur /3 = 60 . Ce tiroir glisse successivement sur les ouvertures 46-47 et 48 des trois chambres de manivelle, de sorte que l'alimentation en gaz frais peut se faire successivement (pen- dant la période d'aspiration des cylindres) par la chambre annulaire 49 à gaz sur laquelle est monté le carburateur non représenté.
50,51 et 52 sont les axes de manivelle qui, au côté postérieur de la plaque de base, portent les roues dentées 53,54, 55 de même grandeur transmettant les moments tournants des cylindres à la roue dentée 56 de l'arbre moteur 43.
Jusqu'ici, on n'a considéré que les cas (fig.l à 4) où l'arbre principal du moteur a la même vitesse que les arbres de manivelle, donc où le rapport de transmission dans le moteur est de 1 à 1.
L'invention permet également, sans augmentation des dimensions ex- ternes du moteur, de donner à l'arbre principal du moteur un nombre de tours plus grand ou plus petit que celui des arbres ou axes de manivelle, Il suffit a cet effet de changer les roues dentées situées au dos de la plaque commune de base, et de modifier la largeur de la lumière.
Aux fig. 5 à 7 est encore représenté schématiquement le tiroir rotatif combiné avec le jeu de roues dentées. A la fig.5, 60, 61, 62 désignent les ouvertures par lesquelles le gaz frais passe de l'axe creux du tiroir rotatif aux trois chambres de manivelle des ensem- bles (non représentés) I-II-III, quand le tiroir 63 recouvre ces ou- vertures par sa lumière 64. 65-66 et 67 sont les roues dentées mon- tées sur les arbres 68, 69 et 70 de manivelle ; elles sont en prise avec la roue dentée 71 de l'arbre principal 72. A la fig.5, le rap- port de transmission p est toujours comme précédemment égal à 1.
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A la fig.6, ce rapport est égal à 2 ; l'arbre principal 80, avec le tiroir rotatif, ne tourne qu'à la demi-vitesse des axes de manivelle 81; 82, 83. Dans cette figure, 84,85 et 86 sont les conduites d'amenée de gaz frais aux chambres de manivelle.
A la fig.7, le rapport p est égal à 3 (les conduites d'amenée de gaz frais y sont désignées par 90, 91, 92).
Le tiroir rotatif n'a donc plus, pour p différent de 1, la même vitesse de rotation que les axes de manivelle, ceci est indis- pensable cependant si l'on veut maintenir le tiroir dans la réali- sation des fig.l à 5 où p = 1. Il faudrait alors supprimer la liai- son rigide par clavetage entre le tiroir rotatif et l'arbre princi- pal, monter le tiroir fou sur cet arbre, et par une transmission spéciale, lui donner le même nombre de tours que les axes de mani- velle.
Suivant l'invention, cette complication d'une transmission spéciale est évitée du fait que la lumière du tiroir rotatif est multipliée et que son ouverture, sa largeur est différente,
A la fig.5, pour un rapport de transmission p = 1, il n'y a qu'une seule lumière de largeur/3= 600 ; à la fig.6, pour p = 2, il y a deux lumières, chacune de largeur /3 = 30 et à la fig.7, pour p = 3, il y a trois lumières, chacune de largeur /3 = 20 .
La largeur des ouvertures fixes 84,85, 86 fig.6 et 90, 91, 92 fig. 7 correspond toujours à la largeur /3 de la lumière du tiroir rotatif ; leur position est la même et symétrique pour p = 1 et p = 2, tandis qu'elle est dissymétrique pour p = 3. La largeur 3 se détermine par la formule : /3 = 6
P
Si cette condition est satisfaite, le tiroir rotatif peut, pour tous les rapports de transmission p, rester rigidement relié a l'ar- bre principal, ce qui donne de grands avantages constructifs.
Par rapport aux dispositions en étoile connues des cylindres, la disposition conforme à l'invention offre encore les avantages principaux suivants : plus petite largeur du moteur, disparition de l'arbre coudé ; la disposition asymétrique des cylindres permet
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une économie d'encombrement et de poids ; chacun des cylindres for- me avec sa chambre de manivelle un ensemble fermé qui eut être mon- té et démonté en bloc ; tous les organes de commande,tels que cames, soupapes, tringles, etc, disparaissent. Chacun des cylindres est uniformément sollicité et de ce fait uniformément usé. Le moment tournant du moteur est presqu'entièrement uniforme. La transmission a l'intérieur du moteur permet le réglage de toute réduction ou augmentation de vitesse.
L'alimentation centrale de gaz permet une consommation plus faible de combustible et évite les retours de flamme.
REVENDICATIONS.
1. Moteur synchronisé à deux temps, sans compresseur, à deux ou plus de cylindres à carters fermés de manivelle, disposés rayon- nants dans un plan perpendiculaire à l'arbre principal du moteur, caractérisé en ce que les cylindres forment entre eux tout angle voulu, sont disposés asymétriquement, et en ce que les processus d'aspiration et de compression pour chaque cylindre, ainsi que la succession régulière des courses motrices des cylindres sont comman- dés par un tiroir rotatif, rond ou plat, commun, relié rigidement à l'arbre principal du moteur.
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Two-stroke synchronized combustion engine without compressor.
Synchronized two-stroke engines, without compressor, with two or more cylinders and a common intake spool for the closed crank cases of these cylinders can receive a symmetrical star arrangement of the cylinders, as is usual in engines in star, the axes of the cylinders forming equal angles between them, for example 120 for a three-cylinder engine, and 90 for a four-cylinder engine.
This symmetrical arrangement of the cylinders is not the most favorable as regards the size and the weight of the engine, particularly for two, three or four cylinder engines.
If we have, in a star-shaped engine, the cylinders not symmetrically, that is to say under unequal reciprocal angles, so that they are not distributed uniformly over the circle, that is to say for example for a two-cylinder engine, that they are mounted in V instead of shifting them by 180, and for a three-cylinder, that they are arranged in W instead of shifting them by 120, we obtain a dis- position that reduces weight and bulk.
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The object of the invention is an engine comprising such an asymmetrical arrangement of the cylinders, an advantageous arrangement, reducing the bulk and offering advantages from a dynamic and manufacturing point of view: -, this engine being equipped with a rotary spool which not only controls the intake and compression processes for each cylinder, but also regulates the correct succession of the driving strokes of the various cylinders.
Various examples of the object of the invention are schematically represented in the accompanying drawing.
Fig. 1 is a vertical schematic section, taken through the axis of the cylinders of a three-cylinder engine.
Fig. 2 is the force diagram for the three cylinders of this engine.
Fig.3 is a front view of a variant of. three-cylinder engine.
Fig.4 is a vertical section of this engine, along the main shaft.
Fig. 5 to 7 are cross sections of the rotary spool and the transmissions between the main shaft and the crank shafts, for three different transmission ratios.
In fig.l is shown such an engine in W, three cylinders with double pistons.
The engine is made up of three identical, closed sets I, II, III, fixed to a common, fixed support 1 (base plate or casing).
The crank axles 2, 3 and 4 transmit the rotating moments of the various cylinders to the main axle 8 by identical gears 5, 6, 7 in mesh with the toothed wheel 9 keyed on the main shaft 8 of the engine.
Each of the sets I, II, III consists, as is known, of a double cylinder 10, 11, 12 with a double piston 13, 14,15, a piston of each double piston having, as is known, a slight advance in the movement up or down. To the various cylinders are fixed the chambers or crank cases 16, 17, 18
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(compression chambers) connected by channel 19, 20, respectively 21 to the internal space of the cylinders when the left part of the doubla pistons 13, 14, 15 uncovers the entrance to this channel.
22, 23, 24 are the respective crank arms, offset from each other by a certain angle. The cylinder exhausts are denoted by 25, 26, 27. The inlet openings 28, 29, 30 to the compression or crank chambers are controlled by the opening 32 of the rotary spool 31 mounted in the cylinder. main shaft 8, so that fresh gas successively enters the various assemblies I, II, III during the suction period.
According to the invention, the various cylinders can form any desired angle [alpha] between them. If this angle [alpha] is 120, we return to the usual star arrangement (indicated in dotted lines in fig.l by the heads of cylinders I and III).
When, according to the invention, this angle is smaller than 120 (for the three cylinders), and is for example 30 as in fig, 1, one immediately understands the considerable advantage obtained from the point of view of compactness. (bulk). for [alpha] = 30, the space saving is about 25%, in width and 20% in height compared to the usual star arrangement where [alpha] = 120.
However, one condition must be fulfilled: The uniform and correct succession of the driving strokes of the various cylinders must be ensured and maintained. The force diagram given in fig. 2, which represents the duration and the succession of the driving strokes of cylinders I, II, III during one revolution of the main shaft 8, is only maintained the condition that # = 120 + [alpha] being, the phase shift of the position of the crank 23 of assembly II with respect to the position of the crank 22 of assembly I. The same shift exists between the position of the crank of assembly III and the position of the crank of assembly II.
In the present example, where the inclination of the axes of the cylinders to each other is 30, the phase shift of the cranks
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is 120 + 30 = 150. For [alpha] = 45 it would be 165 and so on.
Figs. 3 and 4 represent a W motor with a flat slide valve, in which the angle [alpha] is 45. Here I, II, III also designate the three separate sets with closed crank cases, removably fixed by screws 40 on the common base 41. 42 designates the flat drawer keyed on the main shaft 43. It comprises a light 45 whose width / 3 = 60. This drawer slides successively on the openings 46-47 and 48 of the three crank chambers, so that the supply of fresh gas can be done successively (during the period of aspiration of the cylinders) by the annular gas chamber 49. on which is mounted the carburetor, not shown.
50,51 and 52 are the crank axles which, on the rear side of the base plate, carry the toothed wheels 53,54, 55 of the same size transmitting the rotating moments of the cylinders to the toothed wheel 56 of the motor shaft 43 .
So far, we have only considered the cases (fig. 1 to 4) where the main motor shaft has the same speed as the crank shafts, therefore where the transmission ratio in the motor is 1 to 1 .
The invention also makes it possible, without increasing the external dimensions of the motor, to give the main shaft of the motor a number of revolutions greater or less than that of the shafts or crank shafts. For this purpose, it suffices to change the cogwheels located on the back of the common base plate, and change the width of the lumen.
In fig. 5 to 7 is also shown schematically the rotary slide combined with the set of toothed wheels. In fig. 5, 60, 61, 62 designate the openings through which the fresh gas passes from the hollow axis of the rotary slide to the three crank chambers of the assemblies (not shown) I-II-III, when the slide 63 covers these openings with its light 64. 65-66 and 67 are the toothed wheels mounted on the crank shafts 68, 69 and 70; they are in engagement with the toothed wheel 71 of the main shaft 72. In fig.5, the transmission ratio p is still equal to 1 as previously.
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In fig.6, this ratio is equal to 2; the main shaft 80, with the rotary spool, only rotates at half the speed of the crank shafts 81; 82, 83. In this figure, 84, 85 and 86 are the pipes for supplying fresh gas to the crank chambers.
In fig.7, the ratio p is equal to 3 (the fresh gas supply pipes are designated there by 90, 91, 92).
The rotary spool therefore no longer has, for p different from 1, the same speed of rotation as the crank shafts, this is however essential if we want to keep the spool in the embodiment of fig.l to 5 where p = 1. It would then be necessary to remove the rigid connection by keying between the rotary spool and the main shaft, mount the idle spool on this shaft, and by a special transmission, give it the same number of turns. than the crank pins.
According to the invention, this complication of a special transmission is avoided due to the fact that the light of the rotary drawer is multiplied and its opening, its width is different,
In fig.5, for a transmission ratio p = 1, there is only one lumen of width / 3 = 600; in fig. 6, for p = 2, there are two apertures, each of width / 3 = 30 and in fig. 7, for p = 3, there are three apertures, each of width / 3 = 20.
The width of the fixed openings 84, 85, 86 fig. 6 and 90, 91, 92 fig. 7 always corresponds to the width / 3 of the light of the rotary drawer; their position is the same and symmetrical for p = 1 and p = 2, while it is asymmetrical for p = 3. The width 3 is determined by the formula: / 3 = 6
P
If this condition is satisfied, the rotary slide valve can, for all the transmission ratios p, remain rigidly connected to the main shaft, which gives great constructive advantages.
Compared to the known star-shaped arrangements of the cylinders, the arrangement in accordance with the invention also offers the following main advantages: smaller width of the motor, disappearance of the bent shaft; the asymmetrical arrangement of the cylinders allows
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a saving in size and weight; each of the cylinders, with its crank chamber, forms a closed unit which can be assembled and disassembled as a block; all the control elements, such as cams, valves, rods, etc., disappear. Each of the cylinders is evenly loaded and therefore uniformly worn. The engine turning moment is almost completely uniform. The transmission inside the engine allows the adjustment of any reduction or increase in speed.
The central gas supply allows lower fuel consumption and prevents backfire.
CLAIMS.
1. Synchronized two-stroke engine, without compressor, with two or more cylinders with closed crank cases, arranged radiating in a plane perpendicular to the main shaft of the engine, characterized in that the cylinders form any angle between them desired, are arranged asymmetrically, and in that the suction and compression processes for each cylinder, as well as the regular succession of the driving strokes of the cylinders are controlled by a common rotary spool, round or flat, rigidly connected to the cylinder. the main motor shaft.