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L'invention se rapporte aux moteurs deux-temps à combustion in- terne et particulièrement à ceux à refroidissement par air.
Le but principal de l'invention est de fournir un moteur très simple et de fonctionnement sûr, combinant beaucoup des avantages des moteure du type diesel à ceux des moteurs du type à allumage par bougies, tout en évitant en mante temps beaucoup des inconvénients des deux types de moteur.
Un des principaux inconvénients du moteur diesel ordinaire est le taux de compression élevé qu'il est nécessaire d'adopter, avec la haute précision requise de ce fait pour les pièces usinées. De plus, il faut dessiner le bloc de cylindres en tenant compte des pressions élevées qui seront rencontrées et ceci même à une construction généralement massive et lourde.
Un autre inconvénients du moteurdiesel ordinaire est la nécessi- té d'un système d'injection de carburant, qui est dans la pratique la partie du moteur la plus sujette aux pannes et par conséquent demandant le plus d'entretien.
Le moteur, objet de la présente invention, peut fonctionner comme moteur à essence à allumage par bougies ou comme moteur diesel, la suite normale des opérations étant de faire démarrer le moteur à l'essence et de passer ensuite au mazout et couper l'allumage par étincelles quand les cylirdres ont atteint une certaine température. Il a été constaté qu'un taux de compression peu élevé, par exemple '6 à 1, peut être appliqué, donnant sans étincelles un allumage satisfaisant lorsque les cylindres ont atteint une température suffisamment élevée, par exemple 150 C.
Un des plus importants aspects de la présente invention est qu'elle fournit un moteur dans lequel le com@ustible et l'air sont mélangés si complètement et de façon si satisfaisante dans unechambre formée entre une paire de pistons en mouvement alternatif chacun dans un cylindre, qu'il est inutile d'avoir un carburateur (quand on utilise de l'essence) ou une pompe d'injection de combustible (quand on utilise du mazout).
Ces caractéristiques et d'autres particularités importantes de l'invention sont réunies dans un moteur qui sera décrit à titre d'exemple d'exécution pratique.
Le moteur est illustré par les dessins annexés, dans lesquels
La fig.1 est une coupe médiane d'un des cylindres du moteur, transversalement à l'axe du vilebrequin, montrant les détails des deux pistons et des diverses lumières, le piston principal étant au point mort inférieur.
Les Figs. 2 à 6 sont des vues semblables à celle de la fig. 1, sauf que les pistons occupent des positions différentes sur chacune des figures et que, pour simplifier, certains détails montrés sur la fig. 1 sont indiqués schématiquement.
Sur la fig. 2, le vilebrequin a tourné de 90 par rapport à la fig. 1, le piston secondaire étant au point mort supérieur.
La fig. 3 montre la position des pistons après une nouvelle rotation de 30 du vilebrequin, et
La fig. 4 montre la position des pistons après une nouvelle rotation de 60 du vilebrequin, le piston principal étant au point mort supérieur.
La fig. 5 montre la posit ion des pistons après encore 60 de ro- tation du vilebrequin, pendant le début du temps moteur et,
La fig. 6 montre la position des pistons après une autre rotation d'environ 60 du vilebrequin, c'est-à-dire vers la fin du temps moteur.
Une nouvelle rotation de 60 ramènerait les organes dans les positions montrées sur la fig. 1.
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La fig. 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la fig. 1.
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La fig. 8 est une coupe suivant la ligne nn-VIII de la fig. 1.
La fig. 9 est une coupe suivant la ligns.IX-IX de la fig. 1.
La fig. 10 est u ne coupe médiane du cylindre montré sur la fig. l, nais faite dans le plan de l'axe du vilebrequin.
Là fig. 11 est un schéma du moteur complet, montrant le système d'alimentation de carburant et les accessoires.
Comme le montre la fig. 11, le moteur se compose d'une paire de cylindres 32 en ligne et opposés de chaque côté d'un vilebrequin 33 muni d'un volant 34. Les deux cylindres 32 sont de constitution et de fonction-
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nenent identiques, reliés au vilebrequin de façon à fonctionner alternativement. Etant donné leur similitude, on -nia montré qu'un des cylindres 32 sur les Jigs. 1 à 6. La fig. 1 fait particulièrement ressortir les détails et on s'y référera maintenant ainsi qu'aux coupes représentées sur les fige.
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7, 8 et 9 et sur la fig-0 10.
Chaqu.1ire 32 comprend un corps 35 munid' ailettes de refrvi. dissement conventionnelles, une culasse 36 avec bougie d'allumage 37, et une chemise 38. Le vilebrequin 33 a un lI8."eto" médian 39,(ig. 10) attaqué par la tête de la bielle 40. Un piston 41 est monté d'une façon usuelle sur le pied de la bielle 40 par l'intermédiaire d'un axe de piston 42. Le
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piston 41, appelé ci-après piston secondaire, se neut dans le cylindre entre le vilebrequin et le piston principal 43. Le piston principal 43 est monté sur un axe de piston 44 et attaque le vilebrequin par l'intermédiaire de deux bielles 46 montée s sur les extrémités de l'axe de piston saillant par deux fentes pratiquées dans la paroi du cylindre (fig. 10).
Les têtes de nielles 46 entraînent le vilebrequin 33 au moyen des flasques 47 disposés de chaque
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côté du tourillon médian 39 auquel est relié le piston secondaire LE7.. Dans le type de moteur décritici, le développement du tourillon médian 39 est la moitié de celui des tourillons latéraux 47, de sorte que la course du piston secondaire 41 est la moitié de celle du piston principal 43. La longueur de la course du piston secondaire 41 n'est pas critique.
Il est cependant dési- rable que cette course soit aussi courte que possible - pour réduire la lon-
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gueur totale du cylindre mais suffisante pour couvrir et découvrir convenublement les différentes lumières associées au. pistor les dimensions minimum de ces lumières dépendant des caractéristiques de fo"ct1on"ement du moteur telle que la course et l'alésage du ptsto,., principal. En pratique une cour- se de la moitié de celle du piston principal convient pour le piston secon- daire.
Les dessins montrent le tourillon 39 décalé de 90 en avant des tourllllons 47 qui sont évidemment alignés. Il faut que le piston secondaire ait de l'avan ce sur le piston principal, mais de nouveau, l'angle n'est pas critique. Un bon fonctionnement peut être obtenu avec les tourillons décalés d'un angle variant de 65 à 115 , quoiqu'un angle variant entre 70 et 110 soit préférable. La position relative des lumières, etc.., sera légèrement différente pour chaque angle et celui-ci peut être choisi en tenant compte de ce qui convient dans chaque cas particulier au point de vue
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des lumières, etc... L'angle de 900 appliqué dans le cas du moteur représem- té est choisi seulement pour faciliter l'illustration et les explications.
L'espace au-dessus du piston principal 43 à l'extrémité fermée du cylindre forme la chambre de combustion 48, de la façon usuelle, et l'es-
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pace entre le dessous du piston principal, fermé à sa partie infémeure, et le piston secondaire 41, forme la chambre de "compression" ou de "mélange" 49.
Le conduit d'admission d'air est indiqué en 50 (voir aussi fig. 7), ce conduit amène l'air à une première lumière 3'admission 51, et, par une extension 52, à une seconde lumière d'admission 53 (voir aussi la
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fige z) La lumière d'admission daîr 53 entoure une lumière d'admission de comboestimie forcée par un tube 54 venant d'av distributeur de combustible 55 quicomporte oev pointeau de commande 56, un conduit d'arrivée de combustible 57 et un conduit de retour de combustible 58. La raison d'être. et la fonction de ces pièces seront décrites plus loin en détail après l'exposé du fonctionnement du moteur.
La chambre de compression 49 est aussi en communication (dans la position des pistons montrée sur la fig. 1) avec une lumière d'échappement 59 s'ouvrant sur un conduit de by-pass 60 ménagé dans un é-
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videment entre le bloc35 et la chemise 38. Le conduit 60 s'étend le long du cylindre pour communiquer avec une lumière d'admission 61 ménagée dans la partie inférieure de la chambre de combustion 48. Cette lumière 61 est visible aussi sur la fige 9, qui montre la position de cette lumière par rapport à la paire de lumières d'échappement 62 disposées de part et d'autre de celle-ci. Les lumières d'échappement donnent toutes les deux sur un collecteur d'échappement 63.
Comme l'indique la fig. 1, les bords supérieurs des lumières 62 sont à un niveau légèrement supérieur à celui de la lumière d'admission 61, de façon que les lumières d'échappement s'ou-
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vrent avant la lumière d-admisato-m pendant le temps moteur du piston.
Un conduit 64 ménagé dans le piston secondaire 41, part d'un point dans sa paroi périphérique en regard de la lumière d'admission
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d'air 51, et aboutit à la face supérieure du piston. Le conduit 64 out donc en communication avec la chambre de compression 49.
Avant de considérer le moteur dans son entier, comme le montre la fig. 11, on donnera un exposé du fonctionnement des organes décrits jus- qu'à présent.
En supposant que les pistons occupent leurs positions de la
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fi g. l, et qu'il y a une charge de mélange gazeux dans la chambre de combastion 48, le fonctionnement se fait comme suit : la rotation du vilnra- quin vers la position de la fig. 2 amène le conduit 64 en regard de la lu- mière d'admission d'air 51 en déplaçant le piston secondaire 41 à son point mort supérieur. Simultanément, le piston principal 43 monte, et ce à une vitesse plus élevée, agrandissant ainsi la chambre de compression 49.
Par
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conséquent, de leair est aspiré dans la chambre 49 par la lumière d'admis- sion 51, et cette aspiration continue, puisque, après que le vilebrequin a encore tourné de 30 pour occuper la position de la fig. 3, le volume de la chambre de compression 49 a fortement augmenté, augmentation encore ac-
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ce"tuée par la course descendante du piston secondaire ±l. Peu.après la position montrée sur la fige 3, le mouvement descendant du piston secondaire 41 amène le conduit 64 plus bas que la lumière 51 et coupe ainsi l'admission d'air à la chambre de compression.
Presque simultanément, la jupe
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du piston prime%pal 43 dépasse la deuxième lumière d'admission 53, l'admission d'ai.r étant a4-si rétablie et une certaine quantité de combustible est aspirée dans la chambre de compression 49 par la lumière d'admission de com-
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bust4ble 54 incluse dans la lumière d'admission d'air 53. La fige 4 montre la position du piston principal 43 au pointmort supérieur, point auquel @ se déroulent ces opérations.,
Comme on l'expliquera en détail plus loin, le combustible ad-
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mi.s par la lumière 54 dans la chambre de compression 49 peut être de 2resse...,ce ou-du mazout. Que ce soit If un ou l'autre, il sera sous forme de liqui.de puisque c'est l'une des parttcularités importantes de 1' mvevtioA de ne pas se servir de carburateur.
Le passage par le tube formant la lumière 54 et l'effet de venturi du courant d'air l'entourant a un certain effet de pulvérisation ou de volatilisation sur le combustible, mais il peut quand même rester liquide dans une certaine mesure. En pratique, on constate cependant que la compression et la détente que le combustible et l'air subissent ensuite dans la chambre de compression 49, ont pour effet de: les mélan-
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ger â unpoint entièrement satisfaisant pour l'allumage dans la chambre de combustion.
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Pendant le déroulement des opérations décrites ci¯-dessus, la char-
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ge dans la chambrede combustion a été comprimée. La position des organes sur la fig. 4 correspond à la f3v de cetemps de compression, le piston prin- cipal étant au point mort supérieur.
A ce moment ou presque à ce moment la charge est allumée par la bougée 37 si le moteur fon cti onn e à l'essence, ou par suite de la température du cylindre et de la chaleur engendrée par la compression des gaz quand le moteur fonctionne en diesel. Le piston principal 43 commence alors à descendre en exécutant sa course motrice.
Les positions des pistons après rotation du vilebrequin d'un angle de 60
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sont montrées sur la fig. 5 Les lumières d'admission d'air et de embus- tible 53 et 54 sont fermées par le piston principal 43 et la lumière d'admisse on d'air 51 reste fermée. La lumière d'échappement 59 est grande ouver-
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te, ayant étédécouverte par le piston secondaire ll..
Cette lumière 59 était an fait déjà légèrement ouverte dans la position de la figo 4 déjà décrite, mais, sans autre effet que de laisser pénétrer du mélange air-combustible
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dans le conduit de by-pass 60, puisque l'autre extrémité de ce conduit est toujours fermée par le piston principale
En ce qui concerne le mélange air-combustible mentionné ci-dessus, on fera remarquer à ce stade que, quoique le volume de la chambre de compression 49 dans la position indiquée sur la fig. 5 soit à peu près
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la même que dans la position de la fi go 4, il y aura un état intermédiaire entre ceux indiqués parles figures, dans lequel la chambre de compression 49 aura un volume supérieur, puisque dans la position de la fi¯g.
4 le pts- ton secondaire 41 descend à vitesse maximum alors que le piston principal 43 commence seulement sa course vers le bas. Cet agrandissement de la cham- bre de compression pendant que la lumière d'admission de combustible est ouverte est utile pour la volatilisation du combustible. L'objet de l'aug-
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tentation du volume de la chambre de compression 49 au moment précis dépend de l'avance angulaire du tourillon 39 du piston secondaire. Pour obtenir
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le plus grand taux d'augmentation de volume de laehambro de compression 49 pendant cette période le piston secondaire 41 doit plutôt accélérer que
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décélérer.
Avec une avance angulaire de 90 comme indiqué sur les dessins le piston secondaire 41 décélérera légèrement (en supposant que la vitesse angulaire du vilebrequin soit maintenue constante par un volant et d'autres
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organes connexes) et de ce fait, si la question est considérée comme impurtante dans des conditions données, par exemple, genre de combustible, d-t améi tre et course des pistons, caractéristiques des lumières d'admission, spécialement celle d'admission de coulhustible, l'angle doit alors être réduit.
Avec une avance angulaire de 70 , le piston secondaire accélérera sur environ 20 après que le piston principal ait quitté le point mort supérieur, et ainsi le taux maximum d'augmentation de volume= sera obtenu. Pour cette raison un angle d'environ 70 sera souvent désirable quoi que, comme mentionné ci-dessus la valeur exacte de cet angle n'est nullement critique.
Revenant maintenant au mouvement des pi stons, le stade suivant
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du cycle est illustré par la f4g. o 6 Ici, la tête du piston principal 43 a juste commencé à découvrir les lumières d'échappement 62 , laissant ainsi¯ passer les gaz à haute pression de la chambre de combustion 48. Un peu plus tard, le piston principal 43, en descendant découvre la lumière d'admission
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61. Entretemps, le volume de la chambre de compression 49 a été fortement réduit par la descente du piston principal, la nouvelle charge du mélange air-combustible a été comprimée dans la chambre de compression 49 et le conduit de by-pass 60.
Par conséquent cette nouvelle charge passe rapidement dans la chambre de combustion quand la lumière 61 est découverte et aide
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ai-nsi à balayer les gaz byulés du cycle précédent. Cette opération est assistée par l'angle d'inclinaison de la lumière 61 et de la partie du conduit 60 immédiatemeit ad j acente à cette lumière. Cet angle est à peu près dé 45 par rapport à l'axe du cylindre et par conséquent la nouvelle charge de . gaz est projetée avec force vers le coin le plus éloigné de la chambre de
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combustion c'est-a-dre le coin gauche supérieur comme le montrent les figs. 1 à 6, sans se mélanger aux gaz brûlés du cycle précédent.
Cette charge
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fraîche est ensuite renvoyée par les parois du cylindre et laculasse et revient plus lentement en traversant lachambre de combustion vers le bas de chaque côté du courant central de gaz se déplaçant rapidement vers la gauche, balayant ainsi les gaz brûlés vers les deux lumières d'échappe- ment ménagées de part et d'autre de la lumière d'admission 61.
Finalement,, les deux pistons se touchent presque (quand le vi- lebrequin a tourné de quelques degrés de plus que sur la fig, 1) assurant ainsi que tout le mélange air-combustible soit chassé dans la chambre de combustion. Après que le vilebrequin a tourné encore de quelques degrés, le piston secondaire 41 recouvre la lumière d'échappement 59 de façon qu'à la prochaine augmentation de volume de la chambre de compression 49 il n'y ait pas aspiration du mélange de la chambre de combustion dans celle-ci. A peu près au même instant,, les lumières 61 et 62 sont masquées par le piston principale la charge fraîche est comprimée et le cycle des opérations déjà décrit se répète.
On décrira maintenant le moteur complet et son fonctionnement en se référant à la fig. 11 montrant le moteur qui comprend une paire de cylindres opposés 32, chacun du type déjà décrit, L'arrivée de combustible aux distributeurs 55 passe par un sélecteur 65. Dans la position représentée, ce sélecteur relie la conduite d'alimentation 66 venant du réservoir à combustible (non représenté) à la pompe à combustible 67. De cette pompe,l'essence est conduite par un tuyau 68 aux arrivées 57 de chaque distributeur 55. Une partie de l'essence passe dans la chambre de combustion 49 et le reste est repris par des conduits de trop plein 58 et un tuyau de retour 69.
Il y a un robinet de commande 70 dans le tuyau de retour 69 et l'excédent de combustible passe par ce robinet vers le sélecteur 65 et fina- lement par un autre tuyau 71 qui conduit au réservoir à essence. Deux autres conduits d'arrivée et de retour 72 et 73 relient le sélecteur 65 à un réservoir à mazout. En tournant le sélecteur dans le sens des aiguilles d'une montre comme l'indique la fig, 11, on met les conduits 72 et 73 en communication respectivement avec les conduits 68 et 69, faisant ainsi circuler le mazout dans le même circuit que celui emprunté auparavant par l'essence.
Quoique les distributeurs individuels de carburant 55 puissent servir au réglage de l'admission de carburant dans chacun des cylindres, il est préférable de laisser les pointeaux de ces distributeurs à un réglage prédéterminé et de se servir du robinet de commande 70 comme accélérateur.
En diminuant le débit de ce robinet de commande 70, le contre-pression dans les tuyaux de retour de carburant 58 de chaque distributeur augmentera. Par conséquent la pompe 67 débitera plus de combustible par les tubes 54 des distributeurs et le moteur accélérera, Au contraire, si l'on ouvre le robinet de distribution 70, plus de carburant peut retourner à celui des réservoirs que l'on utilise, et ceci correspond; à une petite ouverture de l'accélérateur..
Ce mode de commande est avantageux en ce qu'il permet une double commande avec un seul robineto Celui-ci peut évidemment convenir aussi pour une commande multiple si le moteur a plus de deux cylindres. Les distributeurs individuels 55 sont normalement réglés par le fabricant ou un mécanicien et leur réglage n'est plus modifié par l'usager.
Le passage de l'essence au mazout se fait à l'intervention d'un inverseur thermostatique 74. Cet inverseur n'est pas montré en détails, sa construction exacte étant sans importance pour la présente invention. Il comprend essentiellement un dispositif pour déterminer les températures intérieures des deux cylindres 32 et un dispositif pour faire passer le sélecteur 65 sur essence ou sur mazout d'après la température. Comme représenté, le dispositif thermo-sensible comprend une paire de thermo-couples 75 incorpores dans les cylindres 32 en des points appropriés.
Le dispositif 74 peut être réglé pour faire passer le sélecteur 65 d'essence à mazout quand la température des deux cylindres 32 atteint par exemple 150 C, et l'inverse si la température d'un ou des deux cylindres descend sous ce chiffre, Simultanément, le dispositif 74 commande aussi le passage du courant dans le
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câble 76 allant au distributeur 77 qui alimente les bougies d'allumage 37.
Quandle sélecteur 65 est sur essence, le distributeur 77 est alimenté de courant et quand du mazout est utilisé, l'alimentation du distributeur est coupée La liaison entre l'inverseur 74 et le sélecteur 65 est indiquée simplement par une ligne 78 sur la fig.11.
Dans la description ci-dessus, on a insisté sur l'alimentation du moteur par de l'essence ou du mazout parce qu'ils sont les combustibles les moins coûteux et les plus faciles à se procurer. Cependant, le moteur fonctionne parfaitement avec l'un quelconque des combustibles employés généralement pour les moteurs à combustion interne, tel qué l'alcool, ou un gaz donnant un mélange explosif avec l'air, par exemple du gaz de houille ou de l'acétylène. Dans tous les cas, la¯caractéristique essentielle de l'invention est maintenue, c'est-à-dire que l'admission de l'air et du combustible dans la chambre de compression se fait en deux courants.séparés, par des lumières individuelles. Une autre possibilité cependant, est de n'utiliser que la constituant actif de l'air, c'est-à-dire l'oxygène.
Par exemple, un mélange dans la proportion 2 à 1 d'hydrogène et d'oxygène pourrait se faire dans la chambre de compression.
REVENDICATIONS.
1. - Moteur deux temps à combustion interne du type possédant une chambre de combustion et une chambre de compression comprises respectivement entre l'extrémité fermée d'un cylindre et un piston principal et entre la partie inférieure de ce piston et un piston secondaire qui se déplace dans le même cylindre, déphasé et en avance sur le piston principal, un conduit de by-pass pour le transfert de chaque charge comprimée vers la chambre de combustion, caractérisé en ce que l'air et le combustible sont aspirés dans la chambre de compression séparément et par dès lumières individuelles et y sont mélangés et comprimés.
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The invention relates to two-stroke internal combustion engines and particularly to those with air cooling.
The main object of the invention is to provide a very simple and reliable engine, combining many of the advantages of diesel type engines with those of spark-ignition type engines, while at the same time avoiding many of the disadvantages of both. types of engine.
One of the main drawbacks of the ordinary diesel engine is the high compression ratio which it is necessary to adopt, with the high precision thus required for machined parts. In addition, it is necessary to design the cylinder block taking into account the high pressures that will be encountered and this even in a generally massive and heavy construction.
Another disadvantage of the regular diesel engine is the need for a fuel injection system, which in practice is the part of the engine most prone to failure and therefore the most maintenance.
The engine, object of the present invention, can operate as a spark-ignition gasoline engine or as a diesel engine, the normal sequence of operations being to start the engine on gasoline and then switch to fuel oil and switch off the ignition. by sparks when the cylirdres have reached a certain temperature. It has been found that a low compression ratio, for example 6 to 1, can be applied, giving satisfactory spark-free ignition when the cylinders have reached a sufficiently high temperature, for example 150 C.
One of the most important aspects of the present invention is that it provides an engine in which fuel and air are mixed so thoroughly and so satisfactorily in a chamber formed between a pair of reciprocating pistons each in a cylinder. , that it is not necessary to have a carburetor (when using gasoline) or a fuel injection pump (when using fuel oil).
These characteristics and other important features of the invention are combined in an engine which will be described by way of example of practical execution.
The engine is illustrated by the accompanying drawings, in which
Fig.1 is a median section of one of the cylinders of the engine, transversely to the axis of the crankshaft, showing the details of the two pistons and the various ports, the main piston being at the lower dead center.
Figs. 2 to 6 are views similar to that of FIG. 1, except that the pistons occupy different positions in each of the figures and that, for simplicity, certain details shown in FIG. 1 are shown schematically.
In fig. 2, the crankshaft has turned 90 compared to fig. 1, the secondary piston being at upper dead center.
Fig. 3 shows the position of the pistons after a further 30 rotation of the crankshaft, and
Fig. 4 shows the position of the pistons after a further 60 rotation of the crankshaft, the main piston being in upper dead center.
Fig. 5 shows the position of the pistons after a further 60 crankshaft rotation, during the start of engine time and,
Fig. 6 shows the position of the pistons after another rotation of about 60 of the crankshaft, i.e. towards the end of engine time.
A further rotation of 60 would bring the members back to the positions shown in FIG. 1.
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Fig. 7 is a section taken along line VII-VII of FIG. 1.
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Fig. 8 is a section taken along the line nn-VIII of FIG. 1.
Fig. 9 is a section on the ligns.IX-IX of FIG. 1.
Fig. 10 is a median section of the cylinder shown in FIG. l, born in the plane of the axis of the crankshaft.
There fig. 11 is a diagram of the complete engine, showing the fuel system and accessories.
As shown in fig. 11, the engine consists of a pair of cylinders 32 in line and opposed on each side of a crankshaft 33 provided with a flywheel 34. The two cylinders 32 are of construction and function-
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nenent identical, connected to the crankshaft so as to operate alternately. Given their similarity, we have shown that one of the cylinders 32 on the Jigs. 1 to 6. FIG. 1 particularly emphasizes the details and we will now refer to it as well as to the sections shown on the figs.
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7, 8 and 9 and in fig-0 10.
Each 32 includes a body 35 fitted with refractor fins. The conventional direction, a cylinder head 36 with spark plug 37, and a sleeve 38. The crankshaft 33 has a median lI8. "eto" 39, (Fig. 10) driven by the big end of the connecting rod 40. A piston 41 is mounted. in a usual manner on the foot of the connecting rod 40 by means of a piston pin 42. The
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piston 41, hereinafter called secondary piston, is neut in the cylinder between the crankshaft and the main piston 43. The main piston 43 is mounted on a piston pin 44 and drives the crankshaft via two connecting rods 46 mounted s on the ends of the piston pin projecting through two slits in the cylinder wall (fig. 10).
The heads of nielles 46 drive the crankshaft 33 by means of the flanges 47 arranged on each
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side of the middle journal 39 to which the secondary piston LE7 is connected. In the type of engine described here, the development of the middle journal 39 is half that of the side journals 47, so that the stroke of the secondary piston 41 is half of that of the main piston 43. The length of the stroke of the secondary piston 41 is not critical.
It is, however, desirable that this stroke be as short as possible - to reduce the length of time.
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total thickness of the cylinder but sufficient to suitably cover and uncover the various lights associated with the. pistor the minimum dimensions of these lights depending on the characteristics of fo "ct1on" ement of the engine such as the stroke and the bore of the main ptsto. In practice, a stroke of half that of the main piston is suitable for the secondary piston.
The drawings show the journal 39 offset 90 forward of the journals 47 which are obviously aligned. The secondary piston needs to have lead over the main piston, but again the angle is not critical. Good operation can be obtained with the journals offset by an angle varying from 65 to 115, although an angle varying between 70 and 110 is preferable. The relative position of lights, etc., will be slightly different for each angle and this can be chosen taking into account what is appropriate in each particular point of view.
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lights, etc. The angle of 900 applied in the case of the motor shown is chosen only to facilitate illustration and explanation.
The space above the main piston 43 at the closed end of the cylinder forms the combustion chamber 48, in the usual manner, and the es-
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space between the underside of the main piston, closed at its lower part, and the secondary piston 41, forms the "compression" or "mixing" chamber 49.
The air intake duct is indicated at 50 (see also fig. 7), this duct brings air to a first intake port 51, and, through an extension 52, to a second intake port 53. (see also the
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freezes z) The air inlet port 53 surrounds a comboestimus inlet port forced by a tube 54 coming from a fuel distributor 55 which has a control needle 56, a fuel inlet duct 57 and a fuel duct. fuel return 58. The rationale. and the function of these parts will be described in detail later after discussing the operation of the engine.
The compression chamber 49 is also in communication (in the position of the pistons shown in FIG. 1) with an exhaust port 59 opening onto a bypass duct 60 formed in a chamber.
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emptying between the block 35 and the liner 38. The duct 60 extends along the cylinder to communicate with an intake port 61 formed in the lower part of the combustion chamber 48. This light 61 is also visible on the rod 9 , which shows the position of this light relative to the pair of exhaust ports 62 arranged on either side of the latter. The exhaust lights both lead to a 63 exhaust manifold.
As shown in fig. 1, the upper edges of the ports 62 are at a level slightly higher than that of the intake port 61, so that the exhaust ports open up.
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come before the d-admitato-m light during the engine time of the piston.
A duct 64 formed in the secondary piston 41, starts from a point in its peripheral wall facing the intake port
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air 51, and ends at the upper face of the piston. The duct 64 is therefore in communication with the compression chamber 49.
Before considering the engine as a whole, as shown in fig. 11, a description will be given of the operation of the organs described so far.
Assuming that the pistons occupy their positions of the
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fi g. 1, and there is a charge of the gas mixture in the combustion chamber 48, the operation is as follows: the rotation of the cylinder to the position of FIG. 2 brings the duct 64 opposite the air intake light 51 by moving the secondary piston 41 to its upper dead center. At the same time, the main piston 43 rises at a higher speed, thus enlarging the compression chamber 49.
Through
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Therefore, air is sucked into chamber 49 by intake port 51, and this aspiration continues, since after the crankshaft has rotated another 30 to occupy the position of FIG. 3, the volume of the compression chamber 49 has increased sharply, further increase
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this "killed by the downward stroke of the secondary piston ± l. Shortly after the position shown in fig 3, the downward movement of the secondary piston 41 brings the duct 64 lower than the port 51 and thus cuts off the air intake to the compression chamber.
Almost simultaneously, the skirt
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of the prime% pal piston 43 passes the second intake port 53, the air intake being a4-si reestablished and a certain amount of fuel is drawn into the compression chamber 49 through the com intake port. -
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bust4ble 54 included in the air intake port 53. Fig. 4 shows the position of the main piston 43 at the upper dead point, at which point these operations take place.
As will be explained in detail later, the fuel ad-
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mi.s by the light 54 in the compression chamber 49 can be of 2ress ..., this or fuel oil. Either one or the other, it will be in liquid form since it is one of the important features of the drive not to use a carburetor.
Passage through lumen tube 54 and the venturi effect of the air current surrounding it has some sputtering or volatilizing effect on the fuel, but it can still remain liquid to some extent. In practice, however, it is observed that the compression and expansion which the fuel and the air then undergo in the compression chamber 49 have the effect of:
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manage to a fully satisfactory point for ignition in the combustion chamber.
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During the course of the operations described above, the
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ge in the combustion chamber has been compressed. The position of the organs in fig. 4 corresponds to the f3v of this compression time, the main piston being at upper dead center.
At or near this moment the load is ignited by movement 37 if the engine is running on gasoline, or as a result of the cylinder temperature and the heat generated by the compression of the gases when the engine is running. in diesel. The main piston 43 then begins to descend while executing its driving stroke.
The positions of the pistons after rotating the crankshaft by an angle of 60
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are shown in fig. The air inlet and mouthpiece ports 53 and 54 are closed by the main piston 43 and the air inlet port 51 remains closed. The exhaust port 59 is wide open
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te, having been discovered by the secondary piston ll ..
This light 59 was in fact already slightly open in the position of FIG. 4 already described, but, with no other effect than allowing air-fuel mixture to penetrate.
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in bypass duct 60, since the other end of this duct is always closed by the main piston
With regard to the above-mentioned air-fuel mixture, it will be noted at this stage that, although the volume of the compression chamber 49 in the position shown in FIG. 5 or roughly
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the same as in the position of the fi go 4, there will be an intermediate state between those indicated by the figures, in which the compression chamber 49 will have a greater volume, since in the position of the fīg.
4 the secondary pts- ton 41 descends at maximum speed while the main piston 43 only begins its downward stroke. This enlargement of the compression chamber while the fuel inlet port is open is useful for fuel volatilization. The object of the aug-
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temptation of the volume of the compression chamber 49 at the precise moment depends on the angular advance of the journal 39 of the secondary piston. To get
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the greatest rate of volume increase of the compression chamber 49 during this period the secondary piston 41 should accelerate rather than
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decelerate.
With an angular advance of 90 as shown in the drawings the secondary piston 41 will decelerate slightly (assuming the angular speed of the crankshaft is kept constant by a flywheel and others.
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related parts) and therefore, if the matter is considered impertinent under given conditions, for example, type of fuel, pressure and stroke of the pistons, characteristics of the inlet ports, especially that of the fuel inlet, the angle must then be reduced.
With an angular advance of 70, the secondary piston will accelerate about 20 after the main piston leaves upper dead center, and thus the maximum rate of volume increase = will be obtained. For this reason an angle of about 70 will often be desirable, although as mentioned above the exact value of this angle is not critical at all.
Now returning to the movement of the pillars, the next stage
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of the cycle is illustrated by f4g. o 6 Here, the head of the main piston 43 has just started to uncover the exhaust ports 62, thus letting the high pressure gases pass from the combustion chamber 48. A little later, the main piston 43, going down discover the admission light
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61. In the meantime, the volume of the compression chamber 49 has been greatly reduced by the descent of the main piston, the new charge of the air-fuel mixture has been compressed in the compression chamber 49 and the bypass duct 60.
Therefore this new charge quickly passes through the combustion chamber when lumen 61 is discovered and helps
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ai-nsi to sweep the byulated gases of the previous cycle. This operation is assisted by the angle of inclination of the lumen 61 and the portion of the conduit 60 immediately adjacent to this lumen. This angle is approximately 45 relative to the axis of the cylinder and therefore the new load of. gas is thrown with force towards the far corner of the chamber.
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combustion that is to say the upper left corner as shown in figs. 1 to 6, without mixing with the burnt gases from the previous cycle.
This load
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cooler is then returned through the cylinder walls and the cylinder head and returns more slowly passing through the combustion chamber down either side of the central gas stream moving rapidly to the left, thus sweeping the burnt gases towards the two exhaust ports - ment arranged on either side of the admission port 61.
Finally, the two pistons almost touch each other (when the crankshaft has turned a few degrees more than in fig, 1) thus ensuring that all the air-fuel mixture is forced into the combustion chamber. After the crankshaft has rotated a few more degrees, the secondary piston 41 covers the exhaust port 59 so that at the next increase in volume of the compression chamber 49 there is no suction of the mixture from the chamber. combustion in it. At about the same instant, the ports 61 and 62 are masked by the main piston, the fresh charge is compressed and the cycle of operations already described is repeated.
The complete motor and its operation will now be described with reference to FIG. 11 showing the engine which comprises a pair of opposed cylinders 32, each of the type already described, The fuel supply to the distributors 55 passes through a selector 65. In the position shown, this selector connects the supply line 66 coming from the tank fuel (not shown) to the fuel pump 67. From this pump, the gasoline is carried by a pipe 68 to the inlets 57 of each distributor 55. Part of the gasoline passes into the combustion chamber 49 and the rest is taken up by overflow pipes 58 and a return pipe 69.
There is a control valve 70 in the return pipe 69 and the excess fuel passes through this valve to the selector 65 and finally through another pipe 71 which leads to the fuel tank. Two other inlet and return conduits 72 and 73 connect the selector 65 to an oil tank. By turning the selector clockwise as shown in fig, 11, the conduits 72 and 73 are placed in communication respectively with the conduits 68 and 69, thus making the fuel oil circulate in the same circuit as that previously borrowed by gasoline.
Although the individual fuel distributors 55 can be used to adjust the fuel intake to each of the cylinders, it is preferable to leave the needles of these distributors at a predetermined setting and to use the control valve 70 as an accelerator.
By decreasing the flow rate from this control valve 70, the back pressure in the fuel return pipes 58 of each distributor will increase. Consequently, the pump 67 will deliver more fuel through the tubes 54 of the distributors and the engine will accelerate, On the contrary, if the distribution valve 70 is opened, more fuel can return to that of the tanks which is used, and this corresponds; to a small opening of the accelerator.
This control mode is advantageous in that it allows dual control with a single tap. This can obviously also be suitable for multiple control if the engine has more than two cylinders. The individual distributors 55 are normally set by the manufacturer or a mechanic and their setting is no longer changed by the user.
The change from gasoline to fuel oil is effected by the intervention of a thermostatic inverter 74. This inverter is not shown in detail, its exact construction being unimportant for the present invention. It essentially comprises a device for determining the internal temperatures of the two cylinders 32 and a device for switching the selector 65 to gasoline or to fuel oil according to the temperature. As shown, the thermo-sensitive device comprises a pair of thermo-couples 75 incorporated in the cylinders 32 at appropriate points.
The device 74 can be set to switch the selector 65 from gasoline to oil when the temperature of the two cylinders 32 reaches for example 150 C, and the reverse if the temperature of one or both cylinders drops below this figure. , the device 74 also controls the passage of the current in the
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cable 76 going to distributor 77 which supplies spark plugs 37.
When the selector 65 is on gasoline, the distributor 77 is supplied with current and when fuel oil is used, the supply to the distributor is cut off. The connection between the inverter 74 and the selector 65 is indicated simply by a line 78 in fig. 11.
In the above description, emphasis has been placed on fueling the engine with gasoline or fuel oil because they are the cheapest and most readily available fuels. However, the engine works perfectly with any of the fuels generally employed for internal combustion engines, such as alcohol, or a gas which gives an explosive mixture with air, for example coal gas or coal. acetylene. In all cases, the essential feature of the invention is maintained, that is to say that the admission of air and fuel into the compression chamber takes place in two separate streams, by openings individual. Another possibility, however, is to use only the active component of air, i.e. oxygen.
For example, a mixture in the proportion of 2 to 1 of hydrogen and oxygen could be made in the compression chamber.
CLAIMS.
1. - Two-stroke internal combustion engine of the type having a combustion chamber and a compression chamber respectively between the closed end of a cylinder and a main piston and between the lower part of this piston and a secondary piston which is moves in the same cylinder, out of phase and ahead of the main piston, a bypass duct for the transfer of each compressed charge to the combustion chamber, characterized in that air and fuel are sucked into the combustion chamber compression separately and by individual lumens and are mixed and compressed therein.