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Moteur à combustion interne
La présente invention a pour objet une disposition mécanique permettant de réaliser dans les moteurs à combustion interne des courses inégales du piston, pour les phases d'admission, de compression, de détente et d'échappement.
Ces courses inégales du piston sont obtenues suivant l'invention par la résultante du mouvement de rotation de l'arbre manivelle autour de son axe propre et d'un déplacement circulaire qui est communiqué à cet axe par l'intermédiaire de deux pignons égaux, l'un fixe et l'autre satellite, de telle manière que le maneton décri- ve une courbe du genre épicycloïde, présentant deux points hauts, aux fins de courses de compression et d'é- ohappement, et deux points bas aux fins de courses d'ad- mission et de détente.
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La symétrie de la courbe épicycloïde exige, pour que les courses obtenues ne soient pas égales deux à deux, que l'axe du cylindre ne coïncide pas avec l'axe de symétrie.
Les réalisations mécaniques concernant l'admission d'air et de combustible. l'allumage et l'échappement,, nont rien de spécial et peuvent être d'un type quelcon- que, et le dispositif s'applique aussi bien aux moteurs monocylindriques qu'aux moteurs polycylindriques.
Les caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante qui se réfère, à titre d'exemple, au moteur à deux cylindres, à distribution par tiroirs rotatifs représenté sur le dessin annexé.
La figure 1 est une coupe transversale, suivant
1-1 de la figure 2.
La figure 2 est une coupe longitudinale* suivant
2-2 de la figure 1, et
La figure 3 montre le tracé de la course épicyclot- dale de chaque maneton et des positions respectives du piston correspondant.
Dans chaque cylindre 1 et 2 se meut un piston 3 relié à un maneton 5 de l'arbre manivelle 6 par une bielle 4.
Cet arbre manivelle tourne dans une portée prévue sur un tourteau 7, qui peut lui-même tourner dans un logement réservé dans le carter 8.
Sur l'arbre manivelle 7 est fixé un pignon satellite 10 qui engrène avec un pignon fixe 11 solidaire du plateau 12 du carter.
Le tourteau T porte une couronne dentée extérieure 13 qui transmet le mouvement, par le pignon 14, à l'arbre moteur 15 porté par des paliers 16.
Les axes s 5,u v et x ± sont respectivement les
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W , "je u . tl... axes du maneton, du pignon 11 et du pignon 10, l'axe u v étant en outre l'axe de rotation du tourteau 7.
La distribution envisagée ici consiste en tiroirs rotatifs 17 et 19 disposés sur la culasse du moteur.
Une communication 21 est établie aux environs de la fin de la course de détente entre chaque cylindre 1 et 2 et le carter 8, entre les points 22 et 23.
Le fonctionnement du moteur ci-dessus décrit est le suivant;
Le moteur étant lancé, la poussée du piston agis- sant sur le maneton 5 tend à imprimer un mouvement de rotation au pignon satellite 10 autour de son axe x y; ce pignon ne pouvant entraîner le pignon 11 qui est fixé, roule sur celui-ci en imprimant au tourteau 7 un mouvement de rotation autour de son axe u v. En même temps, le maneton 5 décrit la courbe A, De mouvement de rotation du tourteam est directe ment transmis à l'arbre moteur 15 par les pignons 14.
La distribution étant réglée comme il convient par les tiroirs rotatifs 17 et 19, le cycle de l'axe du maneton se réalisera suivant les indications de la figu- re 3 :
Admission durant la course : a1 bl
Compression durant la course :b1 c1 Détente durant la course : t c1 d1
Echappement durant la course: d1 a1
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La forme de la courbe ép1ctclotds.le A peut être établie pour n'importe quel rapport désiré entre la cour- se d'admission et la course de détente: il suffit, dans ce but , de faire varier le rapport des distances entre
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les axes x v et 1. et u v et x v.
On peut d'autre part faire varier le rapport entre la course d'admission et la course de compression, en
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modifiant la position de l'axe du. cylindre par rapport à l'axe de symétrie de la courbe A.
La réalisation du. moteur qui vient d'être décrit permet d'obtenir les avantages suivants :
La compression peut être poussée jusqu'à obtention de 1 ' auto-allumage . D'autre part, si les différents élé- ments en fonction desquels on peut faire varier la forme de la courbe A. et l'angle o, sont déterminés de telle façon que les points a et ± coïncident et que la posi- tion du point ± corresponde sensiblement au fond du cy- lindre, la chambre d'explosion se trouve ainsi pratique- ment supprimée (dans les limites imposées par la cons- truction du piston et du cylindre ) et les gaz brûlés sont complètement évacués.
Il y a lieu de noter qu'à chaque tour de l'arbre autour manivelle/de l'axe u v, c'est-à-dire à chaque tour des blocs 7, correspond une explosion, ce qui donne au moteur une souplesse beaucoup plus grande que pour les moteurs à quatre temps actuels.
La communication établie par le conduit 21 entre le cylindre et l'intérieur du carter permet d'obtenir l'échappement à la pression atmosphérique/et à la tempéra- ture ambiante, quoique pour réaliser cette température, il soit nécessaire de pousser la détente jusqu'à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Quand le piston 3 découvre l'orifice 22, en fin de détente, l'air contenu dans le carter passe dans le cylindre lorsque la pression dans celui-oi est inférieure à la pression atmosphérique; comme on peut considérer que le carter est relativement étanche, il s'établir dans le carter un/vide sensiblement égal au vide dans le cylin- dre en fin de détente.
De cette façon le travail des gaz sur le piston est toujours positif pendant la détente
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ffl 1%0 1-1. - Il q - Le piston remontant dans le cylindre, les gaz brûlés sont de nouveau comprimés et si au moment où leur pres- sion atteint 1 K; le tiroir d'échappement 19 ouvre la communication entre le cylindre et l'atmosphère, les organes étant réglés dans ce but, les gaz s'échappent sans bruit dans l'atmosphère.
Toutes les calories fournies au moteur sont donc utilisées et d'ailleurs, pour éviter les pertes par les parois des cylindres, ces parois peuvent être oalori- fugées.
La détente peut même être poussée plus loin et les gaz brûlés peuvent être évacués au-dessous de la tempé- rature ambiante et même au-dessous de 0 C., ce qui permet de fabriquer de la glace ou de refroidir des chambres frigorifiques au moyen de ces gaz brûlés. Il suffit de faire passer ces gaz dans des canalisations entourées par l'eau à congeler ou traversant les chambres à refroidir.
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Lorsque le moteur est polycylindxique, les cylin- dres peuvent être disposés en une ou plusieurs lignes, ou en étoile, ce qui ne modifie en rien le cycle du moteur. Dans la disposition en V ou en étoile, l'arbre manivelle peut être unique.
On voit sur la fig. 3 que pendant les courses de compression et de détente, c'est-à-dire pour les courses pendant lesquelles les efforts sur le piston sont les plus grands, la bielle se trouve dans des positions très voisines de l'axe du cylindre; les efforts latéraux, et par suite le frottement sur les parois du cylindre, se trouvent donc considérablement réduits. Il faut d'ailleurs remarquer que dans la course de détente les positions relatives de l'axe de la bielle 4 et des axes u v et x y sont telles que la poussée de la bielle tend à faire tourner le bloc 7, de sorte que même au passage
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du maneton à son point mort, le bloc 7 reçoit cependant encore la poussée de la bielle ; lesefforts sur le bloc sont donc continus, tout point mort étant supprimé.
Naturellement l'invention n'est pas limitée au mode de construction décrit et représenté et auquel de nombreuses modifications peuvent être apportées sans pour cela sortir du domaine de l'invention.
L'arbre moteur la peut aussi être disposé de toute façon désirée par rapport aux cylindres et au carter, les pignons 14 pouvant être remplacés, ou complétés; par toute transmission appropriée. L'arbre 15 pourrait être remplacé par deux bouts d'arbres respectivement so- l'axe lidaires des tourteaux 7 et ayant aussi pour axeu v, ces arbres traversant axialement les pignons 11 pour sortir du. carter..
Il faut encore remarquer que pour réaliser des courses différentes du piston pendant un même cycle du moteur, il est préférable que l'axe de la courbe A soit incliné sur l'axe du cylindre. Mais évidemment cette dernière condition n'est pas indispensable. Par exemple, si l'arbre-manivelle est monté de telle façon qu'au moment où le plan contenant les axes u v et x est parallèle à l'axe du cylindre, l'axe!!.!. du maneton se trouve aussi dans ce plan, l'axe de symétrie de la courbe A est parallèle à. l'axe du cylindre; mais il suffit qu'il soit à une distance de celui-ci, déterminée suivant les courses désirées pour le piston, pour que ces courses soient différentes.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Internal combustion engine
The present invention relates to a mechanical arrangement making it possible to produce unequal strokes of the piston in internal combustion engines, for the intake, compression, expansion and exhaust phases.
These unequal strokes of the piston are obtained according to the invention by the resultant of the rotational movement of the crank shaft around its own axis and of a circular displacement which is communicated to this axis by means of two equal pinions, the 'one fixed and the other satellite, in such a way that the crankpin describes an epicycloid-like curve, presenting two high points, at the ends of compression and exhaust strokes, and two low points at the ends of strokes admission and relaxation.
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The symmetry of the epicyclic curve requires, so that the races obtained are not equal two by two, that the axis of the cylinder does not coincide with the axis of symmetry.
Mechanical achievements concerning the admission of air and fuel. the ignition and the exhaust are nothing special and can be of any type, and the device applies to both single-cylinder and multi-cylinder engines.
The characteristics of the invention will emerge from the following description which refers, by way of example, to the two-cylinder engine, with distribution by rotary spools shown in the accompanying drawing.
Figure 1 is a cross section, following
1-1 of Figure 2.
Figure 2 is a longitudinal section * following
2-2 of Figure 1, and
Figure 3 shows the plot of the epicyclic stroke of each crank pin and the respective positions of the corresponding piston.
In each cylinder 1 and 2 moves a piston 3 connected to a crank pin 5 of the crank shaft 6 by a connecting rod 4.
This crank shaft rotates in a range provided on a cake 7, which can itself rotate in a reserved housing in the housing 8.
On the crank shaft 7 is fixed a satellite pinion 10 which meshes with a fixed pinion 11 integral with the plate 12 of the housing.
The cake T carries an external toothed ring 13 which transmits the movement, via the pinion 14, to the motor shaft 15 carried by bearings 16.
The axes s 5, u v and x ± are respectively the
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W, "i u. Tl ... axes of crankpin, pinion 11 and pinion 10, the axis u v being also the axis of rotation of the cake 7.
The distribution considered here consists of rotary sliders 17 and 19 arranged on the cylinder head of the engine.
A communication 21 is established around the end of the expansion stroke between each cylinder 1 and 2 and the housing 8, between points 22 and 23.
The operation of the motor described above is as follows;
With the engine started, the thrust of the piston acting on the crankpin 5 tends to impart a rotational movement to the planet gear 10 around its axis x y; this pinion not being able to drive the pinion 11 which is fixed, rolls on the latter by imparting to the cake 7 a rotational movement about its axis u v. At the same time, the crankpin 5 describes the curve A. The rotational movement of the tourteam is directly transmitted to the motor shaft 15 by the pinions 14.
As the distribution is properly adjusted by the rotary sliders 17 and 19, the crankpin axis cycle will be carried out as shown in figure 3:
Admission during the race: a1 bl
Compression during the race: b1 c1 Relaxation during the race: t c1 d1
Exhaust during the race: d1 a1
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The shape of the ep1ctclotds.le A curve can be established for any desired ratio between the intake stroke and the expansion stroke: it suffices, for this purpose, to vary the ratio of the distances between
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the axes x v and 1. and u v and x v.
On the other hand, the ratio between the intake stroke and the compression stroke can be varied, by
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modifying the position of the axis of the. cylinder with respect to the axis of symmetry of curve A.
The realization of. motor which has just been described makes it possible to obtain the following advantages:
Compression can be increased until self-ignition is obtained. On the other hand, if the different elements according to which the shape of the curve A. and the angle o can be varied, are determined in such a way that the points a and ± coincide and the position of the point ± corresponds approximately to the bottom of the cylinder, the explosion chamber is thus practically eliminated (within the limits imposed by the construction of the piston and the cylinder) and the burnt gases are completely evacuated.
It should be noted that at each turn of the shaft around the crank / of the uv axis, that is to say at each turn of the blocks 7, there is an explosion, which gives the engine much flexibility. larger than for current four-stroke engines.
The communication established by the pipe 21 between the cylinder and the interior of the crankcase makes it possible to obtain the exhaust at atmospheric pressure / and at ambient temperature, although to achieve this temperature it is necessary to push the trigger to. 'at a pressure lower than atmospheric pressure. When the piston 3 discovers the orifice 22, at the end of expansion, the air contained in the crankcase passes into the cylinder when the pressure therein is lower than atmospheric pressure; as the casing can be considered to be relatively tight, a vacuum is established in the casing which is substantially equal to the vacuum in the cylinder at the end of expansion.
In this way the work of the gases on the piston is always positive during the expansion.
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ffl 1% 0 1-1. - Il q - With the piston rising in the cylinder, the burnt gases are compressed again and if at the moment when their pressure reaches 1 K; the exhaust slide 19 opens the communication between the cylinder and the atmosphere, the members being adjusted for this purpose, the gases escape noiselessly into the atmosphere.
All the calories supplied to the engine are therefore used and moreover, in order to avoid losses through the walls of the cylinders, these walls can be insulated.
The expansion can even be pushed further and the burnt gases can be evacuated below ambient temperature and even below 0 C., which makes it possible to make ice or to cool cold rooms by means of of these burnt gases. It suffices to pass these gases through pipes surrounded by the water to be frozen or passing through the chambers to be cooled.
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When the engine is polycylindex, the cylinders can be arranged in one or more lines, or in a star, which in no way modifies the engine cycle. In the V or star arrangement, the crank shaft can be single.
We see in fig. 3 that during the compression and expansion strokes, that is to say for the strokes during which the forces on the piston are greatest, the connecting rod is in positions very close to the axis of the cylinder; the lateral forces, and consequently the friction on the walls of the cylinder, are therefore considerably reduced. It should also be noted that in the expansion stroke the relative positions of the axis of the connecting rod 4 and of the axes uv and xy are such that the thrust of the connecting rod tends to make the block 7 turn, so that even at passage
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from the crankpin to its neutral point, block 7 however still receives the thrust of the connecting rod; the forces on the block are therefore continuous, any dead point being removed.
Of course, the invention is not limited to the method of construction described and shown and to which numerous modifications can be made without thereby departing from the scope of the invention.
The drive shaft 1a can also be arranged in any desired way relative to the cylinders and to the crankcase, the pinions 14 being able to be replaced, or completed; by any appropriate transmission. The shaft 15 could be replaced by two ends of shafts respectively solidary to the cakes 7 and also having for axeu v, these shafts passing axially through the pinions 11 to exit the. crankcase ..
It should also be noted that in order to achieve different strokes of the piston during the same engine cycle, it is preferable for the axis of curve A to be inclined on the axis of the cylinder. But obviously this last condition is not essential. For example, if the crankshaft is mounted in such a way that when the plane containing the axes u v and x is parallel to the axis of the cylinder, the axis !!.!. of the crankpin is also in this plane, the axis of symmetry of the curve A is parallel to. the axis of the cylinder; but it suffices for it to be at a distance from the latter, determined according to the desired strokes for the piston, for these strokes to be different.
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