Moteur à combustion interne. L'objet de l'invention est un moteur à combustion interne, du type comportant au moins un cylindre moteur avec un piston qui s'y déplace parallèlement à l'arbre prin cipal et qui fait tourner celui-ci en agissant sur une plaque inclinée qui l'actionne, carac térisé par des moyens permettant d'obtenir un déplacement longitudinal relatif entre la plaque inclinée et le cylindre moteur, et par des moyens pour faire varier l'alimentation du cylindre moteur, dans le but de per mettre de faire varier le volume de la chambre de compression du cylindre moteur, et le poids du combustible qui y est brûlé.
Le but de l'invention est d'obtenir, d'un moteur à combustion interne, une plus grande souplesse et une commande plus efficace que celles des moteurs connus à combustion interne ou à explosions.
Par l'expression "plus grande souplesse" on veut dire que le moteur est capable de fonctionner à une vitesse donnée quelconque, avec un couple compris entre les limites plus écartées l'une de l'autre que dans les moteurs connus, et par conséquent avec une puissance variant entre les limites qui sont également plus écartées l'une de l'autre, sans limitations dues à un allumage ou à une combustion défectueux. En effet un défaut bien connu des moteurs à combustion interne et à explosions est que les limites du couple qu'ils peuvent fournir à une vitesse<B>donnée sont</B> relativement rapprochées.
Pour cette raison il est usuel -de combiner avec de tels moteurs un dispositif de trans mission variable de la force qui permet d'augmenter ou de diminuer<B>"</B> le-couple fourni à l'arbre entrafné, indépendamment du cou ple donné par le moteur. L'un des effets de la présente_, invention est de permettre de se passer soit complètement, soit partiellement d'un tel dispositif, dans des moteurs à com bustion interne et à explosions du type sans manivelles pour la propulsion de véhicules terrestres, y compris des locomotives de chemin de fer, dans le but de donner à de tels moteurs le caractère de souplesse- qui permet à des machines à vapeur d'être utilisées dans de tels buts sans l'addition d'un changement de vitesse mécanique.
Le moteur peut comporter plusieurs cylindres fonctionnant suivant l'un ou l'autre des cycles connus à combustion lente ou à explosions, par exemple à quatre temps, ou à deux temps, tous ces cylindres étant dis posés parallèlement à l'arbre principal 4. Comme dans tous les moteurs à combustion interne, l'air ou le fluide moteur est com primé durant une course du piston, l'aug mentation de pression dépendant du rapport entre l'espace nuisible 3, et le volume balayé par le piston.
Le combustible est introduit dans le cylindre soit en même temps que de J'air pour former un mélange destiné à être com primé, soit dans l'espace nuisible renfermant de l'air déjà comprimé et est allumé soit par la chaleur produite par la compression, soit par une étincelle électrique, soit par d'autres moyens appropriés.
La quantité maximum d'énergie qui peut être libérée à chaque course du moteur dépend de la quantité de combustible qui peut être brâlée dans le cylindre; cette quantité dépend à son tour directement de la masse d'air disponible pour sa combustion, par exemple de la masse d'air se trouvant dans l'espace nuisible 3 à la fin de -la course de com pression; la pression de compression étant limitée par des considérations pratiques, cette masse est pratiquement à peu près pro portionnelle au volume de l'espace de com= pression.
Dans les moteurs à combustion interne et à\ explosions tels qu'ils sont habituellement construits, le volume de l'espace de com pression est fixe. On en connaît cependant dans lesquels le volume de compression est variable.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. La figure unique est une coupe longitudinale d'un moteur multicylin- drique, dont un seul cylindre est figuré, du type décrit dans l'exposé d'invention du brevet 1i 81188 pour ce qui est du méca nisme de transformation du mouvement des pistons.
L'arbre principal 4 du moteur, sur lequel est fixée la pièce inclinée 5, tourne dans des paliers 6 et 7; sa position longitudinale est déterminée par un palier de butée 8. Le piston 2 du moteur est rigidement relié par un joug 9 à un second piston 10, de faon que ces deux pistons aillent et viennent ensemble en actionnant la pièce inclinée 5. Le piston 10 allant et venant dans un cylindre 11 sert à envoyer de l'air pour la combustion dans le cylindre moteur 1 par des passages ou des tuyaux de liaison que le dessin ne montre pas. Des soupapes 111, sont prévues dans la culasse 12 du cylindre 11, dont l'une est la soupape d'as piration de l'air venant de l'atmosphère, et l'autre celle que traverse l'air comprimé dans ce cylindre pour aller au cylindre moteur 1.
Ces soupapes peuvent être auto matiques, soit commandées mécaniquement. Une partie 13 de la paroi cylindrique du cylindre 11, à l'extrémité opposée à la culasse, est perforée; cette partie 13 est établie de façon qu'on puisse obturer ses perforations, de façon à la faire fonctionner coirime la paroi pleine du cylindre; cette obturation est produite par un manchon mobile 14. Sur le dessin la position du manchon 14 est telle qu'il donne le degré maximum d'ouverture des perforations ; lors que le piston 10 parcourt sa course, seule la partie du cylindre comprise entre la culasse et les perforations les plus voisines de celle-ci est utilisée pour fournir de l'air au cylindre moteur 1.
Au fur et à mesure qu'on déplace le manchon 14 vers la gauche, on rend utile une partie de plus en plus grande du cylindre et on envoie dans le cylindre moteur 1 une quantité d'air sous pression de plus en plus grande à chaque course de travail du piston 10. Ainsi que cela a déjà été indiqué, la pression à laquelle cet air peut être com primé est limitée par des considérations pratiques. Afin que le cylindre moteur 1 puisse recevoir de grandes quantités d'air- saris que la pression dépasse la valeur ad missible, des moyens sont prévus pour aug menter le volume effectif de l'espace de compression, lorsque cela est désirable.
Dans ce but le palier de butée 8 est monté dans une enveloppe mobile 15 pouvant être dé placée longitudinalement par rapport au bâti 16 du moteur et par rapport au cylindre 1, qui est fixé à ce bâti. En outre, l'enveloppe 15 présente une vis 17 munie d'une roue d'engrenage 18 qui permet de la faire tourner dans un écrou 19 assujetti au bâti. La rotation de la roue 18, qui peut être obtenue à la main, par le moteur lui-même ou par un moteur indépendant, produit le déplace ment axial de l'arbre 4 du moteur, avec la pièce inclinée 5, et les pistons 2 et 10.
Si ce mouvement a lieu vers la droite, l'espace de compression 3 du cylindre 1 augmente, tandis que l'espace de compression 20 de la culasse du cylindre 11 diminue, ainsi que la longueur sur laquelle le piston 10 se dé place en regard de la partie perforée 13 du cylindre 11. De cette façon et simultané ment le cylindre 1 peut recevoir davantage d'air et le cylindre 11 eu fournir une plus grande quantité.
Ce dernier effet est aug menté si, en même temps, le manchon 14 est déplacé longitudinalement vers la gauche, obturant la partie perforée 13 du cylindre 11 ; dans ce but la roue dentée 18 est dis posée de façon à venir en prise avec une roue dentée 21 fixée sur une vis ,,22 en prise avec un écrou 23 assujetti au man chon 14.
Le manchon 14 pourrait aussi être actionné par des moyens indépendants des moyens employés pour déplacer le palier de butée 8. On fait varier également, en plus de la quantité d'air admise dans le cylindre moteur 1 par les moyens décrits ci-dessus, la quantité de combustible fourni au cylin dre; ceci peut avoir lieu par exemple en faisant varier la course de la pompe à com bustible, en ouvrant ou en fermant une soupape "by-pass" du tuyau d'alimentation de combustible, ou par d'autres moyens connus. Un tel mécanisme commandant l'alimentation en combustible peut être ac couplé de façon automatique au mécanisme faisant varier l'arrivée d'air, de sorte que les quantités d'air et de combustible aug mentent ou diminuent ensemble.
Cependant, afin que la puissance du moteur puisse varier entre des limites encore plus éloignées l'une de l'autre, on peut continuer à diminuer l'alimentation en combustible une fois que l'alimentation en air a été réduite à la limite que permettent les moyens de com mande et jusqu'au point où la proportion du combustible par rapport à l'air est si basse qu'une combustion efficace ne peut plus avoir lieu.
Dans le cas d'un moteur multicylin- drique, on peut disposer les cylindres 11. de façon qu'ils envoient séparément l'air com primé dans les cylindres correspondants 1, ou au contraire qu'ils envoient cet air dans un réservoir commun par lequel chacun des cylindres moteurs est alimenté à son tour.
Il est entendu qu'en lieu et place dur manchon 14 fonctionnant en combinaison avec la paroi perforée 13 du cylindre, d'autres moyens peuvent être utilisés pour faire varier le volume effectif du cylindre <B>Il;</B> il est également entendu que le palier de butée 8 petit être appliqué directement à la pièce inclinée 5 au lieu de l'être à (in collier de l'arbre 4, que la pièce inclinée 5 peut être disposée de façon à coulisser lon gitudinalement sur l'arbre, au lieu d'être fixée rigidement à ce dernier et que divers moyens, autres qu'une vis, peuvent être utilisés pour déplacer longitudinalement cette pièce inclinée;
elle pourrait par exem ple être mue par le plongeur d'une petite presse hydraulique alimentée en huile sous pression par une :pompe actionnée par le moteur. Le mouvement du palier, de butée, qu'il ait lieu à l'aide d'une vis ou d'autres moyens, peut être commandé directement par le conducteur du moteur, ou être obtenu automatiquement suivant la vitesse ou la charge du moteur, par un régulateur cen trifuge ou un autre appareil de ce genre.
Internal combustion engine. The object of the invention is an internal combustion engine, of the type comprising at least one engine cylinder with a piston which moves therein parallel to the main shaft and which rotates the latter by acting on an inclined plate. which actuates it, characterized by means making it possible to obtain a relative longitudinal displacement between the inclined plate and the engine cylinder, and by means for varying the power supply of the engine cylinder, in order to allow to vary the volume of the compression chamber of the engine cylinder, and the weight of the fuel that is burnt there.
The object of the invention is to obtain, from an internal combustion engine, greater flexibility and more efficient control than those of known internal combustion or explosion engines.
By the expression "greater flexibility" it is meant that the motor is capable of operating at any given speed, with a torque between the limits which are more apart from each other than in known motors, and consequently with a power varying between the limits which are also further apart from each other, without limitations due to faulty ignition or combustion. Indeed a well-known defect of internal combustion and explosion engines is that the limits of the torque which they can deliver at a given speed are relatively close.
For this reason it is usual to combine with such motors a variable force transmission device which makes it possible to increase or decrease <B> "</B> the torque supplied to the driven shaft, independently of the torque given by the motor One of the effects of the present invention is to make it possible to dispense either completely or partially of such a device, in internal combustion and explosion engines of the type without cranks for the operation. propulsion of land vehicles, including railroad locomotives, for the purpose of giving such engines the flexibility character - which enables steam engines to be used for such purposes without the addition of a mechanical speed change.
The engine may comprise several cylinders operating according to one or other of the known slow combustion or explosion cycles, for example four-stroke, or two-stroke, all these cylinders being arranged parallel to the main shaft 4. As in all internal combustion engines, the air or the working fluid is compressed during a stroke of the piston, the pressure increase depending on the ratio between the nuisance space 3 and the volume swept by the piston.
The fuel is introduced into the cylinder either at the same time as air to form a mixture intended to be compressed, or into the harmful space containing the air already compressed and is ignited or by the heat produced by the compression. either by an electric spark or by other suitable means.
The maximum amount of energy that can be released with each stroke of the engine depends on the amount of fuel that can be burnt in the cylinder; this quantity in turn depends directly on the mass of air available for combustion, for example on the mass of air located in the harmful space 3 at the end of the compression stroke; the compression pressure being limited by practical considerations, this mass is practically approximately proportional to the volume of the compression space.
In internal combustion and explosion engines as they are usually constructed, the volume of the compression space is fixed. However, some are known in which the compression volume is variable.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention. The single figure is a longitudinal section of a multicylinear engine, of which only one cylinder is shown, of the type described in the disclosure of the invention of patent 1i 81188 with regard to the mechanism for transforming the movement of the pistons.
The main shaft 4 of the motor, on which the inclined part 5 is fixed, rotates in bearings 6 and 7; its longitudinal position is determined by a thrust bearing 8. The piston 2 of the engine is rigidly connected by a yoke 9 to a second piston 10, so that these two pistons go and come together by actuating the inclined part 5. The piston 10 to and from a cylinder 11 serves to send air for combustion in the engine cylinder 1 through passages or connecting pipes that the drawing does not show. Valves 111, are provided in the cylinder head 12 of cylinder 11, one of which is the valve for sucking air from the atmosphere, and the other that which passes through the compressed air in this cylinder for go to engine cylinder 1.
These valves can be automatic or mechanically controlled. A portion 13 of the cylindrical wall of cylinder 11, at the end opposite the cylinder head, is perforated; this part 13 is established so that its perforations can be closed off, so as to make it operate coirime the solid wall of the cylinder; this sealing is produced by a movable sleeve 14. In the drawing, the position of the sleeve 14 is such that it gives the maximum degree of opening of the perforations; when the piston 10 travels through its stroke, only the part of the cylinder between the cylinder head and the perforations closest to the latter is used to supply air to the engine cylinder 1.
As the sleeve 14 is moved to the left, a larger and larger part of the cylinder is made useful and a larger and larger quantity of pressurized air is sent into the engine cylinder 1 with each working stroke of the piston 10. As already indicated, the pressure at which this air can be compressed is limited by practical considerations. In order that the engine cylinder 1 can receive large quantities of air without the pressure exceeding the permissible value, means are provided for increasing the effective volume of the compression space, when this is desirable.
For this purpose, the thrust bearing 8 is mounted in a movable casing 15 which can be displaced longitudinally with respect to the frame 16 of the engine and with respect to the cylinder 1, which is fixed to this frame. In addition, the casing 15 has a screw 17 provided with a gear wheel 18 which allows it to be rotated in a nut 19 secured to the frame. The rotation of the wheel 18, which can be obtained by hand, by the motor itself or by an independent motor, produces the axial displacement of the shaft 4 of the motor, with the inclined part 5, and the pistons 2 and 10.
If this movement takes place to the right, the compression space 3 of cylinder 1 increases, while the compression space 20 of the cylinder head of cylinder 11 decreases, as does the length over which the piston 10 moves opposite. of the perforated part 13 of the cylinder 11. In this way and simultaneously the cylinder 1 can receive more air and the cylinder 11 can supply a larger quantity.
This latter effect is increased if, at the same time, the sleeve 14 is moved longitudinally to the left, closing off the perforated part 13 of the cylinder 11; for this purpose the toothed wheel 18 is arranged so as to engage with a toothed wheel 21 fixed on a screw, 22 in engagement with a nut 23 secured to the sleeve 14.
The sleeve 14 could also be actuated by means independent of the means employed to move the thrust bearing 8. In addition to the quantity of air admitted into the engine cylinder 1 by the means described above, the temperature is also varied. quantity of fuel supplied to the cylinder; this can take place, for example, by varying the stroke of the fuel pump, by opening or closing a "bypass" valve of the fuel supply pipe, or by other known means. Such a mechanism for controlling the fuel supply can be automatically coupled to the mechanism for varying the supply of air, so that the amounts of air and fuel together increase or decrease.
However, in order that the engine power can vary between limits even further apart from each other, the fuel supply can be further reduced after the air supply has been reduced to the limit permitted. the means of control and to the point where the proportion of fuel to air is so low that efficient combustion can no longer take place.
In the case of a multicylinder engine, the cylinders 11 can be arranged so that they send the compressed air separately into the corresponding cylinders 1, or on the contrary that they send this air into a common reservoir via which each of the engine cylinders is supplied in turn.
It is understood that instead of the sleeve 14 operating in combination with the perforated wall 13 of the cylinder, other means may be used to vary the effective volume of the cylinder <B> II; </B> it is also understood that the thrust bearing 8 can be applied directly to the inclined part 5 instead of being applied to the collar of the shaft 4, that the inclined part 5 can be arranged to slide lengthwise on the shaft , instead of being rigidly fixed to the latter and that various means, other than a screw, can be used to move this inclined part longitudinally;
it could for example be moved by the plunger of a small hydraulic press supplied with pressurized oil by a pump actuated by the motor. The movement of the bearing, stop, whether it takes place by means of a screw or other means, can be controlled directly by the motor driver, or be obtained automatically according to the speed or the load of the motor, by a cen trifuge regulator or the like.