Procédé de remplissage d'un moteur à combustion interne à deux temps, et moteur pour la mise en #uvre de ce procédé. L'inventeur a constaté que, dans une en ceinte close dans laquelle un mélange gazeux combustible a été enflammé, et qui est ensuite mise en communication avec l'extérieur, et notamment dans un cylindre de moteur à combustion interne, le régime du mouvement des gaz à l'intérieur de ladite enceinte et dans la canalisation d'échappement ou dans l'espace régnant au delà de l'orifice ou lumière de sortie est tout à fait différent de celui d'un écoulement stationnaire.
Bien au contraire de cela, l'inventeur a trouvé que les, gaz brûlés quittent le cylindre d'une façon explosive, laissant dans le cylindre une forte dépression. Ce phénomène est analogue à ce qui se passe lors d'un phénomène explosif quelconque. Ce mouvement des gaz brûlés dirigé d'abord vers l'extérieur change ensuite de sens, et si l'on permet alors à ces gaz d'entrer à nouveau dans le cylindre, ils y dé truisent la dépression laissée précédemment derrière eux à son intérieur.
L'instant où les gaz brûlés quittent le cylindre et l'instant où le retour de ces gaz a lieu, donc la durée du mouvement des gaz brûlés en direction de l'extérieur, peuvent être déterminés par des, observations directes faites sur le dispositif d'échappement.
Ces phénomènes se passent très rapide ment, et, d'ordinaire, on laisse généralement s'effectuer le remplissage du cylindre par le retour des gaz brûlés, de sorte qu'il est néces saire de procéder ensuite à la vidange du cy lindre; à cet effet, ou bien on :refoule les gaz par le piston dans les moteurs à quatre temps, ou bien on les chasse par balayage.
Mais ces moyens sont insuffisants pour assurer une vidange complète et un remplisage ultérieur satisfaisant @du cylindre en vue de l'accQm- plissement d'un nouveau cycle;
quand le piston arrive nu point mort haut, la chambre d'explosion crée un espaco mort, ou bien dans les moteurs à balayage, ce balayage est toujours insuffisant. Il en résulte donc une diminution de rendement, aussi bien du ren dement volumétrique du fait du remplissage défectueux que du rendement énergétique, du fait notamment que ces modes ordinaires d'évacuation des gaz d'échappement absorbent du travail.
Le but visé par la présente invention est d'utiliser les phénomènes décrits ci-dessus. La présente invention comprend, d'une part, un procédé de remplissage d'un moteur à combustion interne à deux temps, dans le- quel l'évacuation du cylindre par la sortie des gaz brûlés du cylindre est utilisée pour le remplissage du cylindre; elle comprend, d'autre part, un moteur à combustion interne à deux temps, pour la mise en #uvre dé ce procédé.
Le procédé que comprend l'invention est caractérisé en ce qu'on utilise, pour l'introduc tion du gaz d'alimentation dans le cylindre, l'énergie contenue dans les gaz brûlés au moment de l'ouverture de l'orifice d'échappe ment, en ouvrant l'orifice d'admission avant qu'une dépression produite dans le cylindre par la sortie des gaz brûlés, qui le quittent à grande vitesse, n'ait été comblée par le retour de ces gaz brûlés dans ce cylindre.
Le moteur que comprend l'invention est caractérise en ce que le réglage de la distri bution est tel, que pour la vitesse normale, l'orifice d'admission s'ouvre avant qu'une dépression produite dans le cylindre par la sortie des gaz brûlés, qui le quittent à grande vitesse à travers un dispositif d'échap pement, n'ait été comblée par le retour de ces gaz brûlés dans ce cylindre.
Cette manière d'ouvrir l'admission produit une succion soudaine dans le cylindre du mélange carburé, s'il s'agit d'un moteur à. explosion, ou d'air, s'il s'agit d'un moteur à combustion, et le remplissage s'effectue. de façon satisfaisante, d'autant plus qu'en pre nant certaines précautions, par suite de leur inertie, les gaz ainsi admis à grande vitesse se trouvent comprimés à une pression supé rieure à celle régnant dans la conduite d'ad mission. On pourrait régler la distribution de façon que le remplissage soit terminé avant que le retour des gaz brûlés qui tend à se produire ne commence, de façon à empêcher cc retour par la charge de gaz frais qui rem plit alors le cylindre, afin que le cycle sui vant s'accomplisse normalement dans les con ditions les plus satisfaisantes.
Le fonctionnement du moteur suivant ce mécanisme exige naturellement un réglage précis de la distribution.
En effet, si l'admission est ouverte trop tôt, la dépression ne s'est pas encore produite et il se produit un violent retour à l'admission.
Si, au contraire, l'admission est ouverte trop tard, les gaz qui avaient quitté le cylin dre ont eu le temps de retourner à celui-ci; ces gaz en retour s'engagent dans la lumière d'admission et il se produit un retour à l'ad mission moins violent que le précédent, mais néanmoins très sensible.
Il résulte de ce qui précède que, pour un moteur dans lequel la distribution a des ca ractéristiques déterminées, il existe un régime de marche également déterminé et pour lequel il y a une limite inférieure et une limite supérieure assez rapprochées. dont ce régime ne peut sortir i#an.s que le moteur cesse de fonctionner suivant le mécanisme décrit Si, en effet. la vitesse de ce moteur augmente, l'écart de temps club existe entre le début de l'échappement.
et le début de l'acl- mission diminue; il se produit le retour vio lent à l'admission, dû à une ouverture pré maturée de l'admission comme il a. été expli qué plus haut.
Si, au contraire, la. vitesse du moteur di minue, le retard de l'ouverture de l'admis sion par rapport à l'échappement augmente; il se produit encore un retour à l'admission. dû cette fois à une ouverture trop tardive de l'a.dmiseion.
On peut. utiliser, pour faire varier le régime et étendre les limites de fonctionne ment du moteur, (les moyen: permettant de modifier le,s caractéristiques du dispositif d'échappement, de telle façon que la durée du mouvement des gaz brûlés vers l'extérieur soit modifiée, d'où il résulte une modification correspondante à apporter au retard de l'ou verture de l'admission par rapport au début de l'échappement;
si les caractéristiques de la distribution restent les mêmes, c'est-à-dire si le retard représente toujours la même fraction du cycle du moteur, cette modification rend donc possible une variation de la durée de ce cycle, c'est-à-dire de la vitesse du moteur, variation qui est celle nécessaire pour que l'ouverture de l'admission se produise tou jours juste au moment voulu, et que l'on obtiendra par exemple par un réglage de l'admission de combustible ou du couple ré sistant appliqué à l'arbre moteur.
Le moteur peut être pourvu encore de moyens pour permettre à ce moteur de dé marrer et d'atteindre un régime pour lequel les phénomènes ci-dessus peuvent se produire: Ces moyens peuvent consister soit en un clapet ou autre dispositif équivalent convena blement disposé, soit encore en un dispositif insufflant, dans le cylindre, de l'air pur ou carburé, sous pression relativement faible au moment du démarrage. Cette injection de gaz frais a pour effet d'empêcher un retour de gaz brûlés dans le cylindre et permet ainsi au moteur de fonctionner jusqu'à ce qu'il ait atteint une vitesse suffisante.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, trois formes d'exécution du mo teur à deux temps que comprend l'inventibn, en coupe partielle.
Les fig. 1, 3 et 4 sont des coupes longitu dinales schématiques de ces trois formes d'exécution.
La fig. 2 est une vue de détail de la pre mière forme d'exécution.
Sur la fig. 1, on a représenté un moteur dans le cylindre (ou dans chaque cylindre) 1 duquel glisse un piston 2 entraînant un vile brequin par l'intermédiaire d'une bielle 3.
4 désigne un conduit d'admission sur l'ori fice duquel est montée une soupape 5 com mandée par culbuteur 6. Ce conduit 4 sert à l'admisison de mélange carburé s'il s'agit d'un moteur à explosion, ou d'air s'il s'agit d'un moteur à injection, et, dans ce dernier cas, le cylindre porte également un injecteur (non figuré) pour l'admission du combustible en fin de compression.
L'échappement se fait par un conduit 7 débouchant dans le cylindre par une lumière 8 démasquée par le piston quand il arrive au voisinage de son point mort bas. Les caracté ristiques de la distribution et du dispo sitif d'échappement sont telles qu'à la vitesse normale l'admission est ouverte quand les gaz d'échappement se meuvent vers l'ex térieur, à grande vitesse, d ans le conduit 7 et dans le dispositif qui lui fait suite, après avoir produit, en sortant du cylindre, la dé pression voulue dans celui-ci.
L'effet de succion qui en résulte dans le' cylindre provoque ainsi le remplissage com plet de celui-ci en air frais ou mélange car buré, et empêche le retour ultérieur, dans ce cylindre des gaz brûlés. Le réglage de la diss,- tribution est tel que l'orifice d'admission se ferme avant le :retour .des gaz brûlés.
Le dispositif d'écha@ppement est réglable <B>de</B> telle façon qu'on peut à volonté faire varier la loi chronologique des phénomènes qui se produisent dans le cylindre et élargir ainsi, tomme il a été expliqué, les limites entre lesquelles peut varier le régime du moteur.
Le dessin annexé représente des moteurs comportant un conduit d'échappement dont on peut faire varier la longueur utile. Le volume .des .gaz au repos se trouvant dans ce conduit et la résistance rencontrée par la masse de gaz brûlés varient aussi en conséquence.
Un allongement du conduit d'échappement permettra d'obtenir un remplissage du -cylin dre à des vitesses plus élevées du moteur, et, inversement, un raccourcissement du conduit d'échappement permettra -d'obtenir ce Tésul- tat à .des vitesses plus faibles du moteur.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, le conduit d'échappement comprend le tube fixe 7 déjà mentionné et, à l'extrémité de ce tube fixe, un tube toulissiant 9.
L'extrémité du tube 9 débouche soit à l'atmosphère, soit dans un pot d'échappement (non figuré).
La position figurée en traits pleins cor respond à un régime déterminé; pour pouvoir fonctionner à un régime de vitesse inférieur, on déplace le tube 9 suivant la flèche F, jusqu'à une position telle que celle figurée en traits mixtes, de façon à augmenter de l1 la longueur utile du conduit d'échappement.
Une disposition, destinée à favoriser nota blement les phénomènes décrits ci-dessus, consiste en ce que le dispositif d'échappement est agencé pour faciliter le mouvement des gaz dans le sens de l'échappement et, au con traire, pour le freiner dans le sens contraire.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, et, en détail à plus grande échelle à la fig. 2, le tube 7 a la forme d'un tronc de cône de conicité i, évasé vers l'extérieur, cette conicité i étant de l'ordre de 1 à 2 % par exemple.
L'augmentation de la section offerte au passage des gaz au fur et à mesure qu'ils s'échappent facilite ce mouvement, mais, in versement, si la queue de la colonne de gaz se détend vers l'arrière, cette section de passage décroît et gêne ce retour, ce qui con court à empêcher le retour des gaz dans le cylindre et, par conséquent, à amléliorer encore le fonctionnement.
Dans la forme d'exécution suivant la fig. 3, le tube fixe 7 pénètre dans un pot d'échappement 10, et son extrémité est coiffée, à l'intérieur de ce pot d'échappement, d'un tube coulissant 11 ayant son fond 11a fermé, de sorte que l'échappement de la colonne de gaz se fait suivant le trajet indi qué par les flèches F1. Le fond 11a du tube coulissant 11, et la partie 10a de la paroi du pot d'échappement 10 que traverse le tube 7 forment des déflecteurs facilitant les chan gements du sens du mouvement des gaz.
En déplaçant le tube mobile 11 jusqu'à une position telle que celle figurée en traits mixtes, on augmente d'une quantité V le vo lume de gaz contenu dans le tube d'échappe ment, et cette nouvelle disposition correspond à une vitesse plus faible du moteur. Enfin, suivant une disposition analogue à celle décrite, le tube 7 et la partie tubulaire 10b du pot 10 qui entoure les tubes 7 et 11 ont des formes évasées vers l'extérieur.
Suivant la forme d'exécution représentée à la fig. 4, la, partie tubulaire 11 du disposi tif d'échappement précédent est remplacée par un autre tube 12, également à fond fermé 12a, et solicaire d'un guide 13 qui coulisse sur le tube 7 et, de plus, un autre tube 14 coulisse sur le tube 7 et sur l'extrémité du tube 12, de sorte qu'en déplaçant ces deux tubes 12, 14, simultanément ouséparénment, on dispose d'une plus grande marge de réglage et on peut effectuer ce réglage de façon plus précise.
Bien entendu, on pourrai, prévoir, pour actionner les moyens de réglage décrits, ou tous autres équivalents, une commande appro priée quelconque, automatique ou à main; on pourra, par exemple, prévoir, entre ces moyens de réglage et le dispositif permettant de faire varier le régime du moteur (coin- mande d'admission de combustible, par exem ple ), une connexion telle qu'on effectue auto- matiquement toutees les modifications néces saires en manaeuvrant ce dispositif.
On pourra encore prévoir, accessoirement, sur le dispositif d'échappement, un méca- nisme d'obturation approprié quelconque, par exemple pour permettre de très bas régimes du moteur; on pourra prévoir un clapet de retenue contribuant à empêcher le retour .des gaz d'échappement dans le cylindre. Pour les faibles vitesse", on peut, en effet, assez faci lement réaliser un clapet dont l'inertie n'ap porte pas de trouble dans le fonctionnement du moteur.
Ce clapet ou autre mécanisme obturateur pourra, être agencé de telle façon qu'on puisse le mettre hors de. fonction, à vo lonté, ou automatiquement, pour la marche en. régime normal.
Enfin, pour permettre, le démarrage -et le lancement du. moteur, c'est-à-dire sa marche à des régimes anormaux, pour lesquels les<B>phé-</B> nomènes décrit: ne se produisent plus dans les mêmes conditions, et n'assureraient plus un fonctionnement; satisfaisant du moteur, an peut prévoir l'emploi d'un dispositif approprié quelconque agence pour souffler de l'air dans le cylindre et empêcher ainsi le retour des gaz d'échappement. La pression d'air nécessaire est d'ailleurs très faible et le dispositif à utiliser peut être des plus simple.
Dans le cas particulier d'un moteur à suralimentation par compresseur - moteur d'aviation, par exemple - cette disposition est susceptible d'être réalisée de façon remar quablement simple, ce compresseur pouvant être utilisé pour le soufflage de l'air dans le cylindre au moment de la mise en marche, éventuellement sous l'action d'une commande automatique qui arrêterait ensuite ce souf flage quand le régime normal est atteint. Dans le cas d'un moteur d'aviation muni d'un compresseur pour le vol aux hautes alti tudes, cette commande automatique produira le soufflage au moment du démarrage, mettra le compresseur hors de fonction pour le vol à altitude moyenne, puis le remettra en fonc tion pour les hautes altitudes.
Pour mettre en #uvre le procédé, on pourrait aussi utiliser un moteur à pistons opposés présentant des lumières d'échappe ment et d'admission commandées respective ment par l'un et par l'autre des pistons. Ce moteur pourrait, par exemple, être destiné à fonctionner à la vitesse de 1500 tours par minute et présenter alors les caractéristiques suivantes: Cylindrée effective . . .
N 600 cm3 Alésage . . . . . . . . . 65 mm Course du piston commandant les lumières d'échappement . . 120 mm Longueur de la bielle de ce piston 230 mm Course du piston commandant les lumières d'admission . . . 90 mm Longueur de la bielle de ce piston 578 mm Décalage des manivelles . . . 162,5 Distance entre les points morts intérieurs des pistons . . . 12,5 mm Hauteur des lumières d'échap- pement . . . . . . . . 16 mm Largeur totale des lumières d'échappement . . . . . 136 mm Distance entre le point mort exté rieur correspondant et le bord extérieur des lumières d'échap pement . . . . . . . . 0 mm Hauteur des lumières d'admission 15 mm Largeur totale des lumières d'admission . . . . . . 144 mm Distance entre le point mort exté rieur du piston correspondant et le bord extérieur des lumiè res d'échappement . . . .
1,8 mm Avec le décalage des manivelles indiqué, le piston correspondant aura découvert les lumières d'échappement sur une hauteur d'en viron 9 mm lorsque s'ouvrent les lumières d'admission, et au moment de la fermeture des lumières d'échappement, les lumières d'admission sont encore ouvertes sur une hauteur de 8 mm environ.
L'inventeur a constaté qu'un tel moteur marchait régulièrement de la façon décrite.