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Moteur à explosion
Les moteurs à explosions fonctionnent selon le cycle à quatre temps (cycle Beau de Rochas) comportant des cylindres dans lesquels se meuvent des pistons qui, suivant les différents temps du cycle, aspirent l'air carburé, le compriment, transmettent 1?énergie libérée par l'explosion et finalement expulsant les gaz produits par la combustion.
Ces opérations sont commandées automatiquement par des organes dits de distribution, qui assurent la com- munication entre les cylindres et les conduits d'admission de l'air carburé et d'échappement des gaz brûlée et suppri- ment cette communication pendant le temps de compression et de détente.
A
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Ces organes de distribution sont généralement des soupapes commandées par des cames et rappelées par des res- sorts mais il existe plusieurs types de moteurs dont la distribution est assurée par des fourreaux à mouvement alter- natif ou par des boisseaux rotatifs ou bien encore par des disques rotatifs, etc....
Certains de ces modes de distribution sont d'un emploi presque universel. Un bien plus grand nombre d'autres ne sont jamais sortis du domaine de la théorie parce que leur réalisation soulevait des problèmes insolubles ou bien parce que leur fonctionnement présentait de graves inconvé- nients.
Quel que soit le système adopté, la section offer- te au passage des gaz par les organes de distribution (sou- pape, fourreaux, boisseaux, disques etc,..) est presque toujours inférieur à celle des cylindres, de sorte. que les gaz franchissent les orifices de distribution avec une vitesse très supérieure à celle des pistons,
Il en résulte une perte de charge importante, ce phénomène étant accentué par la forme discontinue des con- duits. Le.remplissage des cylindres qui s'effectue pendant la phase dTaspiratio est imparfait et la charge de gaz admise à chaque aspiration diminue au fur et à mesure que la vitesse augmente, même si on fait appel à la compression préalable du mélange.
Cest ce qui explique que le couple des moteurs atteint sa valeur maximum à un régime relativement bas et que la puissance (fonction du couple et du nombre de tours par unité de temps) cesse de croître à partir d'un certain régime.
Pendant la phase d'échappement, la résistance qui résulte de 1T étranglement des sections de passage des gaz brûlés, crée une contre-pression et, par suite, donne naissan- ce à un travail résistant venant en déduction du travail mo- teur.
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On s'est efforcé d'accroître le plus possible les sections des orifices de distribution, en particulier le diamètre et la levée des soupapes ou les dimensions des lu- mières des fourreaux, ces deux modes de distribution étant à peu près les seuls qui subsistent actuellement.
Dans le cas des distributions à soupapes, on a cherché à multiplier ces organes afin de diminuer les forces d'inertie affectant les masses à déplacement alternatif et de permettre ainsi un accroissement de la vitesse de rotation,
Dans ces différents ordres d'idées les limites du possible ont été atteintes depuis longtemps : la section de passage des gaz au droit des soupapes,, qui est égale envi- ron au cinquième do la surface du piston pour les moteurs de série, dépasse difficilement le quart de cette surface pour les moteurs poussés et, cela, au prix de grosses complica- tions et d'un fonctionnement parfois incertain.
On peut donc dire, en résumé, que la puissance spécifique des moteurs, qui a d'ailleurs atteint une valeur élevée, de l'ordre de cent chevaux par litre de cylindrée, est, dans l'état actuel de la technique, tellement proche de son maximum que les progrès minimes réalisés dans cette voie, sont obtenus par des moyens étrangers à l'amélioration. du co- efficient de remplissage (augmentation du taux de compression; rendue possible par l'emploi de carburants spéciaux antidéto- nants, division de la cylindrée totale en un grand nombre d'unités, d'où organes alternatifs légers permettant des vitesses de rotation trèsélevées, etc... ).
La présente invention a pour objet la réalisation de moteurs qui offrent, pour le passage des gaz à travers les organes de distribution, des sections de même surface que les cylindres ou de surface sensiblement égale ou même supérieure si cela est jugé nécessaire. Cesorganes sont Dépourvus de tout élément à déplacement alternatif et ne
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constituent donc pas un obstacle à la réalisation des grandes vitesses de rotation, lesquelles ne dépendent, le cas échéant, que des éléments bielle-manivelle ou similaires.
Une particularité essentielle de l'invention ré- side dans la combinaison, avec un cylindre de moteur, d'un fond de cylindre rotatif qui comporte une lumière d'admis- sion de surface au moins égale à la section d'entrée du cylindre et qui est monté de façon qu'au cours de sa rotation, il présente successivement, en regard de l'entrée du cylindre ladite lumière d'admission puis une partie pleine à la surface de laquelle affleure un dispositif d'allumage.
Ainsi, peuvent s'accomplir successivement les temps d'admission, de compression et de détente, l'allumage étant produit au moment opportun, avec ce double avantage que, d'une part, le mélange tonnant est admis sans perte de charge, d'au- tre part, la distribution s'effectue sans organes à mouvement alternatif.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les parti- cularités qui ressortent tant des dessins que du texte fai- sant, bien entendu, partie de ladite invention.
Les figures 1 et 2 montrent schématiquement la dis- position des quatre cylindres et des deux vilebrequins d'un moteur ou élément de moteur conçu suivant l'invention,
La figure 3 montre, diane manière également schéma- tique, l'organe rotatif de distribution du moteur ou élément de moteur défini par les figures 1 et 2.
Les figures 4,5,6,7,8 et 9 sont une série de sché- mas montrant, dans différentes phases du cyie. la position relative des coudes des arbres-manivelles et des orifices de l'organe rotatif de distribution.
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Les figs.10 et 11 montrent schématiquement des dispositions ou formes particulières des orifices de distri- bution, à titre de variante de la figure 3. '
Les figs,12, 13 et 14 s'appliquent à un exemple de réalisation de moteur à quatre cylindres à refroidissement par air, suivant l'invention.
Les figs.15 et 16 montrent, à titre de variante, un autre exemple de réalisation appliqué à un moteur ou élément de moteur à refroidissement par liquide.
Les figs.17 et 18 montrent une dispo,sition particu- lière des conduitsd'échappement d'un moteur analogue à celui qui est décrit en regard des figs. 15 et 16,
Les figs.19 et 20 s'appliquent à un autre exemple de réalisation suivant lequel l'organe distributeur tourne entre deux parties fixes.
. Les figs. 21 et 22 montrent une application de l'in- vention à un moteur comportant 8, 16, 24 etc...cylindres, soit 2,4,6 etc.,, groupes de 4 en 4 files de 2,4,6 etc... opposées deux à deux et située a de part et d'autre du plan des arbres-manivelles.
La fig.23 montre, à titre de variante, un moteur à deux rangéesde cylindresdisposées d'un seul côté du plan des arbres-manivelles, chacune de ces rangées comportant, par exemple, 6 cylindres, ce qui correspond à 3 groupes de 4 cy- lindres suivant l'invention.
Les 4 cylindres (fig.l) sont indiqués en projec- tion sur un plan perpendiculaire à leurs axes en 1, 2, 3 et 4 de la figure 1. Ils sont disposés en carré parfait autour du centre 5 par lequel passe l'axe de symétrie 6 des arbres- manivelles 7 et 8.
Le premier de ces arbres 7 tourne, par exemple, dans le sens de la flèche 7a et comporte deux manetons opposée la et 2a correspondant aux cylindres 1 et 2. L'autre arbre
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8, tournant en sens inverse du premier 7 (sens de la flèche et à la même vitesse, est attelé, par ses manetons 3a et 4a, aux bielles et aux pistons qui se meuvent dans les cylindres
3 et 4.
Lesdeux arbres7et 8 sont calés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que, le maneton la de l'arbre 7 étant,par exemple en haut, son vis-à-vis4a, de l'arbre 8, est en bas; dans cette position, le maneton 2a de l'arbre 7 est en bas et son vis-à-vis 3a de l'arbre 8 est en haut, ainsi que cela ressort clairement de l'examen de la fig.2.
Sur la fig.3, on retrouve, vus en plan ainsi que sur la fig.1, les quatre cylindres 1, 2, 3 et 4. Ils sont re- couverts par ITorgane rotatif de distribution ou distributeur
9. L'orifice 10 du conduit dTadmission 11 est figuré en coin- cidence avec l'orifice d7entrée du cylindre 1. Ces deux ori- fices ont la même forme, ainsi que l'orifice d'échappement 12 qui est, à ce moment,en coïncidence avec 1''orifice du cylin- dre 2. Les cylindres 3 et 4 sont obturés par le distributeur
9, le cylindre 4 se trouvant en regard de la bougie d'allu- mage 13, encastrée dans le distributeur 9.
Le sens de rota- tion du distributeur9 étant défini par la flèche 14, on voit aisément que la rotation de cet organe met successivement en communication l'orifice central d'admission 15 avec les qua- tre cylindres par l'intermédiaire du conduit 11 et de l'ori- fice 10.
Pendant ce temps, le conduit d'échappement 12, qui est en avance, suivant le sens de rotation choisi, d'un quart de tour sur l'orifice d'admission 10, permet aux quatre cy- lindres tour à tour d'évacuer les gaz brûlés. Ces opérations se succèdent dans l'ordre suivant lequel ces cylindres sont rangée autour du centre 5 qui coïncide avec le centre de ro- tation du distributeur 9 et dans l'ordre, de succession des temps du cycle de Beau de Rochas, ainsi que cela va être
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mis en évidence par l'examen des figures 4 à 9.
On remarquera, à proposde la fig.3 que les cotas principales du moteur telles que l'alésage des cylindres1, 2, 3,. 4 et le diamètre du cercle passant par leurs centres (qui est également le diamètre du cercle décrit par les cen- tres des orifices d'admission 10 et d'échappement 12 du dis- tributeur 9) sont choisis de telle manière que, l'orifice d'admission 10 étant par exemple en 10a, c'est-à-dire tangent extérieurement à 1'-alésage du cylindre 1, l'orifice d'échappe- ment 12 soit en 12a, c'est-à-dire à peu près tangent exté- rieurement à ce même cylindre 1,
Cette position correspond à la fin de la phase d'échappement et au commencement de la phase dadmission du cylindre 1 dont la piston doit être, à ce -moment sensible- ment au point mort haut.
En considérant la fig. 4, on voit que le plan in- férieur 9a du distributeur 9 frotte sur le plan supérieur 16 du bloc constitué par les cylindres 1, 2, 3 et 4. Des dispositifs peuvent être prévus afin d'assurer l'étanchéité autour des orifices, tant des cylindres du bloc 16 que du distributeur 9. En particulier, des joints étanches réalisés suivant le brevet français n 434.499 du 22 Septembre 1911,, sont susceptibles- d'être utilisés à cet effet, ainsi que tous autres dispositifs analogues ou répondant an même but, Le distributeur 9 tourne autour de son pivot 17 dont le paliers ne sont pas représentés sur les figs.4, 5,7 et 8.
La fig. 4est une coupe passant par l'axe des cylindres 1 et 4 de la fig.3 et vue suivant la flécha 18.
L'arbre-manivelle 7 tourne à droite, le piston 19, lié au maneton la par la bielle 20, est supposé dans sa course as- cendante et, l'orifice du cylindre 1 étant en coïncidence avec l'orifice d'échappement 12 du distributeur 9, le cylin- dre 1 est dans la phase d'échappement.
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Le vilebrequin 8 tourne à gauche, le maneton 4a qui était en haut lorsque le maneton la était en bas, vient dans une position telle que le piston 21, lié au maneton 4a par la bielle 22, est dans sa course descendante.
L'orifice du cylindre 4 est en coïncidence avec l'orifice d'admission 10 du distributeur 9 lequel orifice 10 suit à un quart de tour l'orifice d'échappement 12. Le cylindre 4 est donc dans sa phase d'admission. A ce moment, le cylindre 2 est à la phase de détente et le cylindre 3 est à. la phase de compression et sur le point d'allumer.
La fig.5 étantune coupe passant par l'axe des cylindres 1 et 2 de la fig.3 et vue suivant la flèche 23, cette fig.5 montre le moteur dans une position déduite de celle de la figure après rotation d'un quart de tour du distributeur 9, dans la sens de la flèche 14, c'est-à-dire après rotation d'un demi tour des arbres-manivelles 7 et 8.
L'arbre-manivelle 7, seul visible sur les figs.
5 et 6 (cette dernière étant déduite de la figure 5 suivant la flèche 18) fait descendre le piston 19 et monter le pis- ton 24 lié au maneton 2a par la bielle 25. Le cylindre 1 est donc à l'aspiration par l'orifice 10 d'admission du distri- buteur 9 et le cylindre 2 est à l'échappement par l'orifice 12 de ce même distributeur 9. A ce moment, le cylindre 3, qui était à la phase de compression, passe à la détente et le cylindre 4 qui était à l'admission passe à la compression (à proximité du point d'allumage).
L'examen de la fig.7, qui est une coupe par les cylindres 2 et 3, vue suivant la flèche 26, montre que le piston 27, lié au maneton 3a par la bielle 28, lequel piston 27 est dans sa course ascendante, chasse les gaz brûlés à travers l'orifice d'échappement 12 du distributeur 9.
Pen- dant ce temps, la piston 24, qui descend,, aspire le mélange carburé à travers l'orifice d'admission 10; le cylindre 4 est n
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à la détente et le cylindre 1 est à la compression (à proxi- mité du point d'allumage). Cela se produit après une rota- tion d'un quart de tour du distributeur 9 par rapport à la position de la fig.5 et un demi-tour de ce même distributeur par rapport à oelle de la fig.4, soit après une rotation d'un tour des arbres-manivelles 7 et 8 par rapport à la fig.4.
L'examen des figures 8 et 9, dont la première est une coupe par laxe des cylindres 3 et 4, vue suivant la flèche 200 et la seconde déduite de la première suivant la flèche 26, montre que le piston 27, .qui descend, aspire, et que le piston 21, qui monte, refoule les gaz d'échappement.
Pendant ce temps, le cylindre 1 est à la détente at le cylin- dre 2 est à la compression ( à proximité du point d'allumage).
Cela se produit après une rotation de trois quarts de tour du distributeur 9 par rapport à la position de la fig.4, soit un tour et demi des arbres-manivelles7 et 8.
Le retour à la position de la figure 4 s'effectue après une nouvelle rotation d'un quart de tour du distri- buteur 9, à la suite de laquelle le cycle complet se trouve réalisé.
La figure 10 montre, vus en plan, les orifices des cylindres 1, 2, 3 et 4 et, en traits mixtes, les orifices 10 et 12 d'admission et d'échappement du distributeur 9. Le bord 10' de l'orifice d'admission est tangent à l'un des bord; du cylindre 2 pris comme exemple, le bord 12' de l'orifice d'échappement 12 est tangent à 1'antre bord du cylindre 2.
Il s'en suit que la fermeture de l'échappement (pour le sens de rotation considéré) se produit en même temps que l'ouvertu- re de l'admission.
En augmentant l'angle 201; compris entre les rayons tangents aux bords 10' et 12' des orifices du distributeurs 9, on donnerait naissance à un temps neutre pendant lequel les deux orifices dadmission et déchappement seraient
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fermés par la face supérieure 16 du bloc-cylindres.
Au con- traire, en diminuant cet angle 201, on ferait ouvrir l'admis- sion avant la fermeture de l'échappement, créant ainsi un croisement dont la durée est mesurée par l'angle 29, ainsi que le montre la figure 11,
Les orifices 10 et 12 peuvent être allongés de ma- nière que le bord Ion de l'admission, soit au-dessus du cylin- dre 1 précédant le cylindre 2 pour le sens de rotation consi- déré (fig.10), et que le bord 12" de l'échappement soit au- dessus du cylindre 3 succédant au cylindre 2. un obtient ain- si une augmentation du temps pendant lequel les orifices des cylindres sont complètement ouverts, c'est-à-dire du temps pendant lequel ces cylindres sont compris entre les côtés des angles 10'- 10" d'une part et 12'- 12" d'autre part.
Il résulte de ce qui précède que :
Le point de fermeture de ladmission est retardé dans le cycle d'une durée correspondant à l'angle 10"', cest- à-dire quil peut se situer bien après le point mort bas des pistons, cependant que le point d'ouverture de l'échappement est avancé d'une durée correspondant à 1?angle 12"', c'est-à- dire qu'il peut se situer bien avant le point mort bas des pistons.
Dans la pratique, on a toujours recours à cet artifice pour tenir compte de l'inertie des gaz, lesquels n'obéissent qu'avec un certain retard aux sollicitations des pistons.
Les fig.12, 13 et 14 seapplîqueiit, à titre dTexem- ple, à, un moteur à quatre cylindres conçu suivant l'invention, la fig.12 étant uzae coupe par AB et la fig.13 par CD de la fig.14. Il sagit d'un moteur à refroidissement par air et, à cet effet, la partie supérieure du bloc-cylindres 30, sur la face supérieure 16 de laquelle frotte la face inférieure 9a du distributeur 9, est munie d'ailettes de refroidisse- ment 30a. On remarquera due pour la commodité du dessin,
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le.bloc-cylindre 30 a été coupé suivant EF de la figure 14.
Le distributeur 9 est également à ailettes9b et comme il tourne à une vitesse relativement grande, il est beaucoup mieux refroidi qu'une culasse de moteur classique qui n'est refroidie généralement que par le courant d'air provenant du déplacement de l'engin..
Le conduit d'admission 11 dont l'orifice de sortie 10 se trouve fermé par la face 16 du bloc 30 se termine vers le haut par une partie cylindrique llb dont l'axe coïncide avec laxe de rotation du distributeur 9, axe qui passe par le centre 5 des cylindres 1, 2, 3 et 4. Cette partie oylin- drique llb tourne dans un presse -étoupe 31 ménagé à la partie inférieure de la chambre*32, dépendant elle-même du flasque fixe 33, maintenu dans l'espace soit par une série de colon- nettes 34, encastrée dans la paroi supérieure 35 du bloc 30, soit par tout autre moyen approprié.
La chambre 32 est en communication directe avec le carburateur, equel peut être, comme dans l'exemple choisi, un carburateur inversé 36. Le carburateur peut également être placé sur une autre partie du moteur et raccordé à la chambre 32 par une tubulure, avec ou sans compresseur, et peut appar- tenir à l'un quelconque des types de carburateurs connus (horizontal, vertical ou inversé). Dans le cas d'un moteur à alimentation directe par injection d'essence, celle-ci peut se faire dans la chambre 32 qui, dans ce cas, est aussi uti- lisée pour l'admission de l'air de -combustion.
La broche centrale 37 du distributeur 9 est guidée dans deux paliers verticaux 38 et 39 ménagés dans une chemi- née centrale 40 du bloo-oylindre 30. L'un de ces paliers, par exemple le palier inférieur 39,est prévu avec une joue 39a qui supporte la poussée axiale du distributeur 9 ; cette pous- sée, engendrée par les explosions, est dirigée.de bas en haut.
Les paliers de l'axe 37 peuvent être des roulements à aiguil-
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les, à billes, à rouleaux cylindriques ou coniques etc...; une butée à billes peut remplacer, dans ce cas, la joue 39a.
Un engrenage de commande 41, qui, dans l'exemple choisi, est un engrenage à vis sans fin, comporte un moyeu 42, claveté en 43 sur l'axe 37 et une joue 44 qui est appli- quée sur la joue 39a du palier 39. LTengrenage 41 est bloqué par un écrou 45 contre un épaulement 37a de l'axe 37 de ma- nière à former, avec ce dernier, un ensemble indéréglable.
Cet engrenage 41, engrène avec une vis 46 taillée dans l'arbre-manivelle 7, le rapport de transmission du cou- ple étant tel que la vis 46 tourne deux fois plus vite que Marbre 37.
L avidement de l'engrenage 41 permet le passage de la partie centrale de l'arbre-manivelle 8, parallèle à l'arbre 7, L'examen de la figure 12 révèle l'extrême sim- plicité de la commande de rotation du distributeur.
On complètera cette description en mentionnant le carter 47 sur lequel est fixée la bride inférieure 48 du bloc-cylindres 30, les paliers 49 de Marbre-manivelle 7, visibles sur la figure 13 lesquels paliers, ainsi que ceux de Marbre 8, font corps avec des flasques 50 et 51 fermant le moteur à l'avant et à l'arrière. Les pistons 19 et 24, attelés à Marbre 7 par les bielles 20 et 25, se meuvent dans les cylindres 1 et 2.
Une paire d'engrenages dont l'un 52 est visible sur la figure 13, assurent la liaison des arbres 7 at 8; ils tournent dans une boîte 53 assujettie par exemple au flas- que avant 50. A l'arrière, l'arbre 7 entraîna par des canne- lares 7b ou par des clavettes le plateau d'entraînement 54 destiné à relier le moteur aux organes de transmission.
L'allumage est assurée par exemple, par une magnéto verticale 55 entraînée par une paire d'engrenages coniques 56 et 57 logés dans un boîtier 58 solidaire du flasque arrière 51 et fermé par un presse-étoupe 59.
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Les bornesdu distributeur de la magnéto 55 sont reliées aux bornes telles que 60 d'un plateau fixe 61 assu- jetti au flasque supérieur 33 et qui est partiellement ou en- tièrement en matière isolante. La bougie 62 encastrée dans un puits 63 ménagé dans le distributeur 9 porte une pointe ou un frotteur 64 qui passe devant les plots tels que 65, reliés un à un aux bornes telles que 60.
Ces plots 65 sont répartis sous le plateau 61 de manière que lallumage ait lieu successivement dans chacun des cylindres. 1, 2, 3 et 4 lorsque la bougie 62 passe de- vant ces cylindres. La position angulaire des plots 65 est choisie en considération de l'angle formé par les manivelles avec la verticale au moment de l'allumage (avance à l'alluma- ge ).
La prise de mouvement par le plateau 54 peut aussi se faire par l'arbre-manivelle 8, lequel est susceptible de recevoir un plateau analogue au plateau 54. On dispose donc de deux sens de rotation possibles, ce qui est un gros avan- tage dans un grand nombre de cas,
On remarquera, à propos des figures 4 et 7, que les manetons la et 4a d'une part, 2a et 3a d'autre part, sont constamment en opposition, c'est-à-dire que l'un monte lors- que l'autre descend,
L'expérience montre.que-:
1 ) les courbes-enveloppes de bielles 20 et 22 d'une part, 25 et 28 d'autre part, ne donnent pas lieu à des interférences,
2 ) les flasques tels que 7c et 8c des arbres 7 et 8, reliant les portées de ceux-ci aux manetons la 2a, 3a et 4a, n'interfèrent pas non plus, à condition que leur forme soit convenablement étudiée,
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Il est toujours possible, dans cet ordre d'idées, de désaxer les arbres 7 et 8 par rapport aux cylindres, cTest- à-dire de rendre l'entr'axe de ces arbros 7 et 8 supérieur à celui des cylindres 1 et 4 ou a at 3.
D'autre part, cette pratique ayant pour effet de diminuer la pression latérale des pistons sur les parois des cylindres pendant la phase de détente, il y a avantage à s'y conformer à condition que le désaxage soit fait dans un sens convenable par rapport au sens de rotation des arbres-manivelles, condition qui se trou- ve réalisée dans le cas des figs.4 et 7 si on écarte les ar- bres 7 et 8 l'un de l'autre.
Le moteur décrit en regard des figs.15 et 16 est analogue au précédant mais il est refroidi par liquide.
A cet effet, la broche centrale 66 du distributeur 9 est percée sur toute sa longueur d'un trou 66a. Ce trou 66a est en communication à sa partie inférieure avec la tuyau- terie d'eau 67,reliée à la pompe du moteur, Cette, tuyauterie se termine, sous le carter 47, par un raccord 68, séparé du carter 47 par un presse-étoupe 69 muni d'une garniture 70 et dans lequel tourne l'appendice 71 de la broche 66.
Le trou 66a débouche, à sa partie supérieure, dans une chambre 72 ménagée dans le distributeur 9 et séparée d'une autre chambre 73 de ce même distributeur 9 par une cloison 74 perpendicu- laire à la broche 66, La cloison 74 comporte une série de trous 75 situés de préférence autour du conduit d'échappement 76.
Le liquide de refroidissement sort de la chambre 73 par un canal 77 ménagé au centre du conduit d'admission 78 et faisant corps avec le distributeur 9. Le liquide passe dans un racoord 79 analogue au raccord d'entrée 68 et dans une tuyauterie 80 qui va au radiateur de refroidissement. Un presse-étoupe 69 et une garniture 70 séparent le raccord 79 de la chambre d'admission 81, analogue à la chambre 32 de
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l'exemple précédent.
-On mentionnera également, à titre documentaire, les tuyauteries 82 d'entrée et 83 de sortie du liquide de refroidissement passant par la chambre d'eau 84 du bloc- cylindre 85. Ces tuyauteries 82 et 83 peuvent'être soit com- binées avec celle de refroidissement du distributeur 9 (67 et 80) soit reliées directement à la pompe et au radiateur.
Les autres éléments du moteur sont communs avec ceux du moteur décrit en regard des figures 12, 13 et 14.
Les moteurs qui viennent d@être décrits sont à échappement libre; il est possible,, sans en modifier sensi- blement la structure,, de combiner, avec le distributeur 9, un pot d'échappement rotatif du genre de celui ui est re- présenté sur lesfigures 17 et 18 (la fig.18 étant une coupe par GH de la fig.17) ou de tout autre genre.
Le conduit d'échappement 86 débouche dans un espace annulaire 87, faisant corps avec le distributeur 9. Des cloi- sons telles que 88, dont les orifices tels que 89 sont dis- posés en chicanes, obligent les gaz à se détendre .progres- sivement en passant de l'un à l'autre des compartiments, tels que 90 séparés par les cloisons,88. Les orifices 89 diminuent progressivement de section au fur et à mesure quon séloigne du conduit 86. Le dernier compartiment 91 est en communica- tion avec l'atmosphère par un trou 92.
Les cloisons 88 peu- vent comporter n'importe quelle disposition de trous, pourvu que la section totale de ces trous soit en rapport avec le volume 'des gaz à évacuer et déterminée en considération de la nécessité de détendre progressivement le gaz pour éviter le bruit.
Le mode de réalisation qui va être décrit en re- gard des figs.19 et 20 diffère légèrement des précédents.
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La distributeur 93 tourne entre deux parties fixes dont l'uns est constituée par le bloc-cylindre, 94, identique à celui de l'un des moteurs précédemment décrits, La broche centrale 95 du distributeur 93 est guidée dans le bloc 94 par des paliers dont l'un, 96, est visible sur la fig.19. La face inférieure 97 du distributeur 93 frotte contre la face supérieure 98 du bloc 94, face sur laquelle débouchent les alésages des cylindres,, par exemple les cylindres diamétra- lement opposés, 1 et 3.
La face supérieure 99 du distributeur 93 frotte également contre la face inférieure 100 d'une culasse fixe 101, rendue solidaire du bloc 94 par une entretoise 102 qui enveloppe le distributeur 93 et dont l'épaisseur est légère- ment supérieure à la hauteur de ce distributeur afin de ména- ger le jsrz nécessaire à la rotation de ce dernier et d'une sé- rie de goujons tels que 101a (fig.20).
Le conduit d'admission 103, le conduit d'échappe- ment 104, et le puits 105 de la bougie d'allumage 62 sont ménagés dans le distributeur 93 et viennent successivement en regard des cylindres du bloc 94, ainsi qua cela a été expliqué précédemment. Dans la culasse 101 sont ménagés des collec- teurs annulaires concentriques. Le premier (106) de ces col- lecteurs à partir du centre, est réservé à l'admission et, à cet effet, est relié au carburateur par le conduit 107.
Le carburateur pourrait d'ailleurs être monté direc- tement sur le collecteur 106. Le second collecteur 108, des- tiné à l'échappement, entoure le premier 106; il évacue las gaz brûlés par la tubulure 109 qui relie la culasse 101 au pot d'échappement du moteur. Les deux collecteurs 106 et 108 sont complètement ouverts du côté de la face inférieure 100 de la culasse 101. Ils sont donc en communication constante avec le conduit d'admission 103 et le conduit d'échappement 104 du distributeur 93.
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L'allumage se fait par quatre plots tels que 110 reliés à des bornes telles que 111 par des tiges 112. Les bornes 111 sont elles-mêmes en contact par des câbles avec le distributeur d'une magnéto ou d'un allumeur "Delco" ou de tout autre appareil similaire. Les quatre dispositifs sont, pour le mieux,,' enrobés dans des bouchons tels que 113 en matière isolante, vissés dans des logements appropriés, tels que 114 de la culasse 101. En retirant l'un de ces bouchons 113, on peut démonter la bougie 62 après avoir, au préalable, amené le puits 105 en regard du logement 114 dont an a reti- ré le bouchon.
Le moteur pris comme exemple étant à circulation d'eau, celle-ci s'effectue de la même manière que dans le cas des figs.15 et 16. La culasse 101 comporte un puits cen- tral 115, dans lequel tourne un appendice 116 du distribu- teur 93, lequel est divisé en deux compartiments 117 et 118, séparés par une cloison horizontale 119, comme dans le cas des figs.15 et 16. L'eau passe à travers la cloison 119 par des orifices 120 situés dans la région du conduit d'échap- pement 104, et sort du distributeur 93 par le trou central 121 de lappendice 116, lequel tourne finalement dans la garniture 70 du presse-étoupa 69.
Le trou 121 débouche dans une ohambre 122 qui est reliée au radiateur par une tuyauterie 123. L'eau circule également dans la chambre d'eau 124 du bloc-cylindre 94; de là, elle passe dans 1*entretoise 102 et dans la culasse 101 -par des orifices communs tels que 125. A l'intérieur de la culasse 101 ; l'eau circule autour du collecteur d'admission 106 et du collecteur d'échappement 108, réchauffant le mélan- ge carburé et refroidissant les parois léohées par les gaz brûlés. Leau sort de la culasse 101 par un orifice 126 dis- posé au point le plus haut et relié par une tuyauterie 127, n soit à la tuyauterie 123, soit directement au radiateur.
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La figure 21 montre, vu en coupe par l'axe de qua- tre cylindres opposés deux à deux, un moteur ayant quatre fi- les de 2, 4, 6 etc...cylindres, soit 2, 4, 6 etc,.., groupes de 4 cylindres analogues à l'un de ceux qu'on vient de décrire et disposés de part et d7autre du plan des arbres-manivelles
128 et 129.
Cette disposition se prête très bien à la réalisa- tion de moteurs à, cylindres horizontaux tels que celui de la fig.21; il est superflu de mentionner les avantages présen- tés par cette forme de moteurs, en ce qui concerne leurs pos- sibilités d'adaptation à des avions, à des véhicules ou à des bateaux.
Le carter 130 - 131 est, de préférence, en deux pièces. Les bielles 132 et 133 sont réalisées suivant l'un des systèmes employés dans le cas des moteurs à cylindres opposés ou à cylindres en étoile. Les autres éléments du mo- teur quel qu'en soit le nombre, sont identiques à ceux de l'un des différents moteurs pris comme exemples dans ce qui précède; on se reportera donc aux figures et à la descrip- tion correspondantes.
La figure 22 montre comment, dans les moteurs à cylindres opposés tels que celui de la figure 21, on peut réaliser la commande des distributeurs de ces cylindres op- posés. Les broches centrales 134 et 135 des distributeurs con- sidérés sont réunies bout à bout dans un manchon 136, duquel elles sont rendues solidaires par des clavettes 137, des gou- pilles 138 ou tout autre élément similaire, Un angrenage 139 faisant corps avec le manchon 136 engrène avec une vis sans fin 140, taillée dans l'un des arbres-manivelles 128 ou 129 et reçoit le mouvement de cet arbre.
Il est possible de réaliser d'autresmodes de groupements des cylindres que ceux qu'on vient de décrire à propos de la fig.21, pourvu que le nombre de ces cylindres soit multiple de 4,
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L'entraînement du distributeur d'un groupe de qaatre cylindres suivant l'invention n'est pas nécessairement réalisé sous la forme dun couple à vis sans fin. Toute autre combinai- son cinématique donnant le rapport voulu entre les vitesses de rotation du distributeur et des arbres-manivelles, peut être utilisée.
En partioulier, dans le cas de la figure 23, on voit qu'un arbre 141, parallèle aux arbres-manivelles dont l'un, 142, est visible, entraîne, par une série de couples coniques, 143a, et 143b une série de distributeursdont les broches centrales 144 sont solidaires des roues 143b des couples précités.
La transmission entre lun des arbres-manivelles (par exemple 142), et l'arbre 141, se fait de préférence, à ' vitesse égale, par une paire dTengranages à denture droite ou oblique 145-146. La démultiplication est assurée par les cou- ples coniques 143a - 143b dont les éléments sont guidés par des paliers tels que 147 et 148 portés par le carter 149 ou son complément 150.'
Les paliers tels que 148 comportent des éléments appropriés en vue de s'opposer à l'effort de traction qui sollicite les broches 144 de bas en haut.
Le moteur pris comme exemple est un moteur à 12 cylindres en 2 files de 6, soit de 3 groupes de 4 cylindres tels que ceux qui sont décrits précédemment. On complétera cette description en nommant les paliers avant et arrière 151, les paliers intermédiaires 152 faisant corps avec le carter 149,, le couvercle 153 desengrenages145-146, les bloc s-cy- lindres 154 ayant chacun 4 cylindres etc...
Bien entendu on peut adopter, pour le groupement des cylindres, toutes les combinaisons possibles de séries de quatre,
Il convient de noter que la transformation du mou- vement alternatif des pistons en un-mouvement de rotation
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continu par bielle et manivelle a été indiqué à titre purement illustratif et ntest pas limitative, tout autre mode de trans- formation connu pouvant être adopté.
REVENDICATIONS
1 - Moteur à explosion ou à combustion interne, carac térisé en ce qu'un cylindre est combiné avec un fond de cylin- dre rotatif qui comporte une lumière d'admission de surface au moins égale à la section d'entrée du cylindre et qui est monté de façon qu'au cours de sa rotation il présente successivement ladite lumière puis une partie pleine à la surface de laquelle affleure un dispositif d'allumage, en regard de l'entrée du cylindre.
2 - Moteur comme spécifié en 1, caractérisé par la combinaison d'un bloc moteur,dont les cylindres sont groupés autour d'un axe central et débouchent sur une face dressée de ce bloc, avec un disque ou barillet de distribution appliqué contre cette face du bloc et monté de façon à pouvoir tourner autour dudit axe, le disque ou barillet comportant au moins un canal dadmission qui débouche sur la face en contact avec la face dressée du bloc afin de pouvoir desservir lesdivers cylindres tour à tour au cours de la rotation du disque, et au moins un dispositif d'allumage décalé angulairement par rapport au.
canal d'admission pour provoquer l'allumage dans chaque cylindre au moment opportun le disque pouvant comporter une échancrure ou un canal pour l'échappement de chaque cylin- dre.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Combustion engine
Explosion engines operate according to the four-stroke cycle (Beau de Rochas cycle) comprising cylinders in which pistons move which, according to the different times of the cycle, suck the fuel air, compress it, transmit the energy released by explosion and finally expelling the gases produced by combustion.
These operations are controlled automatically by so-called distribution members, which ensure communication between the cylinders and the carburetted air intake and burnt gas exhaust ducts and suppress this communication during the compression time. and relaxation.
AT
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These distribution members are generally valves controlled by cams and recalled by springs, but there are several types of engines the distribution of which is ensured by reciprocating sleeves or by rotary plugs or even by discs. rotary, etc ....
Some of these distribution methods are almost universally used. Many more have never left the realm of theory because their realization raised insoluble problems or because their functioning presented serious disadvantages.
Whatever the system adopted, the section offered to the passage of gases by the distribution members (valve, sleeves, plugs, discs, etc.) is almost always less than that of the cylinders, so. that the gases pass through the distribution orifices at a speed much greater than that of the pistons,
This results in a significant pressure drop, this phenomenon being accentuated by the discontinuous shape of the pipes. The filling of the cylinders which takes place during the suction phase is imperfect and the gas charge admitted at each suction decreases as the speed increases, even if the prior compression of the mixture is used.
This explains why the torque of the engines reaches its maximum value at a relatively low speed and that the power (function of the torque and the number of revolutions per unit of time) ceases to increase from a certain speed.
During the exhaust phase, the resistance which results from the throttling of the passage sections of the burnt gases creates a back pressure and, consequently, gives rise to a resistant work which is deducted from the motor work.
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An attempt has been made to increase the cross-sections of the distribution orifices as much as possible, in particular the diameter and the lift of the valves or the dimensions of the louvres of the sheaths, these two distribution modes being almost the only ones that remain. currently.
In the case of valve distributions, attempts have been made to multiply these components in order to reduce the inertial forces affecting the reciprocating masses and thus to allow an increase in the speed of rotation,
In these different orders of ideas the limits of the possible have been reached for a long time: the cross section of the passage of the gases to the right of the valves, which is equal to about one fifth of the piston surface for production engines, hardly exceeds a quarter of this surface for pushed engines and, at the cost of major complications and sometimes uncertain operation.
We can therefore say, in summary, that the specific power of the engines, which has moreover reached a high value, of the order of one hundred horsepower per liter of displacement, is, in the current state of the art, so close of its maximum that the minimal progress made in this direction, are obtained by means unrelated to improvement. of the filling coefficient (increase in the compression ratio; made possible by the use of special anti-knock fuels, division of the total displacement into a large number of units, hence light reciprocating components allowing rotational speeds very high, etc ...).
The object of the present invention is the production of engines which, for the passage of gases through the distribution members, offer sections of the same surface as the cylinders or of substantially equal or even greater surface area if this is deemed necessary. These organs are devoid of any reciprocating element and do not
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therefore do not constitute an obstacle to achieving high rotational speeds, which depend, where appropriate, only on the connecting rod-crank elements or the like.
An essential feature of the invention resides in the combination, with an engine cylinder, of a rotating cylinder bottom which has an inlet port of surface at least equal to the inlet section of the cylinder and which is mounted so that during its rotation, it presents successively, facing the inlet of the cylinder, said inlet port and then a solid part on the surface of which an ignition device is flush.
Thus, the times of admission, compression and expansion can be accomplished successively, ignition being produced at the opportune moment, with the double advantage that, on the one hand, the thunderous mixture is admitted without loss of load, d on the other hand, the distribution takes place without reciprocating members.
The description which will follow, with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting examples, will make it clear how the invention can be carried out, the particularities which emerge both from the drawings and from the text, of course. , part of said invention.
Figures 1 and 2 schematically show the arrangement of the four cylinders and the two crankshafts of an engine or engine element designed according to the invention,
FIG. 3 shows, also schematically, the rotary motor distribution member or motor element defined by FIGS. 1 and 2.
Figures 4,5,6,7,8 and 9 are a series of diagrams showing, in different phases of cyia. the relative position of the elbows of the crankshafts and of the orifices of the rotary distribution member.
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Figures 10 and 11 schematically show particular arrangements or shapes of the distribution orifices, as a variant of Figure 3. '
Figs, 12, 13 and 14 apply to an exemplary embodiment of an air-cooled four-cylinder engine according to the invention.
Figs.15 and 16 show, by way of a variant, another exemplary embodiment applied to an engine or engine element with liquid cooling.
Figs.17 and 18 show a particular arrangement of the exhaust ducts of an engine similar to that which is described with reference to Figs. 15 and 16,
Figs.19 and 20 apply to another exemplary embodiment according to which the distributor member rotates between two fixed parts.
. Figs. 21 and 22 show an application of the invention to an engine comprising 8, 16, 24 etc ... cylinders, that is to say 2,4,6 etc., Groups of 4 in 4 rows of 2,4,6 etc. ... opposed in pairs and located on either side of the plane of the crankshafts.
Fig. 23 shows, as a variant, an engine with two rows of cylinders arranged on one side of the plane of the crankshafts, each of these rows comprising, for example, 6 cylinders, which corresponds to 3 groups of 4 cy - Linders according to the invention.
The 4 cylinders (fig.l) are shown in projection on a plane perpendicular to their axes at 1, 2, 3 and 4 of figure 1. They are arranged in a perfect square around the center 5 through which the axis passes. of symmetry 6 of the crankshafts 7 and 8.
The first of these shafts 7 rotates, for example, in the direction of arrow 7a and has two opposite crankpins 1a and 2a corresponding to cylinders 1 and 2. The other shaft
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8, turning in the opposite direction of the first 7 (direction of the arrow and at the same speed, is coupled, by its crankpins 3a and 4a, to the connecting rods and to the pistons which move in the cylinders
3 and 4.
The two shafts 7 and 8 are wedged with respect to each other so that, the crankpin 1a of the shaft 7 being, for example at the top, its vis-à-vis 4a, of the shaft 8, is at the bottom ; in this position, the crankpin 2a of the shaft 7 is at the bottom and its vis-à-vis 3a of the shaft 8 is at the top, as is clear from the examination of fig.2.
In fig.3, we find, seen in plan as well as in fig.1, the four cylinders 1, 2, 3 and 4. They are covered by the rotary distribution organ or distributor.
9. The port 10 of the intake duct 11 is figured in a corner with the inlet port of cylinder 1. These two ports have the same shape, as well as the exhaust port 12 which is, at this time. , coinciding with the orifice of cylinder 2. Cylinders 3 and 4 are blocked by the distributor
9, the cylinder 4 located opposite the spark plug 13, built into the distributor 9.
The direction of rotation of the distributor 9 being defined by the arrow 14, it can easily be seen that the rotation of this member successively puts the central inlet 15 in communication with the four cylinders via the conduit 11 and port 10.
During this time, the exhaust duct 12, which is in advance, depending on the direction of rotation chosen, by a quarter of a turn on the intake port 10, allows the four cylinders in turn to evacuate. the burnt gases. These operations follow one another in the order in which these cylinders are arranged around the center 5 which coincides with the center of rotation of the distributor 9 and in the order of succession of the times of the Beau de Rochas cycle, as well as that will be
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highlighted by examining Figures 4 to 9.
It will be noted with reference to fig.3 that the main dimensions of the engine such as the bore of cylinders1, 2, 3 ,. 4 and the diameter of the circle passing through their centers (which is also the diameter of the circle described by the centers of the inlet 10 and outlet 12 of the distributor 9) are chosen such that, the inlet 10 being for example at 10a, that is to say tangent externally to the bore of cylinder 1, the exhaust orifice 12 is at 12a, that is to say at roughly tangent on the outside to this same cylinder 1,
This position corresponds to the end of the exhaust phase and to the beginning of the intake phase of cylinder 1, the piston of which must at this time be substantially at top dead center.
Considering fig. 4, it can be seen that the lower plane 9a of the distributor 9 rubs against the upper plane 16 of the block formed by the cylinders 1, 2, 3 and 4. Devices can be provided to ensure the seal around the orifices, both of the cylinders of the block 16 and of the distributor 9. In particular, tight seals produced according to French Patent No. 434,499 of September 22, 1911, are likely to be used for this purpose, as well as any other similar or corresponding devices. same goal, the distributor 9 rotates around its pivot 17, the bearings of which are not shown in figs.4, 5,7 and 8.
Fig. 4 is a section passing through the axis of cylinders 1 and 4 of fig.3 and seen along arrow 18.
The crankshaft 7 turns to the right, the piston 19, linked to the crank pin 1a by the connecting rod 20, is assumed in its ascending stroke and, the orifice of the cylinder 1 being in coincidence with the exhaust orifice 12 of distributor 9, cylinder 1 is in the exhaust phase.
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The crankshaft 8 turns to the left, the crankpin 4a which was up when the crankpin 1a was down, comes into a position such that the piston 21, linked to the crankpin 4a by the connecting rod 22, is in its downward stroke.
The orifice of cylinder 4 coincides with the inlet port 10 of the distributor 9, which port 10 follows the exhaust port 12 by a quarter of a turn. The cylinder 4 is therefore in its intake phase. At this time, cylinder 2 is in the expansion phase and cylinder 3 is at. the compression phase and about to ignite.
Fig.5 being a section passing through the axis of cylinders 1 and 2 of fig.3 and seen along arrow 23, this fig.5 shows the engine in a position deduced from that of the figure after rotation of a quarter of turn of distributor 9, in the direction of arrow 14, that is to say after rotation of half a turn of crank shafts 7 and 8.
The crankshaft 7, only visible in figs.
5 and 6 (the latter being deduced from FIG. 5 according to arrow 18) causes the piston 19 to descend and the piston 24 connected to the crankpin 2a by the connecting rod 25 to rise. The cylinder 1 is therefore on suction via the inlet 10 of distributor 9 and cylinder 2 is exhausted through orifice 12 of the same distributor 9. At this moment, cylinder 3, which was in the compression phase, goes into expansion and cylinder 4 which was at the intake goes to compression (near the ignition point).
Examination of FIG. 7, which is a section through cylinders 2 and 3, seen along arrow 26, shows that piston 27, linked to crankpin 3a by connecting rod 28, which piston 27 is in its upward stroke, expels the burnt gases through the exhaust port 12 of the distributor 9.
During this time, the piston 24, which descends, sucks the fuel mixture through the inlet port 10; cylinder 4 is n
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rebound and cylinder 1 is compressed (near the ignition point). This occurs after a quarter-turn of the distributor 9 with respect to the position of fig. 5 and a half-turn of this same distributor with respect to that of fig. 4, or after a rotation. one turn of the crankshafts 7 and 8 with respect to fig. 4.
Examination of FIGS. 8 and 9, the first of which is a section through the axis of cylinders 3 and 4, seen along arrow 200 and the second deduced from the first along arrow 26, shows that piston 27, which descends, sucks in, and that the piston 21, which rises, delivers the exhaust gases.
During this time, cylinder 1 is under expansion and cylinder 2 is under compression (near the ignition point).
This occurs after a three-quarter turn of the distributor 9 with respect to the position of fig. 4, i.e. one and a half turns of the crankshafts 7 and 8.
The return to the position of FIG. 4 takes place after a new rotation of a quarter turn of the distributor 9, following which the complete cycle is carried out.
Figure 10 shows, seen in plan, the orifices of cylinders 1, 2, 3 and 4 and, in phantom lines, the inlet and outlet ports 10 and 12 of the distributor 9. The edge 10 'of the port admission is tangent to one of the edge; of cylinder 2 taken as an example, edge 12 'of exhaust port 12 is tangent to the other edge of cylinder 2.
It follows that the closing of the exhaust (for the direction of rotation considered) occurs at the same time as the opening of the intake.
By increasing the angle 201; between the radii tangent to the edges 10 'and 12' of the orifices of the distributors 9, a neutral time would be created during which the two intake and exhaust ports would be
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closed by the upper face 16 of the cylinder block.
On the other hand, by reducing this angle 201, we would open the intake before the exhaust closes, thus creating a crossing whose duration is measured by angle 29, as shown in figure 11,
The orifices 10 and 12 can be lengthened so that the Ion edge of the intake is above cylinder 1 preceding cylinder 2 for the direction of rotation considered (fig. 10), and that the edge 12 "of the exhaust is above the cylinder 3 succeeding cylinder 2. This results in an increase in the time during which the orifices of the cylinders are fully open, that is to say the time during which these cylinders are included between the sides of the angles 10'- 10 "on the one hand and 12'- 12" on the other hand.
It follows from the above that:
The inlet closing point is delayed in the cycle by a period corresponding to the angle 10 "', i.e. it may be well after the bottom dead center of the pistons, while the opening point of the exhaust is advanced by a period corresponding to the angle 12 "', that is to say it may be situated well before the bottom dead center of the pistons.
In practice, this device is always used to take account of the inertia of the gases, which only obey a certain delay to the stresses of the pistons.
Figs. 12, 13 and 14 apply, by way of example, to a four-cylinder engine designed according to the invention, fig. 12 being cut through AB and fig. 13 by CD of fig. 14 . It is an air-cooled engine and, for this purpose, the upper part of the cylinder block 30, on the upper face 16 of which the lower face 9a of the distributor 9 rubs, is provided with cooling fins. 30a. It will be noted due for the convenience of the drawing,
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the cylinder block 30 was cut according to EF of figure 14.
The distributor 9 is also finned 9b and since it rotates at a relatively high speed, it is cooled much better than a conventional engine cylinder head which is generally only cooled by the air current coming from the movement of the machine. .
The intake duct 11, the outlet orifice 10 of which is closed by the face 16 of the block 30, ends upwards in a cylindrical part 11b whose axis coincides with the axis of rotation of the distributor 9, which axis passes through the center 5 of cylinders 1, 2, 3 and 4. This linear part llb rotates in a stuffing box 31 provided at the lower part of the chamber * 32, itself dependent on the fixed flange 33, held in the space either by a series of columns 34, embedded in the upper wall 35 of the block 30, or by any other suitable means.
The chamber 32 is in direct communication with the carburetor, which can be, as in the example chosen, an inverted carburetor 36. The carburetor can also be placed on another part of the engine and connected to the chamber 32 by a pipe, with or without a compressor, and can belong to any of the known types of carburetors (horizontal, vertical or inverted). In the case of an engine with direct fuel injection, this can take place in the chamber 32 which, in this case, is also used for the admission of combustion air.
The central spindle 37 of the distributor 9 is guided in two vertical bearings 38 and 39 formed in a central chimney 40 of the bloo-oylindre 30. One of these bearings, for example the lower bearing 39, is provided with a cheek 39a. which supports the axial thrust of the distributor 9; this thrust, generated by the explosions, is directed from bottom to top.
The bearings of the axis 37 may be needle bearings
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the, ball, cylindrical or conical rollers etc ...; a ball bearing can replace, in this case, the cheek 39a.
A control gear 41, which, in the example chosen, is a worm gear, comprises a hub 42, keyed at 43 on the axis 37 and a cheek 44 which is applied to the cheek 39a of the bearing. 39. The gear 41 is locked by a nut 45 against a shoulder 37a of the axis 37 so as to form, with the latter, a foolproof assembly.
This gear 41 meshes with a screw 46 cut in the crank shaft 7, the torque transmission ratio being such that the screw 46 turns twice as fast as Marbre 37.
The greed of the gear 41 allows the passage of the central part of the crank shaft 8, parallel to the shaft 7. Examination of FIG. 12 reveals the extreme simplicity of the control of rotation of the distributor. .
This description will be completed by mentioning the casing 47 on which the lower flange 48 of the cylinder block 30 is fixed, the bearings 49 of the crank 7, visible in figure 13 which bearings, as well as those of Marble 8, are integral with flanges 50 and 51 closing the engine at the front and at the rear. Pistons 19 and 24, coupled to Marble 7 by connecting rods 20 and 25, move in cylinders 1 and 2.
A pair of gears, one of which is visible in FIG. 13, connect the shafts 7 to 8; they rotate in a box 53 secured for example to the front flange 50. At the rear, the shaft 7 driven by rods 7b or by keys the drive plate 54 intended to connect the motor to the control members. transmission.
Ignition is ensured, for example, by a vertical magneto 55 driven by a pair of bevel gears 56 and 57 housed in a housing 58 secured to the rear flange 51 and closed by a stuffing box 59.
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The terminals of the distributor of the magneto 55 are connected to the terminals such as 60 of a fixed plate 61 attached to the upper flange 33 and which is partially or entirely of insulating material. The candle 62 embedded in a well 63 formed in the distributor 9 carries a point or a wiper 64 which passes in front of the pads such as 65, connected one by one to the terminals such as 60.
These pads 65 are distributed under the plate 61 so that ignition takes place successively in each of the cylinders. 1, 2, 3 and 4 when the spark plug 62 passes in front of these cylinders. The angular position of the studs 65 is chosen in consideration of the angle formed by the cranks with the vertical at the time of ignition (ignition advance).
The movement take-off by the plate 54 can also be done by the crank shaft 8, which is capable of receiving a plate similar to the plate 54. There are therefore two possible directions of rotation, which is a great advantage. in a large number of cases,
It will be noted, with regard to FIGS. 4 and 7, that the crankpins 1a and 4a on the one hand, 2a and 3a on the other hand, are constantly in opposition, that is to say that one goes up when the other goes down,
Experience shows that:
1) the envelope curves of connecting rods 20 and 22 on the one hand, 25 and 28 on the other hand, do not give rise to interference,
2) the flanges such as 7c and 8c of shafts 7 and 8, connecting the spans of these to the crankpins 2a, 3a and 4a, do not interfere either, provided that their shape is suitably studied,
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It is always possible, in this order of ideas, to offset the shafts 7 and 8 with respect to the cylinders, that is to say to make the center distance of these arbros 7 and 8 greater than that of the cylinders 1 and 4 or a at 3.
On the other hand, this practice having the effect of reducing the lateral pressure of the pistons on the walls of the cylinders during the expansion phase, it is advantageous to comply with it provided that the offset is made in a suitable direction with respect to in the direction of rotation of the crankshafts, a condition which is fulfilled in the case of figs. 4 and 7 if the shafts 7 and 8 are moved away from each other.
The motor described with reference to figs.15 and 16 is similar to the previous one but it is liquid cooled.
For this purpose, the central pin 66 of the distributor 9 is drilled over its entire length with a hole 66a. This hole 66a is in communication at its lower part with the water pipe 67, connected to the pump of the engine, This pipe ends, under the casing 47, by a fitting 68, separated from the casing 47 by a press. -étoupe 69 provided with a gasket 70 and in which the appendix 71 of the spindle 66 rotates.
The hole 66a opens, at its upper part, into a chamber 72 formed in the distributor 9 and separated from another chamber 73 of this same distributor 9 by a partition 74 perpendicular to the pin 66, The partition 74 comprises a series holes 75 preferably located around the exhaust duct 76.
The cooling liquid leaves the chamber 73 through a channel 77 formed in the center of the intake duct 78 and forming part of the distributor 9. The liquid passes through a racoord 79 similar to the inlet fitting 68 and into a pipe 80 which goes to the cooling radiator. A gland 69 and a gasket 70 separate the fitting 79 from the inlet chamber 81, similar to the chamber 32 of
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the previous example.
-Mention will also be made, for documentary purposes, of the coolant inlet and 83 outlet pipes 82 passing through the water chamber 84 of the cylinder block 85. These pipes 82 and 83 can be either combined with that for cooling distributor 9 (67 and 80) is connected directly to the pump and to the radiator.
The other elements of the engine are common with those of the engine described with reference to Figures 12, 13 and 14.
The engines which have just been described are with free exhaust; it is possible, without significantly modifying the structure, to combine, with the distributor 9, a rotary exhaust of the type that is shown in figures 17 and 18 (fig. 18 being a cut by GH in fig. 17) or any other type.
The exhaust duct 86 opens into an annular space 87, integral with the distributor 9. Partitions such as 88, whose orifices such as 89 are arranged in baffles, force the gases to expand. sively by passing from one to the other of the compartments, such as 90 separated by partitions, 88. The orifices 89 gradually decrease in section as one moves away from the duct 86. The last compartment 91 is in communication with the atmosphere through a hole 92.
The partitions 88 may have any arrangement of holes, provided that the total cross-section of these holes is related to the volume of the gases to be discharged and determined in consideration of the need to expand the gas gradually to avoid noise. .
The embodiment which will be described with reference to Figs. 19 and 20 differs slightly from the previous ones.
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The distributor 93 rotates between two fixed parts, one of which is constituted by the cylinder block, 94, identical to that of one of the engines previously described, The central spindle 95 of the distributor 93 is guided in the block 94 by bearings one of which, 96, is visible in fig. 19. The lower face 97 of the distributor 93 rubs against the upper face 98 of the block 94, the face onto which the bores of the cylinders open out, for example the diametrically opposed cylinders, 1 and 3.
The upper face 99 of the distributor 93 also rubs against the lower face 100 of a fixed cylinder head 101, made integral with the block 94 by a spacer 102 which surrounds the distributor 93 and whose thickness is slightly greater than the height of this. distributor in order to save the jsrz necessary for the rotation of the latter and of a series of studs such as 101a (fig.20).
The intake duct 103, the exhaust duct 104, and the well 105 of the spark plug 62 are formed in the distributor 93 and come successively opposite the cylinders of the block 94, as has been explained. previously. In the cylinder head 101 are arranged concentric annular collectors. The first (106) of these manifolds from the center, is reserved for the intake and, for this purpose, is connected to the carburetor by the duct 107.
The carburetor could moreover be mounted directly on the manifold 106. The second manifold 108, intended for the exhaust, surrounds the first 106; it evacuates the burnt gases through the pipe 109 which connects the cylinder head 101 to the engine muffler. The two manifolds 106 and 108 are completely open on the side of the lower face 100 of the cylinder head 101. They are therefore in constant communication with the intake duct 103 and the exhaust duct 104 of the distributor 93.
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The ignition is done by four pads such as 110 connected to terminals such as 111 by rods 112. The terminals 111 are themselves in contact by cables with the distributor of a magneto or a "Delco" igniter. or any other similar device. The four devices are, at best, 'encased in plugs such as 113 of insulating material, screwed into suitable housings, such as 114 of the cylinder head 101. By removing one of these plugs 113, the cylinder can be dismantled. spark plug 62 after having first brought the well 105 opposite the housing 114 from which the plug has been removed.
The engine taken as an example being with water circulation, this is carried out in the same way as in the case of figs. 15 and 16. The cylinder head 101 comprises a central well 115, in which an appendix 116 turns. of the distributor 93, which is divided into two compartments 117 and 118, separated by a horizontal partition 119, as in the case of figs. 15 and 16. The water passes through the partition 119 through orifices 120 located in the region of the exhaust duct 104, and exits the distributor 93 through the central hole 121 of the appendix 116, which eventually rotates in the packing 70 of the stuffing box 69.
The hole 121 opens into an ohambre 122 which is connected to the radiator by a pipe 123. The water also circulates in the water chamber 124 of the cylinder block 94; from there it passes into the spacer 102 and the cylinder head 101 - through common holes such as 125. Inside the cylinder head 101; the water circulates around the intake manifold 106 and the exhaust manifold 108, heating the fuel mixture and cooling the walls left by the burnt gases. The water leaves the cylinder head 101 through an orifice 126 placed at the highest point and connected by a pipe 127, n either to the pipe 123, or directly to the radiator.
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Figure 21 shows, seen in section through the axis of four cylinders opposed two by two, an engine having four strands of 2, 4, 6 etc ... cylinders, ie 2, 4, 6 etc ,. ., groups of 4 cylinders similar to one of those just described and arranged on either side of the plane of the crankshafts
128 and 129.
This arrangement lends itself very well to the production of engines with horizontal cylinders such as that of FIG. 21; it is superfluous to mention the advantages presented by this form of engines, as regards their possibilities of adaptation to airplanes, vehicles or boats.
The housing 130 - 131 is preferably in two pieces. The connecting rods 132 and 133 are produced according to one of the systems employed in the case of engines with opposed cylinders or with star cylinders. The other elements of the engine, whatever the number, are identical to those of one of the different engines taken as examples in the above; Reference will therefore be made to the corresponding figures and description.
FIG. 22 shows how, in engines with opposed cylinders such as that of FIG. 21, the control of the distributors of these opposed cylinders can be achieved. The central pins 134 and 135 of the distributors under consideration are joined end to end in a sleeve 136, of which they are made integral by keys 137, pins 138 or any other similar element, An gear 139 being integral with the sleeve 136 meshes with a worm 140, cut in one of the crank shafts 128 or 129 and receives the movement of this shaft.
It is possible to carry out other modes of grouping the cylinders than those which have just been described with regard to fig. 21, provided that the number of these cylinders is a multiple of 4,
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The drive of the distributor of a group of four cylinders according to the invention is not necessarily carried out in the form of a worm torque. Any other kinematic combination giving the desired ratio between the speeds of rotation of the distributor and the crankshafts can be used.
In particular, in the case of FIG. 23, we see that a shaft 141, parallel to the crank shafts of which one, 142, is visible, drives, by a series of conical couples, 143a, and 143b a series of distributors whose central pins 144 are integral with the wheels 143b of the aforementioned couples.
The transmission between one of the crankshafts (eg 142) and the shaft 141 is preferably effected, at equal speed, by a pair of straight or oblique toothed gears 145-146. The reduction is ensured by the conical couplings 143a - 143b, the elements of which are guided by bearings such as 147 and 148 carried by the housing 149 or its complement 150. '
The bearings such as 148 have appropriate elements to oppose the tensile force which urges the pins 144 from bottom to top.
The engine taken as an example is a 12-cylinder engine in 2 rows of 6, ie 3 groups of 4 cylinders such as those described above. This description will be completed by naming the front and rear bearings 151, the intermediate bearings 152 being integral with the housing 149, the cover 153 of the gears 145-146, the cylinder blocks 154 each having 4 cylinders, etc.
Of course we can adopt, for the grouping of cylinders, all possible combinations of series of four,
It should be noted that the transformation of the reciprocating movement of the pistons into a rotational movement
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continuous by connecting rod and crank has been indicated purely by way of illustration and is not limiting, any other known mode of transformation being able to be adopted.
CLAIMS
1 - Explosion or internal combustion engine, charac terized in that a cylinder is combined with a rotary cylinder bottom which has an inlet port with an area at least equal to the inlet section of the cylinder and which is mounted so that during its rotation it presents successively said slot and then a solid part on the surface of which an ignition device is flush with, facing the inlet of the cylinder.
2 - Engine as specified in 1, characterized by the combination of an engine block, the cylinders of which are grouped around a central axis and open onto an upright face of this block, with a disc or distribution barrel applied against this face of the block and mounted so as to be able to rotate about said axis, the disc or barrel comprising at least one inlet channel which opens onto the face in contact with the upright face of the block in order to be able to serve the various cylinders in turn during the rotation of the disc, and at least one ignition device angularly offset with respect to the.
intake channel to cause ignition in each cylinder at the opportune moment, the disc possibly having a notch or a channel for the exhaust of each cylinder.
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