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MOTEUR A EXPLOSION.
La présente invention a pour objet un dispositif moteur à explosion oomportant un cylindre moteur renfermant un piston moteur et donnant une détente motriee par tour du vilebrequin; ce dispositif est caractérise par un compresseur à deux pistons annulaires ooaxiaux au dit cylindre moteur et dont l'un des pistons, le plus éloigné de l'arbre vilebrequin du moteur, est étage et coulisse par sa partie de faible diamètre dans l'autre piston, les manetons de ces deux pistons étant oalés sensiblement à 90 l'un de l'autre)
le maneton du piston compresseur le plus
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voisin de l'arbre du moteur ou piston compresseur principal est calé légèrement en avanoe sur le maneton du piston moteur et le maneton de l'autre piston compresseur ou piston compresseur auxiliaire est calé en retard sur ce même maneton; la charge explosive est admise entre ces deux pistons, puis refoulée par ceux-ci dans une capacité ménagée dans le piston compresseur le plus éloigné de l'arbre du moteur et enflammée dans ladite capacité avant d'être admise dans le oylindre moteur.
Dans ce dispositif, le compresseur et le cylindre moteur agissent synchroniquement, mais chacun pour son compte et accomplissent indéfiniment, à chaque tour du vilebrequin, les mêmes fonctions. A chaque tour, le compresseur aspire un volume V de gaz explosif (1er temps) et le comprime ensuite dans la capacité de volume T de l'un des pistons compresseurs (2 temps). Pendant de même tour, le piston du cylindre moteur reçoit l'action de la charge explosive qui a été comprimée sous le volume v au cours du tour précédent, puis enflammée et qui se détend ensuite dans le cylindre moteur (3 temps); enfin, les gaz brûlés sont évaoués dans l'atmosphère même par ce môme piston moteur (4 temps).
Le piston compresseur le plus éloigné de l'arbre du moteur, indépendamment de ses fonctions propres agit en outre oomme distributeur.
La capacité contenant la charge comprimée sous le volume v communique tantôt avec le compresseur, pendant la compression seulement, tantôt avec le cylindre moteur, pendant l'explosion..détente seulement, mais jamais avee le compresseur et le cylindre moteur à la fois,
Dans ce dispositif moteur a) le piston compresseur portant la capacité de compression et d'inflammation de la charge est, de préférence,
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pourvu deorganel4istributeurs, b) des moyens d'allumage du mélange gazeux comprimé peuvent être montés @
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ce) sur l'enveloppe extérieur* du compresseur annulaire, a) dur le fond du cylindre moteur.
Le piston compresseur et distributeur et son maneton de commande sont établis de manière telle par rapport au piston moteur et à son maneton que l'échappement des gaz brûles soit coupé dans le cylindre moteur avant la fin de la course du piston moteur pour échauffer suffisamment par compression les gaz brûles enfermés dans le cylindre moteur afin que ces gaz enflamment, par contact, le mélange explosif sous pression contenu dans la chambre du piston distributeur, lorsque l'orifice distributeur de ce dernier porte oette chambre en communication avec le cylindre moteur.
Dans ces oonditions, une fois le moteur démarré,,. les moyens d'allumage du mélange gazeux oomprimé sont superflus pendant le fonctionnement normal du moteur et ils peuvent être baissés au reposa les bougies d'allumage qui peuvent avoir été utilisées pour oe démarrage sont alors mises hors circuit.
Un canal disposé dans l'enveloppe renfermant les deux pistons compresseur sert de passage à la oharge de gaz frais au cours de sa compression) ce canal est pourvu de moyens de refroidissement, par exemple, d'ailettes sur ses parois internes, d'autres ailettes ou une circulation d'eau pouvant également être disposés à l'extérieur de ce canal dans un but similaire.
La capacité de compression établie dans le piston compresseur recevant la charge de gaz frais comprimés peut être constituée par plusieurs chambres disposées symétriquement par rapport à l'axe du dispositif; cette capacité porte une lumière de réception de la charge explosive et une lumière pour l'entrée de la dite charge dans le cylindre moteur.
Le piston compresseur et distributeur porte au moins un orifice d'échappement des gaz brûlés détendus sortant du cylindre moteur..
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Une tubulure peut être montée sur chacun de ces orifices pour le guidage des gaz brûles dans l'atmosphère.
Des moteurs à explosion comportant tout nombre désiré de dispositifs moteurs présentant tout ou partie des caractéristiques précitées peuvent être établie, ces dispositifs étant groupés de toute manière désirée sur un arbre commune
Les dessins schématiques ci-jointe donnés à titre d'exemple montrent un dispositif moteur établi conformément au principe ci-dessus défini.
Dans ces dessins 1
La Figé 1 est une coupe axiale de ce dispositif moteur, perpendiculairement au vilebrequin.
La Fig. 2 est une coupe axiale de ce même cylindre, passant par l'axe du vilebrequin.
La Fige 4 en est une coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 2, montrant le passage des bielles de commandedu distributeur, le distributeur et les chambres de compression et d'explosion disposées symétri- quement par rapport à l'axe.
La Fige 4 est une coupe, à échelle agrandie, suivant la ligne IV-IV de la figure 1, du canal de passage des gaz frais de la ohambre d'aspiration dans une chambre de compression, cette coupe montrant ce canal pourvu d'un dispositif de refroidissement à eau.
Dans ses diverses figures, les mêmes signes de référence désignent les mêmes éléments ; ; est le cylindre moteur pourvu d'un fond 2 et d'un ou de plusieurs orifices @ donnant successivement passage au mélange gazeux enflammé et aux gaz brûlés. Le mélange gazeux frais est aspiré à travers l'enveloppe 17 du moteur par une ou plusieurs tubulures 4 et après compression. inflammation et détente, les gaz sortent de
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celle- ci à travers une ou plusieurs tubulures 5.
6. est le piston moteur mobile dans ce cylindre et aotionnant, par l'Intermédiaire de la bielle 7 (représentée, ici, par son axe) articulée sur l'axe 7', le maneton 8 de l'arbre moteur 9.
L'espace annulaire 10 occupé à l'aspiration par les gaz frais Tenant de la tubulure d'admission 4 est délimité part Ó) un piston annulaire 11 coaxial au dit cylindre,, recevant son mouvement de l'arbre moteur 9 même par le maneton 12 et d'une bielle 15 articulée en14 sur ce piston, environ au milieu de sa longueur; ce dispositif d'entrainement peut être doublé, comme le montre la figure 2.
$) le fond 15 d'un distributeur annulaire 16 ooaxial au cylindre 1, ce distributeur étant décrit plus en détail ci-apres. y) une partie de la paroi cylindre 16a de ce distributeur.
) une enveloppe cylindre 17 extérieure au piston compresseur 11 et au oompresseur, établie, ici, sous la forme d'une entretoise montée entre la tête 18 de la culasse du cylindre moteur et le carter 19 de l'arbre vilebrequin; elle porte la (ou les) tubulure d'admission 4 et la (ou les) tubulure d'échappement 5.
Le distributeur est établi avec une capacité de réception du mélange gazeux venant de la chambre annulaire.
10 pendant la compression. Ioi, cette capacité est constituée par plusieurs chambres 20 symétriquement réparties. isolément eu par groupes, autour de l'axe commun (Fig.3). Chacune d'elles porte une lumière 21de réception du mélange gazeux provenant de l'espaoe 10 et comprimé par le piston 11 et une lumière 22 d'envol de ce mélange dans le cylindre moteur 1.
Pour chaque chambre, on groupe de chambres 20, un passage extérieur au distributeur 16, formé par deux lumières
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23 et 24 et un canal 25 permet le passage des gaz comprimés se rendant de l'espace 10 dans cette chambre ou ce groupe de chambres.
Le distributeur 16 est commande par l'arbre moteur 9 morne, par un maneton 26 et une bille 27 articulée sur ce distributeur sur l'axe 28 environ au milieu de sa longueur* Cette commande peut être doublet ; figure 2.
Des évidements 29 (Figs. 2 et 3) sont ménagea dans la paroi du cylindre 1 pour le passage de ces bielles.
Pour le démarrage, une bougie assure l'allumage du mélange gazeux, lorsque cela est nécessaire. Elle est montée soit dans un logement 30 ménagé dans le fond 2 du cylindre, soit dans un logement 31 de l'enveloppe exté- rieur. 17 déterminé de manière telle que la lumière 21 du distributeur se trouve en regard de la bougie montée en 31 lorsque la lumière 22 du distributeur va arriver en regard de l'orifice @ du cylindre*
De même, dans le canal 25, le mélange comprimé provenant de la chambre 10 peut être refroidi suffisamment pour éviter tout auto..allumage. Dans oe but, la paroi extérieure 33 de ce canal peut être rapportée et pourvue extérieurement d'ailettes 34 (Fige 1). ou bien, comme le montre la Fig.
4, être refroidie par une circulation d'eau, 32, par exemple.
Dans le même but, les faces internes de ce canal 25 peuvent, également, @tre pourvues d'ailettes 35 et 36 (Fig. 4, coupe IV-IV).
Le distributeur 16 peut être établi en une ou en plusieurs pièces} ici, on a supposé qu'il est constitué en deux pièces 16a, 16b assemblées au moyen de boulons ou vis 37. La pièce 16a formant un fourreau enfilé sur le cylindre moteur et -]]il' d'une ou de plusieurs lumières38destinées à venir se placer entre les lumières 9 et 5, lors de l'échappement
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des gaz brûlés. Une tubulure 39 peut être rapportée sur le distributeur en regard de chaque lumière 3 pour le guidage de ses gaz d'échappement @ travers chaque tubulure 5.
Oe fourreau 16a est prolongé pour coulisser dans le piston annulaire 11.
Le maneton 12 de commande du piston compresseur est oal6 en avance d'un angle assez petit sur le maneton 8, (Fig. 1 la Flèche f indiquant le sens de rotation).
Le maneton 26 de commande du distributeur 16 est, au contraire, calé en regard de l'angle ss sur le maneton 8, l'ensemble ce + ss faisant environ 90 .
Des segments d'étanohéité sont disposés en tous points convenables ; en 40 sur le piston moteur 6, en 41, 42 43 sur le cylindre moteur, en 44 et 46 sur le piston 11, en 46, 47,et 48 sur le distributeur.
Le tout étant ainsi établi, le fonctionnement du moteur est le suivant ;
En raison de la faible valeur de l'angle et: d'avance du piston 11 par rapport au piston moteur 6, ces deux pistons se déplaoent,, pour ainsi dire constamment, dans le même sens.
L'axe du cylindre moteur étant vertical,, la figure 1 représente le moteur pendant la course ascendante des pistons compresseurs moteurs; le distributeur étant au point mort bas. Les gaz frais aspirés à travers la tubulure 4 pendant la course descendante précédente sont contenus dans la chambre annulaire 10; le piston compresseur 11 les comprime dans les chambres 20 à travers la lumière 23, le canal 25 la lumière 24 et le canal 21.
Du côté du cylindre moteur, le piston moteur 6 refoule devant lui les gaz brûlés du cycle précédent à travers les orifices 3, 38, 39 et 5.
Les deux pistons 6 et 11 continuent leur mouvement ascensionnel pendant que le distributeur 16 commence sa course ascendante. La pression du mélange gazeux croît dans
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chaque chambre 20. Lorsque l'arête inf érieure de l'orifice 21 de chaque chambre 20 atteint le bord supérieur de la lumière correspondante 34 de l'enveloppe 17.la compression est terminée, Alors, la masse gazeuse comprimée enfermée dans les chambres 20 est complètement isolée du compresseur et du cylindre moteur.
La face inf érieure 15 du distributeur 16 arrive peu après devant les tubulures d'aspiration.!- Des gaz frais sont aspirés dans la chambre 10 dont le volume croît doublement, d'une part, en raison de la descente du piston 11, d'autre part, en raison du mouvement ascensionnel du distributeur 16 dont le fond 15 ferme supérieurement cette chambre.
Le remplissage de la ohambre d'aspiration des gaz frais est beaucoup plus complet que dans un moteur actuel, oar il est possible de faire en sorte que la chambre d'aspiration se ferme seulement un peu après avoir atteint son volume maximum qui est plus grand que celui correspondant à la oourse du piston oompresseur le plus rapproohé de l'axe du vilebrequin (par exemple 10 à 20 après oe maximum, cet angle étant compté en angle de rotatien de l'arbre du vilebrequin) pour que la dépression créée par les pistons dans la dite chambre ai t eu le tempe de devenir nulle, la diminution du volume qui succède à ce maximum y aidant.
En même temps, du coté du cylindre 1 l'échappement des gaz brûlés se poursuit à travers les lumières 3, 38, 39, 5, jusqu'au moment o@ l'arête inférieure des lumières 38 atteint le premier segment 41 bordant supérieurement les lumières 3. Après cette fermeture de l'échappement ;
1 le distributeur 16 poursuit sa course asoention- nelle, l'aspiration suivant son cours dans la chambre 10.
2 le piston 6 poursuit sa course ascensionnelle et comprime dans le cylindre 1 les gaz brûlés restant dans ce cylindre. pendant cette compression, l'arête supérieure
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de l'ouverture 22 de chaque chambre 20 dépasse les segments
42 qui bordent Inférieurement la lumière 9 correspondante du cylindre et arrive devant cette chambre, Les gaz frais comprimés oontenus dans les chambres 20 sont, alors, mis en contact aveo les gaz brûlés oomprimés restant dans le cylindre, gaz qui, par la compression qu'ils viennent de subir sont, alors, à une température suffisante pour produire l'inflammation de ces gaz frais sous pression*
Ces gaz frais explosent donc, à la fois, dans le cylindre 1 et dans les chambres 20.
Cet allumage par oompression seoondaire peut aussi étre facilite en oréant dans la culasse un ou plusieurs points chauds, par exemple, en montant dans le fond de la culasse un ou plusieurs petits éléments métalliques, thermiquement isolés du reste du fond et, par suite, mal refroidis, oes éléments étant rapidement portés au rouge par les explosions successives et s'y maintenant
Grâce à l'explosion spontanée de la charge par compression secondaire des gaz brûlés, les dangers d'incendie inhérents à tout allumage électrique sont supprimés; o'est là un avantage intéressant, en aviation, notamment.
Le tout peut être réglé de manière telle que, au moment de oette explosion, le piston moteur 6 ne soit pas encore arrivé à son point mort haut; la charge de gaz frais enflammés dans l'espace mort du cylindre 1 s'y mélange au reste des gaz brûlés du cycle précédent* Le piston 6 atteint ensuite son point mort supérieur, puis commence sa course descendante motrices Le distributeur continue à monter; les ouvertures 22 se déplacent devant les orifices 3. Puis, le distributeur 16 arrive à son point mort supérieur. A partir de ce moment, il desoend,, La chambre 20 du distributeur est isolée du cylindre moteur lorsque le bord supérieur des ouvertures 22 a atteint les segments d'étanchéité 42 des ouvertures 3. Puis l'échappement s'ouvre, les lumières 38
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dégageant les lumières 3.
Ensuite, le premier des segments 46 bordant la face inférieure 15 du distributeur Tient affleurer le bord inférieur des lumières 4. L'aspiration est,, alors, terminée et la compression commence,
Le distributeur 16 continue sa course desoendante, le bas de l'orifice 21 atteint le haut de l'orifice 24 et, ensuite, il arrive à s8n point mort bas. Pendant @e temps, l'échappement s'est poursuivie; ensuite, le piston moteur 6 a atteint son point mort inférieur) enfin le distributeur 16 arrivé à la fin de sa course desoendante reprend sa
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course asoendantel le oyole reoommense,