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MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A PISTONS DOUBLES.
On connaît des moteurs à combustion interne à pistons doubles, dans lesquels les lumières d'admission et d'échappement sont commandées par les pistons. Dans de tels moteurs, et pour le cas de cycle à quatre temps, l'admission, la compression, l'allumage et la détente et l'expulsion des produits de la combustion se déroulent au cours d'un seul tour du vilebrequin.
Dans les dispositifs connus de ce genre, on utilise des vilebrequins à cycloide, ou un vilebrequin du type normal et un vilebrequin à cycloïde...
On sait aussi qu'il est possible, dans les moteurs à pistons doubles à quatre temps, d'actionner les pistons, pour un seul tour de vilebrequin, au moyen de leviers oscillants, mais il faut dans ce cas avoir recours à un organe de commande particulier commandant l'échappement aussi bien que l'admission.
La présente invention a pour objet de permettre d'utiliser exclusivement les pistons de travail comme organes de commande, grâce à la coopération d'un mécanisme agencé entre le vilebrequin et les pistons et comprenant exclusivement des bielles, des biellettes et des leviers oscil- lants.
La présente invention est décrite ci-après plus en détail avec référence aux dessins annexés qui illustrent, à titre d'exemple, une application de la présente invention dans le cas d'un moteur à trois cylindres et dans lesquels : la figure 1 est une coupe transversale d'un moteur conforme à l'invention; la figure 2 est une vue partielle du mécanisme conforme à l'invention, sans le bati ; la figure 3 en est une vue partielle de profil; @
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la figure 4 est une représentation schématique des bielles et des leviers oscillants de commande, conformes à l'invention; la figure 5 est un diagramme temps course représentant le mouvement des pistons; la figure 6 représente, à une plus petite échelle, la juxtaposition axiale de deux moteurs tels que celui représenté à la figure 1;
les figures 7 et 8 sont deux illustrations schématiques d'un levier oscillant conforme à l'invention.
L'exemple représenté est celui d'un moteur à trois cylindres dont les axes se trouvent dans un même plan et qui font entre eux un angle de 120 , Dans chaque cylindre, muni d'une lumière d'admission et d'une lumière d'échappement, deux pistons se meuvent, de telle façon que leurs courses soient alternativement dirigées dans le même sens et dans des sens opposés. L'un de ces dits pistons commande l'ouverture d'admission et l'autre, la lumière d'échappement. Dans la description suivante du mécanisme conforme à l'invention, les axes de rotation montés dans le bâti G sont désignés par des chiffres romains, les autres articulations par des chiffres arabes, et les bielles, biellettes et leviers oscillants par des lettres.
Un-vilebrequin K, à un seul coude, est agencé dans le palier de vilebrequin I du bâti du moteur et actionne une bielle principale P, qui coopère, par un point d'articulation 2, avec une biellette L montée à rotation autour du palier II du bâti G du moteur. Sur la bielle principale P est agencé un point d'articulation 3 sur lequel sont assujetties les bielles P1 et P2. La bielle Pl coopère, par l'intermédiaire du point d'articulation 4, avec un levier oscillant à deux bras Si dont le point d'articulation 5 porte la bielle du piston P3 déterminant dans le cylindre Zl le mouvement du piston k1 qui commande 1 échappement. Le levier oscillant Si est monté dans un palier III dans le bâti G du moteur.
La bielle P2 relie le point d'articulation 3 de la bielle principale P au levier oscillant à deux bras S2, avec lequel elle opère par le point d'articulation 6. Le levier oscillant S2 actionne, par l'intermédiaire du point d'articulation 7, la bielle du piston P4, qui fait mouvoir dans le cylindre Z2 le piston K2 commandant l'admission. Les leviers oscillants Si et S2 sont par exemple coaxiaux dans ce cas.
Les dimensions du mécanisme peuvent être telles que le mouvement du piston correspond au diagramme temps-course représenté à la figure 5, les cotés et les angles mentionnés ci-après étant indiqués uniquement à titre d'exemple, Sur le diagramme, les temps, qui correspondent à des degrés d'angle d'un tour du vilebrequin, sont portés en abscisses, et les courses des pistons entre la lumière d'échappement A et la lumière d'admission S sont portées en ordonnées.
On suppose qu'il s'agit d'un. cylindre dans lequel les arêtes qui commandent la lumière d'admission et la lumière d'échappement sont distantes de 71 mm. A 15 environ au-dessus du point de rotation du vilebrequin,le piston K1, qui commande l'échappement, ferme la lumière d'échappement A à une distance de 2,5 mm du piston K2 qui commande l'admission.
Les deux pistons se meuvent en direction de l'ouverture d'admission S, qui se trouve libre pour une position angulaire de 72 du vilebrequin. A ce moment, le piston K1, qui commande l'échappement, . a déjà masqué sur 17 mm la lumière d'échappement.
Pendant le temps que le vilebrequin met à tourner d'un angle de 72 - 15 = 57 , les gaz restants qui se trouvent compris dans un espace de 2,5 mm entre les pistons se détendent et viennent occuper l'espace compris entre les pistons lorsque ceux-ci seront écartés d'une distance de 56 mm, ce qui-donne naissance à une dépression, par suite de la détente ainsi produite et du refroidissement qui en résulte, on obtient--un refroidissement intérieur qui exerce son action directement sur le film d'huile adhérant aux parois du cylindre.
Pour une position angulaire de 72 du vilebrequin, le mélange combustible ou de l'air seulement pénètre dans-le cylindre et se détend également, Lorsque le piston K2, qui commande l'admission, a complètement dégagé la lumière d'admission S il se meut vers la lumière d'échappement A; de même, le piston K1, qui commande 1'échappemel, re-
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vient en arrière, à 4 mm en avant de la lumière d'échappement, sans avoir découvert cette lumière, et se meut de nouveau vers la lumière d'admission.
Lorsque le piston K1, qui commande l'échappement, se trouve à 4 mm en avant de la lumière d'échappement, le piston K2, qui commande l'admission, a dé- passé la lumière d'admission S pour une position angulaire de 1200 du vile- brequin et il se crée alors entre les deux pistons K1 et 1\2. un volume d'admission fermé correspondant à une distance de 68 mm entre les pistons. Les deux pistons se meuvent alors dans des sens opposés jusqu'à ce qu'ils at- teignent, pour une position angulaire de 180 du vilebrequin, la position de compression dans laquelle ils sont distants de 10 mm l'un de l'autre.
Le mélange gazeux allumé se détend entre les deux pistons qui s'écartent maintenant l'un de l'autre etdont l'un le piston Kl, qui commande l'échappe- ment,dégage la lumière d'échappement pour une position angulaire de 2670 jusqu'à 3750 du vilebrequin., tandis que le piston K2, qui commande l'admis- sion, atteint son point extrême pendant la course de détente à 5 mm avant la lumière d'admission S, sans ouvrir celle-ci, et se déplace ensuite vers la lumière d'échappement pendant la course d'échappement, après avoir renfer- mé avec le piston de commande de l'échappement un volume maximum=de détente correspondant à une distance de 71,5 mm entre les pistons. Un nouveau cy- cle de fonctionnement recommenoe ensuite pour une position angulaire de 3600 du vilebrequin.
Dans l'exemple illustré à la figure 1, trois cylindres sont disposés autour du palier I du vilebrequin de manière que les axes de ces trois cylindres se trouvent dans un plan normal à l'axe du palier de vilebre- quin et forment un triangle équilatéral par le centre duquel passe l'axe du palier de vilebrequin I. Le moteur à pistons doubles et à trois cylindres ainsi décrit actionne, au moyen d'un coude de vilebrequin et de trois biel- les principales P, coopérant avec des mécanismes à biellettes et à leviers oscillants, dans chacun de ses trois cylindres, un piston de travail k1 com- mandant l'échappement et un piston de travail K2 commandant l'admission, ces pistons de travail ouvrant et fermant les lumières d'échappement A et les lumières d'admission S.
Le cycle suit le diagramme de la figure 5, de maniè- re que le mouvement des pistons dans un cylindre présente, pour un tour du vilebrequin, la caractéristique d'un moteur à quatre temps , pistons doubles avec un temps de refroidissement intérieur. La disposition des axes des cy- lindres du moteur polygonal dans un triangle équilatéral permet le décalage réciproque des phases de l'opération de travail dans les trois cylindres, ce décalage étant dans chaque cas, égal à 1200 tell que représenté au diagramme temps-course des pistons de la figure 5.
D'une manière tout à faite généra- le, la présente invention permet de réaliser, un moteur polygonal à pistons doubles avec N cylindres, un vilebrequin à un seul coude, N bielles princi- pales et N mécanismes à biellettes et leviers oscillants, les pistons des N cylindres étant disposés en un polygone à N ctés autour de l'axe du vilebre- quin et entraînés avec un décalage de phases du cycle de travail dans chaque groupe de deux cylindres voisins, correspondant à 360 : N.
Dans les moteurs monocylindriques à deux pistons, les deux pistons sont entraînés, chacun au moyen d'une bielle principale et d'un mé- canisme à biellettes et à leviers oscillants, par un vilebrequin à un seul coude disposé sur le côté du cylindre et dont l'axe est normal à l'axe du cylindre.
Le moteur illustré schématiquement à la figure 6 résulte de la juxtaposition en série, dans le sens voulu, de N cylindres à pistons dou- bles sur un vilebrequin à N coudes.
La présente invention peut aussi s'appliquer à des moteurs Die- sel ou semi-Diesel, à des moteurs munis de carburateurs, à des moteurs à injection, à refroidissement par l'eau ou par l'air, ou encore à injection d'eau.
La présente invention permet la construction d'un nouveau ty- pe de moteur, un moteur polygonal à vilebrequin central à un seul coude.
Ce moteur est le type de moteur le plus compact présentant
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le minimum d'encombrement.
Comme ce moteur n'a pas de raies dentées, il représente le type le plus simple du point de vue technique et le plus sur; en outre son rendement mécanique est favorable, car on n'a pas besoin d'utiliser des ex- centriques, dont le rendement est mauvais, ainsi qu'il est bien connu.
Dans des moteurs auxquels la présente invention est appliquée il est possible de donner à la courbe temps-course des pistons pour le pis- ton K1 de commande de l'échappement une allure telle que l'on obtienne une course-. de admission considérablement plus grande que dans le cas d'utilisa- tion d'un mécanisme de vilebrequin à cycloïde muni d'un organe particulier de commande de l'échappement et de l'admission. L'augmentation de la cour- se d'admission, jointe au retard appcr té au dégagement de la lumière d'ad- mission assure au refroidissement intérieur particulièrement intense par la détente des gaz frais ou de l'air qui entrent.
On a représenté aux figures 7 et 8, les leviers oscillants à deux bras S1, S2 munis d'un organe de traction et de compression M qui relie entre eux les ponts d'articulation momentanés 4, 5 et respectivement 6, 7. pour empêcher les bras des leviers oscillants de produire des résonances d'os- cillation.
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DOUBLE PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE.
Double piston internal combustion engines are known, in which the intake and exhaust ports are controlled by the pistons. In such engines, and for the case of a four-stroke cycle, the intake, compression, ignition and expansion and expulsion of the products of combustion take place during a single revolution of the crankshaft.
In known devices of this kind, cycloid crankshafts are used, or a normal type crankshaft and a cycloid crankshaft ...
We also know that it is possible, in four-stroke double piston engines, to actuate the pistons, for a single revolution of the crankshaft, by means of oscillating levers, but in this case it is necessary to have recourse to a particular control controlling the exhaust as well as the admission.
The object of the present invention is to make it possible to use exclusively the working pistons as control members, thanks to the cooperation of a mechanism arranged between the crankshaft and the pistons and comprising exclusively connecting rods, rods and oscillating levers. .
The present invention is described below in more detail with reference to the accompanying drawings which illustrate, by way of example, an application of the present invention in the case of a three-cylinder engine and in which: FIG. 1 is a cross section of an engine according to the invention; FIG. 2 is a partial view of the mechanism according to the invention, without the frame; FIG. 3 is a partial profile view thereof; @
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FIG. 4 is a schematic representation of the connecting rods and of the control oscillating levers, in accordance with the invention; FIG. 5 is a stroke time diagram showing the movement of the pistons; FIG. 6 represents, on a smaller scale, the axial juxtaposition of two motors such as that represented in FIG. 1;
Figures 7 and 8 are two schematic illustrations of an oscillating lever according to the invention.
The example shown is that of a three-cylinder engine whose axes are in the same plane and which form an angle of 120 between them, In each cylinder, provided with an intake port and a light d 'exhaust, two pistons move, so that their strokes are alternately directed in the same direction and in opposite directions. One of these so-called pistons controls the intake opening and the other controls the exhaust port. In the following description of the mechanism according to the invention, the axes of rotation mounted in the frame G are designated by Roman numerals, the other joints by Arabic numerals, and the connecting rods, rods and oscillating levers by letters.
A crankshaft K, with a single bend, is arranged in the crankshaft bearing I of the engine frame and actuates a main connecting rod P, which cooperates, via an articulation point 2, with a connecting rod L mounted to rotate around the bearing II of the frame G of the engine. On the main connecting rod P is arranged an articulation point 3 on which the connecting rods P1 and P2 are secured. The connecting rod Pl cooperates, through the articulation point 4, with an oscillating lever with two arms Si, the articulation point 5 of which carries the connecting rod of the piston P3 determining in the cylinder Zl the movement of the piston k1 which controls 1 exhaust. The swing lever Si is mounted in a bearing III in the frame G of the engine.
The connecting rod P2 connects the articulation point 3 of the main connecting rod P to the oscillating lever with two arms S2, with which it operates via the articulation point 6. The oscillating lever S2 operates, via the articulation point 7, the connecting rod of the piston P4, which causes the piston K2 controlling the admission to move in the cylinder Z2. The oscillating levers Si and S2 are for example coaxial in this case.
The dimensions of the mechanism may be such that the movement of the piston corresponds to the time-stroke diagram shown in Figure 5, the sides and angles mentioned below being indicated only by way of example, On the diagram, the times, which correspond to degrees of angle of one revolution of the crankshaft, are plotted on the abscissa, and the strokes of the pistons between the exhaust port A and the intake port S are plotted on the ordinate.
It is assumed that it is a. cylinder in which the ridges which control the intake port and the exhaust port are 71 mm apart. At about 15 above the crankshaft rotation point, the piston K1, which controls the exhaust, closes the exhaust port A at a distance of 2.5 mm from the piston K2 which controls the intake.
The two pistons move in the direction of the intake opening S, which is free for an angular position of 72 of the crankshaft. At this time, the piston K1, which controls the exhaust,. has already masked the exhaust port on 17 mm.
During the time that the crankshaft takes to rotate through an angle of 72 - 15 = 57, the remaining gases which are in a space of 2.5 mm between the pistons relax and occupy the space between the pistons when these are separated by a distance of 56 mm, which gives rise to a depression, as a result of the expansion thus produced and the resulting cooling, one obtains - an internal cooling which exerts its action directly on the film of oil adhering to the walls of the cylinder.
For an angular position of 72 of the crankshaft, the combustible or air mixture only enters the cylinder and also expands, When the piston K2, which controls the intake, has completely cleared the intake port S it is moves towards exhaust port A; likewise, the piston K1, which controls the escapement,
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comes back, 4mm in front of the exhaust port, without having discovered this light, and moves again towards the intake port.
When the piston K1, which controls the exhaust, is 4 mm in front of the exhaust port, the piston K2, which controls the intake, has passed the intake port S for an angular position of 1200 of the crankshaft and it is then created between the two pistons K1 and 1 \ 2. a closed intake volume corresponding to a distance of 68 mm between the pistons. The two pistons then move in opposite directions until they reach, for an angular position of 180 of the crankshaft, the compression position in which they are 10 mm apart from each other.
The ignited gas mixture expands between the two pistons which now move away from each other and one of which the piston Kl, which controls the exhaust, releases the exhaust port for an angular position of 2670 up to 3750 of the crankshaft., while the piston K2, which controls the intake, reaches its extreme point during the rebound stroke to 5 mm before the intake port S, without opening this, and then moves towards the exhaust port during the exhaust stroke, after having enclosed with the exhaust control piston a maximum volume = expansion corresponding to a distance of 71.5 mm between the pistons. A new operating cycle then starts again for an angular position of 3600 of the crankshaft.
In the example illustrated in figure 1, three cylinders are arranged around the bearing I of the crankshaft so that the axes of these three cylinders are in a plane normal to the axis of the crankshaft bearing and form an equilateral triangle through the center of which passes the axis of the crankshaft bearing I. The double piston and three cylinder engine thus described operates by means of a crankshaft bend and three main connecting rods P, cooperating with link mechanisms and with oscillating levers, in each of its three cylinders, a working piston k1 controlling the exhaust and a working piston K2 controlling the intake, these working pistons opening and closing the exhaust ports A and the lights admission S.
The cycle follows the diagram of FIG. 5, so that the movement of the pistons in a cylinder has, for one revolution of the crankshaft, the characteristic of a four-stroke engine, double pistons with an internal cooling time. The arrangement of the axes of the cylinders of the polygonal engine in an equilateral triangle allows the reciprocal shifting of the phases of the working operation in the three cylinders, this shift being in each case equal to 1200 tell as represented in the time-stroke diagram. of the pistons of figure 5.
In a quite general manner, the present invention makes it possible to realize a polygonal double piston engine with N cylinders, a crankshaft with a single bend, N main connecting rods and N mechanisms with connecting rods and oscillating levers, pistons of the N cylinders being arranged in a polygon with N sides around the axis of the crankshaft and driven with a phase shift of the working cycle in each group of two neighboring cylinders, corresponding to 360: N.
In single-cylinder, two-piston engines, the two pistons are driven, each by means of a main connecting rod and a linkage and swing-lever mechanism, by a single-bend crankshaft disposed on the side of the cylinder and whose axis is normal to the axis of the cylinder.
The engine illustrated schematically in FIG. 6 results from the juxtaposition in series, in the desired direction, of N double piston cylinders on a crankshaft with N bends.
The present invention can also be applied to die-salt or semi-diesel engines, to engines fitted with carburettors, to injection engines, water or air cooled, or even fuel injection engines. water.
The present invention allows for the construction of a new type of engine, a polygonal single-bend center crankshaft engine.
This engine is the most compact type of engine with
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the minimum of space.
As this engine has no toothed lines, it represents the simplest type from a technical point of view and the safest; furthermore, its mechanical efficiency is favorable, since there is no need to use eccentrics, the efficiency of which is poor, as is well known.
In engines to which the present invention is applied it is possible to give the time-stroke curve of the pistons for the exhaust control piston K1 a shape such that a stroke is obtained. intake considerably larger than in the case of the use of a cycloid crankshaft mechanism fitted with a special control member for the exhaust and the intake. The increase in the intake stroke, together with the delay due to the release of the intake port, ensures particularly intense interior cooling by the expansion of the fresh gases or the incoming air.
There is shown in Figures 7 and 8, the oscillating levers with two arms S1, S2 provided with a traction and compression member M which interconnects the momentary articulation bridges 4, 5 and respectively 6, 7. to prevent the arms of the swinging levers produce oscillating resonances.