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Perfectionnements aux moteurs à combustion interne à quatre temps, avec allumage par compression.
Cette invention se rapporte à des moteurs à combustion interne, fonctionnant suivant le cycle à quatre temps avec allu- mage par compression et du type où les cylindres producteurs et'énergie (appelés ci-dessous cylindres moteurs) sont conjugués positivement avec un cylindre de refoulement d'air (appelé ci-des- sous cylindre de pompe) d'où une charge d'air est fournie alterna- tivement aux deux cylindres moteurs.
Pour plus de commodité le piston qui travaille dans le cylindre de pompe sera appelé ci-dessous le piston de pompe, tandis que les pistons des cylindres moteurs seront appelés pis- tons moteurs.
Un but de l'invention est de fournir un moteur permet- tant de développer des couples puissants et de maintenir néanmoins
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la pression des gaz dans les cylindres moteurs à une vqleur re- lativement faible, lundis qu'un autre but est de créer un moteur pouvant utiliser favorablement des combustibles d'un pouvoir d'in- flammabilité relativement bas, même aux faibles charges et pen- dant la marche à vide.
Un moteur à combustion interne suivant la présente in- vention fonctionnant à quatre temps avec allumage par compres- sion comporte une paire de cylindres moteurs ou producteurs d'é- nergie semblables contenant des pistons moteurs etpourvus de lu- mières d'admission et d'échappement commandées par des soupapes à levée, ainsi qu'un cylindre de pompe ou de refoulement d'air con- tenant un piston de pompe, disposé entre les cylindres moteurs et communiquant directement avec les lumières d'admission de ces derniers, de telle sorte que les soupapes d'admission des cylin- dres moteurs constituent aussi des soupapes de refoulement du cylindre de pompe,
les pistons des trois cylindres étant accouplés sur un arbre coudé commun dont le bouton de manivelle correspon- dant au piston de pompe est décalé de 1800 par rapport aux bou- tons ou manetons correspondant aux pistons moteurs, le volume dé- placé pendant une course du piston de pompe étant plus grand que le volume déplacé pendant une course de l'un ou l'autre des pis- tons moteurs dans un rapport compris entre 1,5 : et 2,5 : 1 et les moments de fonctionnement des soupapes et des dispositifs d'injection de combustible des cylindres moteurs, étant réglés de façon que les courses motrices des pistons moteurs se produi- sent alternativement, ainsi qu'une ou plusieurs soupapes pour commander l'entrée de l'air au cylindre de pompe.
Suivant une forme d'exécution convenable, l'entrée de l'air dans le cylindre de pompe est commandée par un piston-valve à lumière, établi de manière qu'un mouvement de va et vient peut lui être donné par un mécanisme de commande approprié dans une
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direction perpendiculaire au plan contenant les axes des cylin- dres.
Suivant une autre disposition 'l'admission de l'air au cylindre de pompe peut être commandée par une ou plusieurs soupapes à levée ordinaires ou soupapes de retenue actionnées mécaniquement, du type à plaque soumise à l'action d'un ressort ou autre type approprié.
En tout cas, chacun des cylindres moteurs présente de préférence les caractéristiques décrites dans le brevet anglais n 439.426 ou dans le brevet anglais n 457.491, l'in- jection de combustible à l'intérieur du piston étant effectuée par exemple, comme c'est décrit dans le brevet anglais n 431. 345.
L'invention peut être mise à exécution de différentes manières; on en a représenté, à titre d'exemples, quelque peu schématiquement, trois formes d'exécution différentes sur les dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une coupe verticale d'une forme d'exécution d'un moteur suivant l'invention, la coupe étant faite dans le plan qui renferme les axes des trois cylindres;
Fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig.l;
Fig. 3 est une coupe transversale à plus grande échelle. suivant un plan renfermant l'axe de l'un des cylindres moteurs et disposé perpendiculairement au plan dans lequel se trouvent les axes des trois cylindres;
Fig. 4 est une vue semblable à la Fig.2 d'une autre forme d'exécution de moteur suivant l'invention;
Fig. 5 est une coupe transversale semblable à la Fig.3, travers le moteur représenté sur la Fig. 4;
Fig. 6 est une vue en plan du moteur représenté sur les Figs. 4 et 5, le couvercle fermant le carter du mécanisme des soupapes étant enlevé;
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Fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la Fig.6;
Fig. 8 est une vue partiellement en coupe suivant la ligne 8-8 de la Fig. 6;
Fif. 9 est une vue semblable à la Fig. 8 d'une variante;
Fig. 10 est une vue semblable à la Fig. 6 de la varian- te représentée sur la Fig. 9;
Fig. 11 est une coupe suivant la ligne 11-11 de la Fig. 10.
Dans la forme de construction représentée sur les Figs. 1, 2 et 3 le moteur comprend un carter principal A cons- tituant la boite à manivelles, dans laquelle un arbre coudé B à trois manivelles est supporté dans des coussinets Bl, et une chemise ou enveloppe de circulation dans laquelle sont placées les garnitures intérieures C, Cl, C2 qui constituent les cy- lindres proprement dits du moteur, ces garnitures étant du gen- re appelé garnitures "humides".
Sur le carter principal A est montée une culasse de cylindre D, tandis que sur l'un des côtés du carter principal A se trouve une boite d'engrenages Al renfermant un mécanisme de transmission approprié, par exemple du type à chaîne silencieuse, à l'aide duquel le mouvement de rotation est transmis de l'arbre à manivelles B à un arbre intermédiaire E, situé sur l'un des côtés du moteur et par l'intermédiaire duquel le mécanisme de commande des soupapes est actionné, ainsi qu'à une pompe à in- jection de combustible F de l'autre côté du moteur. L'arbre cou- dé B, qui porte un volant B2 à une extrémité, porte deux coudes B3, B3 dans la même position angulaire par rapport à un coude B4 situé entre eux et décalé angulairement sur ceux-ci de 180 .
Chacun des coudes B3, B3 est raccordé par une bielle à un piston moteur Gl dans l'un des deux cylindres externes C, Cl qui cons- tituent les cylindres moteurs, tandis que le coude B4 est relié par une bielle G2 à un piston de pompe G3 dans le cylindre cen- tral C2 qui constitue le cylindre de pompe.
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Les dimensions des bras de manivelle B4 sont détermi- nées par rapport à celles des bras de manivelle B3 de telle ma- nière que la course du piston de pompe G3 est supérieure à celle de chacun des deux pistons moteurs G1. L'alésage du cylindre de pompe C2 est aussi plus grand que celui de chacun des cylindres moteurs C et Cl, de telle sorte que le déplacement du piston G3 à chaque course est ainsi plus grand que celui de chacun des pistons Gl dans un rapport compris entre 1,5 et 2,5.
Dans la culasse D des cylindres est ménagée une enve- loppe tubulaire Dl dont l'axe est perpendiculaire au plan ren- fermant l'axe des cylindres C, C1, C2, cette enveloppe contenant une garniture ou corps intérieur D2 qui communique avec l'inté- rieur du cylindre C2 par une série de lumières B3 et renferme un piston-valve creux D4 à mouvement,de va-et-vient. L'intérieur de la valve D4 est en communication avec l'atmosphère à une de ses extrémités par un passage d'entrée D5, de telle sorte que les lumières D3 constituent des lumières d'admission d'air com- mandées par le piston-valve. Ce dernier D4 est actionné par une tige D6 reliée à l'un des bras d'un levier coudé D7, arti- culé en D8, dont l'autre bras est relié par une bielle D9 à un excentrique El monté sur l'arbre intermédiaire E.
L'intérieur du cylindre C2 communique aussi par l'in- termédiaire de lumières de refoulement H commandées par des eou- papes levantes ordinaires H1 avec les cylindres C et Cl, des lumières d'échappement H2 commandées par des soupapes ordinaires H3communiquant aussi avec ce cylindre.
Les soupapes à levée ordinaires H1 et H2 constituent ainsi les soupapes d'admission et d'échappement normales de chacun des cylindres moteurs C et C1 et sont actionnées de la manière usuelle par des balanciers H4 qui sont articulés à la culasse des cylindres et actionnés par un mécanisme à tige de poussée et heurtoir H5, H6 au moyen de cames H7 montées sur l'arbre intermédiaire E.
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Ainsi qu'on le constatera par l'examen des Figs. 1 et 2, la disposition est telle qu'à son point mort supérieur le piston de pompe G3 se rapproche de la culasse D des cylin- dres aussi intimement que le permettent les considérations d'or- dre mécanique.
Ainsi qu'on s'en rendra compte aussi en examinant la Fig. 3, chacun des cylindres C et Cl présente dans la culasse une chambre de combustion J du type général décrit dans le bre- vet anglais n 439.426, communiquant avec son cylindre par un passage étroit J1 formé dans un tampon isolé thermiquement, et pourvue d'un siège J2 pour recevoir une tuyère d'injection de combustible (non représentée) à laquelle le combustible est refoulé d'une manière appropriée par une pompe à combustible F.
La disposition et le fonctionnement du piston-valve D4 sont tels que pendant chaque course d'aspiration du piston-valve G3 l'air est aspiré du passage D5, tandis que pendant chacune des courses de refoulement du piston de la pompe les lumières D3 sont fermées. Les soupapes Hl, H3 et la pompe à injection de combustible F sont actionnées de telle manière que les courses motrices du piston G1 se produisent alternativement, et que l'une ou l'autre des soupapes H1 est ouverte à chaque course de re- foulement du piston de pompe G3.
On constate ainsi que le pis- ton G3 refoule l'air alternativement par les lumières H et que les soupapes Hl en outre de leur action comme soupapes d'admis- sion des cylindres moteurs C et C1 jouent également le rôle de soupapes de refoulement du piston de pompe G3.
Dans la seconde forme de construction suivant l'inven- tion représentée sur les Figs. 4 à 8 des dessins annexés, la disposition générale des cylindres, de l'arbre coudé et des pistons du moteur est semblable à celle représentée sur les Figs.
1, 2 et 3, le moteur comprenant deux cylindres moteurs K situés de part et d'autre d'un cylindre de pompe K1, les corps intérieurs
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des cylindres étant dans ce cas du type sec. Les alésages et courses des pistons Gl et G3 dans les trois cylindres ont les mêmes proportions relatives que dans la forme de construction représentée sur les Figs. 1, 2 et 3 et, dans ce mode de cons- truction, chacun des cylindres moteurs K est pourvu d'une lu- mière d'échappement commandée par une soupape levante K2 et d'une lumière d'admission commandée par une soupape K4 et com- muniquant directement avec le cylindre de pompe K1.
Dans cette forme de construction, la culasse L des cylindres comprend aussi des chambres de combustion L1 pour les cylindres K, pré- sentant la forme générale décrite dans le brevet anglais n 439.426 et pourvues de tuyères d'injection de combustible L2 recevant le combustible d'une pompe à combustible M de la ma- nière connue. Dans cette forme de construction les soupapes K2, K4 sont actionnées par des balanciers N articulés à la culasse et actionnés à l'intervention des mécanismes à tiges de poussée et heurtoir Ni par des cames N2 montées sur un arbre à cames N3 actionné au moyen d'un mécanisme de transmission approprié par l'arbre coudé N4 qui est raccordé aux pistons Gl et G3 par des bielles G et G2 comme dans le forme de construction repré- sentée sur les Figs. 1 à 3.
Dans le moteur représenté sur les Figs. 4 à 8, au lieu d'une carcasse renfermant un piston-valve pour commander les lumières d'admission du cylindre de pompe, on emploie une carcasse L à quatre lumières d'admission d'air 0 commandées par des soupapes de levée O1 et communiquant avec une entrée d'air 02 par laquelle l'air peut être aspiré de l'atmosphère au travers d'un filtre d'air et/ou d'un silencieux 03.
Les soupapes 01 sont disposées en deux paires, chacune des paires étant actionnée par une pièce formant pont 04 pourvue d'un élément de guidage 05 coulissant à l'intérieur d'un guide tubulaire 06 aménagé dans la culasse, le pont 04 étant actionné
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par un balancier 07 qui est actionné à son tour à l'aide d'un mécanisme à poussoir et heurtoir 08 par une came montée sur l'arbre à cames N3. On comprendra que les deux balanciers 07 sont actionnés en synchronisme de telle sorte que les quatre soupapes O1 s'ouvrent et se ferment ensemble.
Le fonctionnement du moteur est semblable à celui du moteur représenté sur les Figs. 1, 2 et 3, c'est-à-dire que les soupapes 01 s'ouvrent à chaque course d'aspiration du pis- ton G3 et se ferment à chaque course de refoulement de ce piston, l'une ou l'autre des soupapes K4 étant ouverte pendant chacune de ces courses de refoulement de telle sorte que les courses de refoulement successives du piston G3 refoulent l'air alternativement dans les deux cylindres moteurs K dont les pis- tons se déplacent en synchronisme tandis que leurs courses mo- trices s'accomplissent en ordre alterné.
Dans une autre variante encore, représentée sur les Figs. 9, 10 et 11, la disposition générale du moteur peut être semblable à celle représentée sur les Figs. 4 à 8 y compris, sauf que les soupapes à levée pour l'admission de l'air au cy- lindre de pompe K1 ainsi que leur mécanisme de commande et or- ganes connexes sont remplacés par trois systèmes de soupapes d'admission d'air automatiques. Ces systèmes de soupapes comman- dent l'admission d'air dans le cylindre Kl à partir d'un conduit d'admission d'air P ménagé dans la culasse L.
Chaque système de soupape comprend une pièce en forme de tampon Q couvrant le conduit P et établissant un joint étanche à l'air avec la paroi externe P1 du conduit P, mais présentant une forme conique comme c'est représenté plus clairement sur la Fig. 9 de telle sorte que son extrémité inférieure qui se trouve à l'intérieur d'un
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alôzage ÙUl1; 1.j plrul ini'4iicar<; I'2 du conduit P oit ont()\lr,() d'une ouverture annulaire. Chaque tampon est pourvu d'une ou de plusieurs nervures longitudinales Ql et est entouré d'une série
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de bagues R qui sont placées latéralement par rapport aux ner- vures Q1 comme c'est indiqué sur la Fig. 11 de manière à être maintenues coaxialement autour du tampon.
La bague la plus éle- vée R et chacune des autres bagues, sauf la bague inférieure présentent dans la face inférieure une rainure annulaire R1 com- muniquant avec le conduit P au moyen d'une série de passages
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rciclltW x 1nc11nGrs R2. La btlgU0 inr6ri<>ui'a 'lui r:'njur:tn l'intérieur de l'ouverture de la paroi P2 d'une manière étanche à l'air et chacune des autres bagues R, sauf la plus élevée, sont pourvues dans leur face supérieure d'un logement annulai- re R3 d'où descendent une série de poches cylindriques R4 ren- fermant chacune un léger ressort de compression à boudin exer- çant une pression de bas en haut sur un léger disque métallique S, de manière à maintenir ce dernier normalement en contact avec la face inférieure de la bague R qui se trouve au-dessus de lui et fermer ainsi la. rainure R1 de cette bague.
On consta- tera ainsi que ces disques S coopèrent avec les surfaces infé- rieures des bagues situées au-dessus d'eux pour constituer de légères soupapes à disque à ressort du type des soupapes de re- tenue commandant le flux d'air arrivant au conduit P par les passages R2 dans l'extrémité supérieure du cylindre K1.
Les tampons Q en même temps que leurs bagues conjuguées R sont maintenues convenablement en place par les bras d'un corps étoilé T dont le centre est maintenu abaissé par un écrou de poussée serré sur un boulon central Tl comme c'est représenté sur la Fig. 10.
On se rendra compte que l'action des soupapes à dis- ques S est automatique et que le fonctionnement général du mo- teur est semblable à celui-décrit précédemment avec référence aux Figs. 1 à 3 ou aux Figs. 4 à 8, à cette exception près.
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On constatera que comme dans la présente invention, les sommets des cylindres moteurs et du cylindre de pompe sont placés côte à côte à proximité immédiate l'un de l'autre, les pertes dues aux espaces morts entre le cylindre de pompe et les cylindres moteurs peuvent être maintenues très faibles, l'espa- ce mort indispensable se réduisant à celui nécessaire entre le piston de pompe et la culasse du cylindre pour des raisons mé- caniques et aux courts conduits allant du cylindre de pompe aux lumières d'admission des cylindres moteurs. En outre, le cylindre de pompe n'exige la présence d'aucune soupape de re- foulement vu que les soupapes d'admission des cylindres moteurs remplissent cette fonction.
L'absorption d'énergie par le piston de pompe est également très peu élevée, car lorsque ce piston déplace de l'air, celui-ci pénètre dans l'un ou l'autre des cylindres moteurs où le piston moteur est en train de descendre, de telle sorte que l'augmentation de pression dans le cylindre moteur par suite du plus grand déplacement du piston de pompe est relativement faible et les pertes éprouvées dans les anciens types de moteurs du fait que l'air à refouler avait à vaincre une pression rela- tivement élevée maintenue dans un passage ou récepteur sont évi- tées.
On comprendra que bien que l'invention ait été décrite particulièrement dans son application à un moteur comportant un groupe unique constitué de deux cylindres moteurs et un cylindre de pompe entre ceux-ci, le moteur peut comporter deux ou plus de deux de ces groupes disposés en tandem ou côte-à-côte ou de part et d'autre d'un axe de vilebrequin ou inclinés l'un par rapport à l'autre.