Moteur à combustion interne La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne à quatre temps pour quatre tours du vilebrequin.
Ce moteur est caractérisé en ce qu'il comprend un balancier oscillant autour d'un axe fixe et dont une extrémité est articulée à une bielle articulée au piston, l'autre extrémité étant articulée à une bielle articulée sur un maneton du vilebrequin, de manière que le vilebrequin tourne d'un tour complet plus un certain angle pendant chacune des courses d'admis sion et de détente, et d'un tour moins cet angle pen dant chacune des courses de compression et d'échap pement,
ainsi qu'un mécanisme entraîné par le vile brequin et agencé de manière qu'au moment où le balancier parvient à la position pour laquelle l'axe du vilebrequin et les axes d'articulation de la bielle de vilebrequin se trouvent dans un même plan, il applique au balancier une force élastique tendant à lui faire poursuivre sa rotation dans le même sens, ceci afin que, lors du virage du moteur, quand l'iner tie des pièces en mouvement est insuffisante, le balancier passe cette position dans le sens corres pondant au calage correct du moteur.
Le rendement du moteur est augmenté, du fait que les temps d'admission et de détente du gaz sont plus longs et que ceux de compression et d7échappe- ment sont plus courts.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution du moteur objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe en élévation d'un moteur Diesel.
La fig. 2 est une coupe développée, vue en plan, suivant la ligne brisée II-II passant par les axes 8, 9, 6, 5, 22, 23.
Les fig. 3 à 6 représentent la valeur de la rota tion du vilebrequin pour chaque temps du cycle. La fig. 7 est une vue en élévation du méca nisme de calage des organes moteurs.
La fig. 8 est une coupe en plan passant par les différents axes du mécanisme de calage des organes moteurs.
Les fig. 9 et 10 sont des diagrammes explicatifs. La fig. 11 montre un détail.
Les fig. 12 et 13 montrent le principe de la transmission par rapport au montage classique.
La fig. 14 est une représentation schématique d'une variante.
Le moteur suivant les fig. 1, 2, 7, 8 et 11 com prend un cylindre 36 dans lequel se déplace un pis ton 20, lequel est relié à l'un des bras d'un balan cier 24 par une bielle 21 au moyen d'axes 22 et 23. Le balancier 24 comporte un axe 5 autour duquel il oscille alternativement. A l'extrémité de l'autre bras du balancier 24 est articulée en 6 une bielle 7 qui transmet les efforts moteurs -au maneton 9 d'un vilebrequin 8.
Pour le sens de rotation, indiqué par la flèche 19, les valeurs de la rotation du vilebrequin 8, pour chaque :temps du cycle, sont les suivants Admission: le piston 20 descend et la rotation s'effectue sur plus d'un tour de vilebrequin (fig. 3). Compression: le piston 20 monte et la rotation du vilebrequin complète le deuxième tour, (fig. 4). Détente : le piston redescend et la rotation s'ef fectue à nouveau sur plus d'un tour de vilebrequin (fig. 5).
Echappement : le piston remonte et la rotation complète le quatrième tour de vilebrequin (fig. 6). Les quatre temps du cycle s'effectuent sur qua tre tours de vilebrequin, grâce à la disposition parti culière du vilebrequin 8 par rapport au balancier 24.
La vitesse du vilebrequin étant constante, le temps d'admission s'effectue avec une vitesse de pis- ton moindre, comparativement à la compression et à l'échappement, puisqu'il lui faut plus d'un tour de vilebrequin (fia. 3), pour effectuer une course de piston ce qui provoque une admission lente qui améliore le coefficient de remplissage et le refroi dissement du piston.
La compression qui complète le deuxième tour de vilebrequin (fig. 4), est proportionnellement plus rapide. Il lui faut moins d'un tour de vilebrequin pour effectuer une course de piston. Cela a pour effet d'améliorer l'étanchéité par la vitesse plus grande du piston, et le rendement de ce temps par la réduction plus rapide du volume de compression.
La détente, seule course motrice du cycle, s'ef- fectue sur plus d'un tour de vilebrequin (fig. 5). L'échappement s'effectue sur moins d'un tour de vilebrequin (fig. 6), donc, avec une vitesse de piston plus grande.
Il existe un point neutre A lorsque la bielle 7 se trouve dans l'alignement des axes du balancier 24 et du vilebrequin 8 comme le montre schématique ment la fig. 9.
Ce point neutre est passé pendant la marche du moteur, au moyen de l'inertie des pièces à mouve ment alternatif, mais au démarrage du moteur, ou lors du virage à main, les inerties de ces pièces sont minimes et le pied de bielle 6 pourrait, après avoir parcouru le secteur B-A par exemple, avoir ten dance à ne pas dépasser le point A et revenir en arrière.
Pour éviter ceci, un collier muni d'un bras 29 tourne librement sur l'axe 5 du balancier 24 et est élastiquement solidaire de celui-ci, ce qui lui per met d'absorber les écarts angulaires déjà cités tout en sollicitant le balancier 24. Deux ressorts 30 et 31 placés dans des logements du collier ont chacun une extrémité qui prend appui sur le balancier 24 et l'autre extrémité sur le collier. Une biellette 25 arti culée au bras 29 est articulée sur un pivot d'un pla teau 26.
Le plateau 26 est entraîné à la demi-vitesse du vilebrequin 8 par l'intermédiaire de l'arbre à cames 28, qui tourne au quart de la vitesse du vilebrequin, au moyen d'un engrenage multiplicateur 27.
Au virage à main ou au démarrage, le vilebre quin 8 entraîne le plateau 26 avec lequel il est syn chronisé et entraîne également le mécanisme alter natif 7, 24, 21, 20. Au moment du passage du point neutre A, l'action du mécanisme décrit oblige le pied de bielle 6 à parcourir le secteur déterminé par le calage du moteur.
Dès que le mécanisme alternatif 7, 24, 21 et 20 a acquis une inertie suffisante, le point neutre A se passe automatiquement dans le sens voulu.
Dans une variante, la biellette 25 pourrait être directement articulée sur l'un des bras du balancier 24, en étant elle-même agencée pour absorber élas- tiquement les écarts angulaires. Ce pourrait être également le plateau 26 qui comporte. les organes élastiques. Suivant la fig. 9, on remarquera que, lorsque la bielle 7 est au passage du point neutre A, les qua tre axes 9, 8, 6, 5 se trouvent dans un même plan.
Afin de permettre des usinages moins précis, l'axe 6 est constitué par un excentrique 35 de très faible amplitude (fig. 11), permettant un léger man que d'alignement comme le montre le schéma de la fia. 10.
Un ressort 34, fixé sur le balancier 24 à une de ses extrémités 32, se loge dans l'excentrique 35 à l'autre de ses extrémités 33. Le ressort 34 permet une certaine flexion sans toutefois permettre à l'ex centrique 35 de tourner.
Toutefois l'excentrique 35 pourrait aussi être libre de tourner.
Les fig. 12 et 13 montrent schématiquement la différence de transmission entre un moteur classique (fig. 12) et le moteur décrit (fig. 13).
Pour une même course, un déplacement K du piston depuis le point mort haut donne, pour un moteur classique, une rotation L sur le vilebrequin (fig. 12). Le même déplacement K donne dans le cas du moteur décrit, une rotation de vilebrequin repré sentée par l'angle M (fig. 13) quia une valeur de plus du double par rapport à la disposition classique.
La fig. 14 montre d'une façon schématique, une variante dans laquelle deux cylindres sont ac couplés au même balancier 24.
Cette disposition permet de diminuer de façon notable le poids et le volume.
Internal combustion engine The present invention relates to a four-stroke internal combustion engine for four revolutions of the crankshaft.
This engine is characterized in that it comprises a balance oscillating about a fixed axis and one end of which is articulated to a connecting rod articulated to the piston, the other end being articulated to a connecting rod articulated on a crankpin of the crankshaft, so that the crankshaft turns one full revolution plus a certain angle during each of the intake and expansion strokes, and one revolution less that angle during each of the compression and exhaust strokes,
as well as a mechanism driven by the crankshaft and arranged so that when the balance reaches the position for which the axis of the crankshaft and the articulation axes of the crankshaft connecting rod are in the same plane, it applies to the balance an elastic force tending to make it continue its rotation in the same direction, this so that, when the engine turns, when the inertia of the moving parts is insufficient, the balance passes this position in the corresponding direction corresponding to the correct engine timing.
Engine efficiency is increased because the intake and expansion times of the gas are longer and the compression and exhaust times are shorter.
The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the engine which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a sectional elevation of a diesel engine.
Fig. 2 is a developed section, plan view, along the broken line II-II passing through the axes 8, 9, 6, 5, 22, 23.
Figs. 3 to 6 represent the value of the crankshaft rotation for each cycle time. Fig. 7 is an elevational view of the timing mechanism of the driving members.
Fig. 8 is a plan section passing through the various axes of the timing mechanism of the driving members.
Figs. 9 and 10 are explanatory diagrams. Fig. 11 shows a detail.
Figs. 12 and 13 show the principle of the transmission compared to the conventional assembly.
Fig. 14 is a schematic representation of a variant.
The motor according to fig. 1, 2, 7, 8 and 11 com takes a cylinder 36 in which moves an udder 20, which is connected to one of the arms of a balan cier 24 by a connecting rod 21 by means of pins 22 and 23 The balance 24 has an axis 5 around which it oscillates alternately. At the end of the other arm of the balance 24 is articulated in 6 a connecting rod 7 which transmits the engine forces - to the crankpin 9 of a crankshaft 8.
For the direction of rotation, indicated by arrow 19, the values of the rotation of the crankshaft 8, for each: cycle time, are as follows Admission: the piston 20 descends and the rotation takes place over more than one revolution of crankshaft (fig. 3). Compression: the piston 20 rises and the rotation of the crankshaft completes the second revolution, (fig. 4). Relaxation: the piston goes back down and rotation takes place again for more than one revolution of the crankshaft (fig. 5).
Exhaust: the piston goes up and rotation completes the fourth revolution of the crankshaft (fig. 6). The four strokes of the cycle are carried out on four crankshaft turns, thanks to the particular arrangement of the crankshaft 8 relative to the balance 24.
Since the speed of the crankshaft is constant, the intake time is effected with a lower piston speed, compared to compression and exhaust, since it takes more than one revolution of the crankshaft (fia. 3 ), to perform a piston stroke which causes a slow admission which improves the filling coefficient and the cooling of the piston.
The compression which completes the second revolution of the crankshaft (fig. 4) is proportionately faster. It takes less than one revolution of the crankshaft to complete a piston stroke. This has the effect of improving the seal by the higher speed of the piston, and the efficiency of this time by the faster reduction of the compression volume.
The rebound, the only driving stroke of the cycle, is carried out over more than one revolution of the crankshaft (fig. 5). The exhaust takes place over less than one revolution of the crankshaft (fig. 6), therefore, with a higher piston speed.
There is a neutral point A when the connecting rod 7 is in alignment with the axes of the balance 24 and the crankshaft 8 as shown schematically in FIG. 9.
This neutral point is passed while the engine is running, by means of the inertia of the reciprocating parts, but when the engine is started, or when turning by hand, the inertias of these parts are minimal and the small end 6 could, after having traversed sector BA for example, tend not to exceed point A and go back.
To avoid this, a collar provided with an arm 29 rotates freely on the axis 5 of the balance 24 and is elastically secured to the latter, which allows it to absorb the angular differences already mentioned while stressing the balance 24 Two springs 30 and 31 placed in the housings of the collar each have one end which bears on the balance 24 and the other end on the collar. A rod 25 articulated to the arm 29 is articulated on a pivot of a plate 26.
The plate 26 is driven at half the speed of the crankshaft 8 via the camshaft 28, which rotates at quarter of the speed of the crankshaft, by means of a multiplier gear 27.
When turning by hand or when starting, the quin crankshaft 8 drives the plate 26 with which it is synchronized and also drives the native alter mechanism 7, 24, 21, 20. When passing the neutral point A, the action of the mechanism described obliges the small end 6 to travel the sector determined by the engine timing.
As soon as the reciprocating mechanism 7, 24, 21 and 20 has acquired sufficient inertia, the neutral point A automatically passes in the desired direction.
In a variant, the connecting rod 25 could be directly articulated on one of the arms of the balance 24, itself being designed to elastically absorb the angular differences. It could also be the plate 26 which comprises. elastic organs. According to fig. 9, it will be noted that, when the connecting rod 7 is at the passage of the neutral point A, the four axes 9, 8, 6, 5 lie in the same plane.
In order to allow less precise machining, the axis 6 is formed by an eccentric 35 of very low amplitude (fig. 11), allowing a slight man that alignment as shown in the diagram of the fia. 10.
A spring 34, fixed to the balance 24 at one of its ends 32, is housed in the eccentric 35 at the other of its ends 33. The spring 34 allows a certain bending without however allowing the eccentric 35 to rotate. .
However, the eccentric 35 could also be free to rotate.
Figs. 12 and 13 schematically show the difference in transmission between a conventional motor (fig. 12) and the motor described (fig. 13).
For the same stroke, a displacement K of the piston from top dead center gives, for a conventional engine, a rotation L on the crankshaft (fig. 12). The same displacement K gives, in the case of the engine described, a crankshaft rotation represented by the angle M (fig. 13) which has a value of more than double compared to the conventional arrangement.
Fig. 14 schematically shows a variant in which two cylinders are coupled to the same balance 24.
This arrangement makes it possible to significantly reduce the weight and the volume.