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Perfectionnements aux'moteurs à combustion interne à deux temps à grande vitesse fonctionnant avec allumage par compression.
Cette invention se rapporte aux moteurs à combustion interne à deux temps, à grande vitesse, fonctionnant avec allumage par compression, dont la culasse du cylindre comporte une chambre à combustion à l'intérieur de laquelle se trouve un injecteur à combustible et dans laquelle sensiblement toute la charge d'air est refoulée à la fin de la course de compression du piston moteur, cette charge d'a.ir ayant été débitée dans le cylindre, à travers des lumières ménagées dans la paroi de celui-ci, par une pompe du type à piston. Le but de l'invention est d'éviter les accéléra- tions inopportunes dans le mécanisme de commande des soupapes des moteurs du type ci-dessus décrit, tout en observant un rapport déterminé entre le moment de fermeture de la lumière d'échappement et le moment de fermeture des lumières d'admission.
Suivant cette invention une lumière d'échapp@ent est pratiauée dans la paroi interne de la chambre de combustion à l'intérieur de la culasse du cylindre et cette lumière est comman- dée par une soupape "masquée", c'est-à-dire que la soupape et son siège dans la. lumière sont respectivement formas et aménages de telle façon que la soupape se soulève d'abord sur son siège et doit se déplacer d'une certaine quantité avant que la lumière ne soit effectivement ouverte pour permettre 1'évacuation des gaz dé- chappement; de même, lorsqu'elle revient sur son siège, la soupape doit encore se déplacer d'une quantité déterminée après due la lumière a été fermée.
Une pompe, comportant un. cylindre et un pis- ton animé d'un mouvement de va et vient dans ce dernier, envoie de l'air par un conduit de raccordement comrandé par une soupape aux lumières de la paroi du cylindre, et la soupape d'échappement "masquée" est actionnée mécaniquement à un moment dépendant des déplacements du piston moteur de telle façon que la lumière d'échappement se ferme avant que les lumières d'admission d'air ne soient couvertes par le piston moteur dans sa course vers l'in- térieur et avant que le piston de la pompe à air ne soit arrivéà la fin de sa course vers l'intérieur.
Par conspuent, après la fermeture de la lumière d'échappement, l'air continue à être débité par la pompe dans le cylindre moteur par les lumières ménagées dans la paroi de ce dernier, ce qui a pour effet de provoquer une aug- mentation de la pression dans le cylindre. Pour arriver à ce ré- sultat le piston de la pompe est actionné par l'arbre à manivelles et reçoit un mouvement de va¯et-vient en décalage sur celui du piston moteur.
En ce qui concerne la soupape d'échappement "mas- quée", celle-ci est disposée de telle sorte qu'eusse'déplace d'une
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quantité comprise entre un sixième et un douzième de la levée totale de la soupape avant que la lumière ne soit effectivement ouverte et il en est de même, après que le lumière été fermée.
La lumière d'échappment avec la soupape "masquée" qui y est ventée est disposée dans l'axe de la chambre de combustion dont le contour constitué une figure de révolution autour d'un axe coincj dant avec l'axe du cylindre. Cette chambre est en communication ouverte avec le cylindre par une "embouchure" dont le diamètre est inférieur au diamètre maximum de la chambre de combustion mais su- péieur au diamètre de la soupape d'échappement.
Le forme de construction mentionnée ci-dessus permet de faire fonctionner le moteur à combustion interne à deux temps à grande vitesse du type mentionné, suivant un mode dans lequel la sortie des gaz d'échappement par une lumière d'échappement dns la culasse du cylindre cesse avant que les lumières d'admission d'ir ménagées dans la paroi du cylindre ne soient fermées, ce qui a pour effet d'augmenter la pression de la charge d'air dans le cylindre au début de la course de compression du piston moteur, 'tant donné que la pompe du type à piston, qui fournit l'air et fonctionne en décalage sur le piston moteur continue d'agir.
Si le moteur fonctionne suivant ce procédé et que la lumière d'échappe- ment est commandée par une soupape "masquée" avec réglage appro- prié de la distribution, on obtient un balayage efficace d'abord par suite de l'ouverture rapide de la lumière d'échappement résul- tant de l'emploi d'une soupape"masquée" et secondement par suite de l'entrée de l'air lorsque les lumières d'admission d'air de balayage sont découvertes, cet air ayant été enmagasiné 'sous pression d?ns la ceinture d'air de balayage d'où partent ces lumières.
Par suite de ce que la soupape d'échappement est "masquée', la période de temps dont on dispose pour permettre à celle-ci d'effectuer son déplacement total étant plus longue$ ,les accéléra- tions et décélérations du mécanisme de commande des soupapes peu- vent se faire plus graduellement que dans un moteur semblable à grande vitesse utilisant une soupape non masquée. Dans un moteur à deux temps de ce type fonctionnant à grande vitesse, la période pendant laquelle la soupape est ouverte est nécessairement très courte en comparaison des déplacements de la soupape dans un mo- teur fonctionnant suivant le cycle à quatre temps et à une vitesse semblable.
En outre, dans un pareil moteur à deux temps, la libre évacuation des gaz d'échappement est d'importance capitale au point de vue du rendement, de telle sorte qu'il faut assurer une leve adéquate de la soupape.
Des accélérations et décélérations excessives sont rarement satisfaisantes et donnent lieu à des efforts considérables sur le mécanisme de soupape, provoquant des soubressauts de la sou- pape et occasionnant d'autres perturbations encore. En outre, le fait que la soupape d'échappement est "masquée" dans la culasse du cylindre constitue un facteur important du fonctionnement du mo- teur suivant le mode précité, cette caractéristique étant néces- sairement liée au réglage de la distribution de la soupape et aux mouvements du piston moteur et du piston de la pompe res- pectivement et l'un par rapport à l'autre.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple les principales caractéristiques d'un moteur à deux temps à grande vitesse du type mentionne ainsi que quelques dispositions de dé- tail de la soupape d'échappement "masquée" dans la chambre de combustion de la culasse du cylindre. Dans ces dessins:
Figure 1 est une coupe verticale du moteur perfectionné montrant le cylindre moteur, l'arbre à manivelles et le cylindre de la pompe, la coupe étant faite perpendiculairement à l'axe de
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l'arbre à manivelles et suivant les axes du cylindre moteur et du cylindre de la pompe.
Figure 2 est une coupe longitudinale à travers la soupape rotative qui contrôle le flux d'air à travers le conduit de rac- cordement entre le cylindre de la pompe et le cylindre moteur.
Cette coupe est faite suivant la ligne 2-2 de la figure 3 en re- gardant dans la direction de la flèche.
Figure 3 est une vue en élévation en bout, partiellement en coupe, montrant une partie du mécanisme au moyen duquel la soupape d'échapement, la vanne rotative et la pompe à combustible sont actionnées par l'arbre à manivelles.
Figure 4 est une coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la figure 1, montrant la ceinture d'air de balayage et les lumières d'admission dans la paroi du cylindre.
Figure 5 est une élévation partiellement en coupe, à plus grande échelle de la chambre de combustion ménagée dans la culasse du cylindre ainsi que de la soupape d'échappement "masquée" et de la lumière pratiquée dans cette chambre, la soupapeétant re- présentée soulevée de son siège.
Figure 6 est une vue semblable à la figure 5 montrant une autre forme de construction de la chambre de combustion.
Comme le montrent plus particulièrement les figures 1, 2 et 3 le cylindre A est avantageusement pourvu d'une chemise B dans laquelle sont ménagées des lumières Bl à travers lesquelles l'air de balayage pénètre dans le cylindre lorsque les lumières sont découvertes par le piston C. La culasse D du cylindre peut être amovible et elle est pourvue intérieurement d'une chambre de com- bustion E du type ouvert, c'est-à-dire que cette chambre communi- que avec l'extrémité du cylindre par une "embouchure" de diamètre relativement grand. Cette chambre de combustion E est disposée centralement par rapport à l'axe du cylindre A et le contour de cette chambre est une figure de révolution autour de cet axe.
Au centre de la paroi intérieure de cette chambre est ménagée une lumière d'échappement F sur laquelle repose une soupape d'échappe- ment G dont les détails de construction de même que ceux de son siège dans la lumière F sont plus particulièrement décrits ci- dessous et représentés à plus grande échelle sur les figures 5 et 6. La lumière d'échappement F s'ouvre dans le collecteur d'échap- pement F1. La soupape d'échappement G est actionnée par l'arbre a cames G1.
L'air de balayage est débité dans le cylindre à travers les lumières Bl par une pompe comportant un cylindre H dans lequel un piston H1 reçoit un mouvement de va-et-vient d'une bielle H2 qui relie le piston à la tête de la tige de pistcn Cl. L'axe du cy- lindre H de la pompe est disposé perpendiculairement à l'axe de l'arbre à manivelles, mais il est situé de préférence dans un plan horizontal qui se trouve en-dessous du plan horizontal passant par l'axe de l'arbre à manivelles. Par cette disposition le piston Hl de la pompe reçoit un mouvement de va-et-vient en décalage sur le mouvement du piston C. L'air du cylindre H de la pompe est refoulé par un conduit de raccordement K dans une ceinture d'air de balaya- ge Kl entourant les lumières Bl.
A l'extrémité du conduit de rac- cordement K adjacente au cylindre de la pompe H se trouve une vanne rotative L qui comandenon seulement le débit d'air de la pompe dans le conduit de raccordement mais également l'admission de l'air dans le cylindre de la.pompe.
La construction et la disposition de la vanne rotative L - sont également représentées sur la figure 2. La vanne L'est logée
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dans une chemise M pourvue de lumières, et est montée sur un arbre Ll sur l'une des extrémités de laquelle est fixé un bouton de ma- nivelle L2. La vanne proprement dite coopère avec des lumières Ml, M2 ménagées dans la chemise M, ces lumières communiquant respectivement avec le cylindre E de la pompe et le conduit de rac-- cordement K. Il existe également une communication avec l'entrée d'air principale N. Dans la vanne proprement dite, la partie'L3 commande, comme on le voit sur la figure 2, le débit de l'air de la pompe dans le conduit de raccordement K.
Les parties L4 com- mandent l'aspiration à travers l'entrée N à la pompe.
La figure 3 montre le jeu de bielles au moyen duquel l'arbre à cames Gl, l'arbre Ll et la vanne L de même qu'un certain autre nombre de dispositifs auxiliaires sont actionnés par l'arbre à manivelles J. A l'extrémité de ce dernier se trouve un excentrique Jl qui tourne dans un palier porté par une bielle à quatre bras en forme de croix. L'un des bras 0 de cette bielle est dirigé de bas en haut et attaque un bouton de manivelle G2 à l'extremité de l'arbre à cames Gl. Le bras horizontal 01 de cette bielle attaque le bouton de manivelle L2 à l'extrémité de l'arbre Ll qui porte la vanne rotative L. Le second bras horizon- tal 02 de la bielle, dirigé en sens opposé du premier, attaque un bouton de manivelle P sur un arbre qui actionne la pompe à combustible pl et avantageusement aussi une dynamo.
Le quatrième bras 03 dirigé de haut en bas actionne par l'intermédiaire d'un bouton de manivelle Q une pompe à huile située dans le carter du moteur.
De préférence, le bouton de manivelle L2 à l'extrémité de l'arbre Ll sert également à actionner par l'intermédiaire d'une bielle à menottes une pompe de circulation d'eau R comme on le voit sur la figure 2.
Les lumières d'admission d'air Bl ménagées dans la paroi de la chemise B du cylindre sont de préférence disposées tangen- tiellement de la manière représentée en coupe transversale sur la figure 4.
Sur la figure 5 qui montre à plus grande échelle la construction détaillée de la soupape d'échappement G'et de son siège dans la lumière F, le siège de soupape F2 est disposé au fond d'un logement cylindrique F3 de profondeur appropriée. La soupape proprement dite présente une partie cylindrique GS susceptible de s'adapter dans ce logement F3 et ayant à peu près la même hauteur. La partie conique G4 de la soupape qui s'applique sur le siège F2 se trouve au-delà de cette partie cylindrique G3. Cette disposition peut être appelée "mascage" de la soupape, son effet étant d'empêcher le courant de gaz de passer à travers la lumière F tant pendant le mouvement d'ouverture initial que pendant le mouvement de fermeture final de la soupape.
Grâce à cette disposition, le mécanisme de commande de la soupape peut être établi de manière que le soulèvement de la soupape commence à se produire avant que les gaz d'échappement ne puissent réellement passer par la lumière, tandis que d'une façon analogue la lumière se ferme effectivement avant que la soupape ne se soit réellement appliquée sur son siège. On dispose donc d'une plus longue période de temps pour permettre le fonc- tionnement de la soupape, ce qui a pour effet de rendre les accé- lérations et les décélérations qui se produisent dans le fonction- nement de la soupape sous l'action de la came plus graduels que si cette même durée effective d'ouverture de la soupape était obte- nue au moyen d'une soupape non masquée.
En vue de déterminer l'amplitude du "mascage" nécessaire on peut signaler que la pro- fondeur du "mascage" ou partie masquée, c'est-à-dire la profondeur du logement cylindrique F3 dans la lumière sera d'autant plus
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grande que le produit obtenu en multipliant la vitesse du moteur par la levée de la soupape sera plus important.
Dans un moteur à deux temps à grande vitesse du type auquel se rapporte la présente invention, la durée pendant la- quelle la soupape d'échappement reste ouverte est très courte en comparaison du temps pendant lequel la soupape d'échappement est ouverte dans un moteur fonctionnant suivant le cycle 9 quatre temps et tournant à la même vitesse ou même à une vitesse moindre.
En outre, l'évacuation des gaz d'échappement étant d'une importance capitale au point de vue du rendement d'un moteur à deux temps du genre mentionné, il faut prévoir une levée de soupape convenable.
Ce "mascagett de la soupape permet d'obtenir une levée appropriée et d'assurer l'ouverture et la fermeture de la soupape dans le court intervalle de temps nécessaire pour un moteur à grande vitesse, tandis qu'il permet en même temps d'éviter les inconvénients des accélérations et décélérations excessives qu'il n'est pas facile en pratique de réaliser d'une manière satisfaisante et qui donnent lieu à des efforts considérables sur le mécanisme de soupape et sont susceptibles d'occasionner des perturbations diverses.
L'emploi de soupapes masquées dans les moteurs à combus- tion interne a non seulement été proposé par l'inventeur dans son brevet anglais n . 125.659 mais également ailleurs par des hommes de métier qui comme l'inventeur avaient déjà employé anté- rieurement des soupapes d'admission, masquée-. Dans la présente invention, toutefois, ce "mascage" non seulement est utilisé pour une soupape d'échappement mais encore est appliqué à un type de moteur tel qu'un moteur à combustion interne à deux temps à grande vitesse fonctionnant avec allumage par compression qui n'avait pas encore été imaginé lors du dépôt du brevet anglais n .125659 du présent inventeur. Encore moins était-il question d'un moteur de ce type particulier chez ceux qui avaient proposé l'emploi de sou- papes masquées avant le dép8t de ce brevet.
On peut dire par conséquent que les avantages obtenus par l'emploi d'une soupape d'échappement masquée sont particuliers à ce genre de soupape lorsqu'elle est employée dans un moteur du type particulier indiqué.
Dans le cas considéré la soupape d'échappement masquée est appliquée à un moteur présentant les caractéristiques décrites ci-dessus, dans lequel on peut actionner . au moyen de la bielle 0, 01, 02, 03, la soupape d'échappement et la vanne rotative L à des moments convenablement réglés l'un par rapport à l'autre ainsi que par rapport aux mouvements du piston moteur C et du piston de pompe H1, de manière que la lumière d'échappement F se ferme avant que les lumières d'admission Bl ne soient couvertes par le piston moteur C lors de sa course vers l'intérieur et avant que le piston Hl de la pompe à air ne soit arrivé à la fin de sa course vers l'intérieur.
Comme de l'air continue ainsi à être débité dans le cylindre après la fermeture de la lumière d'échap- pement, la pression de l'air dans le cylindre s'élève au-dessus de la pression normale d'air de balayage au commencement de la course de compression du piston moteur.
Il est à remarquer, en outre, que par suite du réglage de la distribution de la vanne rotative L l'air continue a être dé- bité par la pompe dans le conduit de raccordement K et la ceinture d'air K1 après que les lumières Bl ont été fermées par le piston C.
Il en résulte que de l'air sous une certaine pression reste em- prisonné dans le conduit de raccordement K et dpns la ceinture d'air Kl de telle sorte que lorsqu'au cours de la course du piston C vers l'extérieur les lumières B1 se découvrent et qu'en même temps la lumière d'échappement F s'ouvre rapidement par suite du mascage de la soupape d'échappement, de l'air sous pression pénè- - tre immédiatement dans le cylindre et provoque le déclenchement d'une période de balayage efficace qui est prolongée par-le débit d'air de la pompe.
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La chambre de combustion E est avantageusement formée comme le représente la figure 5 où elle est pourvue sur la péri- phérie de son embouchure qui s'ouvre dans l'extrémité du cylindre, d'un rebord constitué par une bague rapportée El qui est, du moins dans une certaine mesure, isolée thermiquement du fait qu'elle est uniquement maintenue en place par la bague filetée E2. Un léger renflement Cl sur la face du piston C pénètre dans l'embouchure à la fin de la course de compression.
On verra sur la figure 5 que la chambre de combustion E qui, comme il a été mentionné précedemment, constitue une figure de révolution autour de l'axe du cylindre, présente un diamètre maximum supérieur au diamètre de son embouchure mesuré à l'inté- rieur du rebord ou bec El. Toutefois, le diamètre de cette embou- chure est légèrement supérieur au diamètre de la soupape G. Ceci permet d'introduire la soupape. L'injecteur de combustible est aménagé pour débiter un jet de combustible dans la chambre E à travers la paroi latérale de celle-ci.
La mesure dans laquelle la soupape se déplace après avoir quitté son siège et avant l'ouverture effective de la lumière, de même que la quantité dont elle doit se déplacer après que la lu- mière a été effectivement fermée et jusqu'à ce que la soupape s'appliaue sur son siège sont de l'ordre de un sixième à un dou- zième de la levée totale de la soupape.
La'figure 6 montre une autre construction de la chambre de combustion. Dans cet exemple cette chambre E3 est à peu près cylindrique et la lumière d'échappement F est située centralement dans la paroi interne. Dans ce cas, la chambre de combustion ES est constituée en réalité par un logement de dimensions appro- priées formé dans la culasse à circulation d'eau du cylindre.
L'injecteur de combustible S est de préférence disposé à peu près comme le montre cette figure.
REVENDICATIONS ---------------------------
1) MOteur à combustion interne à deux temps du type spé- cifié, caractérisé en ce qu'avec une lumière d'échappement dans' la paroi interne de la chambre de combustion ménagée dans la culasse du cylindre, sont combinés une soupape à levée commandant cette lumière, cette soupape étant du type "masqué" c'est-à-dire que la soupape et son siège dans la lumière sont respectivement formés et aménagés de telle manière qu'après avoir été d'abord soulevée de son siège la soupape doit se déplacer d'une quantité déterminée avant que la lumière ne soit effectivement ouverte pour l'évacuation des gaz .d'échappement, de même que lorsqu'elle revient sur son siège la soupape se déplace d'une quantité déter- minée après que la lumière s'est fermée,
une pompe comportant un cylindre et un piston animé d'un mouvement de va et vient à l'intérieur de celui-ci, qui débite de l'air par un conduit de raccordement commandé par une vanne à des lumières ménagées dans la paroi du cylindre et un mécanisme actionnant la soupape d'é- chappement à un moment réglé de telle manière par rapport aux dé- placements du piston moteur que la lumière d'échappement se ferme avant que les lumières d'admission ne soient couvertes par le piston moteur pendant sa.course vers l'intérieur et avant que le piston de la pompe à air soit arrivé à la fin de sa course vers l'intérieur.