CH199016A - Moteur à combustion interne. - Google Patents

Description

  Moteur à combustion interne.    La présente invention se rapporte à un  moteur à combustion     interne    comportant une  soupape rotative dans laquelle est ménagée  une chambre constituant une partie de l'es  pace de combustion, toujours en communica  tion avec le cylindre du     moteur    à travers une  lumière dans la direction -de l'axe de rotation  de la soupape, et présentant une lumière laté  rale coopérant avec au moins une lumière fixe  pour établir une communication entre l'inté  rieur du cylindre et l'extérieur, caractérisé en  ce que cette chambre de la soupape     est    excen  trée par     rapport    à l'axe de rotation de la  soupape, la lumière de communication avec  le cylindre étant également excentrée par rap  port à.

   cet axe, cette chambre constituant au  moins la     majeure        partie    de l'espace de com  pression.  



  Dans le moteur selon l'invention, on peut  plus facilement augmenter le taux de com  pression, ce qui améliore le rendement thermi  que et la     vitesse    de propagation de combus  tion, que dans les     moteurs    à soupapes à pla-         teau,    la levée de ces soupapes rendant diffi  ciles la réduction de l'espace de compression.  Pour le cas où le     moteur    selon l'invention se  rait agencé comme moteur à explosion on  pourrait aussi employer un taux de compres  sion élevé avec moins de     crainte    d'allumages  prématurés du fait que la soupape rotative  peut plus facilement être agencée de façon à       éviter    les points chauds.

   On pourrait ainsi  dans ce cas augmenter le taux de compression  sans être obligé d'employer des carburants  spéciaux. On peut aussi, dans le moteur selon  l'invention, augmenter la     vitesse    du piston  plus facilement que dans les     moteurs    à sou  papes à plateau, car la soupape rotative peut  être aménagée de façon qu'il soit plus facile  de prévoir des sections suffisantes pour le       passage    des gaz que pour le cas des soupapes  à plateau.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, trois formes     d'exécution    du mo  teur selon l'invention et des variantes de ces       formes.         La     fig.    1 est une coupe verticale de la cu  lasse du cylindre de la première forme d'exé  cution du moteur.  



  La     fig.    2 est une coupe verticale montrant  une variante de la disposition de la     fig.    1.  La     fig.    3 est, une coupe     verticale    passant  par les lumières d'admission et d'échappement  de la culasse d'une autre variante.  



  La     fig.    4 est une coupe verticale de la cu  lasse du cylindre de la seconde forme d'exé  cution.  



  La     fig.    5 est une coupe verticale de la troi  sième forme d'exécution du moteur.  



  La fi-. 6 est une     coupe    verticale par la  ligne 11-11 de la     fig.    7, et  La fi-. 7 est une coupe horizontale par la  ligne 12-12 de la.     fig.    5.  



  Dans le moteur suivant la fi-.<B>1,</B> une  chambre 43 constituant     l'espace    de compres  sion et de combustion est. ménagée dans la  soupape rotative 44 dont l'axe de rotation  coïncide avec l'axe du cylindre et qui com  porte une     parties    en forme de dôme. de dia  mètre un peu plus grand que     celui    du cylin  dre et se termine à sa partie supérieure par un  prolongement tubulaire 45 supportant un  anneau 46 fixé au moyen de demi-anneaux  coniques 47. Cet. anneau sert de voie de roule  ment pour deux séries de billes de     butée    48  dont les autres voies de roulement 49 et 50  sont réglables au moyen de rondelles 51 et  52 pour le jeu et pour soulever et abaisser la       soupape    44.

   L'anneau 46 est maintenu en  place par un collier vissé 53 et un écrou de  calage 54 entre lesquels     est    serré un pignon  55. La partie en forme de dôme de la soupape  tourne dans un fourreau 56 logé dans la par  tie inférieure de la culasse et un joint étanche  aux gaz est fourni par un manchon 57 frot  tant contre des anneaux 58 à la base du pro  longement tubulaire 45. La culasse du cylin  dre est faite en deux     pièces    et dans la partie  supérieure est fixé un organe tubulaire 59 fai  sant saillie dans le prolongement 45 fileté à  son extrémité inférieure pour recevoir une  bougie d'allumage et présentant des anneaux  60 pour former un joint étanche aux gaz dans  le prolongement 45.

   La chambre de compres-         sion    et de combustion 43 est excentrée par  rapport à l'axe de rotation de la soupape 44.  de façon qu'elle se trouve pratiquement com  plètement d'un côté de     cet    axe. Elle pourrait  aussi être entièrement d'un côté de cet axe.  La soupape 44 est percée de trous pour l'équi  librer autour de l'axe de rotation et ces trous  sont remplis d'aluminium pour faciliter la ré  partition de la chaleur, qui pourrait être     in-          fluencée    défavorablement si ces trous  n'étaient pas remplis.

   La chambre 43 consti  tue la     totalité    de     l'espace    de compression,  exception faite pour le jeu devant être prévu       entre    le     piston    et la soupape au point mort  pour assurer le bon fonctionnement du mo  teur.     Cette    chambre a des parois sphériques  et s'ouvre sur la     face    latérale de la partie en  forme de dôme de la soupape     par    une lumière  61.

   La chambre 43 s'ouvre sur la     face    infé  rieure de la soupape 44, qui     constitue    le fond  du cylindre, par une lumière circulaire dont  le     contour    est     constitué    par l'intersection de  la paroi sphérique de la chambre avec la face       inférieure    de la soupape, le diamètre de     cette     lumière circulaire étant inférieur à     celui    de  la chambre sphérique, de     sorte    que la partie  de la     chambre    contiguë à     cette    lumière va en  s'évasant à partir de     cette    lumière.

   La     face          inférieure    de la soupape est     concave,    afin de  correspondre à la     convexité    du sommet du pis  ton, et la projection     parallèlement    à l'axe de  la soupape de la lumière circulaire de la face  inférieure de     cette    soupape sur le sommet du  piston balaie la majeure partie de la     surface     de ce sommet au     cours    d'un tour complet de  la soupape.

   Un passage 62 recevant l'extré  mité inférieure de la bougie d'allumage s'ou  vre dans le fond de     l'alésage    du prolongement  tubulaire 45 et débouche dans la chambre 43  aux parois de laquelle ses parois     se        raccordent     de     façon    continue. La lumière latérale 61 coo  père avec des lumières d'admission et d'échap  pement. On voit la lumière d'admission 63 à  la     fig.    1 et l'on a montré également une lame       d'étanchéité    de gaz 64 sur laquelle agit un  ressort 65, et un anneau 66 entoure la base  inférieure de la partie en forme de dôme de  la soupape et sert à retenir la lame ainsi qu'à      empêcher le passage des gaz.

   La soupape 44  a son diamètre proportionné de manière à  laisser un petit jeu de fonctionnement. Le  graissage est obtenu par des passages 67 du  prolongement 45 aboutissant à une     rainure     annulaire 68 de l'organe tubulaire 59 de la  quelle     partent    des rainures verticales 69  conduisant à un espace annulaire 70 formé  entre le prolongement 45 et l'organe 59. De  l'espace 70 l'huile passe dans les rainures 71  logeant les lames d'étanchéité.     L'espace    70       fournit    l'huile aux     anneaux    60. L'huile est  fournie sous pression aux butées à billes d'où  elle atteint les passages énumérés ci-dessus.

    L'huile de graissage provenant du circuit de  graissage du moteur s'écoule à travers la  chambre dans laquelle tourne la     partie    supé  rieure du prolongement 45 et qui contient les  butées à billes et le mécanisme de commande  de la soupape pour graisser celui-ci, la circu  lation d'huile étant suffisamment importante  pour effectuer en même temps le refroidisse  ment de la chambre et des organes qu'elle  loge.  



  Le mécanisme de commande de la soupape  comprend le pignon droit ou     hélicoïdal    55  calé sur le prolongement 45 et entraîné par       l'intermédiaire    d'une roue folle 73 par le pi  gnon 72 porté par l'arbre vertical 74 actionné  par le vilebrequin du moteur.  



  Le bord de la lumière de     communication     entre la chambre 43 et le cylindre peut être  arrondi, chanfreiné ou conformé autrement.  La conformation de la face inférieure de la  soupape et du sommet du piston a pour but  de favoriser la turbulence et d'améliorer le  guidage     desi    gaz.  



  En fonctionnement, la combustion com  mence dans le volume substantiellement sphé  rique de la chambre de compression et de  combustion dans des conditions relativement  idéales pour la propagation de la flamme et  l'efficacité de la combustion, en comparaison  du déploiement de la forme aplatie de la  chambre usuelle de compression. Il est à re  marquer que lorsque la soupape 44 tourne, les  gaz sont soumis à. un     frottement    superficiel    entre celle-ci et le piston au moment où ils  sortent de l'espace de combustion et où ils  sont comprimés.

   Le réglage axial pour la .sou  pape 44 permet de régler le jeu de fonction  nement entre la partie en forme de dôme de  la soupape . 44 et son     logement.    Environ  0,03825 mm (0,0015 pouce) de     différence    en  diamètre sont généralement trouvés suffisants  pour les dimensions des pièces     décrites        ci-          dessus.    En outre, comme la soupape 44 est  suspendue par le dessus, elle se dilate vers le  bas en même temps que vers l'extérieur et la  forme en dôme permet de maintenir le jeu  sensiblement uniforme à     toutes    les tempéra  tures.

   Dans une variante de la forme     d'-exécu-          tion    qui vient d'être     décrite    la partie de la  soupape 44 dans laquelle est ménagée la  chambre sphérique 43 pourrait     être    conique  extérieurement et tourner dans un .logement  de même conicité du fourreau 56.

   Du jeu  pour une pellicule d'huile serait réservé entre  les surfaces coniques.     Cette        partie    conique  de la soupape porterait le prolongement 45 à  son extrémité de moindre diamètre et serait  dimensionnée également de façon que son al  longement     axial    compense son expansion dia  métrale dans le but de     maintenir    l'étanchéité  du joint entre les surfaces coniques à toutes  températures. Par l'emploi d'une forme en  dôme d'un rayon approprié, les lames d'étan  chéité 64 peuvent être formées par des seg  ments découpés dans des anneaux de piston  normaux.

   La soupape 44 pourrait être fendue  ou partiellement fendue comme c'est la pra  tique avec le piston pour lui     permettre    de s'a  dapter     élastiquement    dans son logement, mais  bien que ce soit avantageux pour améliorer  l'adaptation, ceci n'a pas été trouvé très satis  faisant vu qu'on augmente ainsi la consom  mation d'huile et qu'on produit une certaine       perte    de compression.  



  Dans le moteur de la     fig.    1 ainsi que dans  les variantes de ce moteur indiquées ci-dessus,  la chambre 43, au lieu de     constituer    la tota  lité de     l'espace    de compression ne     pourrait     constituer que la majeure     partie    de     celui-ci,     par exemple 75 % ou plus de l'espace de com  pression.

        Dans la     variante    représentée à la     fig.    2,  la soupape rotative 74 dans laquelle est mé  nagée la. chambre de     compression    et de com  bustion. est maintenue en     contact    avec le  fourreau 75 dans lequel elle tourne, au moyen  d'un ressort 76 disposé entre le     collier    77 et  un roulement de butée 78, le collier 77 étant  fixé à un prolongement 79, de la soupape 74.  Un pignon de     commande    80 est également  fixé au prolongement 79 par un autre  collier 81.  



  Dans la. variante     représentée    à la     fig.    3,  la soupape rotative 82     est        conique    et est       montée    avec un jeu de marche de la même fa  çon que la     soupape    de la forme d'exécution  représentée à la     fig.    1.

   Au lieu de prévoir des  lames d'étanchéité dans la soupape 82, des  manchons     coulissants    83 sont prévus dans les  passages d'admission et d'échappement, cha  que manchon étant pourvu d'un     collier    84 sur  lequel agit un ressort 85, de façon à     presser    le  bord     interne    du manchon contre la périphé  rie de la soupape,     ce    qui permet d'obtenir une  étanchéité aux gaz à l'endroit des lumières  fixes     coopérant    avec la lumière latérale de la.  soupape tout en procurant une     surface        nnni-          mum    en contact par frottement.

   De l'huile de  graissage circule autour des ressorts pour le       refroidissement    et la     lubrification.     



  Dans la     forme    d'exécution de la     fig.    4,  la partie de la soupape rotative 86 dans la  quelle est ménagée la chambre de compres  sion et de     combustion        excentrée    87 est pour  vue vers le bas d'un prolongement tubulaire  88 coiffant. l'extrémité supérieure du fourreau  90 du cylindre dans lequel se     meut    le piston  91. Des segments d'étanchéité 89 logés dans  des rainures de ce fourreau empêchent la  fuite des gaz     entre        ce        fourreau    90 et le pro  longement 88. En comparaison de la     fig.    1,  la hauteur totale est considérablement réduite.

         Le    prolongement 88 présente     des    dents d'en  grenage 88a et l'entraînement de la soupape  86 est effectué par l'intermédiaire de roues  dentées 92, 93, 94, cette dernière étant     fixée     à un arbre     vertical    95 actionné à partir du  vilebrequin du moteur.

   La disposition repré  sentée à la     fig.    4 a été établie pour l'emploi    avec un     carter    d'un moteur équipé initiale  ment au moyen d'un     arbre    à     cames    au-dessus  de la culasse, et le large     espacement    de l'arbre  vertical 95 a     nécessité    l'emploi des roues den  tées     intermédiaires    92, 93.

   La même remarque  s'applique aux     engrenages    représentés à la       fig.    1.     Ira    partie de la soupape 86 dans la  quelle est     ménagée    la chambre 87 est exté  rieurement     conique    et tourne dans un loge  ment de même     conicité    d'un fourreau 94a fixé  dans la     culasse    du cylindre qui est en une       pièce.        Les        surfaces    coniques sont rodées avec  précision pour former une     surface    d'appui  étanche 'au gaz.

   Afin de     tenir        compte    de la  différence de dilatation entre la soupape 86  et le fourreau     94a,    la soupape 86 est     montée    de       façon    à. pouvoir effectuer un     déplacement     axial par rapport au fourreau, un ressort 95a  tendant à appliquer la     surface    conique de la  soupape sur la     surface        conique    du logement  du fourreau.

   Le graissage pour les     surfaces     d'appui coniques se fait par un     espace     d'huile annulaire 96 creusé dans le fourreau  et dans lequel de l'huile est envoyée sous une       forte        pression.        De        l'espace    96, l'huile est ame  née par     des        canaux    entre les     surfaces        coniques     à.

   leurs extrémités de plus petit diamètre, de  sorte que la distribution de l'huile aux parties  de plus grand diamètre     est    facilitée par la  force     centrifuge.        Les    anneaux 89 sont refroi  dis et     graissés    par de l'huile passant à travers  des     passages        non-représentés.    Le mécanisme  de     commande        sera        naturellement    graissé en  même     temps    à partir du système de graissage  sous     pression.     



  Dans la forme d'exécution du moteur re  présentée aux     fig.    5, 6 et 7, le corps du cy  lindre 97 en alliage d'aluminium est garni  d'un fourreau d'acier 98. La     culasse    99 du  cylindre,     représentée    séparément à la     fig.    6,  est pourvue d'un     couvercle    détachable<B>100</B>  qui     est        adapté        après    que le     mécanisme    de  commande a été assemblé.

   Dans la culasse 99,  qui     est    également en alliage d'aluminium, se  trouve un fourreau fixe 101 de forme conique  intérieurement pour     recevoir    la soupape     co-          nique        rotative    102, dans     laquelle    est formée  la     chambre    de combustion excentrée sensible-      ment sphérique 103. Le volume de cette cham  bre est au maximum égal à 0,125 fois le vo  lume total déplacé par le piston.

   Une simple  garniture d'étanchéité plate 104 fournit le  seul joint étanche au gaz     nécessaire    entre le       fourreau    98 et le fourreau 101, l'extrémité in  férieure de la soupape 102 arrivant à peu de  distance de cette garniture pour permettre le  mouvement de dilatation relatif, vers le bas,  de cette soupape. La surface conique meulée  de la soupape 102     fournit    à la fois la     surface     d'appui et le seul joint étanche au gaz néces  saire entre l'espace comprenant la chambre  de combustion 103 -et l'espace du cylindre au  dessus du piston 105 et     les.lumières    d'admis  sion 106 -et d'échappement 107.

   En comparai  son des exemples précédents, il ne faut aucun  anneau ni aucune lame d'étanchéité des gaz.  Ces surfaces coniques     sont    maintenues en con  tact par un ressort 108 agissant par l'inter  médiaire d'une broche de commande 109 fixée  par une cheville 110 à l'extrémité     supérieure     de la soupape 102. Cette broche de commande  porte une roue dentée 111 et est supportée à  son extrémité inférieure dans un palier à  billes 112 et à son extrémité supérieure dans  un manchon 113 du couvercle 100, de sorte  que la soupape 102 est débarrassée de tout ef  fort latéral venant des engrenages. Le palier  à billes 112 agit également comme palier de  butée pour le ressort 108     (fig.    5 et 6).

   La  forme sensiblement sphérique de la chambre  de compression et de combustion se voit à la       fig.    5 et est indiquée par la ligne en poin  tillé circulaire à la     fig.    6, tandis que la forme  de la lumière latérale est également visible à  la     fig.    6 et indiquée par le contour 114. La  dimension et la position des lumières d'ad  mission et d'échappement 106 et 107, par rap  port à la lumière latérale de la soupape 102  et à la position du trou de la bougie d'allu  mage 115, se voient à la     fig.    7.  



  Comme le montrent les     fig.    5 et 7, l'huile  de graissage pour la culasse du cylindre est  fournie par le tuyau d'huile 116 d'où elle  se rend vers un     passage    de répartition 117.  Du     passage   <B>1.17</B>     partent    deux     conduits    118  et 119, l'entrée dans chacun d'eux étant com-    mandée par une vis réglable 120. Ces     con-          duits    118 et 1.19 aboutissent à la soupape 102  pour fournir à celle-ci le graissage à     haute     pression.

   A une extrémité du passage 117 se  trouve un siège de soupape contre lequel s'ap  plique une soupape en bille 121 chargée par  un ressort dont la     tension    est réglable au  moyen de la vis 122 et détermine la pression  de l'huile envoyée aux conduits 118 et 119.  L'huile en excès qui passe par la soupape à  bille, passe par le conduit 123 vers l'espace  situé     au-dessus    de la soupape 102,     espace     qu'elle remplit, et s'écoule finalement sur lés  engrenages et vers le bas dans l'enveloppe de  la commande de l'arbre pour le mécanisme, en  vue de revenir au carter.

   Un réservoir d'huile  est de     préférence    compris, outre le carter,  dans le circuit d'huile     conformément    à la pra  tique actuellement usuelle.  



  Grâce à la disposition     excentrée    de la  chambre dans. la soupape l'évacuation des gaz  brûlés est     favorisée    par l'effet de la     force    cen  trifuge.  



  L'invention     pourrait    s'appliquer égale  ment à des moteurs à allumage par compres  sion. Dans ce cas,     l'injecteur    à     combustible     pourrait être monté comme la bougie d'allu  mage dans le     moteur    représenté aux     fig.    5  à 7, afin que sauf au moment d'injection il  soit     masqué    par la soupape dans le but d'évi  ter un échappement sale en empêchant la con  tinuation du passage du combustible à la     fin     de chaque injection.

Claims (1)

1. REVENDICATION Moteur à combustion interne comportant une soupape rotative dans laquelle est ména gée une chambre constituant une partie de l'espace de combustion, toujours en communi cation avec le cylindre du moteur à travers une lumière dans la direction de l'axe de ro tation de la soupape et présentant une lu mière latérale coopérant avec au moins une lumière fixe pour établir une communication entre l'intérieur du cylindre et l'extérieur, ca ractérisé en ce que cette chambre de la sou pape est excentrée par rapport à l'axe de ro tation de la soupape, la lumière de communi- cation avec le cylindre étant également excen trée par rapport à cet axe,

   cette chambre constituant au moins la majeure partie de l'espace de compression. SOUS-REVENDICATIONS 1 Moteur à combustion interne suivant la revendication, caractérisé en ce que la chambre de la soupape constitue la tota- lité de l'espace de compression, exception faite pour le jeu devant être prévu entre le piston et la soupape au point mort, afin d'assurer le bon fonctionnement du mo teur.

   2 Moteur à combustion interne suivant la revendication, caractérisé en ce que la chambre constitue au moins 75 % de l'es- pace de compression. 3 Moteur à combustion interne suivant la revendication, caractérisé en ce qu'une face de la soupape forme le fond du cylindre, le sommet du piston étant convexe et la dite face de la soupape présentant une concavité correspondant à la convexité du sommet du piston.

   4 Moteur à. combustion interne suivant la revendication et la sous- revendication 1, caractérisé en ce que la projection parallè lement à l'axe de la soupape de la lumière de communication avec le cylindre de cette soupape sur le sommet du piston balaye la majeure partie de la surface de ce sommet au cours d'un tour complet de la soupape. Moteur à combustion interne suivant la re vendication et les sous- revendications 1 et 4, caractérisé en ce que l'axe de rotation de la soupape coïncide avec l'axe du cy lindre du moteur.

   6 Moteur à combustion interne suivant la revendication, caractérisé en<B>ce</B> que la chambre de la soupape est en partie sphé rique, la plus grande partie du contour de la lumière de communication avec le cy lindre étant circulaire, cette partie circu laire étant constituée par l'intersection de cette partie sphérique de la chambre avec une face de la soupape constituant le fond du cylindre.

   7 Moteur à combustion interne suivant la la revendication et la sous-revendication 6, caractérisé en ce que la partie de la chambre contiguë à la lumière de commu nication avec le cylindre va en s'évasant à partir de cette lumière.

   8 Moteur à combustion interne suivant la revendication et les sous-revendications 1 et 3 à 7, caractérisé en ce que la partie de la soupape dans laquelle est ménagée la chambre de cette soupape est extérieure ment conique et tourne dans un logement de même conicité, la soupape comportant du côté de l'extrémité de moindre diamètre de sa partie conique un prolongement sup porté par un palier à roulement,

   du jeu pour une pellicule d'huile étant. réservé entre les surfaces coniques et la soupape étant dimensionnée et montée de manière que son allongement axial compense son expansion diamétrale dans le but de maintenir le joint entre les surfaces co- niques étanche à toutes les températures. 9 Moteur à combustion interne suivant la <RTI

   ID="0006.0064"> revendication et les sous-revendications 2. 3, 6 et 7, caractérisé en ce que la partie de la soupape dans laquelle est ménagée la chambre de cette soupape est extérieure ment conique et tourne dans un logement de même conicité, la soupape comportant du côté de l'extrémité de moindre dia mètre de sa partie conique un prolonge ment supporté par un palier à roulement,

   du jeu pour une pellicule d'huile étant ré- servé entre les surfaces coniques et la sou pape étant dimensionnée et montée de manière que son allongement axial com pense son expansion diamétrale dans le but de maintenir le joint entre les surfaces coniques étanche à toutes les tempéra- tures. 10 Moteur à combustion interne suivant la revendication,

   caractérisé en ce que la sou pape présente une partie extérieurement conique tournant dans un logement de même conicité, l'huile de graissage étant amenée entre ces surfaces coniques à leurs extrémités de plus petit diamètre, de sorte que la distribution de l'huile aux parties de plus grand diamètre est facilitée par la force centrifuge. 11 Moteur à combustion interne suivant la revendication et la sous-revendication 10,

   caractérisé en ce que la soupape est mon tée de façon que sa partie conique puisse effectuer un déplacement axial par rap port à son logement. 12 Moteur à combustion interne -suivant la revendication et les sous-revendications 10 et 11, caractérisé par un organe élastique tendant à appliquer la surface conique de la soupape sur la surface conique du loge ment. 13 Moteur à combustion interne .suivant la revendication, caractérisé en ce que le vo- fume total de la chambre de la soupape est au maximum égal à 0,125 fois le vo lume total du déplacement du piston.

   14 Moteur à combustion interne suivant la revendication, caractérisé en ce que la chambre est entièrement d'un côté de l'axe de rotation de la soupape. 15 Moteur à combustion interne suivant la revendication, caractérisé en ce que la soupape présente un prolongement tour nant dans une chambre dans laquelle sont disposés des organes de commande de la soupape, cette chambre étant refroidie au moyen d'huile provenant d'un circuit de graissage et s'écoulant à travers cette chambré.