Moteur à combustion interne à quatre temps. La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne à quatre temps, comportant une chambre d'injection annu laire concentrique avec la chambre de com pression et avec laquelle elle est mise en cam- municatian pour assurer l'allumage tlu com bustible, caractérisé par un fourreau tubu laire coulissant séparant les chambres et pré sentant deux sièges dent l'un coopère avec un siège de la culasse,
dans une des positions extrêmes du fourreau lorsque celui-ci inter rompt la communication entre 1a chambre annulaire -et la chambre de compression, et dont l'autre vient reposer sur un siège dis posé en regard de celui de la -culasse lorsque le fourreau est dans son autre position extrême, pour laquelle la. chambre annulaire communique avec la chambre de -compression par l'espace annulaire compris entre le siège dn la culasse et le siège correspondant du fourreau.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce moteur ainsi que des détails de deux variantes de cette forme d'exécution.
La fig. 1 -est une vue en coupe tranever- sale de cette forme d'exécution du moteur. La fig. 2 est une coupe transversale du cylindre d'une variante.
La f ig. 3 est une coupe partielle d'une deuxième variante.
La fig. 4 est une coupe suivant 1a ligne IV-IV de, la fig. 2.
Les fig. 5 et 6 sont des diagrammes du fonctionnement du moteur selon la fig. 1. Le moteur représenté à la fig. 1 -comporte une chambre de compression 1 et concen trique à celle-ci une chambre d'injection an nulaire 2@.. Ces chambres peuvent -communi quer aux moments -donnés et sont séparées par un fourreau tubulaire 3, qui se déplace suivant l'axe -du cylindre et .entoure le piston 8.
Ce fourreau comporte les deux sièges 4 et 5 dont l'un, 5, vient reposer, lorsque le four reau est dans sa position extrême supérieure, sur le siège plat 15 de la culasse 7 (ceci rend superflu un centrage rigoureux de la culasse sur le cylindre, et dont l'autre, 4, vient re- poser, lorsque le fourreau est dans sa posi- tion extrême inférieure, sur un siège 20 du cylindre disposé en regard du siège 15.
Le fourreau supprime et établit ainsi la com munication entre les chambres 1 et 2.
La manivelle du moteur ayant franchi son point mort .1l (fig. 5), le piston 8, dans sa descente, fait le vide dans 1e cylindre, donc dans les chambres 1 et 2 qui ont été mises en communication par suite du déplacement vers le bas du fourreau 3, la communication ayant lieu par l'espace annulaire compris entre les sièges 5 et 15.
Le fourreau est manoeuvré par la came de commande 9, actionnée par l'arbre 10 tournant à demi vitesse du moteur, cette came agissant, pour faire descendre le fourreau, sur le poussoir réglable 11, vissé sur le collier en. deux pièces 12, solidaire de ce fourreau. Quand la manivelle arrive à la position 0-a (fig. 5),
la came 9, ayant cessé d'agir sur le poussoir 11, fait remonter le fourreau par l'attaque d'un plateau 13<B>,</B>, fixé à un disposi tif élastique 14 (dont on peut régler 1a ten sion par l'écrou 14\) et solidaire du fourreau par la potence 12' du collier 12; le fourreau vient alors reposer par son siège supérieur 5 sur celui 15 de la culasse, interrompant ainsi la communication entre les chambres 1 et 2.
La levée de came est supérieure à la course du fourreau pour effectuer une tension de ressort suffisante de façon à assurer une bonne portance des sièges 5 et 15 (si néces- saire, on peut utiliser deux cames).
La manivelle vient ensuite occuper la position 0-b; à cet instant, une pompe 16 commence à envoyer sous une très faible pression, par l'injecteur 17, 1a quantité de liquide combustible nécessaire dans la chambre 2, où il se vaporise complètement grâce à la faible pression régnant dans cette chambre (cette vaporisation est accélérée par l'action de la chaleur de l'air qui sera comprimé ultérieurement dans la chambre 1, cette chaleur étant transmise par la paroi du fourreau).
La manivelle, continuant son mouvement, arrive à la position 0-c où le piston 8, dans sa descente, découvre les lumières 18 d'alimentation d'air.
Par suite de la forte dépression réalisée dans @le cylindre, l'air y pénètre rapidement jusqu'à ce que la mani velle vienne à la position 0-d, après le point mort N, où le piston ferme les lumières à sa remontée. Le coefficient de remplissage, donc la puissance,
est augmenté en envoyant l'air d'alimentation sous une certaine pres sion par un ventilateur 19. On pourrait aussi employer un compresseur à commande méca- nique ou utilisant l'énergie cinétique des gaz d'échappement ou encore une pompe quel conque qui peut être constituée par l'autre face du piston moteur dirigée
vers le carter.
Le piston, continuant sa montée, com prime l'air à la pression nécessaire, pour porter sa température à un degré largement suffisent <B>(800'</B> C environ) pour que, lors que '@la communication des chambres 1 et 2 se trouvera rétablie- 1a manivelle arrivant à la position 0-e,
l'allumage se produise malgré l'aooroissement de volume de la chambre de combustion et la chute consécu- tive de température. En effet, la réaction d'allumage commencée engendre l'accroisse ment de la température et de la pression.
La communication est rétablie par la rotation de la came 9, qui vient attaquer le poussoir 11 et ramener le fourreau, par l'intermédiaire du collier 12, à sa position basse, son siège inférieur 4 venant alors sous la pression des gaz reposer sur le siège 20 du cylindre 6.
Durant le passage extrêmement court où le fourreau change de siège, l'étanchéité de la chambre de combustion est assurée par la garniture d'étanchéité 24 (segments) :
On voit qu'entre le moment où la communica tion entre les chambres 1 et 2 est interrom pue et celui où elle est rétablie pour provo quer l'allumage, il s'écoule assez de temps pour que l'injection du combustible puisse se faire convenablement. On n'a pas non plus, grâce au vide de la chambre 1, à employer, comme dans les moteurs usuels, des pompes injectant le combustible à 500 ou 600 atmo- sphères,
afin d'obtenir une bonne vaporisa tion. La pression du gaz sur le fourreau assurera une bonne portance des sièges.
On peut faire varier l'instant de mise en com munication des chambres, c'est-à-dire régler le point. d'allumage, en déplaçant en rotation l'arbre à cames 10 par rapport au vilebre quin de façon connue, par exemple en le dé calant convenablement, par glissement d'un manchon d'accouplement, muni de rainures hélicoïdes, de l'arbre 10 et de son engrenage.
Lors de la mise en communication des chambres 1 et 2, l'air fortement comprimé qui a. été mis en turbulence rotative du fait que le piston 8 comporte une tête 25 de dia mètre réduit munie de rainures hélicoïdales et venant s'emboîter,. un peu avant que soit atteint le point mort intérieur, dans la partie 26 du fourreau adjacente à la. culasse, cette partie du fourreau étant également de dia mètre réduit de façon à. former un bourrelet interne 26'.
L'air pénètre à grande vitesse tourbillonnaire dans la chambre 2 où il se mélange intimement aux vapeurs de combus- c tible qu'il enflamme ainsi très rapidement.
La combustion se produit alors à pression sensiblement constante, d'une façon régulière et progressive, puis après le passage de la manivelle à son point mort l1'1, la détente i se produit en poussant le piston dans sa course motrice, jusqu'à la position 0-f où commence l'échappement par l'ouverture de la soupape 27, disposée sur la culasse dans l'axe du cylindre, de telle façon que la dila- 5 tation de la partie supérieure .du fourreau 3 soit uniforme,
ce qui est une condition de son fonctionnement correct.
Dans la position 0-g commence le ba layage des gaz résiduels par l'air sous, pres sion pénétrant par les. ouvertures 18 suffi samment longues pour que l'air puisse entrer dans le cylindre, le fourreau étant à sa posi tion basse ou d'ouverture et la jupe du pis ton empêchant l'air de passer dans le carter.
On pourrait aussi, par exemple, soit dispo ser une soupape -de retenue, soit donner aux lumières 18 une hauteur moindre que la course du fourreau, qui peut recevoir un mouvement auxiliaire .de rotation partielle on continue qui opérerait alors un rodage des sièges du fourreau.
Le balayage avec ou sans air sous pression cesse à la position<I>0-h</I> de la manivelle, et l'échappement se poursuit, comme il, est d'usage, jusqu'à la position <I>0-i</I> peu après le franchissement du point mort Al.
Dans la variante des fig. 2 et 4, le siège 20 e2@t taillé dans deux pièces jointives (fig. 4) rapportées sur le cylindre, ce qui permet d'employer un fourreau en une seule pièce ayant la forme représentée.
Sur la fig. 2, la partie supérieurs du piston 8 étant représentée en élévation, on voit les rainures hélicoïdales 25' de la tête 25 de ce piston.
Dans la variante de la fig. 3, le siège 20 est taillé dans une seule pièce rapportée, ce qui nécessite, pour l'introduction du four reau, que ce dernier ait ses:
deux sièges. mé nagés dans une pièce rapportée. Cette pièce est figée au corps du fourreau par vissage avec interposition d'un joint d'étanchéité 21 dont les languettes. 22 et 2<B>3</B> sont rabattues dans des rainures correspondantes portées par le corps du fourreau et par la pièce .rap portée,
ce qui constitue un frein de sécurité. Dans cette variante, le fourreau 3 est par tiellement équilibré: le diamètre intérieur d du fourreau est légèrement supérieur au dia mètre intérieur (d - E) du siège 5 et légère ment inférieur au diamètre intérieur<B>(d</B> -LI --) du siège 4.
On voit que ce fourreau com porte, .comme celui de la variante des, fig. 2 et 4, une partie adjacente à la culasse dont lie -diamètre extérieur est moindre que celui du reste -du fourreau et dont lie diamètre inté rieur est également inférieur au diamètre intérieur -du reste du fourreau.
Four-stroke internal combustion engine. The object of the present invention is a four-stroke internal combustion engine, comprising an annular injection chamber concentric with the com pressure chamber and with which it is placed in cam- municatian to ensure fuel-efficient ignition, characterized by a sliding tubular sheath separating the chambers and presenting two seats, one of which cooperates with a seat of the cylinder head,
in one of the extreme positions of the sleeve when the latter interrupts the communication between the annular chamber -and the compression chamber, and the other of which rests on a seat placed opposite that of the -culasse when the sleeve is in its other extreme position, for which the. annular chamber communicates with the -compression chamber through the annular space between the seat of the cylinder head and the corresponding seat of the sleeve.
The drawing shows, by way of example, an embodiment of this engine as well as details of two variants of this embodiment.
Fig. 1 -is a cross-sectional view of this embodiment of the motor. Fig. 2 is a cross section of the cylinder of a variant.
The f ig. 3 is a partial section of a second variant.
Fig. 4 is a section taken along line IV-IV of, FIG. 2.
Figs. 5 and 6 are diagrams of the operation of the engine according to FIG. 1. The motor shown in fig. 1 -comprises a compression chamber 1 and concen tric thereto an annular injection chamber 2 @ .. These chambers can -communi quate at given times and are separated by a tubular sleeve 3, which moves along the the axis of the cylinder and surrounds the piston 8.
This sleeve comprises the two seats 4 and 5, one of which, 5, comes to rest, when the furnace is in its extreme upper position, on the flat seat 15 of the cylinder head 7 (this makes rigorous centering of the cylinder head on the cylinder, and the other of which, 4, comes to rest, when the sleeve is in its extreme lower position, on a seat 20 of the cylinder placed opposite the seat 15.
The sleeve eliminates and thus establishes communication between chambers 1 and 2.
The crank of the engine having passed its neutral point .1l (fig. 5), the piston 8, in its descent, creates a vacuum in the cylinder 1, therefore in the chambers 1 and 2 which have been placed in communication following the displacement towards the bottom of the sleeve 3, communication taking place through the annular space between the seats 5 and 15.
The sleeve is operated by the control cam 9, actuated by the shaft 10 rotating at half engine speed, this cam acting, to lower the sleeve, on the adjustable pusher 11, screwed on the collar. two parts 12, integral with this sheath. When the crank reaches position 0-a (fig. 5),
the cam 9, having ceased to act on the pusher 11, causes the sheath to rise by the attack of a plate 13 <B>, </B>, fixed to an elastic device 14 (the ten of which can be adjusted sion by the nut 14 \) and secured to the sleeve by the bracket 12 'of the collar 12; the sleeve then comes to rest via its upper seat 5 on that 15 of the cylinder head, thus interrupting the communication between the chambers 1 and 2.
The cam lift is greater than the stroke of the quill to provide sufficient spring tension to ensure good lift of seats 5 and 15 (if necessary, two cams can be used).
The crank then comes to occupy the 0-b position; at this instant, a pump 16 begins to send, under a very low pressure, through the injector 17, the quantity of combustible liquid necessary into the chamber 2, where it vaporizes completely thanks to the low pressure prevailing in this chamber (this vaporization is accelerated by the action of the heat of the air which will be compressed subsequently in the chamber 1, this heat being transmitted by the wall of the sleeve).
The crank, continuing its movement, arrives at position 0-c where the piston 8, in its descent, discovers the air supply ports 18.
As a result of the strong depression produced in @le cylinder, the air penetrates there rapidly until the crank comes to position 0-d, after neutral point N, where the piston closes the ports on its ascent. The filling coefficient, therefore the power,
is increased by sending the supply air under a certain pres sure through a fan 19. It would also be possible to use a compressor with mechanical control or using the kinetic energy of the exhaust gases or even any pump which can be formed by the other face of the motor piston directed
towards the crankcase.
The piston, continuing its rise, compresses the air to the necessary pressure, to bring its temperature to a degree which is largely sufficient <B> (800 '</B> C approximately) so that, when the communication of the chambers 1 and 2 will be restored - 1a crank reaching position 0-e,
ignition occurs despite the decrease in the volume of the combustion chamber and the consequent drop in temperature. Indeed, the started reaction of ignition generates an increase in temperature and pressure.
Communication is reestablished by the rotation of the cam 9, which engages the pusher 11 and returns the sleeve, via the collar 12, to its low position, its lower seat 4 then coming under the pressure of the gases to rest on the cylinder seat 20 6.
During the extremely short passage where the sleeve changes seat, the sealing of the combustion chamber is ensured by the seal 24 (segments):
It can be seen that between the moment when the communication between chambers 1 and 2 is interrupted and when it is reestablished to cause ignition, enough time elapses for fuel injection to take place. properly. We do not have either, thanks to the vacuum of the chamber 1, to use, as in the usual engines, pumps injecting fuel at 500 or 600 atmospheres,
in order to obtain a good vaporization. The gas pressure on the sleeve will ensure good lift of the seats.
It is possible to vary the time at which the rooms are placed in communication, that is to say to adjust the point. ignition, by moving the camshaft 10 in rotation with respect to the crankshaft quin in a known manner, for example by offsetting it suitably, by sliding a coupling sleeve, provided with helical grooves, of the shaft 10 and its gear.
When the chambers 1 and 2 are placed in communication, the strongly compressed air which has. been placed in rotary turbulence owing to the fact that the piston 8 comprises a head 25 of reduced diameter provided with helical grooves and coming to fit together ,. a little before the internal dead center is reached, in the part 26 of the sleeve adjacent to the. cylinder head, this part of the sheath also being of reduced diameter so as to. form an internal bead 26 '.
The air enters chamber 2 at high vortex speed, where it mixes intimately with the fuel vapors, which it thus ignites very quickly.
Combustion then takes place at substantially constant pressure, in a regular and progressive manner, then after passing the crank to its neutral point l1'1, the expansion i occurs by pushing the piston in its driving stroke, until the 0-f position where the exhaust begins with the opening of the valve 27, arranged on the cylinder head in the axis of the cylinder, so that the expansion of the upper part of the sleeve 3 is uniform,
which is a condition of its correct functioning.
In position 0-g begins the flushing of residual gases by air under pressure entering through them. openings 18 long enough for air to enter the cylinder, the sleeve being in its low or opening position and the udder skirt preventing air from passing into the housing.
It would also be possible, for example, either to provide a check valve, or to give the slots 18 a height less than the stroke of the sleeve, which can receive an auxiliary movement. Of partial rotation one continues which would then operate a lapping of the seats of the scabbard.
The sweeping with or without pressurized air ceases at the <I> 0-h </I> position of the crank, and the exhaust continues, as usual, up to the <I> 0 position -i </I> shortly after crossing neutral point Al.
In the variant of FIGS. 2 and 4, the seat 20 e2 @ t cut in two adjoining parts (FIG. 4) attached to the cylinder, which makes it possible to use a sleeve in one piece having the shape shown.
In fig. 2, the upper part of the piston 8 being shown in elevation, the helical grooves 25 'of the head 25 of this piston can be seen.
In the variant of FIG. 3, the seat 20 is cut from a single attached piece, which requires, for the introduction of the oven reau, that the latter has its:
two seats. stored in an attached room. This part is fixed to the body of the sleeve by screwing with the interposition of a seal 21 including the tongues. 22 and 2 <B> 3 </B> are folded into corresponding grooves carried by the body of the sheath and by the .rap part carried,
which constitutes a safety brake. In this variant, the sleeve 3 is partially balanced: the inside diameter d of the sleeve is slightly greater than the inside diameter (d - E) of the seat 5 and slightly less than the inside diameter <B> (d </B> - LI -) of seat 4.
We see that this sheath com door, .as that of the variant of, fig. 2 and 4, a part adjacent to the cylinder head, the outer diameter of which is less than that of the rest of the sleeve and of which the inside diameter is also smaller than the inside diameter of the rest of the sleeve.