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La présente invention concerne un moteur à combustion à com- pression du mélange et allumage automatique, et indique également son procédé de fonctionnement. Les machines de ce type connues jusqu'ici présentent l'inconvénient que la transformation de l'énergie du mélange de gaz et d'air, dont l'allumage s'amorce automatiquement, est effectuée trop rapidement. La, combustion se produit brusquement et engendre des phénomènes de cognement vio- lent. Comme le point d'allumage de ces machines connues ne peut être réglé avec uns exactitude suffisante, le rendement thermi- que est faible malgré le taux élevé de compression.
Hais d'au- tre part, les contraintes imposées au mécanisme sont très impor- tantes, et les différents organes subissent une très forte usure,
Pour remédier aux inconvénients précités, on 3 déjà proposé de modifier la compression pendant le fonctionnement pour tenir compte des. effets de la température. Ainsi, on a prévu des cham-
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bres de combustion auxiliaires qu'un organe. commandé par voie thsrmique fait communiquer dans une mesure plus ou moins grande arec le cylindre moteur. On a également tenté de modifier le point d'allumage en décalant le point mort du piston.' A cet effet, il est nécessaire d'utiliser un mécanisme compliqué.
Il est en effet indispensable de prévoir entre le vilebrequin et l'axe du piston, des organes de commande complémentaires qui compliquent l'ensemble et réduisent en même temps la sûreté de fonctionnement.
Tous les Inconvénients précités sont éliminés grâce à l'in- vention. A cet effet, la combustion de la charge totale n'a pas lieu instantanément, mais elle est au contraire assurée graduel- lement par une commande appropriée, Selon l'invention, on at teint ce but en utilisant la pointe de pression qui se produit au moment de l'allumage du mélange de gaz et d'air pour faire relier la chambre de compression du cylindre moteur avec une chambre de combustion auxiliaire.
On utilise une chambre de combustion auxiliaire raccordée à la chambre de combustion du cylindre moteur et dont le volume peut être modifié, ainsi qu'un cylindre de commande avec un pis- ton libre coulissant dans celui-ci. Le piston libre est soumis sur sa face supérieure à l'action d'un moyen de pression, et sa face inférieure délimite dans le cylindre de commande une chambre dans laquelle la pression augmente progressivement sous l'action de la combustion. L'organe modifiant le volume de la chambre de combustion auxiliaire est relié rigidement au piston libre du cylindre de commande de façon qu'au moment du démarrage de la machine par la charge progressive de la chambre située sous le piston libre, le volume de la chambre de combustion aug- mente et réduit ainsi la compression finale.
La suppression de la pointe de pression résultant de la
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combustion assure un fonctionnement parfaitement régulier de la machine, et on évite ainsi les bruits de cognement et les fortes contraintes imposées aux organes de 'la machine.
La chambre de combustion auxiliaire est de préférence for- mée par un cylindre contenant un piston relié rigidement au pis- ton libre par une tige. Le piston libre et le piston guidé dans la, chambre de combustion peuvent former ensemble un piston dif- férentiel. Le moyen de pression agissant sur le-piston libre peut être un matelas d'air, un ressort de compression, un fluide hydraulique ou une combinaison de ces moyens. Lorsqu'on utilise un matelas d'air, la pression désirée du matelas est maintenue en partant du cylindre moteur par un canal de communication dans lequel est intercalé un clapet de retenue.
De préférence la pression est créée dans la chambre déli- mitée par la face inférieure du piston libre, du fait que. cette chambre communique par un canal avec la chambre de combustion auxiliaire. On peut également faire agir la pression de com- bustion dans l'intervalle entre la tige de piston reliant le - piston libre au piston auxiliaire et leur guidage jusqu'à la face inférieure du piston libre.
Lorsque la chambre au-dessus du piston libre est remplie de fluide hydraulique, on utilise complémentairement un ressort de compression réglé de façon qu'il résiste à la compression finale de démarrage du moteur. Dans le piston libre est monté un clapet de retenue, à travers lequel le fluide hydraulique peut passer de la face supérieure du piston libre dans la/cham- bre au-dessous de la face inférieure lorsque la pression de com- bustion agit sur ce piston.
Selon l'invention, on peut prolonger complémentairement la combustion de la charge en pratiquant dans la paroi du cy- lindre moteur des alvéoles formant des chambres de combustion
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complémentaires, Ces chambres complémentaires sont limitées par des arêtes coopérant avec le piston ou avec ses segments de façon que la communication avec la chambre de combustion principale ne soit établie qu'après l'allumage du mélange de combustible et d'air pendant la descente du piston.
Il est possible d'imaginer divers modes de mise en oeuvre du principe de l'invention, dont quelques-uns seront décrits ci-après en se référant au dessin annexée dans lequel :
Fig. 1 est une coupe longitudinale du cylindre d'un mo- teur à combustion interne agencé selon l'invention.
Fig. 2 est- une vue similaire mais qui montre une autre position des différents organes.
Fig. 3 est une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation du moteur à combustion.
Fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la :raga 3.
Fig. 5 est une vue développée de la partie supérieure du cylindre moteur.
Le piston moteur 1 coulisse dans le cylindre moteur 2 qui comporte des lumières d'admission et -d'échappement 23 et 24.
Les Fig. 1 et 2 montrent le piston moteur au point mort su- périeur. Le cylindre 2 est surmonté d'une culasse 3, dans laquelle est alésé un cylindre de commande 5. Dans ce cylin- dre est monté à coulissement un piston libre 4, muni sur le pourtour d'un segment d'étanchéité 6. Le piston libre est prolongé par un tige 7, qui est guidée dans un alésage cylin- drique 8 pratiqué dans la culasse 3. Cet alésage 8 est élar- gi à l'extrémité débouchant dans le cylindre moteur 2, et forme ainsi une chambre de combustion auxiliaire 9, qui com- munique librement avec le cylindre moteur 2.
L'intervalle ménagé entre la paroi périphérique de la chambre de combustion
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auxiliaire 9 et la tige cylindrique 7 empêche l'encrassement par des dépôts chrbonneux.
La tige 7 présente dans sa, face inférieure une cavité 10, en regard d'une autre cavité 11 pratiquée dans le piston et formant avec celle-ci la plus petite chambre de combustion avec le faible intervalle restant entre la, face supérieure du pis- ton et la culasse. Cette chambre de combustion réduite au minimum assure le maximum de compression lorsque le piston libre 4. occupe avec sa tige 7 la position la plus basse que représente la Fig. 1.
Au point de raccordement entre la tige 7 et le piston libre 4, est formé un siège 12, établi de façon qu'un inter- valle 13 soit maintenu entre le fond du cylindre de commande 5 et le piston 4. La chambre au-dessus du piston 4 communique par un canal 14 avec une bolte à clapet 15 contenant un cla- pet à bille 16 sollicité par un ressort de compression 17.
La boite 15 communique par un canal 18 avec l'intérieur du cy- lindre moteur 2. La bille 16 est appliquée par le ressort 17 sur l'orifice du canal 18. La distance entre ce canal 18 et . le point mort supérieur du piston moteur est choisie de ma- niére que le piston lors de son mouvement ascendant refoule déjà de l'air comprimé par les canaux 18 et 14 vers le cylin- dre de commande 5. Il en résulte que, au-dessus du piston libre 4, il se forme un matelas d'air ayant une pression bien déterminée. Dans la paroi périphérique du cylindre de commande 5 est pratiqué un canal 19, obstrué par une bille 20 sollicitée par un ressort 22 qui peut être réglé par une vis 21 de façon que la bille soit chargée par une pression bien déterminée.
Le fonctionnement du moteur selon les Fig. 1 et 2 est le suivant :
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Au moment du démarrage de la machine le piston libre 4
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occupa la position que montre la Fig. 1, c'est-à-dire que le, ch:r,bra dé combustion auxiliaire est réduite à son volume minimum. Le mélange -le combustible et d'air est donc très
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fortement comprimé, ce qui est du reste nécessaire aussi loiic,. temps que la machine est encore froide.
L'allumage du mélange déclenche une très forte augmentation de la pression, et il en résulte qu'une faible partie des gaz de combustion fortement comprimés pénètre dans le jeu annulaire entre la tige 7 -et
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son alésage S. La brusque augmentation de la pression soulevé le piston libre 4 de son siège 12, et une pression peut s'éta. blir dans la chambre 13 au-dessous du piston Lk.
A chaque nou. vell-- course de travail, c'est-à-dire a chaque nouvel alluma-ge, la pression augmente dans la chambre 13, ce,qui a pour effet de faire monter de plus en plus le piston libre 4 avec sa tige 7, de sorte que celle-ci dégage une partie de plus en plus grande de la chambre de combustion auxiliaire 9, ce qui augmente progressivement le volume total des chambres de combustion et
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réduit par conséquent la compression =.ns une proportion cor,- respo-ndant à la température de plus en plus élevée de la machins.
Ce volume des chambres de combustion atteint son maximum lors- que la pression régnant dans la chambre 13, sous le piston li-
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bre si-, devient égale à 1s.' résistance du ressort 22 ï¯tr lnt-L-'..-:.?t la bille 20 en position de fermeture.
Les organes occupent alors la position que montre la Fig. 2.
Toute nouvelle augmentation :il- la pression dans la chambre 13, est annulée par le fait que la bille 20 s'écarte de son siège.
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Lorsqu'on prrste la machine, la prsssion régent à;;#iq la. chambre 13 diminue progressivement à cause des fuites qui ont lieu entre la tige 7 et 8, Sous l'action du ;am.tal<.s d'air forrlié'au-,:i,-2s,,us du gi ton 4- celui'-oi est y"t^ç,ri-:-4;t
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ramené sur son siège 12, et la chambre -'le combustion principale est finalement réduite au minimum nécessaire à un nouveau dé- marrge de la machine froide.
L'agencement représenté par la, Fig. 3 comprend un piston
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? =-25, dans lequel est pratiqué un caiia,1 26 faisant COlillnu= niquer les deux faces et contenant un elapet de retenue 27, 28. Le piston coulisse dans un cylindre de commande 29, òr=
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ra-2.,nt réservoir â liquide et fermé en haut par-un couvercle 30e
Le cylindre 29 est rempli de fluide hydraulique 31, et sur la face supérieure du piston libre 25 agit un ressort de compression 32, tendant à pousser ce piston vers le bas. Ce ressort est réglé de faucon qu'il puisse résister . la compres- sion finale.
Ce cylindre 29 peut également communiquer avec un
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ballon à air, un réservoir 1e comp-.n5atloii, au besoin avec un réfrigérant (non représenté), par un conduit 33 figuré en traits discontinus.
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Dans ce mode de réalisation, C011J.me dans celui décrit pré - oédomient, le piston libre 25 forme un piston différentiel avec une tige cylindrique 34 guidée dans un alésage cylindrique 35, pratiqué dans la culasse 36. Un joint annulaire 37 et une ron- délie 38 assurent une étanchéité suffisante de la tige 34 pour
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empêcher le passage des g3,z Io combustion de la chalnbre de com- bust1on'vers le cylindre de corru;i,',nde z9. En1e8sous du joint annulaire 37, l'alésage 35 comporte une gorge annulaire 39 qui communique avec zeir extérieur par un c8.n:?,l -o, ce qui permet s,u besoin l'évacuation des gz de CO:'!ÍOU8t bn pouvant éV9ntuel.", lement s'écouler le long due 1* tige 3l.
Le cylindre. 29, contenant le piston libre 25, comporte à
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sa. partie supérieure, des rainures longitudinales '4.1, W2, prao tiquées dans sa paroi et limitées à l'extrémité inférieure par
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une arête 43.
La longueur des canaux 41 et la position -.le l'arête 43 déterminent la limite supérieure le la course du piston libre 25, c'est-à-dire la limite supérieure de l'augmentation du vo- lume de la chambre de combustion auxiliaire 9, qui communique librement avec le cylindre moteur 2 de la machine.
Le fonctionnement de ce moteur est le suivant :
Lorsque la machine démarre à froid, le piston libre 25 et sa tige 34 occupent la position la plus basse correspondant à celle du piston libre 4 de la Fig. 1. La chambre de combus- tion auxiliaire 9 est remplie par la tige 34, de sorte que la compression finale atteint son maximum lors de la course as- cendante du piston moteur 1. La pointe de pression résultant de l'allumage agit également sur la tige 34 du piston 25, qui s'efface en s'élevant. Une partie du fluide hydraulique 31 que contient le cylindre de commande 29 au-dessus du piston li- bre 25 est alors refoulée à travers le clapet de retenue 26, 27, 28.
A chaque course de travail du piston 1, c'est-à-dire chaque allumage, le piston libre 25 cède davantage. La cham- bre au-dessous du piston 25 reçoit ainsi une quantité :le plus en plus grande d'huile, Ce piston s'élève donc progressive= ment et la tige 34- dégage de plus en plus la chambre le corabus- tion auxiliaire 9. Il en résulte une réduction proportion nelle de la compression finale'correspondant à la température de plus en plus élevée de la machine.
Dès que l'arête inférieure du piston libre 25 atteint l'arête 43 des rainures 41, le volude de 12 chambre de combus- tion 9 atteint son maximum. Une nouvelle élévation du piston 5 absorbe encore, il est vrai, la pointe de pression lors de la combustion, mais le flulde hydraulique peut alors passer
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par les rainures 41. 42 entre les faces supérieure et inférieur re du piston libre 25, sur tout le pourtour extérieur de ce piston.
Lorsqu'on arrête le moteur, le ressort 32, bandé pendant la marche intervient de nouveau pour pousser le piston libre 25 vers le bas. Le liquide accumulé dans la chambre au-des- sous du piston est alors refoulé progressivement vers la cham- 'bre supérieure par les intervalles de fuite qui existent entre le piston 25 et le cylindre 29, et les organes reprennent fi- nalement la position de départ permettant un nouveau démarrage avec un taux de compression plus élevé.
On peut améliorer' davantage le fonctionnement de la machi- ne, notamment dans le cas d'un cylindre moteur relativement grande en pratiquant dons la paroi périphérique dudit cylindre, et à proximité de son extrémité supérieure des chambres de coin. bustion complémentaires 44, 45, 46 etc.. que montrent les Fig.
3 à 5, et dont la disposition a des niveaux différents, ressort plus clairement de la vue développée de la paroi intérieure du cylindre dans la Fig. 5,
Pendant la marche de la machine, et lors de la course de compression, les chambres de. combustion complémentaires se rem- plissent d'un mélange de combustible et d'air. Un peu avant le point mort supérieur, le piston moteur 1 masque les chambres de combustion complémentaires 44, 45, 46 par son arête supé- rieurs, ou plus efficacement par son segment supérieur.
Dns ce dernier cas, il convient d'écarter axialement le deuxième segment de façon qu'il se trouve encore au-lessous des chambres de combustion complémentaires lorsque le piston atteint le point mort supérieur, afin que l'étanchéité soit assurée ie cette ma- nière vers le bas,
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Cet agencement des chambres de combustion complémentaires permet de mieux régler la combustion d'un bout à l'autre en ce sens que ces chambres ne sont démasquées qu'après un temps dé- terminé après l'allumage, de sorte que le mélange qu'elles con- tiennent n'est allumé qu'avec un certain retard. La combustion est ainsi très amortie, ce qui supprime la forte pointe de pres- sion qui se présente normalement.
L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisa- tion représentés sur le dessin, et l'agencement du cylindre de commande et du piston libre peut, par exemple. être adapté aux conditions imposées. On peut utiliser plusieurs pistons ou bien un cylindre de commande avec un piston libre peut être ajouté simultanément à plusieurs cylindres d'un moteur à cy- lindres multiples.