Moteur à explosion à compression constante. Dans les moteurs à, explosion connus, même les plus modernes, on constate que la compression du mélange admis dans le cy lindre est variable suivant la position du papillon .d'étranglement et suivant le nombre de tours du moteur. C'est pourquoi la tension de compression s'abaisse bien au-dessous du maximum, même quand on maintient complè tement ouvert le papillon d'admission, lors cju'on marche à un nombre de tours considé rable. Il n'est pas nécessaire de dire que cette diminution de compression s'accentue à me sure que le papillon se ferme, ce qui est le cas le plus courant lorsqu'on applique des moteurs de ce genre à l'automobile.
Cela est dû à ce que la. compression s'effectue toujours dans une chambre de volume fixe, calculée natu rellement pour l'admission maxima. Il en ré sulte comme conséquence que le rendement thermodynam1que, qui dépend uniquement du rapport de compression, sera d'autant plus mauvais que ce rapport de compression dimi nuera, et, par suite, la consommation spéci- fique de combustibles par cheval-heure aug mentera.
Les fig. 1 à 10 des planches annexées montrent, à titre d'exemple, une forme d'exé cution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente en perspective un schéma de la disposition générale du moteur; La fig. 2 en est une coupe en élévation; La fig. 8 montre un diaphragme indi quant les variations que subissent les tensions d'explosion, quand:: on fait varier le nombre de tours du moteur, pour des positions dis tinctes du papillon d'admission; La fig. 4 représente un dispositif téles copique pour commander l'arbre à cames, quand cet arbre se trouve sur la partie supé rieure du bloc mobile des cylindres; La fig. 5 montre divers profils de cames qui peuvent être juxtaposées pour former un seul corps-came pour commander le papillon d'admission;
La fie. 6 représente une transmission élastique pour la commande de la vis sans fin qui déplace le bloc mobile des cylindres; La fie. 7 montre en détail la commande du papillon d'admission par l'intermédiaire du corps-came; et, à titre de variante cons tructive, un secteur denté qui donne au corps- came son mouvement de rotation; La fie. 8 montre la commande du dispo sitif d'allumage; La fie. 9 montre en perspective une came pour la commande des soupapes; La fie. 10 montre une coupe et une vue par devant de l'indicateur de pression; Et la fie. 11 représente schématiquement un dispositif pour la commande des soupapes quand l'aibre à cames est fixé au carter fixe.
Dans les fie. 1 et 2, le bloc mobile des cylindres, avec tous les organes que l'on y trouve généralement, comme, par exemple, le carburateur, les collecteurs d'admission et d'échappement, etc., est représente par 1. Ce bloc mobile porte une saillie 2 dans laquelle est engagée solidement la tige 3, qui passe par un orifice 4 ménagé dans le carter fixe 5, à. sa partie supérieure. Les tiges 3 vont jus qu'à la partie inférieure da carter 5 et sont disposées de manière qu'elles n'empêchent pas les mouvements des manetons du vile brequin 6, et de placer les coussinets sur les quels repose ledit vilebrequin. Les tiges 3 ont leur partie inférieure 7 filetée. Ces par ties filetées se vissent dans des roues dentées 8 qui engrènent à. leur tour extérieurement avec une vis sans fin 10 portée par l'arbre de commande 9.
De cette manière, quand l'arbre 9 tourne dans un sens ou dans l'autre, les roues dentées 8 tourneront à la manière d'écrous auxquels un mouvement de rotation est seul permis. Par suite, les tiges 3 s'élè veront ou s'abaisseront, entraînant le bloc mobile avec elles. Etant donné que la posi tion du vilebrequin est fixe et qu'il en est de même, par conséquent, de celle du point mort supérieur des pistons, il est clair que, quand le bloc mobile montera ou descendra, on fera augmenter ou diminuer le volume de la chambre -de compression.
Les soupapes d'admission et d'échappement sont placées en tête et commandées directement par l'arbre à cames 11, qui, à son tour, porte le pignon 15 entraîné par l'arbre vertical 12, qui reçoit ce mouvement du vilebrequin 6 par la roue d'angle 13. Afin que les mouvements d'élé vation ou de descente du bloc mobile 1 n'exer cent aucune influence sur la commande de l'arbre à cames, l'arbre 12 présente une partie télescopique 14 de section rectangulaire, comme on le voit en fie. 4. La partie supé rieure de cet arbre peut donc glisser dans son logement sans que son mouvement -de rotation en soit modifié.
Afin que le bloc mobile 1 soit toujours poussé dans le même sens, on a placé entre les saillies 2 et le carter 5 des ressorts l'6. Pour déplacer le bloc mobile 1, il suffit de faire tourner l'arbre 9, ce qui peut se faire directement à la main ou en utilisant la force du moteur. A cet effet, le vilebrequin 6, par l'intermédiaire d'un embrayage courant à double cône 17, transmet son mouvement, dans le sens désiré, à l'arbre 9, qui porte les vis sans fin 10. Cet embrayage 17 est ac tionné par le levier 18 placé à la portée du mécanicien.
Le raccordement de la partie fixe des tubulures avec la partie entraînée par le bloc mobile 1 est obtenu au moyen de raccords flexibles. Pour limiter la course du bloc mo bile 1, on utilise les butées 19 fixées au. carter fixe 5. Afin de permettre au mécani cien d'apprécier la valeur des déplacements verticaux du bloc mobile 1, on se sert d'un dispositif comportant un index qui parcourt une graduation et indique au mécanicien la position ,du bloc mobile. Les roues dentées 20, portées par l'arbre 9, sont reliées à celui- ci par une transmission élastique telle que, par exemple, les ressorts 21 (fie. 6) fixés à. l'arbre.
Ces ressorts, en frottant sur la cou ronne interne des roues dentées, ne transmet tent le mouvement que quand les effort. à. surmonter sont moindres que le frottement. Ainsi, si l'on ne désembraie pas, lorsque le bloc mobile 1 approche de ses positions limites, il restera retenu par les butées 19, sans qu'il se produise la moindre perturbation.
Le joint entre le carter fixe 5 et le bloc mobile 1 (fig. 2) est obtenu au moyen d'une bride 22 fixée au carter 5, cette bride por tant un marchon cylir-drique 23, qui s'ajuste dans le cylindre par l'intermédiaire d'un joint approprié.
Avant ainsi. obtenu la. variation de vo <B>l</B> uMe de la chambre de compression, il im porte de déterminer quelle est la position du papillon qui correspond à chaque position du bloc mobile. Sur le diagramme de la fig. 3, on a indiqué les tensions d'explosion obtenues dq.ns un moteur ordinaire, lorsqu'on fait va rier le nombre de tours, pour diverses posi tions du papillon. Les abcisses représentent les nombres de tours, et les ordonnées, les pressions; chaque courbe (I), (II), (III) cor respond à une position déterminée du papil lon. Ce diagramme permet de voir l'influence qu'exercent sur la tension d'explosion, qui est fonction de la compression, les deux va riables dont on a parlé.
Aux fig. 1 et 2, le carburateur est repré senté en 24 et le papillon est actionné par la roue dentée 25, qui est actionnée à son tour par la crémaillère 2.6. En 27, on a représenté une crémaillère fixée au carter fixe. Cette crémaillère engrène avec le pignon 28 porté par le bloc mobile 1. Quand ce bloc 1 se déplace, le pignon 28 entraînera dans son mouvement de rotation l'axe 29 sur lequel e81; disposé une came 30 sur laquelle s'appli que la crémaillère 26 qui actionne le pa pillon.
Le profil de la came 30 est tracé de telle façon que la. position du papillon soit celle qui convient à chaque instant pour maintenir (lonstante la tension de compression.
Une came de ce genre est représentée en .4 (fig. 5). Dès que l'on fait varier le nom bre de tours du moteur, un dispositif doit actionner le papillon dans le sens convenable, de façon que la tension de compression reste constante, ceci pour n'importe quel nombre de tours, ce que l'on obtiendra par des cames ayant d'autres profils, tels que représentés en B, C (fig. 5). Ces cames sont montées sur l'axe 2i9 (fig. 1) pour actionner la crémail lère 26.
Si l'on juxtapose et réunit toutes ces cames, on obtiendra un corps 31, que l'on appellera corps-came, et qui, fixé sur un tron# çon de l'axe 29, fournira à la crémaillère 26 pour s'appuyer, un profil correspondant au nombre de tours auquel fonctionne le moteur. Il suffira. donc de faire dépendre le mouve ment du corps-came dans le sens voulu, de la vitesse; en utilisant un régulateur centri fuge 3,2: dont le collier 3-3 produit le dépla cement longitudinal de l'axe 29 par l'inter médiaire du levier 34, cet axe entrainant dans son déplacement le corps-came 31.
L'axe 29 portera, à cet effet, un dispositif télesco pique analogue à, celui qui a été représenté en 14, et avec plus de détails en fig. 4.
Le corps-came 31 a donc deux mouve ments, un mouvement @de rotation, qui est commandé par la. crémaillère 27 et le pignon 28, et qui dépend des mouvements du bloc mobile 1 et, par suite, du volume de la cham bre de compression, et un mouvement de translation qui dépend exclusivement de la vitesse du moteur. La. combinaison -de ces deux mouvements aura. pour effet que la cré maillère 216 s'appuie toujours sur un point déterminé du corps-came, afin de maintenir constante la. tension de compression.
D'une manière analogue, on pourra obte nir une autre figure géométrique pour le corps-came, en faisant dépendre son mouve ment de translation du volume de la cham bre, et son mouvement de rotation de la. vi tesse -du moteur. Afin que le couple moteur demeure cons tant, il est également nécessaire que, quand on passe de la compression à l'explosion, la tension maxima de cette explosion soit cons tante. Mais cette tension dépend du point où se produit l'allumage; or ce point tend varier avec la vitesse et avec le volume de la chambre. Par conséquent, de même que le papillon d'admission, le .dispositif d'allumage doit être commandé par un corps-came ac tionne de manière analogue à celui décrit.
Pour atteindre ce but, on peut employer toute une série- de combinaisons cinématiques du genre -de celle qui est représentée en fig. 7, qui convient également pour actionner le pa pillon du carburateur. On a employé pour cette figure les mêmes références que pour les fig. 1 et 2 pour désigner les mêmes or ganes. Simplement, on a remplacé la crémail lère 27 et le pignon 2(8 de ces figures par un levier 35 dont le pivot de rotation 36 est relié au bloc mobile 1, et dont l'extrémité -37 pénètre dans une articulation ;38.liée au car ter fixe 5.
L'autre bras du levier 35 porte un secteur denté 39, qui, par l'intermédiaire du pignon conique 40, fait tourner l'axe 29 quand le bloc mobile se déplace.
En Fig. 8, on a schématisé une commande du dispositif d'allumage dans laquelle la ma gnéto 41 est fixée au carter fixe 5. Dans ces conditions, la crémaillère 42, qui produit le mouvement de rotation de l'arbre 43, sera fixée au bloc mobile 1, tandis que le pignon 44 et l'arbre 43, avec le corps-came 45, contre lequel s'appuie la crémaillère 46 pour agir sur l'allumage par l'intermédiaire du pignon 47, sont fixés sur le carter fixe 5. Le déplace ment longitudinal de l'axe 43 avec le corps- came 45 s'obtient au moyen du régulateur centrifuge 32 qui agit aussi sur le papillon.
Etant donné que ce régulateur se déplace avec le bloc mobile, son action sur l'arbre 43, se transmettra. par la fourchette 50 fixée au collier 48 qui doit recevoir l'action du levier 49. De cette manière, l'entraînement se pro duira., quelle que soit lai position du bloc mobile 1.
Si l'on emploie la disposition de la fig. 7 indiquée pour le papillon, il suffira dr. fixer au carter le pivot de rotation 36 du levier 35 qui porte le secteur denté, et de relier l'ar ticulation 38 au bloc mobile 1. On peut aussi maintenir fixe le régulateur, en employant alors pour le papillon un dispositif analogue à celui qui est représenté en fig. 8 pour l'al lumage.
Pour ,déterminer, pour chaque volume de chambre, les avances à l'échappement, on uti lisera le dispositif représenté aux fig. 1 et 2. Les cames de distribution 51 sont montées sur un arbre creux 52, disposé de façon à pouvoir prendre un mouvement longitudinal par rapport à l'arbre 11 sur lequel il est en filé et tout en étant constamment entraîné par l'arbre 11 dans son mouvement de rota tion.
Grâce au levier 53, qui tourne autour de l'axe 54 -fixé au bloc mobile 1 et dont l'un des bras porte un collier 55, tandis que l'autre s'appuie sur la pièce 56 fixée au carter fixe 5 et pouvant être portée par la crémaillère 27, on arrive à. ce que le déplacement du bloc mo bile fasse varier la position du levier 53 qui produit le déplacement de l'arbre creux 52. Dans ces conditions, il se présentera au-des sous des tiges de soupape des profils bien dé terminés de cames, qui seront ceux qui con.. viennent pour assurer les avances ou les re tards voulus pour chacune des positions du bloc mobile 1.
La forme des cames qui devra être adoptée d'après ce qui vient d'être dit sera celle qui est représentée en perspective en fig. 9.
Afin de permettre de se rendre compte de la pression la plus élevée du cycle, il est prévu un indicateur de pression, représenté en fig. 10. P-ar 57, on désigne are chambre de très petite dimension, reliée par un con duit 58 à la chambre d'explosion du moteur; 59 désigne un piston qui s'appuie sur un siège 60 et qui est guidé par les segments 61. La tige 62 de ce piston est entourée par un ressort 63 dont l'une des extrémités s'appuie sur le piston, tandis que l'autre s'appuie sur le chapeau mobile 64, lequel se visse sur l'en ceinte 65 dans laquelle glisse le piston<B>59-,</B> de cette manière, on peut régler à volonté la tension du ressort 6'3, et ce réglage sera in diqué à tout instant par la. graduation 76.
La tige 62 traverse le capuchon et est réunie au bras le plus court -du, levier 66 pivoté sur l'axe 67. L'autre bras du levier 66 porte deux cliquets 68, 69 munis de ressorts; ces cliquets commandent les rochets v0', 71, qui tournent autour du même pivot 67, et sont retenus par les contre-cliquets 72 et 73. Les dents des rochets 70 et 71 ont des pas différents et ces rochets sont solidaires de disques 74 et 75 à secteurs colorés; les rochets assurent donc le mouvement des disques. Le fonc tionnement du dispositif est on ne peut plus simple. On réglera, par exemple, la tension du ressort 63 à quinze kg par cm', ce qui se fait en déplaçant le capuchon 64 dans le sens voulu, jusqu'à ce que son index marque la pression en question sur la graduation 76.
Il est clair que tant que .la pression de la chambre d'explosion n'atteindra pas cette valeur, il ne se produira aucun déplacement du piston. Dès que la pression sera atteinte, le piston se soulèvera, et cette .élévation sera d'autant plus petite que l'inertie du ressort sera plus grande.
Il arrivera, par consé quent, ou il pourra arriver que cette pres sion soit celle qui, par l'intermédiaire de la tige 62 et du levier 66, fera avancer d'une dent le rochet 70 dont le pas est le plus petit. Etant donné que chaque explosion fera tourner d'une dent ce rochet, tant que la pression arrive @à la valeur indiquée, le ro chet prendra un mouvement pour ainsi dire continu autour de l'axe 67, et il en sera de même du disque à secteurs colorés 74, qui est solidaire de ce rochet.
Le mouvement de ce disque indiquera donc que la pression marquée par la graduation 76 est toujours atteinte. Dès que les explosions tomberont au-dessous de cette pression, le disque ces sera de se déplacer. Au cas où la pression qui se produit dans la chambre d'explosion serait supérieure à la pression indiquée sur la graduation, le déplacement du piston sera. plus grand et, par suite, celui du levier 6,6, qui, par l'intermédiaire du cliquet 69, fera tourner une dent -du rochet à pas plus grand 71. Si l'excès de pression continue à s'exer cer, le rochet en question continuera aussi à tourner ainsi -que le disque correspondant 75.
Etant donné que l'on peut choisir aussi fai ble qu'on le veut la différence de pas -des deux rochets, il est clair que, de cette ma nière, on pourra apprécier de petites diffé rences de pression. Ainsi, lorsque le disque 74 seul tournera, la pression sera celle qui est marquée par la graduation; lorsque les deux disques tourneront, la pression sera exces- sive, il est évident .que si aucun des disques ne tourne la pression sera inférieure à celle qui est maïrquée (sur la graduation.
Dans ces deux derniers cas, si l'on désire savoir quelle est la pression que l'on maintient en réalité, il n'y aura qu'à agir en sens conve nable sur le chapeau 64 pour accroître ou diminuer la tension du ressort, jusqû'à ce que l'on observe uniquement le déplacment de la roue ayant le pas le plus petit. Dans ces con ditions, le point de la graduation qui coïnci dera avec l'index indiquera la -pression à la quelle le moteur fonctionne. En 78, on voit la combinaison de cet appareil avec le mo teur.
Afin de permettre au mécanicien de mo difier dans de faibles limites la position du papillon lorsqu'il voit que la pression à la quelle il doit marcher n'est pas atteinte, soit par suite de défauts de carburation, de mau vaise qualité du combustible, etc., il est prévu le dispositif suivant: une crémaillère 27 (fig. 1 et 2) se fixe au carter fixe 5 par l'intermédiaire d'un écrou 77 susceptible -de prendre seulement un mouvement de rota tion. Dans cet écrou se visse l'extrémité de la crémaillère. Quand on fait tourner l'écrou, la crémaillère 27 monte ou descend et, comme le bloc mobile 1, à ce moment, -est fixe, ce déplacement produira la rotation de l'axe 29 et, par suite, celle du corps-came qui agit sur le papillon d'admission.
La fig. 11 représente schématiquement un dispositif empêchant toute modification de l'amplitude -du mouvement de levée des soupapes d'admission et d'échappement quand le bloc mobile 5 se déplace, dans le cas on l'arbre à cames est réuni au carter 5. Le carter 5 est représenté par 79, et le bloc mo bile par 80, l'arbre à cames est en 81, le poussoir de commande d'une soupape en 8$. On coupera en deux tronçons le poussoir, et l'on intercalera entre les extrémités 83 et & 4. des tronçons, les balanciers 85 et 86 qui sont réunis par la bielle 89.
L'axe de pivotement 87 est fixé au carter, tandis que l'axe 88 passe par le point médian d'une tringle 90, dont une extrémité @1 est unie invariable ment au carter 5, tandis que son autre ex- trémité 92 se .déplace avec le bloc mobile 1. En supposant que le bloc mobile 1 s'élève et que l'extrémité 92 vient à occuper la position<I>92 bis,</I> la tringle 90 prendra la po sition indiquée en pointillé en 90 bis, l'axe de rotation 88 sera venue en 8'8 bis, ayant subi un déplacement égal à la moitié du dépla cement de l'extrémité 92.
L'extrémité 83 du tronçon supérieur du poussoir 82 se sera élevée- de la même quantité que le bloc Mo bile dont elle est solidaire; sa nouvelle po sition sera 83 bis. Le balancier 86, dont une extrémité s'élève du double de son axe de rotation, aura pris la position 86<I>bis,</I> tandis que son autre extrémité 93 continuera à passer par le même point qu'avant le dépla cement du bloc mobile 1, et sera donc com mandée par la bielle 89 de la même manière quelle que soit la hauteur du bloc mobile 1. On voit donc que l'arbre à cames peut être placé sur le carter 5, et le moteur fonction ner de la même manière que si cet arbre à cames était mobile avec le bloc mobile 1.