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Piston dont le bord du fond est courbe suivant une courbe dans l'espace, pour moteurs à combustion¯interne.
Pour obtenir une forte compression dans les moteurs à combustion interne à deux temps, en particulier ceux qui fonctionnent suivant le cycle Diesel, on cherche à faire la chambre de combustion aussi petite que possible. C'est
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pourquoi on place le plus près possible du fond du piston le segment qui est le plus rapproché de ce fond et qui li- mite extérieurement la chambre de combustion, car l'inter- valle annulaire compris entre le ou les corps de piston, le cylindre et le segment, vient encore s'ajouter à la chambre de combustion comprise entre le fond du piston et le cylin- dre, ou, lorsqu'il s'agit de plusieurs pistons à mouvements opposés, à la chambre de combustion comprise entre ces pis- tons.
Cet intervalle annulaire est nuisible, parce qu'on ne réussit pas à bien mélanger avec le combustible l'air de combustion qui est contenu dans cet intervalle annulaire.
La grandeur de ces espaces nuisibles se fait sen- tir surtout lorsqu'il s'agit de moteurs comportant une étoi- le de cylindres dans lesquels plusieurs pistons travaillent sur une chambre de combustion commune, parce que plusieurs espaces annulaires débouchent dans la chambre de combustion commune. En outre, les pistons de ces moteurs sont munis de fonds courbes ou en forme de toit pour que la chambre de combustion soit petite. Lorsqu'on utilise dans ces condi- tions les segments usuels connus, qui ne sont courbes que dans un plan, comme le bord du fond du piston est courbe, le segment ne se trouve à la distance minima admissible qu'à peu d'endroits de ce bord, et à tous les autres endroits la distance est sensiblement plus grande, ce qui fait que les espaces annulaires nuisibles augmentent en conséquence.
Cel- les des surfaces de l'intervalle annulaire nuisible où des accumulations de matière se produisent à cause de la cour- bure du fond du piston deviennent aussi de ce fait relati- vement grandes, mais à ces endroits, le corps du piston devient très chaud sous l'action des gaz chauds de la com- bustion, ce qui fait qu'il se produit des rayures et une forte accumulation de calamine dans les longues poches de l'intervalle.
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Conformément à l'invention, les intervalles annu- laires sont réduits au minimum par le fait que le segment voisin du fond du piston et la gorge pratiquée pour ce seg- ment dans le corps du piston ont une forme courbe corres- pondant à la courbure de la ligne du bord du fond dans l'espace. Lorsque la forme du segment et de sa gorge est ainsi adaptée à la forme du fond du piston dans l'espace, tous les points ou presque tous les points du segment se trouvent à la distance minima admissible du bord courbe du fond. Les espaces annulaires nuisibles entre le corps du piston et le cylindre sont ainsi réduits au minimum.
On peut donc d'une part obtenir une plus grande compression, ce qui est particulièrement important aux petites vitesses, par exemple au démarrage du moteur, et d'autre part, la durée du piston est augmentée, car celles des surfaces de la tê- te du piston qui sont exposées aux gaz chauds de la combus- tion sont sensiblement réduites aux endroits où la matière s'accumule. On évite aussi toute accumulation de calamine dans les poches de l'intervalle. Lorsqu'il s'agit de mo- teurs à combustion interne dont les pistons ont des fonds en forme de toit et commandent des lumières d'admission et d'échappement pratiquées dans les cylindres, le segment courbe permet encore de gagner en course effective du pis- ton.
Le montage et le démontage du segment courbe dans l'espace ne sont possibles, en raison de la section carrée usuelle, que lorsque le corps du piston est fait en plu- sieurs pièces. Il est alors avantageux de donner au bord du fond du piston la forme d'un segment de retenue fixé amovible au piston et constituant avec ce dernier la gorge de guidage du segment courbe. Pour éviter la division du corps du piston, l'une des faces latérales de la gorge courbe
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pratiquée dans le piston, celle qui regarde le fond du piston, est dirigée en biais vers l'extérieur et vers le fond du piston, et le segment comporte une surface incli- née correspondante.
Il est alors possible d'introduire dans la gorge le segment fendu, comme d'habitude, et de le reti- rer de la gorge en écartant ses extrémités sans coincement, l'inclinaison des surfaces latérales inclinées permettant au segment d'effectuer, pendant le démontage, en plus des mouvements d'écartement transversalement à l'axe du piston, certains mouvements dans le sens de l'axe du piston.
Plusieurs modes de réalisation du piston, ainsi qu'un mode de réalisation du dispositif servant à sa fabrica- tion, sont représentés dans les dessins annexés:
Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un moteur comportant trois pistons conformes à l'invention, ces pis- tons travaillant sur une chambre de combustion commune,
Fig. 2 est une vue, à une plus grande échelle, de l'un des pistons représentés en Fig. l,
Fig.3 est une vue de côté de Fig. 2,
Fig.4 est une vue en perspective du segment à une plus grande échelle,
Fig. 5 est une vue schématique, d'un piston et des lumières d'échappement pratiquées dans le cylindre pour un segment du type actuel connu,
Fig. 6 est une vue correspondant à Fig. 5 lors- qu'on utilise le segment courbe conforme à l'invention,
Fig.
7 est une vue de la partie supérieure du piston, partie en coupe, montrant le montage et le démon- tage du segment,
Fig. 8 est une vue correspondant à Fig. 7, le mon- tage étant effectué,
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Fig. 9 est une coupe transversale d'une partie du bord du fond du piston d'une variante,
Fig. 10 est une vue de la partie supérieure du piston de la variante représentée par Fig.9 à une échelle plus petite, montrant le démontage du segment,
Fig. 11 est un plan de Fig.lO,
Fig. 12 est une coupe verticale par la ligne A - B de Fig. 11,
Fig. 13 est une coupe passant par le bord du fond du piston d'une autre variante,
Fig. 14 et 15 sont des vues de deux pistons com- portant un fond d'un autre type, et
Fig. 16 est un plan d'un dispositif de fabrication du piston et du segment.
Le moteur à combustion interne représenté èn Fig.
1 comporte trois,pistons 2 montés à mouvements opposés dans une étoile de cylindres 1 et travaillant sur une chambre de combustion commune 3. Les pistons 2 actionnent les manivel- les 4 dont les mouvements sont transmis par des engrenages 5 à une roue dentée 6. Les fonds des pistons 2 sont en forme de toit, Par suite de la disposition des surfaces 7 en forme de toit, on obtient pour le fond du piston la ligne marginale 8 (Fig.3) qui est courbe dans l'espace.
Chaque piston 2 comporte quatre segments. Le segment 9 le plus rapproché du fond du piston est adapté à la courbe dans l'espace de la ligne marginale 8. C'est pourquoi ce segment a une forme dont la courbure correspond à une cour- be dans l'espace (Fig. 4). Les trois autres segments 10 ont la forme usuelle ; sont perpendiculaires à l'axe du piston et ils ne sont courbes que dans un plan transversal.
La chambre de combustion du moteur représenté @
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est constituée par les chambres 3 qui restent au point mort intérieur des pistons 2 entre les surfaces 7 en forme de toit de ceux-ci, ainsi que par les poches étroites 11 des intervalles,(Fig.6), poches qui se trouvent entre le corps d'un piston 2, l'étoile de cylindres 1 et le segment de piston 9, et qui sont ouvertes du côté de la chambre de com- bustion. Une comparaison entre Fig. 5 et 6 permet de voir que, lorsqu'on utilise le segment 9 courbe dans l'espace (Fig. 6), les intervalles annulaires 11 sont sensiblement plus petits que si le segment le plus rapproché du fond du piston était un segment 10 du type usuel (Fig.5). Presque tous les points du segment 9 se trouvent à la distance minima de la ligne marginale 8 du fond du piston.
Les conditions de combustion nécessaires dans la chambre de combustion pour que la combustion soit complète sont sensiblement amé- liorées par cette diminution des poches d'intervalles. Fig.6 montre aussi qu'au lieu de la grande accumulation de matière au fond du piston et par suite de la forme en toit les surfaces exposées aux gaz chauds de la combustion sont rédui- tes à ces endroits, ce qui a pour effet d'augmenter la durée du fond et de réduire les risques de dépôts de calamine dans les poches d'intervalles 11.
Les lumières d'admission et d'échappement 12, qui sont pratiquées dans l'étoile de cylindres 1 et commandées par les pistons 2 sont adaptées à la forme en toit donnée aux fondsdes pistons (Fig.5 et 6). La commande des lu- mières 12 a lieu naturellement en premier lieu par l'arête 8 du piston, par suite de la présence de l'intervalle annu- laire 11, mais pendant la course de compression.l'intérieur du cylindre est encore en communication avec les lumières de balayage, jusqu'à ce que le segment voisin du fond du
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piston ait masqué complètement toutes les lumières de ba- layage.
Lorsqu'on utilise, comme jusqu'ici des segments courbes dans un plan (Fig.5), les lumières 12 ne sont mas- quées que successivement par le segment voisin du fond du piston. Fig. 5 montre en traits mixtes la position dans la- quelle le segment 10 commence à masquer les lumières, tan- dis que la position dans laquelle le segment a masqué toutes les lumières est représentée en traits pleins. Pour cela, il faut que le piston ? effectue la partie a de sa course.
Lorsqu'on utilise un segment 9 adapté à la ligne marginale 8 du fond du piston (Fig. 6), le piston 2 n'a besoin de par- courir que la partie a' de sa course pour masquer les lumiè- res et assurer une fermeture complète de l'intérieur du cy- lindre, intérieur qui est rempli d'air de combustion. On gagne ainsi sur la course effective.
Lorsque le segment 9 a une section rectangulaire (Fig.7 et 8), one donne au bord du fond du piston 2 la forme d'un anneau de retenue 13 comportant une feullùre annulaire dans sa partie inférieure, de façon à donner nais- sance à une surface 14 transversale à l'axe du piston et à une surface cylindrique axiale 15. Cette feuillure annulai- re correspond à la forme de la section du segment 9. Le corps du piston 2 comporte également une feuillure annu- laire, ce qui produit un épaulement 16 transversal à l'axe du piston, et une surface cylindrique axiale 17. Les surfa- ces 14 et 16 sont usinées de façon que leur courbure corres- ponde à celle du segment 9.
Pour monter le segment 9, on passe d'abord ce seg- ment sur le corps du piston, puis on passe le segment de retenue 13 par-dessus. On fixe ce segment de retenue à de-
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meure sur le corps du piston 2 au moyen de plusieurs vis sans tête 18. Les surfaces 15,16 du segment de retenue cons- tituent alors, avec une partie de l'épaulement 16 du corps du piston 2, la gorge de guidage du segment 9. Le segment, qui est fendu comme d'habitude, peut se mouvoir dans cette gorge avec le jeu usuel. Pour démonter le segment, il suf- fit de dévisser les vis 18 et d'enlever le segment de rete- nue 13. Le segment 9 est alors dégagé et il peut être en- levé. Le montage et le démontage du segment courbe ne présentent donc;aucune difficulté.
Fig. 9 à 12 représentent une variante permettant la mise en place et l'enlèvement du segment sans que le corps du piston soit en plusieurs pièces.
Dans le corps 2 du piston est taillé une gorge annulaire 19 adaptée à la ligne marginale 8 du fond du pis- ton, c'est-à-dire aussi courbe dans l'espace. Toutefois, l'une des faces latérales de cette gorge courbe, la face 20 qui regarde le fond du piston, est inclinée vers l'exté- rieur et vers le fond du piston. Le segment lui-même a une section correspondant à cette gorge, c'est-à-dire qu'il comporte aussi une surface inclinée 21 présentant la même inclinaison que la surface 20 de sa gorge de guidage 19.
La gorge courbe et le segment étant ainsi cons- titués, le segment, qui est fendu comme d'habitude, peut être passé par-dessus le corps du piston 2 et introduit dans la gorge 19, après que ses extrémités ont été écartées. Pour l'enlever, on écarte ses extrémités de la façon indiquée en
Fig. 11. Au point b le segment se trouve encore dans la rainure 19. Pendant ce mouvement d'écartement des extrémi- tés du segment 9, il faut que celui-ci puisse, à cause de sa courbure dans l'espace, effectuer non seulement un mou- @
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vement dans un plan perpendiculaire à l'axe du piston 2, mais aussi un certain mouvement dans le sens de l'axe du pis- ton, sans quoi il n'est pas possible de l'enlever facilement.
Ce mouvement simultané du segment transversalement à l'axe du piston et dans le sens de cet axe est rendu possible par la présence des surfaces inclinées 20,21. Lorsque le point C du segment 9 s'écarte du point d du piston 2, pendant l'é- cartement du segment, comme le montre Fig. 11, d'une distan- ce c-d dans le plan perpendiculaire à l'axe du piston, il faut que le segment 9 puisse se mouvoir de la distance e (Fig.12) dans le sens de l'axe du piston, pour se dégager du corps du piston. Il est ainsi possible d'enlever le segment 9 sans coincement et sans écartement exagéré de ses extrémités.
Lorsque la courbure du segment 9 est forte, il est avantageux de tailler également en biais la face latéra- le 22 de la gorge 19, face qui est opposée au fond du pis- ton. La face 23 du segment 9, face qui se trouve en regard de cette face 22, a également la même inclinaison, ce qui fait que la section du segment a la forme d'un trapèze (Fig.
13).
Les fonds des piston 2 peuvent être courbés dans l'espace de différentes façons.Fig.14 et 15 en représen- tent des exemples.
Le segment de piston courbe et sa gorge de guida- ge pratiquée dans le corps du piston se font avantageuse- ment au moyen du dispositif représenté en Fig. 16. Sur le mandrin 24 d'un tour est fixé un anneau 25 qui comporte une surface de guidage 26 correspondant à la forme, dans l'espa-
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ce, de la ligne marginale 8 du fond du piston. Le support 27 porte un galet 28 roulant sur l'anneau courbe 25. Un resort 29 presse le support sur l'anneau courbe 25. Le piston 2, ou le cylindre creux dans lequel on découpe le segment 9, étant montés sur le mandrin 24, on guide ce pis- ton ou ce cylindre de façon à donner àa gorge 19 ou au segment 9 une courbure correspondant à la ligne marginale 8 du fond du piston. En inclinant le support on peut pro- duire les faces inclinées 20,21, 22, 23 de la gorge cour- be ou du segment.
Revendications :
Piston comportant un fond à bord courbe dans l'es- pace pour moteurs à combustion interne, en particulier pour moteurs àplusieurs pistons travaillant sur une cham- bre de combustion commune, comportant les particularités suivantes considérées ensemble ou séparément:
1. Le segment voisin du fond du piston et la gorge pratiquée dans le corps du piston et servant de loge- ment à ce segment sont courbés suivant une courbe corres- pondant à la courbe dans l'espace de la ligne marginale du fond.
2. Le bord du fond du piston est fait sous forme de segment de retenue fixé amovible au piston et constituant avec ce dernier la gorge de guidage pour le seg- ment courbe.
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