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"Procédé pour faciliter la mise en marche de moteurs, en particulier de moteurs à huile."
La présente invention concerne un procédé pour faciliter la mise en marche de moteurs à combustion inter- ne monocylindriques ou polycylindriques, à deux ou à quatre temps et à injection du combustible. En particulier dans les moteurs à huile de ce genre, l'air est fortement comprimé dans le cylindre et le combustible est alors injecté dans l'air comprime* Pour la mise en marche de semblables mo- teurs il faut donc, si l'on ne prend pas de mesures spé- ciales, des puissances réellement très considérables.
Pour faciliter la mise en marche de ces moteurs 1 on réduit souvent la compression élevée du fonctionnement
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normal, par l'ouverture d'organes particuliers d'échappe- ment d'air ou par une commande appropriée de l'échappement du cylindre. Le couple nécessaire pour le démarrage devient ainsi plus petit et le moteur de démarrage ou le dispositif servant à la mise en marche amené rapidement le moteur à une certaine vitesse sans nécessiter pour cela une force trop considérable.
La force vive emmagasinée lors de cette opération dans la machine et en particulier dans son volant doit alors, lorsqu'on revient à la forte compression, co- opérer avec l'effort du démarreur pour vaincre ces pres- sions de compression plus élevées, jusqu'à ce que le mo- teur démarre.
Mais on a observé que même lors du démarrage sui- vant le procédé connu qui vient d'être décrit, on consomme encore une puissance de démarrage relativement grande, par- ce que le couple de mise en marche n'est réduit que pendant la première partie du lancement tandis que dans la seconde partie, lorsqu'on donne de nouveau aux cylindres la coin- presbicn plus élevée, ce couple augmente considérablement, En cutre, avec ce procédé, les cylindres se remplissent complètement avant chaque course de compression, d'une nou- velle quantité d'air froid qui est de nouveau expulsée en partie sans avoir été comprimée. Ce violent balayage par l'air enlève aux parois des cylindres une grande partie de la chaleur de compression absorbée.
La chaleur nécessaire peur l'allumage dans les cylindres ne s'obtient donc que très tard ou même pas du tout dans des cas défavorables; la seconde partie de l'opération de démarrage dure en tous cas très longtemps et consomme encore toujours une grande puissance.
Le procédé suivant la présente Invention permet de faciliter considérablement le démarrage de moteurs à combus-
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tien interne à injection de combustible, en particulier de moteurs à huile, en comparaison des procédés connus, Sui- vant la nouveau procède, la quantité d'air frais entrant dans le cylindre avant la ccurse de compression est réglée de telle façon qu'on obtient, aux vitesses de mise en marche, une compression plus faible que celle qui serait obtenue avec un remplissage complet d'air, de sorte que d'une part le couple de mise en marche nécessaire reste plus petit qu'en cas de compression normale et que d'autre part l'allu- mage du combustible, qui n'est avantageusement injecté dans l'air comprimé qu'après quelques courses,est favorisé parce que,
contrairement à. ce qui se produit dans les procédés connus décrits plus haut, l'air froid ne balaye plus le cylindre sans avoir été comprimé au préalable. L'obtention de ce résultat grâce au nouveau procédé a été corroborée de façon indiscutable par de nombreux essais.
Le dessin représente diverses possibilités d'appli- cation et différents exemples de réalisation du nouveau pro- cédé.
Les figs. 1 et 2 représentent un moteur à huile à quatre cylindres et à quatre temps, en élévation de côte et en vue de dessus. Les pièces de la distribution à soupapes ont été supprimées pour plus de simplicité.
La fige 3 montre comrne premier exemple de réalisa- tion une coupe longitudinale faite dans un cylindre et un piston du moteur à quatre temps représenté sur les fige.
1 et 2.
Sur la fig. 4 est représenté en coupe par un cylin- dre et un piston d'un moteur à quatre temps, un second exem- ple d'application ne différant essentiellement du premier que par la ferme du piston.
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La fige 5 représente le troisième exemple de réa- lisation et montre, en coupe longitudinale par un' cylindre et un pistcn d'un moteur à deux temps, comment le nouveau procède peut s'appliquer aux moteurs de ce genre.
La fige 6 montre une coupe transversale par la ligne A-B de la fige 4 mais à une autre échelle que celle- ci, cette coupe passant par l'organe d'étranglement' prevu dans le canal d'entrée d'air.
La fig. 7 montre un développement après sectionne-
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ment par la ligne 1-11 de la,fi68 6.
Sur les figs. 1 et 2 a désigne le carter du vile- brequin d'un moteur à huile à quatre cylindres et à quatre tempe. Les cylindres sont désignés par z et le volant monté sur le vilebrequin par b;c est un moteur électrique de dé- marrage, fixé sur le carter, alimenté par une batterie d et commandé d'une manière connue au moyen d'un commutateur e.
Dans les tubulures d'aspiration d'air des 'cylindres sent disposés des obturateurs rotatifs D au moyen desquels on peut étrangler le passage de l'air aspiré lors de la mise en marche. Tous les obturateurs peuvent être déplacés au moyen d'une tringle commune f. L'échappement de tous les cylindres est évacué par un tuyau d'échappement à branche- ments g.
Sur les figs,. 3 à 5 représentant en coupe longi- tudinale les trois exemples de réalisation, on a désigné de façon correspondante les cylindres par z, leurs culasses par h, les pistons par .1, les conduits d'admission d'air par k, les tuyères d'injection de combustible par et les canaux d'échappement par n;o est la soupape d'admission et p la soupape d'échappement des moteurs à quatre temps sui- vant les figs. 3 et 4.
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L'obturateur D destiné à étrangler l'arrivée d'air dans la tubulure d'aspiration a reçu la même forme dans les trois exemples. Son enveloppe est fixée par une bride au ca- nal d'admission d'aire. Elle possède, comme on le voit en particulier sur la fige 6, des lumières qu en face desquel- les peuvent être amenées des lumières ± ou des parties plei- nes a de l'organe rotatif t de l'obturateur. La rotation de l'organe t est commandée au moyen de la tringle .1 déjà. mentionnée, qui est articulée à un levier u. Ce dernier attaque un axe v fixé au fond de l'organe rotatif de l'ob- turateur.
La forme des lumières 1: de l'organe t se voit clairement sur le développement, représenté à la fig. 7, de la surface de cet organe. Les arêtes w qui, dans les lumières r, servent à commander le passage de l'air, pré- sentent une échancrure x en dent de scie.
Pour le démarrage du moteur, on place d'abord les obturateurs dans une position telle que les lumières de l'enveloppe soient complètement fermées par les parties plienes s de sorte que, lors de la course d'aspiration du piston, il ne peut entrer dans le cylindre que des quantités d'air très petites ou nulles. Le démarreur est alors mis en marche. Lorsqu'il a imprimé au moteur à huile une vitesse de rctation suffisante, on place les obturateurs dans une position telle que les échancrures x se trouvent entière- ment ou partiellement en face des lumières q.
Par suite de la vitesse à laquelle le moteur tourne alors, le cylin- dre ne peut pas se remplir complètement d'air lors de la course d'aspiration, car la section transversale ainsi créée dans l'obturateur est beaucoup trop petite pour per- mettre ce remplissage. Or, lorsque les cylindres ne se rem-
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plissent d'air que partiellement, il ne se prcduit lors de la compression qu'une partie seulement de la pression ob- tenue en cas de remplissage complet. Le moteur de démar- rage, avec l'aide de la force vive emmagasinée alors dans le vêlant, peut vaincre cette pression de compressicn ré- auite, sans que la vitesse de rotation diminue trop forte- ment.
Après quelques courses de compression, on provoque, par une commande appropriée de la pompe à combustible (non représentée), l'injection du combustible par la tuyère m dans l'air comprime dans le cylindre, où il se mélange à l'air chaud et s'aliume au contact de celui-ci. On peut aussi permettre à l'injection du combustible de se faire dès le début, bien que cela soit moins avantageux, en particu- lier pour les moteurs à huile.
Après que le moteur a démarré, on supprime l'é- tranglement de l'air par un déplacement approprié de la tringle ± de manière que les cylindres puissent se remplir complètement d'air à chaque course d'aspiration morne en cas de marche rapide de la machine.
Le second exemple de réalisation représenté sur la fig. 4 se distingue du premier, suivant la fig. 3, prin- cipalement par la conformation particulière donnée au piston.
Tandis que dans la première forme de réalisation, le fond du piston n'est que légèrement bombé vers le bas, le fond du piston du second exemple présente une chambre de combus- tion supplémentaire y. qui est reliée à la chambre de combus- tion principale par un étranglement z à travers lequel sont refoulés l'air comprimé ainsi que le combustible injecté dans la chambre de combustion principale. Le nouveau procédé de mise en marche s'est montré particulièrement avantageux peur les moteurs comportant un semblable refoulement des fluides.
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Dans le moteur à deux temps représenté sur la fige 5, se produit un refoulement analogue à celui décrit au sujet de la fige 4. La chambre de combustion supplémen- taire v, avec son rétrécissement z, est formée ici non dans le piston mais dans la culasse du cylindre ; elle pourrait d'ailleurs aussi bien être disposée dans le pistcn ou dans le cylindre même, sous la forme d'une poche latérale, ou d'autre façon appropriée.
Pour empêcher que, lors de la mise en marche du' moteur à deux temps suivant la fig. 5, dont les lumières d'admission et d'échappement sont commandées par le piston, il puisse se produire, malgré l'étranglement du côté de l'aspiration, une rentrée d'air par l'échappement et un remplissage du cylindre lorsque le piston découvre les lu- mières d'échappement,on a disposé dans le canal d'échape- ment n une soupape de retenue r qui est placée, avant la mise en marche, dans la position représentée et qui après le démarrage est ramenée en arrière et est immobilisée dans cette position d'une manière quelconque.
La soupape E indiquée sur la fige 5 dans la culasse du cylindre sert au départ de l'air du cylindre lors du dé- marrage . si cette soupape E n'était pas prévue, an devrait, en particulier lorsque le piston se trouve dans le voisinage des lumières de distribution, produire la mise en marche avec la pleine compression parce que l'air contenu dais le cylindre ne pourrait pas s'échapper, corme dans le moteur à quatre temps, par une soupape d'échappement située au-dessus du piston. La soupape E est représentée sur le dessin sous la forme d'un robinet et est munie en outre d'une soupape de re- tenue à bille, soumise à l'action d'un ressort.
Ceci empêche que, lors de la course d'aspiration qui fait suite à la cour-
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se d'évacuation de l'air, il se produise de nouveau une rentrée d'air dans le cylindre par le purgeur d'air. Le robinet E pour l'évacuaticn de l'air peut être accouplé d'une manière appropriée aux obturateurs rotatifs D servant à étrangler l'arrivée d'air, de façon que tous ces organes puissent être manoeuvres d'un seul endroit.
La conformation de la soupape de retenue R et du purgeur d'air E, de même que la forme et la disposition de la chambre de combustion supplémentaire % et au rétré- cissement z n'ont qu'un rapport indirect avec la présente invention, de sorte qu'on peut adopter pour toutes ces pièces des constructions très différentes.
Dans les moteurs à quatre temps, la chambre de combustion supplémentaire ne doit pas nécessairement être disposée dans le piston comme on l'a représenté; elle pour- rait aussi, comme dans le moteur à deux temps de la fig. 5, être placée dans le fond du cylindre ou sur celui-ci, sous la forme d'une poche latérale.
La caractéristique principale de l'inventicn est, en résumé, la réduction du remplissage d'air du cylindre . lors de la mise en marche. On peut naturellement réaliser cette idée de différentes manières. La présente invention n'est donc aucunement liée à l'emploi des obturateurs ro- tatifs indiqués dans les exemples représentés. A la place de ces obturateurs, on peut naturellement employer des or- ganes d'étranglement quelconques, on pourrait aussi pro- duire le remplissage partiel par une modification appropriée de la commande de la soupape d'aspiration.
Ainsi par exem- ple , en déplaçant la came commandant la soupape d'aspira- tion, on pourrait provoquer lors du démarrage une levée plus courte, ou également une levée moins forte de cette @
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soupape, ce qui produirait un certain étranglement de l'ad- mission. Lorsque le cylindre comporte plusieurs soupapes d'aspiration, on peut aussi maintenir fermées lors du dé- marrage toutes les soupapes sauf une.
Il va de soi qu'on peut également prévoir dans les cylindres des soupapes particulières qui, en dehors de l'étranglement de l'air au démarrage, n'ont à, remplir aucune autre fonction.
L'invention peut s'appliquer à tcus les genres de moteurs à combustion interne dans lesquels le combustible est injecté, Le nouveau procédé s'est toutefois montre par- ticulièrement avantageux peur les moteurs à huile.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Method for facilitating the starting of engines, in particular oil engines."
The present invention relates to a method for facilitating the starting of single-cylinder or poly-cylinder, two or four-stroke internal combustion engines with fuel injection. In particular in oil engines of this kind, the air is strongly compressed in the cylinder and the fuel is then injected into the compressed air. * To start such engines it is therefore necessary, if one does not take special measures, really very considerable powers.
To facilitate the starting of these engines 1 is often reduced the high compression of the operation
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normal, by opening special air exhaust units or by appropriate control of the cylinder exhaust. The torque required for starting thus becomes smaller and the starting motor or the device serving for starting quickly brings the motor to a certain speed without requiring too much force for this.
The live force stored during this operation in the machine and in particular in its flywheel must then, when returning to high compression, co-operate with the starter force to overcome these higher compression pressures, up to 'until the engine starts.
However, it has been observed that even during the start-up following the known method which has just been described, a relatively large starting power is still consumed, because the starting torque is reduced only during the first. part of the launch while in the second part, when the cylinders are given the higher coin-presbicn again, this torque increases considerably. In addition, with this process, the cylinders fill completely before each compression stroke, with a further quantity of cold air which is again partly expelled without having been compressed. This violent air sweep removes a large part of the heat of compression absorbed from the walls of the cylinders.
The heat necessary for ignition in the cylinders is therefore only obtained very late or even not at all in unfavorable cases; the second part of the starting operation lasts in any case a very long time and still consumes a great deal of power.
The method according to the present invention makes it possible to considerably facilitate the starting of combustion engines.
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internal fuel injection, in particular of oil engines, in comparison with known methods, Following the new procedure, the quantity of fresh air entering the cylinder before the compression rate is regulated in such a way that obtains, at the starting speeds, a lower compression than that which would be obtained with a complete filling of air, so that on the one hand the necessary starting torque remains lower than in the case of normal compression and that on the other hand the ignition of the fuel, which is advantageously injected into the compressed air only after a few strokes, is favored because,
unlike. which occurs in the known methods described above, the cold air no longer sweeps the cylinder without having been compressed beforehand. Obtaining this result with the new process has been indisputably corroborated by numerous tests.
The drawing shows various application possibilities and different exemplary embodiments of the new process.
Figs. 1 and 2 show a four-cylinder, four-stroke oil engine, in elevation and in top view. The parts of the valve timing have been omitted for simplicity.
Fig. 3 shows, as a first exemplary embodiment, a longitudinal section made in a cylinder and a piston of the four-stroke engine shown in the figs.
1 and 2.
In fig. 4 is shown in section by a cylinder and a piston of a four-stroke engine, a second application example differing essentially from the first only in the firmness of the piston.
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Fig. 5 represents the third exemplary embodiment and shows, in longitudinal section through a cylinder and a piston of a two-stroke engine, how the new procedure can be applied to engines of this kind.
Fig 6 shows a cross section through line A-B of Fig 4 but on a different scale than this, this section passing through the throttle member 'provided in the air inlet channel.
Fig. 7 shows a development after section
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ment by line 1-11 of the, fi68 6.
In figs. 1 and 2 a designate the crankcase of the crankshaft of a four-cylinder, four-temple oil engine. The cylinders are designated by z and the flywheel mounted on the crankshaft by b; c is an electric starting motor, fixed to the crankcase, supplied by a battery d and controlled in a known manner by means of a switch e .
In the air intake pipes of the sent cylinders rotary shutters D by means of which it is possible to restrict the passage of the air sucked in during start-up. All shutters can be moved by means of a common rod f. The exhaust of all cylinders is discharged through an exhaust pipe with g connections.
In figs ,. 3 to 5 showing the three exemplary embodiments in longitudinal section, the cylinders have been designated by z, their heads by h, the pistons by .1, the air intake ducts by k, the nozzles fuel injection through and the exhaust channels through n; o is the intake valve and p is the exhaust valve of four-stroke engines as shown in figs. 3 and 4.
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The shutter D intended to throttle the air inlet in the suction pipe was given the same shape in the three examples. Its casing is fixed by a flange to the air intake channel. It has, as can be seen in particular in fig. 6, lights which in front of which can be brought lights ± or solid parts of the rotary member t of the shutter. The rotation of the member t is controlled by means of the rod .1 already. mentioned, which is hinged to a lever u. The latter attacks an axis v fixed to the bottom of the rotary member of the shutter.
The shape of the lumens 1: of the organ t is clearly seen in the development, shown in fig. 7, of the surface of this organ. The edges w which, in the slots r, serve to control the passage of air, have a sawtooth notch x.
To start the engine, the shutters are first placed in a position such that the openings of the casing are completely closed by the folded parts so that, during the suction stroke of the piston, it cannot enter. very little or no air in the cylinder. The starter is then started. When it has imparted sufficient rotational speed to the oil engine, the shutters are placed in a position such that the notches x are entirely or partially opposite the openings q.
Due to the speed at which the engine is running, the cylinder cannot fill completely with air during the suction stroke, because the cross-section thus created in the shutter is much too small to allow put this filling. However, when the cylinders do not refill
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air creases only partially, only part of the pressure is produced during compression when fully filled. The starter motor, with the help of the living force then stored in the caliper, can overcome this reduced compression pressure, without the speed of rotation falling too sharply.
After a few compression strokes, by appropriate control of the fuel pump (not shown), the fuel is injected through the nozzle m into the compressed air in the cylinder, where it mixes with the hot air. and aliume in contact with it. The fuel injection can also be allowed to take place from the start, although this is less advantageous, particularly for oil engines.
After the engine has started, the air throttle is removed by a suitable displacement of the rod ± so that the cylinders can be completely filled with air with each dull suction stroke in case of fast running. of the machine.
The second exemplary embodiment shown in FIG. 4 differs from the first, according to FIG. 3, mainly by the particular conformation given to the piston.
While in the first embodiment the bottom of the piston is only slightly downwardly domed, the bottom of the piston in the second example has an additional combustion chamber y. which is connected to the main combustion chamber by a constriction z through which the compressed air and the fuel injected into the main combustion chamber are discharged. The new starting process has been shown to be particularly advantageous for engines having a similar backflow of fluids.
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In the two-stroke engine shown in fig 5, there is a discharge similar to that described for fig 4. The additional combustion chamber v, with its constriction z, is here formed not in the piston but in the cylinder head; it could moreover just as well be arranged in the pistcn or in the cylinder itself, in the form of a side pocket, or other suitable manner.
In order to prevent that, when starting the two-stroke engine according to fig. 5, the intake and exhaust ports of which are controlled by the piston, it may occur, despite the restriction on the intake side, a re-entry of air by the exhaust and filling of the cylinder when the piston uncovers the exhaust lights, a non-return valve r has been placed in the exhaust channel n which is placed, before starting up, in the position shown and which, after starting, is brought back and is immobilized in this position in some way.
The valve E shown in fig 5 in the cylinder head serves to supply the air from the cylinder during start-up. if this valve E was not provided, an should, in particular when the piston is in the vicinity of the distribution ports, produce the start up with full compression because the air contained in the cylinder could not s 'escape, like in the four-stroke engine, through an exhaust valve located above the piston. The valve E is shown in the drawing as a tap and is further provided with a spring loaded ball check valve.
This prevents that during the suction stroke following the stroke
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If the air is evacuated, air re-enters the cylinder through the air vent again. The valve E for the evacuaticn of the air can be coupled in a suitable manner to the rotary shutters D serving to throttle the air inlet, so that all these parts can be operated from one place.
The shape of the check valve R and the air vent E, as well as the shape and arrangement of the additional combustion chamber% and the shrinkage z have only an indirect relationship with the present invention. so that very different constructions can be adopted for all these parts.
In four-stroke engines, the additional combustion chamber does not necessarily have to be arranged in the piston as shown; it could also, as in the two-stroke engine of FIG. 5, be placed in the bottom of the cylinder or on it, in the form of a side pocket.
The main feature of the invention is, in summary, the reduction in the air filling of the cylinder. when switching on. This idea can of course be realized in different ways. The present invention is therefore in no way linked to the use of the rotary shutters indicated in the examples shown. Instead of these plugs, of course, any throttling members can be employed, the partial filling could also be produced by a suitable modification of the control of the suction valve.
Thus, for example, by moving the cam controlling the suction valve, a shorter lift could be caused during start-up, or also a less strong lift of this @.
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valve, which would produce some throttling of the inlet. When the cylinder has several suction valves, it is also possible to keep closed when starting all the valves except one.
It goes without saying that special valves can also be provided in the cylinders which, apart from the restriction of the air at start-up, have no other function to fulfill.
The invention can be applied to all kinds of internal combustion engines into which fuel is injected. The new process has, however, been shown to be particularly advantageous for oil engines.
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