<Desc/Clms Page number 1>
MOME DESCRIPTIF dépose à 1,',appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION Sven Severin Hansen " Améliorations dans les moteurs à combustion interne ou y relatives".
Priorité de 2 demandes de brevet déposées en Suède les ler février 1944 et 9 janvier 1945.
La présente invention se rapporte à des moteurs à com- bustion interne fonctionnant suivant la cycle à deux bemps ou suivant le principe du cycle à quatre temps qui sont pour- vus d'un canal de raccordement, adapté de manière à pouvoir être coupé, entre le cylindre moteur et une avant-chambre dans laquellela combustiblepeut 'être introduit pendant que la chambra est coupée du cylindre moteur Généralement, une telle avant-chambre, pouvant être coupée du cylindre moteur, est disposée pour rendre possible l'introduotion du combusti- ble à basse pression, de manière à permettre l'emploi d'une pompe d'injection plus simple .
La présente invention a,pour objet d'assurer d'autres avantages et surtout de faciliter une augmentation considérable du rendement du moteur par une méthode spéciale de contrôler le moment où l'avant-chambre et le cylindre moteur sont mis en communication l'une avec
<Desc/Clms Page number 2>
l'autre , ainsi que par des arrangements appropriés au moyen desquels ledit moment peut être contrôlé par rapport aux facteurs de fonctionnement caractéristiques du moteur , surtout le nombre de tours du moteur ou la puissance de celui- ci.
Suivant l'invention, la méthode se distingue principale- ment par le fait que le moment auquel l'organe de contrôle ouvre la communication entre l'avant-chambre et le cylindre moteur est changé d'une telle manièrepar rapport à des modifications du nombre de tours du moteur que l'ouverture de la communication a lieu plus tôt, pendant le cycle d'opéra- tions du moteur, à un nombre plus élevé de tours qu'à un nombre plus bas. Par le fait que l'ouverture de la communica- tion peut 'être adaptée exactement par rapport au nombre de tours, il sera possible d'atteindre un rendement particulière- ment élevé du moteur.
L'allumage du combustible peut être effectué de plusieurs manières suivant le type du moteur employé dans la réalisation de la méthode . L'allumage est effectué de la manière la plus simple en admettant l'air chaud, comprimé jusqu'à la pression nécessaire, de l'espace de compression dans l'avant-chambre par l'ouverture de la communication entre 1'avant-chambreet le cylindre moteur. Toutefois, il est concevable d'employer des bougies d'allumage, des organes d'incandescence ou des piè- ces semblables pour l'allumage du combustible, particulière- ment dans les cas où la température de compression n'est pas suffisante à cet effet ou quand il est désirable de commen- cer l'allumage à un autre moment que celui à partir duquel l'espace de compression et avant-chambre sont mis en communica- tion.
Toutefois, la moment de l'allumage doit généralement dépendre dans une certaine mesure du moment de l'ouverture de la communication.
L'invention peut être appliquée aussi bien aux moteurs à deux temps qu'aux moteurs à quatre temps. On peut employer
<Desc/Clms Page number 3>
des combustibles plus lourds aussi bien quedes combusti- bles plus volatiles que ceux employés ordinairement pour faire marcher un moteur construit suivant l'invention. En particulier,,par l'emploi de combustibles volatiles comme @ l'essence, le benzol et des substances similaires on ob- tient l'avantage que l'obtention d'un degré de compression très élevé est facilité sans qu'il se produise des phéno- mènes de cognement.
Un moteur construit suivant l'invention est pourvu d'un organe pour le contrôle du moment à partir duquel la communication est ouverte, ledit organe étant construit de telle manière que la communication peut relativement au cycle de fonctionnement être ouverte plu s t8t à un nombre de tours du moteur plus élevé qu'à un nombre plus bas.
Différentes dispositions peuvent 'être prévues pour le ré- glage de l'organe de contrôle, et quelques réalisations seront décrites ci-dessous.
Les dessins ci-joints illustrent différents exemples d'application de l'invention. Les figures 1à 3 se rap- portent à un moteur à deux temps et les figures 4 à 6 à un moteur à quatre, temps. La figure 1 montre en section axiale un moteur avec un dispositif de contrôle suivant l'invention. La figure 2 montre une coupe de l'avant- ,chambre et des organges voisins à une échelle plus grande, .perpendiculaire au paln de la figure 1,et la figure 3 montre le mécanisme de contrôle vu de droite dans la figure 1. La figure 4 montre une coupe axiale d'un moteur à quatre temps à soupapes supérieures avec un dispositif de contrô- le suivant l'invention , et la figure 5 est une illustra- tion à une échelle plus grande d'une .partie de l'organe de contrôle et de la partie voisine du canal de raccorde- ment antre l'avant-chambre et le cylindre moteur.
La figure 6 montre une'autre réalisation du dispositif de confie,
<Desc/Clms Page number 4>
partiellement en section.
Dans les figures 1 à 3 des dessins, 1 désigne le cylindre moteur du moteur, 2 la chambre de compression, 3 l'avant-ohambre et 4 le canal deraccordement entre ladite chambre et l'avant-chambre . Le cylindre moteur 1, qu est garni d'une chemise d'eau ici, comprend une ouverture d'aspiration 5 à contrôle par piston , qui con- duit au carter du vilebrequin 6 jouant le rôle d'un carter de pompe, un canal de trop-plein 7 pour l'air du carter du vilebrequin, un orifice d'admission 8 et un orifice de sortie 9, qui sont tous les deux à contrôle par piston. L'avant-chambre 3 forme avec le canal de raccordement 4, une partie émergente sur le cylindre moteur 1. Le piston du moteur, la bielle et le vilebre- quin sont désignés respectivement par 12, 11 et 10'.
Un dispositif pour l'amenée de combustible à l'avant- chambre ou à la partie du canal de raccordement 4 en communication ouverte avec celle-ci est indiqué comme une tuyère14',
Un dispositif de contrôle, de préférence entraîné par le vilebrequin du moteur, est monté de façon à contrô- ler la communication entre les chambres 2 et 3. Dans la construction représentée,ce dispositif de contrôle con- siste en un organe de contrôle sous forme d'un tiroir ro- tatif 15' qui s'avance dans le canal 4, ledit tiroir rota- tif présentant une ouverture de passage 16' située dans le canal de raccordement 4.
Le tiroir rotatif est mis en mouvement par un bras de manivelle 17' , qui est actionné par une tige 18' pourvue d'un galet 19' monté à l'extrémi- té inférieure de celle-ci, La tige 18' est guidée dans un palier rotatif 20 de,sorte que le galet porte sur un manchen à came 21' qui est monté sur le vilebrequin de manière à pouvoir 'être déplacé, mais non rotatitement et qui est pourvu d'une came 22'.
La came 22' s'étend
<Desc/Clms Page number 5>
avec son côté 23 qui sert à la levée de la tige 23', oblique- ment par rapport à la direction longitudinale du vilebrequin, comme il apparaït à la figure 1, tandis que le coté 24' de la came pour la descente de la tige s'étend dans la direc- tion axiale ..Par sùite du fait que le manchon à came est déplaçable sur le vilebrequin, il est possible par un dépla- cement axial de la came à la rotation du vilebrequin et du man- chon à came de faire monter le rouleau 19', plus tôt ou plus tard sur la came de la surface cylindrique 25' du manchon.Des organes de commande appropriés peuvent 'être prévus pour le réglage axial du manchon à came sur le vilebrequin.
Suivant la figure 1, le piston moteur 12 est dans sa po- sition la plus basse et est supposé se déplaçant vers le haut.
La chambre de compression 2 sera ainsi réduite de sorte que la pression de compression est augmentée'. Par le fait que le canal de raccordement 4, qui traverse l'organe de contrôle
15', a été ouvert pendant la course de détente du piston mo- teur 12, la même pression initiale règne dans l'avant-chambre
3 et dans la chambre 2, cependant que le canal de raccordement -ment-4 est maintenant fermé. Pendant la dernière phase de la course de détente du piston moteur 12, le dispo sitif de contrô- le ferme le canal de raccordement 4. Du combustible est intro- duit par la tuyère 14' dans la partie du canal de raccorde- ment 4 qui est séparée de la chambre 2. A un certain moment, dépendant du nombre de tours et 'de la puissance, le dispositif de contrôle ouvre le canal de raccordement 4.
La quantité d'air, comprimée dans la chambre 2, entre très rapidement par le canal de raccordement 4, en se mélangeant intimement avec le mélange riche ou le nuage de combustible qui s'y trouve et en remplissant la chambre 3 d'un mélange extrêmement homogène de combustible et d'air* AU cours de la course de compression du piston moteur 12, la pression et, par consequant$ la température sont augmentées dans les chambres 2 et
<Desc/Clms Page number 6>
3, de sorte que l'allumage du mélange de combustible et d'air se produit. A la fin de la course motrice du piston 12,le disposi- tif de contrôle ferme le .canal de raccordement 4,après quoi le cycle d'opérations décrit ci-dessus se répète.Comme il ressort de ce qui précède,la course de compression est divisée en deux phases.
Pendant la première phase,la pression n'augmente pas dans la chambre 3,le combustible étant introduit par la tuyère 8 dans le canal de raccordement 4, dans lequel il est gazéifié par la température qui y règne pour setransformer en un nuage de combustible.Etant donnée la basse pression qui règne au mo- ment de l'introduction,la tuyère 14' peut être d'une construc- tion d'une façon très simple. De même la pompe de combustible (non représentée) peut être conçue de la manière la plus simple puisque dans ce cas-ci les intervalles de temps pour l'injec- tion et une interruption rapide de l'injection sont considérés comme étant sans importance pour le progrès de la combustion,le combustible étant déjà gazéifié dans le canal de raccordement 4.
La seconde phase de la course de compression commence au moment où la chambre 2 est mise en communication avec l'avant-chambre 3 au moyen de l'organe-de contrôle 15',la quantité d'air arri- vant de la chambre 2 par le canal de raccordement 4,se mélan- geant alors avec la nuée de combustion et remplissant l'avant- chambre 3,à une pression augmentant d'une façon continue jus- qu'à produire une température convenant pour l'allumage.
Le moment de l'allumage est modifié par l'ouverture du dispositif de contrôle entre les chambres 2 et 3, soit plus tôt, soit plus tard, pendant la course de compression du piston mo- teur 12.
Le moment à partir duquel les chambres 2 et 3 sont mises en communication l'une avec Vautre est'déterminé par le dis- positif de contrôle,c'est-à-dire prdmordialement par la posi- tion du manchon à came 21',. La communication est coupée lors- /manchon indiquée dans la figure 1.-.le canal que le rouleau 19' est sur la surface 251. Dans la position du/
<Desc/Clms Page number 7>
de raccordement s'ouvrira tôt de manière à être ouvert pen- dant une partie relativement grande du tour. Si le manchon à came est déplacé vers la droite dans la figure 1, le côté pour la levée 23' de la came 22' sera mù vers le rouleau de manière à lever ce dernier à ùn moment ultérieur.
Comme le côté de la descente 24' de la came s'étend dans la direc- tion axiale, ce côté passera toujours le rouleau au même moment, indépendamment de la position axiale du manchon.
Dans la position nouvelle du manchon à came , le rouleau aera par conséquent sur la partie supérieure de la came pen- dant un laps de temps plus court que précédemment . L'ouver- ture du canal de raccordement 4, et par conséquent, le mo- ment de l'allumage. peut ainsi être réglée par un déplace- ment axial du manchon à. came 21' .
Le coté de la descente
24' de la came est situé de préférence de telle façon que la fermeture du canal de raccordement 4 a lieu pendant la der- nière phase de la course de détentedu piston moteur, par exemple de telle fa con que le canal de raccordement soit sixième fermé pendant la dernière/partie de la phase de la course de détente Le côté pour la levée 23 de la came peut être d'une forme telle qu'il permet un contrôle du moment de l'ou- verture de telle façon que le canal de raccordement est tenu fermé même pandant la plus grande partie de la course de compression, par exemple pendant les deux tiers et jusqu'à la fin de la course de compres sion.
Dans les figures 4 à 6 des dessins, 10 indique le cylin- dre moteur, 12 le piston moteur, 14 le mécanisme du vilebre- quin en comprenant inclusivement la bielle et le vilebre- quin. Le chiffre de référence 16 indique une chemise d'eau entourant le piston moteur .Le chiffre de référence 12 est un couvercle de cylindre et 20 une soupape d'aspiration d'air disposée dans le cylindre 10, ladite soupape recevant son mouvement d'un arbre à cames 22 , d'une tige 24 et d'un bras oscillant 26 sur un arbre oscillant 28. Une soupape de
<Desc/Clms Page number 8>
sortie pour des gaz d'échappement commandée et disposée d'une manière analogue n'est pas représentée.
La chambrede com- pression 30 du cylindre moteur communique par un canal 32 avec une avant-chambre 34 constituant une partie d'une chambre de soupapes de contrôle 36 fixée sur la chemise d'eau et contenant des parties essentielles du dispositif de contrôle qui fait l'objet principal de la présente in- vention.
Le mécanisme de contrôle consiste en un tiroir sous forme d'un plongeur 38 pourvu d'une ouverture transversale de passage 40. Le plongeur 38 est entouré d'une glissière ou d'un manchon 42, qui est déplaçable dans sa direction longitudinale et guidé à cet effet dans la chambredes sou- papes 36. Il est pourvu d'ouvertures de passage 44 diamétra- lement opposées. La tige 38 est reliée par son extrémité inférieure à un croisillon 46, qui est déplaçable dans un guide 48 fixé à la paroi de la chemise d'eau 16. Une bielle 50 est reliée d'une façon pivotable en croisillon et est montée sur une manivelle 52.d'un vilebrequin qui est mis en mouvement par le mécanisme 14 du vilebrequin du moteur, de manière à effectuer un demi-tour pour chaque tour com- plet du mouvement de rotation.
La figure 1 montre une trans- mission d'engrenage entre le mécanisme 14 du vilebrequin et la manivelle 52, ladite transmission à engrenage compre- nant une roue dentée 49 sur le vilebrequin du moteur et une roue dentée 51, deux fois plus grande, sur le vilebrequin du mécanisme de contrôle.
Le manchon 42 est pourvu, à son extrémité inférieure, d'une bride 54, et est entouré d'un ressort 56 ayant une tendance à faire descendre le manchon. L'extrémité supérieure du manchon a une bride 58 actionnée par l'unies extrémités d'un levier 60, dont l'autre extrémité forme une aiguil- le pointant sur un cadran gradué 62. Le levier est monté sur un axe 64 supporté par un support 66. Par le poids
<Desc/Clms Page number 9>
mort de l'aiguille le manchon est forcé de monter à l'encon- tre de l'action du ressort 56, de sorte que les ouvertures de passage 44 du manchon sont mises dans différentes posi- tions relativement au canal de raccordement 32.
Dans la paroi de l'avant-chambre 34 est insérée une tuyère 68 pour l'injection du combustible, (lune laquelle le combustible est amené par un conduit 74 d'une pompe pour combustible appropriée au,moyen d'un robinet de com- bustible 72 mis en mouvement par une rouea main 70. Dans l'exemple de réalisation indiqué ci-dessus, ladite pompe pour combustible est combinée avec le robinet qui y est adapté pour ouvrir et pour fermer la communication entre le cylindre moteur et l'avant-chambre, mais elle peut naturel- lement aussi être arrangé individuellement, si on le désire.
Du conduit 74 s'étend un conduit de branchement 76 avec une soupape de trop-plein 78 qui, quand la pression dans le conduit 74 dépasse une certaine valeur, décharge dù com- bustible,, de sorte que la pression dans l'injecteur 72 est maintenue constante.
La pompe pour combustible consiste en une pompe mouvement alternatif,dont le carter 80 est fixé sur le couvercle du cylindre 18 et dont le piston est constitué par la partie extrême du plongeur 38. Sa soupape de sortie est désignée par 82 et sa soupape d'admission par 84, Cette dernière est réunie, par un conduit 86 (indiqué dans le des- sin par une ligne trait pointillé)à une chemise d'eau 88 formée.dans la chambre des soupapes 36. Le combustible qui entre dans la chemise d'eau 88 par un conduit d'admission 90 agira ainsi comme un agent de refroidissement pour la chambre des soupapes avant d'entrer dans la pompe à com- bustible.
Le réglage de l'allumage s'effectue par un déplacement axial du manchon 42 au moyen du levier 60. Pour qu'aucun étranglement ne puisse se manifester dans le canal 32 par
<Desc/Clms Page number 10>
suite du déplacement du manchon, le canal 32 est pourvu d'un élargissement 92 contigu au manchon, la ligne infé- rieure de démarcation 94 dudit élargissement étant inclinée obliquement vers le haut et vers l'extérieur du manchon, comme on le verra par la Figure 5. En outre, les ouvertures de passage 44 du manchon ont dans le même but une plus grande zone sectionnelle per se que celle du canal de rac- cordement. L'extension de l'élargissement dans la direction longitudinale du manchon correspond à peu près à la course de réglage maximum du manchon.
Dans la figure 5, le manchon se trouve dans sa position de réglage la plus basse, le manchon prenant ainsi sa position de réglage la plus haute quand les bords d'ouverture inférieure de celui-ci sent à peu près de niveau avec la ligne de démarcation horizontale inférieure 96 du canal 32.
Le mode de fonctionnement du dispositif de contrôle décrit avec référence aux figures 4 à 6 est à peu près comme suit :
Dans la position indiquée dans les figures 4 et 5, le piston moteur 12 et le piston plongeur 38 sont dans la posi- tion la plus élevée. Le piston moteur a exécuté sa course de compression, et le piston plongeur a ouvert entièrement la communication entre la chambre de compression 30 du piston travaillant et l'avant-chambre 34. Auparavant, du combustible a été injecté dans l'avant-chambre, et l'a llu- mage s'est effectué lors de l'ouverture de la communication.
Le piston moteur est ainsi poussé vers le bas pendant sa course de détente . Pendant la course d'échappement qui succède, le piston plongeur 38, qui est poussée à un nom- bre de tours égal à la moitié decelui du piston moteur,est descendu jusqu'à un tel point que l'ouverture de passage 40 est entièrement en-dessous des ouvertures 44 du manchon, le manchon 42 étant considéré comme stationnaire dans la po- sition indiquée. Quand le piston moteur a atteint à nou-
<Desc/Clms Page number 11>
Veau la position du point mort supérieur, le piston plongeur 38 prend sa position la plus basse.Les parties du piston plongeur avoisinnant réouverture 40 sont, alors dans un espa- @ ce de la chambre des soupapes 36 qui est effectivement re- froidi.
Pendant la coursa d'aspiration qui suit, quand la soupape 20 est ouverte, 1.'ouverture de soupape 40 est encore couvertepar le manchon 42 et également pendant la plus grande partie de la course de compression pendant laquelle le piston moteur 12 monte. Pendant que le raccordement entre le piston moteur et l'avant-chambre est encore fermé, l'in- jection est effectuée dans l'avant-chambre dans laquelle la pression est relativement basse. Toutefois, le pistonplon- geur 38 continue à monter pendant la course de compression, et vers la fin de cette dernière le bord supérieur de l'ouver- ture 40 est amené au même niveau que le bord inférieur des ouvertures 44 dans le manchon 42 qui les entoure, l'ouvertu- re du canal de raccordement étant alors commencée. Le moment à partir duquel l'ouverture a lieu dépend de la position du manchon 42.
Dans la position indiquée, le bord inférieur des ouvertures du manchon est de niveau avec la ligne de démarcation inférieure 94 de l'élargissement 92, l'allumage commençant ainsi relativement tôt. Si le manchon est déplacé vers le haut, l'allumage commencera plus tard. Âpres que le cylindre moteur et l'avant-chambreont été mis en communica- tion l'un avec l'autre de la manière décrite , l'allumage ae sera effectué et le cycle d'opérations sera répété à nouveau.
Au-dessus de l'ouverture 40, c'est-à-dire dans la di- rection de mouvement du piston plongeur 38 vers la position d'ouverture avant cette ouverture, on a prévu un canal étroit 98 qui s'étend transversalement dans.le piston plongeur 38, et ccanarde préférence avant ou peut-être en même temps que l'injection du combustible, une petite quantité d'air dans l'avant-chambre à un moment antérieur de la course de compression. Comme le canal 32 s'ocre tangentiellement
<Desc/Clms Page number 12>
dans ladite avant-chambre, l'air est ainsi amené à se mettre en rotation dans l'avant-chambre de sort-- qu'une dintribution favorable du combustible dans l'air a lieu.
Le contrôle du nombre de tourset/ou de la puissance du moteur s'effectue à l'aide de la roue à main 70 qui est adaptée pour régler la fourniture du combustible. Toute- fois, en même temps, la levier 60 doit aussi êtreactionné de façon que le moment de l'ouverture et le moment de l'al- lumage sciant adaptés au nombre de tours adéquats ce qui veut dire que l'ouverture et l'allumage ont lieu d'autant plus tôt quand le nombre de tours est plus élevé et vice versa. Le levier 60 peut donc 'êtreaccouplé avec la roue à main 70 d'une manière appropriée quelconque de sorte qu'on puisse les régler simultanément et obtenir automatiquement des positions qui se correspondent.
Le manchon de réglage montré dans la figure 4 peut être remplacé par un dispositif au moyen duquel la phasede mouvement de la soupape 38 peut être modifiée par rapport à la phase de mouvement du piston moteur . Un dispositif de ce type a été décrit ci-dessus avec référence aux figures 1 à 3. Une autre forme de réalisation particulièrement avanta- geuse est montrée dans la figure 6. Ce dispositif de contrô- le comporte un engrenage différentiel par lequel la manivel- le 52 et la bielle 50 de la soupape sont mis en mouvement par le vilebrequin'du moteur. Dans la figure 6, ce vilebre- quin est désigné par 100. Il est pourvu d'une roue dentée 102 qui y est fixée, ladite roue dentée engrène dans une roue dentée 104 qui est deux fois plus grands et cette der- nière roue est montée sur le vilebrequin 105 de la soupape.
La roue dentée conique réceptrice 108 de l'engrenage diffé- rentiel est rigidement reliée à la roue dentée 104. La roue dentée 108 coopère avec les roues intermédiaires 110, 112, qui sont montées dans un organe porteur ou un chapeau 114 et cooptent avec la roue dentée motrice 116 fixée sur le vilebrequin 106. L'organe porteur est monté au moyen de
<Desc/Clms Page number 13>
paliers 118 sur le moyeu commun 120 des roues dentées 104.
108 et dans le bâti, du moteur l'environnant 124, au moyen d.un pivot 122. Il est pourvu d'un levier 126, au moyen du- quel on peut le régler dans différentes positions angulaires autour de l'axe géométrique du pivot 122 (l'arbre 106).
Si aucun réglage n'est effectué,le levier 126 est main- tenu stationnaire de sorte que le membre porteur 114 ne peut pas tourner. Le vilebrequin 100 du moteur entraîne la roue réceptrice 108 de l'engrenage différentiel par les roues dentées 102, 104 , ladite roue réceptrice entraînant, à son tour, la roue motrice 116 par les roues intermédiaires 110, 112, qui sont mutuellement de la même grandeur et de la même grandeur que les roues 108, 116, de sorte que le vilebrequin 106 de la soupape se mettra en rotation à un nombre de tours qui sera la moitié de celui du vilebrequin 100. L'effet d'un réglage du levier 126 (tournant à un, c ertain angle) est faci- le à comprendre si le vilebrequin 100 du moteur est considéré comme étant stationnaire.
La roue 108 est alors stationnaire et le fait que l'organe porteur 114 tourne .implique que les roues intermédiaires 110, 112 tournent sur celui-ci. En même temps, elles entraîneront la roue dentée 116 par un an- gle gui correspond à l'angle de réglage, de sorte que l'ar- bre 106 est également déplacé angulairement. La phasede mou- vement de l'arbre 106 et du mécanisme de la manivelle* du pis- ton plongeur formant soupape est ainsi déplacé par rapport -au vilebrequin du moteur 100 .( et respectivement la phase de mouvement du mécanisme de la manivelle du piston si le mo- teur fonctionne).
L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation représentée dans les dessins. Le dispositif de contrôle montré comme étant appliqué à un moteur à deux temps sui- vant la figure 1 peut également 'être employé pour un moteur à quatre temps, si le manchon 21' est monté sur un arbre qui tourne à une vitesse qui est'la moitié de celle du vilebre- quin. De même,, le dispositif de contrôle suivant, la figure 4
<Desc/Clms Page number 14>
et la figure 6, respectivement, peut être appliqué à un moteur à deux temps si respectivement, les roues dentées 140, 151 et 102,104 sont de même dimension.
Le dispositif de contrôle suivant les différentes réalisations peut être utilisé également dans des moteurs à plusieurs cylindres si l'arbre à manivelles de la soupape est prolongé de manière à s'étendre au-delà de tous les cylindres. Dans la figure 6, une extension de l'arbre manivelle 106 de la soupape sous forme de plongeur est indiquée par des lignes en traits pointillé .
En employant une soupape rotative sui- vant la figure 1, la tuyère de combustible 14' peut être dirigée de telle manière que le combustible est giclé di- rectement sur la soupape, cette dernière étant de ce fait refroidie Le dispositif de contrôle peut être formé d'une telle manière que le canal de raccordement est fermé au moment où une pression en dessous de la pression atmosphérique règne dans l'avant-chambre, le combustible étant alors aspiré,en partie au moins, dans l'avant-chambre, et les organes pour la fourniture du combustible pouvant alors être considéra- blement simplifiés.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
MOME DESCRIPTIF drop at 1, ', support of a request for
Sven Severin Hansen PATENT "Improvements in or relating to internal combustion engines".
Priority of 2 patent applications filed in Sweden on February 1, 1944 and January 9, 1945.
The present invention relates to internal combustion engines operating according to the two-stroke cycle or according to the principle of the four-stroke cycle which are provided with a connecting channel, adapted so as to be able to be cut, between engine cylinder and a front chamber into which the fuel can be introduced while the chamber is cut off from the engine cylinder Generally, such a front chamber, which can be cut off from the engine cylinder, is arranged to make the introduction of fuel possible. at low pressure, so as to allow the use of a simpler injection pump.
The object of the present invention is to provide other advantages and above all to facilitate a considerable increase in engine efficiency by a special method of controlling the moment when the front chamber and the engine cylinder are placed in communication with one another. with
<Desc / Clms Page number 2>
the other, as well as by suitable arrangements by means of which said moment can be controlled with respect to the characteristic operating factors of the engine, especially the number of revolutions of the engine or the power thereof.
According to the invention, the method is distinguished mainly by the fact that the moment at which the control member opens the communication between the fore-chamber and the engine cylinder is changed in such a way with respect to changes in the number. engine revolutions that the opening of communication occurs earlier, during the engine operating cycle, at a higher number of revolutions than at a lower number. By the fact that the opening of the communication can be adapted exactly in relation to the number of revolutions, it will be possible to achieve a particularly high efficiency of the engine.
The ignition of the fuel can be carried out in several ways depending on the type of engine employed in carrying out the method. Ignition is carried out in the simplest way by admitting hot air, compressed to the necessary pressure, from the compression space in the fore-chamber through the opening of the communication between the fore-chamber. chamber and engine cylinder. However, it is conceivable to employ spark plugs, incandescent devices or the like for igniting the fuel, particularly in cases where the compression temperature is not sufficient for this. effect or when it is desirable to start the ignition at a time other than that from which the compression space and front chamber are brought into communication.
However, the timing of switching on should generally depend to some extent on when the communication is opened.
The invention can be applied both to two-stroke engines and to four-stroke engines. We can use
<Desc / Clms Page number 3>
heavier fuels as well as more volatile fuels than those ordinarily employed in operating an engine constructed according to the invention. In particular, by the use of volatile fuels such as gasoline, benzol and the like, one obtains the advantage that obtaining a very high degree of compression is facilitated without occurring. knocking phenomena.
An engine constructed according to the invention is provided with a member for controlling the moment from which the communication is opened, said member being constructed in such a way that the communication can relatively to the operating cycle be opened more than a number higher engine revolutions than a lower number.
Various arrangements can be made for the adjustment of the control organ, and some embodiments will be described below.
The accompanying drawings illustrate various examples of application of the invention. Figures 1 to 3 relate to a two-stroke engine and Figures 4 to 6 to a four-stroke engine. FIG. 1 shows in axial section a motor with a control device according to the invention. Figure 2 shows a section of the front, chamber and neighboring organs on a larger scale, perpendicular to the paln of figure 1, and figure 3 shows the control mechanism seen from the right in figure 1. The Figure 4 shows an axial section of a four-stroke upper valve engine with a control device according to the invention, and Figure 5 is an illustration on a larger scale of part of the engine. control unit and the adjoining part of the connection channel between the front chamber and the engine cylinder.
Figure 6 shows another embodiment of the trust device,
<Desc / Clms Page number 4>
partially in section.
In Figures 1 to 3 of the drawings, 1 designates the engine cylinder of the engine, 2 the compression chamber, 3 the fore-chamber and 4 the connection channel between said chamber and the fore-chamber. The engine cylinder 1, which here is lined with a water jacket, comprises a piston-controlled suction opening 5, which leads to the crankshaft housing 6 acting as a pump housing, a channel overflow 7 for crankcase air, an inlet port 8 and an outlet port 9, both of which are piston controlled. The fore-chamber 3 forms with the connection channel 4, an emerging part on the engine cylinder 1. The engine piston, the connecting rod and the crankshaft are designated respectively by 12, 11 and 10 '.
A device for supplying fuel to the fore-chamber or to the part of the connection channel 4 in open communication with it is indicated as a nozzle14 ',
A control device, preferably driven by the crankshaft of the engine, is mounted so as to control the communication between chambers 2 and 3. In the construction shown, this control device consists of a control member in the form of a control device. a rotary slide 15 'which projects into the channel 4, said rotary slide having a passage opening 16' located in the connection channel 4.
The rotary spool is set in motion by a crank arm 17 ', which is actuated by a rod 18' provided with a roller 19 'mounted at the lower end thereof. The rod 18' is guided in a rotary bearing 20 so that the roller bears on a cam sleeve 21 'which is mounted on the crankshaft so as to be movable, but not rotatably, and which is provided with a cam 22'.
22 'cam extends
<Desc / Clms Page number 5>
with its side 23 which serves for the lifting of the rod 23 ', obliquely with respect to the longitudinal direction of the crankshaft, as it appears in FIG. 1, while the side 24' of the cam for the descent of the rod extends in the axial direction ..Because of the fact that the cam sleeve is movable on the crankshaft, it is possible by an axial displacement of the cam at the rotation of the crankshaft and the cam sleeve to mount the roller 19 ', earlier or later on the cam of the cylindrical surface 25' of the sleeve. Suitable actuators may be provided for the axial adjustment of the cam sleeve on the crankshaft.
According to Figure 1, the driving piston 12 is in its lowest position and is assumed to move upward.
The compression chamber 2 will thus be reduced so that the compression pressure is increased. By the fact that the connection channel 4, which passes through the control member
15 ', was opened during the expansion stroke of the motor piston 12, the same initial pressure prevails in the fore-chamber
3 and in chamber 2, while the connection channel -ment-4 is now closed. During the last phase of the expansion stroke of the motor piston 12, the control device closes the connection channel 4. Fuel is introduced through the nozzle 14 'into the part of the connection channel 4 which is separated from chamber 2. At a certain moment, depending on the number of revolutions and the power, the control device opens the connection channel 4.
The quantity of air, compressed in chamber 2, enters very quickly through connection channel 4, mixing intimately with the rich mixture or the cloud of fuel therein and filling chamber 3 with a mixture extremely homogeneous fuel and air * During the compression stroke of the driving piston 12, the pressure and therefore the temperature are increased in the chambers 2 and
<Desc / Clms Page number 6>
3, so that the ignition of the mixture of fuel and air occurs. At the end of the driving stroke of the piston 12, the control device closes the connection channel 4, after which the cycle of operations described above is repeated. As can be seen from the above, the stroke of compression is divided into two phases.
During the first phase, the pressure does not increase in the chamber 3, the fuel being introduced through the nozzle 8 into the connection channel 4, in which it is gasified by the temperature prevailing there to transform into a cloud of fuel. In view of the low pressure which prevails at the time of introduction, the nozzle 14 'can be of a very simple construction. Likewise the fuel pump (not shown) can be designed in the simplest way since in this case the time intervals for the injection and a rapid interruption of the injection are considered to be of no importance for the injection. the progress of combustion, the fuel being already gasified in connection channel 4.
The second phase of the compression stroke begins when the chamber 2 is placed in communication with the fore chamber 3 by means of the control unit 15 ', the quantity of air arriving from chamber 2 through the connection channel 4, then mixing with the combustion cloud and filling the fore-chamber 3, at a pressure increasing continuously until a temperature suitable for ignition is produced.
The timing of ignition is changed by opening the control device between chambers 2 and 3, either earlier or later, during the compression stroke of the driving piston 12.
The moment from which the chambers 2 and 3 are placed in communication with each other is determined by the control device, that is to say primarily by the position of the cam sleeve 21 ', . The communication is cut off when- / sleeve shown in Figure 1 .-. The channel that the roller 19 'is on the surface 251. In the position of /
<Desc / Clms Page number 7>
connection will open early so that it is open for a relatively large part of the tour. If the cam sleeve is moved to the right in Fig. 1, the lifting side 23 'of the cam 22' will move towards the roller so as to raise the latter at a later time.
As the descent side 24 'of the cam extends in the axial direction, that side will always pass the roller at the same time, regardless of the axial position of the sleeve.
In the new position of the cam sleeve, the roller will therefore rest on the top of the cam for a shorter period of time than before. The opening of connection channel 4, and consequently, the moment of ignition. can thus be adjusted by an axial displacement of the sleeve to. cam 21 '.
The side of the descent
24 'of the cam is preferably located such that the closing of the connection channel 4 takes place during the last phase of the expansion stroke of the motor piston, for example so that the connection channel is closed sixth during the last / part of the rebound stroke phase The lifting side 23 of the cam may be of such a shape as to allow control of the opening moment in such a way that the release channel connection is kept closed even during most of the compression stroke, for example for two thirds and until the end of the compression stroke.
In Figures 4 to 6 of the drawings, 10 indicates the engine cylinder, 12 the engine piston, 14 the crankshaft mechanism including inclusive the connecting rod and the crankshaft. Reference numeral 16 indicates a water jacket surrounding the engine piston. Reference numeral 12 is a cylinder cover and an air suction valve disposed in cylinder 10, said valve receiving its movement from a camshaft 22, a rod 24 and an oscillating arm 26 on an oscillating shaft 28. A valve of
<Desc / Clms Page number 8>
outlet for exhaust gases controlled and arranged in a similar manner is not shown.
The compression chamber 30 of the engine cylinder communicates by a channel 32 with a fore-chamber 34 constituting a part of a control valve chamber 36 fixed to the water jacket and containing essential parts of the control device which makes the main object of the present invention.
The control mechanism consists of a drawer in the form of a plunger 38 provided with a transverse passage opening 40. The plunger 38 is surrounded by a slide or a sleeve 42, which is movable in its longitudinal direction and guided. for this purpose in the valve chamber 36. It is provided with diametrically opposed passage openings 44. The rod 38 is connected at its lower end to a spider 46, which is movable in a guide 48 fixed to the wall of the water jacket 16. A connecting rod 50 is pivotably connected in a spider fashion and is mounted on a crank 52. of a crankshaft which is set in motion by the mechanism 14 of the crankshaft of the engine, so as to perform a half turn for each complete revolution of the rotational movement.
Figure 1 shows a gear transmission between the crankshaft mechanism 14 and the crank 52, said gear transmission comprising a toothed wheel 49 on the crankshaft of the engine and a toothed wheel 51, twice as large, on the crankshaft. the crankshaft of the control mechanism.
The sleeve 42 is provided, at its lower end, with a flange 54, and is surrounded by a spring 56 having a tendency to lower the sleeve. The upper end of the sleeve has a flange 58 actuated by the one ends of a lever 60, the other end of which forms a needle pointing at a graduated dial 62. The lever is mounted on a pin 64 supported by a support 66. By weight
<Desc / Clms Page number 9>
death of the needle the sleeve is forced to rise against the action of the spring 56, so that the passage openings 44 of the sleeve are put in different positions relative to the connection channel 32.
In the wall of the fore-chamber 34 is inserted a nozzle 68 for the injection of fuel, (one of which the fuel is supplied by a conduit 74 of a suitable fuel pump by means of a control valve. bustible 72 set in motion by a hand wheel 70. In the exemplary embodiment indicated above, said fuel pump is combined with the valve which is adapted therein to open and to close the communication between the engine cylinder and the front. -bedroom, but it can of course also be arranged individually, if desired.
From the duct 74 extends a branch duct 76 with an overflow valve 78 which, when the pressure in the duct 74 exceeds a certain value, discharges the fuel, so that the pressure in the injector 72 is kept constant.
The fuel pump consists of a reciprocating pump, the housing 80 of which is fixed to the cylinder cover 18 and the piston of which is formed by the end part of the plunger 38. Its outlet valve is designated by 82 and its valve. admission through 84, the latter is joined, by a conduit 86 (indicated in the drawing by a dotted line) to a water jacket 88 formed in the valve chamber 36. The fuel which enters the jacket d Water 88 through intake duct 90 will thus act as a coolant for the valve chamber before entering the fuel pump.
The ignition is regulated by an axial displacement of the sleeve 42 by means of the lever 60. So that no restriction can appear in the channel 32 by
<Desc / Clms Page number 10>
following the displacement of the sleeve, the channel 32 is provided with an enlargement 92 contiguous with the sleeve, the lower line of demarcation 94 of said enlargement being inclined obliquely upward and outwardly of the sleeve, as will be seen by Figure 5. Furthermore, the passage openings 44 of the sleeve have for the same purpose a larger sectional area per se than that of the connection channel. The extension of the widening in the longitudinal direction of the sleeve roughly corresponds to the maximum adjusting stroke of the sleeve.
In Figure 5, the sleeve is in its lowest adjustment position, thus assuming its highest adjustment position when the lower opening edges of it feel approximately level with the line of. lower horizontal demarcation 96 of channel 32.
The operating mode of the control device described with reference to Figures 4 to 6 is approximately as follows:
In the position shown in Figures 4 and 5, the driving piston 12 and the plunger 38 are in the highest position. The driving piston has executed its compression stroke, and the plunger has fully opened the communication between the compression chamber 30 of the working piston and the fore chamber 34. Previously, fuel has been injected into the fore chamber, and the ignition took place when the call was opened.
The motor piston is thus pushed downwards during its expansion stroke. During the succeeding exhaust stroke, the plunger 38, which is pushed to a number of revolutions equal to half that of the driving piston, is lowered to such a point that the passage opening 40 is entirely below the openings 44 of the sleeve, the sleeve 42 being considered stationary in the position shown. When the engine piston has reached again
<Desc / Clms Page number 11>
At the upper dead center position, the plunger 38 assumes its lowest position. The portions of the adjacent reopening plunger 40 are, then, in a space of the valve chamber 36 which is effectively cooled.
During the following suction coursa, when the valve 20 is open, the valve opening 40 is still covered by the sleeve 42 and also during the greater part of the compression stroke during which the driving piston 12 rises. While the connection between the driving piston and the front chamber is still closed, the injection is carried out into the front chamber where the pressure is relatively low. However, the plunger 38 continues to rise during the compression stroke, and towards the end of the latter the upper edge of the opening 40 is brought to the same level as the lower edge of the openings 44 in the sleeve 42 which. surrounds them, the opening of the connecting channel then being started. The moment from which the opening takes place depends on the position of the sleeve 42.
In the position shown, the lower edge of the openings in the sleeve are flush with the lower demarcation line 94 of the enlargement 92, thus starting ignition relatively early. If the sleeve is moved up, ignition will start later. After the engine cylinder and the front chamber have been brought into communication with each other in the manner described, ignition ae will be effected and the cycle of operations will be repeated again.
Above opening 40, that is to say in the direction of movement of plunger 38 to the open position prior to this opening, there is provided a narrow channel 98 which extends transversely through the opening. .the plunger 38, and preferably before or perhaps simultaneously with the injection of the fuel, a small amount of air in the fore-chamber at an earlier point in the compression stroke. As channel 32 turns tangentially ocher
<Desc / Clms Page number 12>
in said fore-chamber, the air is thus caused to rotate in the out-flow fore-chamber - a favorable contribution of fuel to the air takes place.
The number of revolutions and / or the engine power is controlled by means of the hand wheel 70 which is adapted to regulate the fuel supply. At the same time, however, the lever 60 must also be actuated so that the opening moment and the sawing moment of ignition match the correct number of revolutions, which means that the opening and closing time ignition take place all the earlier when the number of revolutions is higher and vice versa. The lever 60 can therefore be coupled with the hand wheel 70 in any suitable manner so that they can be adjusted simultaneously and automatically obtain corresponding positions.
The adjusting sleeve shown in figure 4 can be replaced by a device by means of which the phase of movement of the valve 38 can be varied with respect to the phase of movement of the driving piston. A device of this type has been described above with reference to Figures 1 to 3. Another particularly advantageous embodiment is shown in Figure 6. This control device comprises a differential gear by which the crank- the valve 52 and connecting rod 50 are set in motion by the engine crankshaft. In figure 6, this crankshaft is designated by 100. It is provided with a toothed wheel 102 which is fixed to it, said toothed wheel meshes with a toothed wheel 104 which is twice as large and this last wheel is mounted on the crankshaft 105 of the valve.
The receiving bevel gear 108 of the differential gear is rigidly connected to the gear 104. The gear 108 cooperates with the intermediate wheels 110, 112, which are mounted in a carrier or cap 114 and co-opt with the gear. driving toothed wheel 116 fixed on the crankshaft 106. The carrier member is mounted by means of
<Desc / Clms Page number 13>
bearings 118 on the common hub 120 of the toothed wheels 104.
108 and in the frame, of the surrounding motor 124, by means of a pivot 122. It is provided with a lever 126, by means of which it can be adjusted in different angular positions around the geometric axis of the motor. pivot 122 (shaft 106).
If no adjustment is made, lever 126 is held stationary so that carrier member 114 cannot rotate. The crankshaft 100 of the engine drives the receiving wheel 108 of the differential gear through the toothed wheels 102, 104, said receiving wheel, in turn, driving the drive wheel 116 through the intermediate wheels 110, 112, which are mutually the same. size and the same size as the wheels 108, 116, so that the crankshaft 106 of the valve will rotate at a number of turns which will be half that of the crankshaft 100. The effect of an adjustment of the lever 126 (turning at one, certain angle) is easy to understand if the engine crankshaft 100 is considered to be stationary.
The wheel 108 is then stationary and the fact that the carrier member 114 rotates implies that the intermediate wheels 110, 112 rotate thereon. At the same time, they will drive the toothed wheel 116 by an angle which corresponds to the angle of adjustment, so that the shaft 106 is also angularly displaced. The movement phase of the shaft 106 and of the crank mechanism * of the plunger piston forming the valve is thus moved relative to the crankshaft of the engine 100. (And respectively the movement phase of the mechanism of the piston crank if the engine is running).
The invention is not limited to the embodiment shown in the drawings. The control device shown to be applied to a two-stroke engine according to Figure 1 can also be employed for a four-stroke engine, if the sleeve 21 'is mounted on a shaft which rotates at a speed which is. half that of the crankshaft. Likewise, the following control device, figure 4
<Desc / Clms Page number 14>
and Fig. 6, respectively, can be applied to a two-stroke engine if, respectively, the toothed wheels 140, 151 and 102,104 are of the same size.
The control device according to the different embodiments can also be used in engines with several cylinders if the crank shaft of the valve is extended so as to extend beyond all the cylinders. In Figure 6, an extension of the valve crankshaft 106 in the form of a plunger is indicated by dotted lines.
By employing a rotary valve as shown in Fig. 1, the fuel nozzle 14 'can be directed so that fuel is squirted directly onto the valve, the latter being thereby cooled. The control device can be formed. in such a way that the connection channel is closed when a pressure below atmospheric pressure prevails in the fore-chamber, the fuel then being sucked, in part at least, into the fore-chamber, and the components for the supply of fuel can then be considerably simplified.
CLAIMS.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.