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" Perfectionnements apportés qux moteurs à combustion interne à distribution par soupapes ."
L'invention est relative aux moteurs à combustion interne, notamment à allumage par bougies, avec distribution par soupapes, et plus spécialement pour véhicules automobiles ou autres engins.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces moteurs tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pra- tique, notamment que la construction de la culasse et de ses organes soit rendue plus simple et plus rationnelle.
Elle consiste, prinoipalement, dans ces moteurs, à donner à la chambre de combustion une allure hémisphérique avec une ouver- ture de diamètre inférieur à celui de l'alésage, de façon à cons- tituer un rebord que le piston vient affleurer à son point mort haut, déterminant alors une turbulence en jet d'eau vers le sommet de la culasse, où se produit l'allumage.
Elle comprend,, mise à part cette disposition principale, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en meme temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment ; une deuxième disposition -- relative, d'une façon générale, aux dispositifs comprenant au moins un organe en déplacement alternatif et soumis à l'action de moyens élastiques, notamment aux soupapes pour moteurs à combustion interne -- consistant à réaliser lesdits moyens à l'aide de barres ou fils travaillant en torsion;
et une troisième disposition -- relative aux moyens élastiques, en particulier pour dispositifs à mouvements alternatifs tels que venant d'être visés -- oonsistant à leur faire comprendre au moins un élément (barre, fil, etc.) dont une partie travaille à la tor- sion et une autre (notamment faisant suite à la précédente et cou- dée par rapport à elle) peut éventuellement travailler à la flexion.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'applica- tion (celui pour lequel on l'applique aux moteurs à combustion in- terne), ainsi que certains modes de réalisation, desdites disposi- tions;. et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de
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produits industriels nouveaux, les ensembles du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les engins (notamment les véhicules automobiles) comprenant de tels ensembles ou 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 ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
Les fig. 1 à 3 de ces dessins montrent respectivement en élévation, en plan (portions en coupe) et en vue de côté suivant III-III fig. 2, un moteur à combustion interne établi conformément à l'invention.
La fig. 4 montre, semblablement à la fig. 3, mais partiellement, certains organes de ce moteur, selon une variante de l'invention.
Les fils. 5 à 7 montrent, en coupe axiale par un cylindre, le même moteur selon trois autres modes de réalisation de l'invention.
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 par exemple d'établir un moteur à piston à combustion interne avec soupapes et allumage par bougies, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
On agence ce moteur, dans Ion ensemble, de toute manière connue et, pour ce qui est plus spécialement de la chambre de combustion à faire comporter au cylindre ou à chaque cylindre, on lui donne une allure hémisphérique avec une ouverture de diamètre inférieur à celui de l'alésage, de façon à constituer un rebord que le piston vient affleurer à son point mort haut.
Ledit piston provoque alors une turbulence en jet d'eau, c'est-à-dire dirigée vers le sommet de la culasse, de sorte que les gaz sont amenés à monter du centre du piston vers ledit sommet, pour redescendre ensuite le long des parois; de ce fait, ils viennent balayer la zone où se trouvent généralement placées les bougies et aident ainsi à la propagation de la flamme.
Par ailleurs et si l'on considère le piston pendant sa course de retour consécutive à l'allumage et à la combustion, l'espace annulaire qui s'ouvre entre le susdit rebord et le piston constitue une région favorable à la propagation du front de flamme, juste à un moment où la combustion tend à s'accélérer et à se transformer en onde de choc ; l'entrée en jeu de cet espace périphérique, en augmentant le rapport surface/volume, tend à refroidir les gaz, donc à combattre les phénomènes d'accélération de la combustion et d'onde de choc.
Il est à noter qu'un tel rebord existait déjà sur des moteurs à fourreaux distributeurs, mais il n'était qu'une conséquence de la structure de ces moteurs et, de toute façon, on n'avait pas envisagé un tel agencement pour les moteurs à soupapes que concerne la présente invention.
Sur les dessins (fig.l à 6), on a représenté un: moteur à soupapes en tête 12, avec bougies 23 disposées vers le fond (éventuellement à son sommet) de la chambre de combustion 1, laquelle présente, comme illustré, une allure hémisphérique, avec @
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son rebord 2 faisant saillie à l'intérieur de l'alésage du cylindre, oonstituant ainsi un rebord annulaire 3 d'une certaine largeur.
Ladite largeur, pour un moteur de cylindre déterminée (donc de volume de ohambre de combustion également déterminé), sera plus ou moins variable, selon la,forme de la chambre et selon le rapport course/alésage; il y aura d'ailleurs intérêt, selon l'invention et en vue d'accroître la largeur de ce rebord, à choisir pour ledit rapport une valeur assez faible, même inférieure à 1; c'est le cas pour le moteur représenté sur les dessins, où l'on voit (fige 2) que la oourse L est inférieure au diamètre d.
Il convient d'ajouter que le rebord 3, de même que les surfaces correspondantes du piston, peuvent recevoir toutes formes appropriées susceptibles de modifier - notamment d'améliorer certains au moins des effets venant d'être indiqués.
C'est ainsi que l'on peut par exemple, pour augmenter la turbulence ; ou bien se contenter de faire comporter au piston des moyens déflecteurs appropriés, de forme de révolution ou non, ces moyens étant constitués par exemple (fig. 5) par un épaulement circulaire 4 de diamètre inférieur à celui du bord 2 de la chambre de combustion ; ou bien prévoir pour le rebord 3, de même que pour portion au moins de la surface intérieure 5 du piston, une certaine conicité ou convexité (fig. 6 et 7); ou bien avoir recours à tous autres dispositifs adéquats.
La chambre de combustion, au lieu d'être complètement à l'intérieur de la culasse, pourrait être disposée partie dans celle-ci et partie dans le piston, comme représenté en 1 et 6 sur la fig. 7. La cavité 6 peut être - mais non nécessairement sphérique, de même rayon quela cavité 1 ou de rayon différent.
On a supposé sur cette figure que la cavité 1 était de Volume suprieur à celui de la cavité 2; ce pourrait être l'inverse; elles pourraient aussi être de même volume.
Enfin, pour ce qui est des soupapes et de leurs commandes, on procède, pour les réaliser, de toute manière connue, étant entendu qu'il y a intérêt à prévoir des soupapes en tête telles que 7, avec culbuteurs 8 montés pivotants en 9, à la manière ordinaire, autour d'axes 10 supposés creux sur le dessin. On voit que la forme sphérique de la chambre de combustion (notamment hémisph- :bique) est favorable au montage de telles soupapes, car elle permet d'adopter pour celles-ci, disposées selon des axes par exemple concourants et avantageusement à 90 des dimensions plus grandes que s'il s'agissait de soupapes d'axes parallèles, comme c'est le cas pour les chambres de compression à fond plat,
Le refroidissement peut se faire par eau ou par air, comme représenté.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient un moteur dont le fonctionnement ressort suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'insister à son sujet et qui présente, par rapport aux moteurs du genre en question déjà existants, de nombreux avantages, pour la plupart indiqués plus haut et pouvant se résumer ainsi : celui de permettre une turbulence; celui de tendre à supprimer les ondes de choc;
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celui de permettre d'améliorer le refroidissement des soupapes, grâce à l'accroissement de leurs dimensions; celui, pour les mêmes raisons, d'améliorer le remplissage àt l'échappement; et celui de permettre de réduire l'encombrement de la culasse et d'augmenter, en proportion, les surfaces de refroidissement.
Et, ou bien l'on se contente de procéder comme il vient d'être dit, ou bien - et mieux - on a recours encore à certaines autres dispositions - telles que les suivantes - susceptibles, le cas échéant, d'être utilisées isolément.
Selon l'une de ces dispositions -- relative aux moyens élastiques à faire coagir avec un organe en mouvement alternatif, organe que l'on supposera, dans ce qui suit, constitué par une soupape appartenant à un moteur tel que visé plus haut ou à tout autre moteur -- on constitue essentiellement lesdits moyens par au moins un élément travaillant en torsion.
Et avantageusement, dans l'application envisagée, on fait passer cet élément (fil d'acier pour ressorts de soupapes, corde à piano, barre, etc.) à l'intérieur de l'axe du culbuteur, lorsque ce dernier est prévu.
Ledit élément est représenté en 11 sur les figo 3 et 4; il est entendu qu'il peut soit être disposé seulement sur une partie de la longueur de l'axe-support 10, soit être disposé sur toute la longueur (fig. 3), soit faire saillie à l'extérieur dudit axe ou à l'intérieur du bâti supportant ce dernier (fig. 4), le tout étant agencé de façon à donner lieu à l'élasticité désirée.
Le montage de l'élément 11 est effectué de façon que celui-ci soit fixé, à l'une de ses extrémités, à son support 10, tandis que, à son autre extrémité, il est relié directement ou indirectement à la tige 12 de la soupape.
Du côté du support, la fixation s'opère par exemple ; soit par serrage de l'élément 11 dans un dispositif approprié, comme représenté sur la fig. 3, où l'on a supposé que ce disposi- tif était constitué par un collier 13 à vis ou clavette 14, l'extrémité de l'élément 11 étant faite carrée (ou autre) pour empêcher la rotation; soit, plus simplement et comme représenté fig. 4, par des cannelures 15.
Cette dernière figure se rapporte au cas où l'élément 11 est prolongé vers l'extérieur et où, à cet effet, l'axe 10 comporte lui-même un prolongement approprié.
On pourrait aussi recourber la susdite extrémité vers l'extérieur et l'ancrer sur tout dispositif ad hoc.
Du côté de la soupape, il y a intérêt -- selon une autre disposition de l'invention -- à prolonger l'élément 11 par une sorte de fourchette 16 forgée (de préférence à même le fil) qui vient appuyer sous une cuvette 17 solidaire de la queue de soupape par tout moyen connu.
Un dispositif élastique de ce genre travaille à la ten- sion sur toute sa partie rectiligne, tandis que la partie coudée 16 peut éventuellement travailler à la flexion. On va montrer que les conditions de travail de la matière sont parfaitement respectées.
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En effet, si l'on considère deux sections voisines du coude tel que 18 (fig.l), l'une travaillant à la torsion et l'autre à la flexion, on sait que le moment d'inertie à la torsion est double du moment d'inertie à la flexion; mais que par ailleurs, d'une part, la limite élastique de la résistance à la torsion est voisine de la moitié de celle de la résistance à la flexion et, d'autre part, pour les aciers très durs (ce qui est le cas), la limite élastique à la flexion est très voisine de la résistance à la rupture, conditions qui justifient pleinement l'adoption du susdit dispositif.
Enfin, il est bien entendu que l'invention s'applique à tous genres de moteurs et c'est seulemmt à titre d'exemple que l'on a représenté un moteur à deux cylindres opposés, à axes horizontaux, avec carter situé à la partie inférieure, en 19. Les cames 20 com- mandent la tringlerie 22 des culbuteurs par des pistons 21.
On note que ce moteur, dont ltalésage est plus grand que la course, a une allure particulièrement ramassée qui conviendra à son montage sur un véhicule, notamment sur un véhicule à cabine avancée disposée au-dessus du moteur*
Comme il va de soi et comme 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 été plus spécialement envisagéx; elle en embrasse, au oontraire, toutes les variantes.
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"Improvements made to internal combustion engines with valve distribution."
The invention relates to internal combustion engines, in particular with spark ignition, with valve distribution, and more especially for motor vehicles or other vehicles.
Its aim, above all, is to make these engines such that they respond better than hitherto to the various requirements of practice, in particular that the construction of the cylinder head and its components be made simpler and more rational.
It consists, mainly, in these engines, in giving the combustion chamber a hemispherical appearance with an opening of diameter smaller than that of the bore, so as to constitute a rim that the piston comes flush with its point. dead top, then determining a water jet turbulence towards the top of the cylinder head, where ignition occurs.
It comprises ,, apart from this main provision, certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below, in particular; a second arrangement - relating, in general, to devices comprising at least one member in reciprocating movement and subjected to the action of elastic means, in particular to valves for internal combustion engines - consisting in producing said means by means of 'using bars or wires working in torsion;
and a third provision - relating to elastic means, in particular for devices with reciprocating movements such as those referred to - oonsisting in making them understand at least one element (bar, wire, etc.), part of which works at the torsion and another (in particular following on from the previous one and bent in relation to it) can possibly work on flexion.
It relates more particularly to a certain mode of application (that for which it is applied to internal combustion engines), as well as certain embodiments, of said arrangements. and it aims, more particularly still and as a
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new industrial products, assemblies of the kind in question comprising the application of these same provisions, special elements specific to their establishment, as well as machines (in particular motor vehicles) comprising such assemblies or 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 to 3 of these drawings show respectively in elevation, in plan (portions in section) and in side view along III-III fig. 2, an internal combustion engine established in accordance with the invention.
Fig. 4 shows, similarly to FIG. 3, but partially, certain components of this engine, according to a variant of the invention.
The sons. 5 to 7 show, in axial section through a cylinder, the same engine according to three other embodiments of the invention.
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 it seems that preference should be given, proposing for example to establish an internal combustion piston engine with valves and spark ignition, the procedure is as follows or analogously.
This engine is arranged, in ion together, in any known manner and, as regards more specifically the combustion chamber to be made to include the cylinder or each cylinder, it is given a hemispherical appearance with an opening of diameter smaller than that. of the bore, so as to form a rim which the piston comes flush with its top dead center.
Said piston then causes a water jet turbulence, that is to say directed towards the top of the cylinder head, so that the gases are caused to rise from the center of the piston towards said top, to then descend along the walls; therefore, they sweep the area where the candles are generally placed and thus help the flame spread.
Furthermore and if we consider the piston during its return stroke following ignition and combustion, the annular space which opens between the aforesaid rim and the piston constitutes a region favorable to the propagation of the front of flame, just at a time when combustion tends to accelerate and transform into a shock wave; the entry into play of this peripheral space, by increasing the surface / volume ratio, tends to cool the gases, and therefore to combat the phenomena of combustion acceleration and shock waves.
It should be noted that such a rim already existed on engines with distributor sleeves, but it was only a consequence of the structure of these engines and, in any case, such an arrangement had not been envisaged for them. valve engines to which the present invention relates.
In the drawings (fig. 1 to 6), there is shown a: overhead valve engine 12, with spark plugs 23 disposed towards the bottom (possibly at its top) of the combustion chamber 1, which has, as illustrated, a hemispherical look, with @
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its rim 2 projecting inside the bore of the cylinder, thus forming an annular rim 3 of a certain width.
Said width, for a determined cylinder engine (therefore also determined combustion chamber volume), will be more or less variable, depending on the shape of the chamber and depending on the stroke / bore ratio; it will also be advantageous, according to the invention and with a view to increasing the width of this rim, to choose for said ratio a fairly low value, even less than 1; this is the case for the motor shown in the drawings, where it can be seen (fig 2) that the oourse L is less than the diameter d.
It should be added that the rim 3, as well as the corresponding surfaces of the piston, can receive any suitable shape capable of modifying - in particular improving at least some of the effects which have just been indicated.
This is how one can for example, to increase the turbulence; or else be satisfied with having the piston include appropriate deflector means, of revolution or not, these means being constituted for example (fig. 5) by a circular shoulder 4 of diameter smaller than that of the edge 2 of the combustion chamber ; or provide for the rim 3, as well as for at least a portion of the internal surface 5 of the piston, a certain taper or convexity (fig. 6 and 7); or else use any other suitable device.
The combustion chamber, instead of being completely inside the cylinder head, could be disposed partly in the latter and partly in the piston, as shown at 1 and 6 in fig. 7. The cavity 6 can be - but not necessarily spherical, of the same radius as the cavity 1 or of a different radius.
It was assumed in this figure that the cavity 1 was of greater volume than that of the cavity 2; it could be the other way around; they could also be of the same volume.
Finally, with regard to the valves and their controls, to achieve them, one proceeds in any known manner, it being understood that it is advantageous to provide overhead valves such as 7, with rocker arms 8 mounted to pivot at 9. , in the ordinary way, around axes 10 supposedly hollow in the drawing. It can be seen that the spherical shape of the combustion chamber (in particular hemispherical) is favorable to the mounting of such valves, because it makes it possible to adopt for them, arranged along axes for example concurrent and advantageously at 90 dimensions larger than if they were valves with parallel axes, as is the case with flat-bottomed compression chambers,
The cooling can be done by water or by air, as shown.
As a result of which, whatever the embodiment adopted, an engine is obtained whose operation emerges sufficiently from the above for it to be unnecessary to dwell on it and which presents, compared with engines of the type in question already existing, many advantages, for the most part indicated above and which can be summarized as follows: that of allowing turbulence; that of tending to suppress shock waves;
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that of making it possible to improve the cooling of the valves, thanks to the increase in their dimensions; that, for the same reasons, to improve the filling at the exhaust; and that of making it possible to reduce the size of the cylinder head and to increase, in proportion, the cooling surfaces.
And, either we are content to proceed as it has just been said, or else - and better still - we have recourse to certain other provisions - such as the following - which may, if necessary, be used in isolation. .
According to one of these provisions - relating to the elastic means to coact with an organ in reciprocating motion, a member which will be assumed, in what follows, to be constituted by a valve belonging to an engine as referred to above or to any other motor - said means are essentially constituted by at least one element working in torsion.
And advantageously, in the envisaged application, this element (steel wire for valve springs, piano wire, bar, etc.) is passed inside the axis of the rocker arm, when the latter is provided.
Said element is shown at 11 in Figs 3 and 4; it is understood that it can either be arranged only over part of the length of the support axis 10, or be arranged over the entire length (FIG. 3), or project outside said axis or on the side. 'inside the frame supporting the latter (Fig. 4), the whole being arranged so as to give rise to the desired elasticity.
The element 11 is mounted so that it is fixed, at one of its ends, to its support 10, while, at its other end, it is connected directly or indirectly to the rod 12 of the valve.
On the support side, the fixing takes place for example; either by clamping element 11 in a suitable device, as shown in FIG. 3, where it has been assumed that this device consists of a collar 13 with a screw or key 14, the end of the element 11 being made square (or the like) to prevent rotation; or, more simply and as shown in fig. 4, by grooves 15.
This latter figure relates to the case where the element 11 is extended outwards and where, for this purpose, the axis 10 itself comprises an appropriate extension.
One could also bend the aforesaid end outwards and anchor it on any ad hoc device.
On the valve side, it is advantageous - according to another arrangement of the invention - to extend the element 11 by a sort of forged fork 16 (preferably directly on the wire) which comes to rest under a bowl 17 integral with the valve stem by any known means.
An elastic device of this type works on tension over its entire rectilinear part, while the bent part 16 can possibly work on bending. We will show that the working conditions of the material are perfectly respected.
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Indeed, if we consider two neighboring sections of the elbow such as 18 (fig.l), one working in torsion and the other in bending, we know that the moment of inertia in torsion is double from moment of inertia to bending; but that in addition, on the one hand, the elastic limit of the resistance to torsion is close to half that of the resistance to bending and, on the other hand, for very hard steels (which is the case ), the elastic limit at bending is very close to the breaking strength, conditions which fully justify the adoption of the aforesaid device.
Finally, it is understood that the invention applies to all types of engines and it is only by way of example that an engine has two opposed cylinders, with horizontal axes, with a housing located at the lower part, at 19. The cams 20 control the linkage 22 of the rocker arms by pistons 21.
It should be noted that this engine, whose bore is larger than the stroke, has a particularly compact appearance which will suit its mounting on a vehicle, in particular on a vehicle with an extended cabin placed above the engine *
As goes without saying and as it follows moreover already 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 been more especially consideredx; on the contrary, it embraces all the variants.