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Moteur à combustion interne.
La présente invention concerne les moteurs à combustion interne, et elle a plus particulièrement pour objet un procédé et un dispositif pour surcharger un moteur afin d'accroître son efficacité volumétrique, ainsi que divers perfectionnements constructifs ; elle porte en outre sur un procédé et un dispositif servant à empêcher la perte de charge dans un moteur comportant des orifices d'admission et d'échappement ouverts en même temps.
Conformément à l'invention, la charge devant être comprimée dans un espace de combustion (qu'il s'agisse
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d'un mélange carburé ou d'air dans lequel le combustible liquide est injecté après compression dans l;'espace de com- bustion) est distribuée à l'espace de combustion sous-, une pression supérieure à la pression atmosphérique, pour '$ \ accroître de ce fait l'efficacité volumétrique et par là même le débit de force d'un moteur ayant un déplacement donné.
L'invention prévoit à cet égard un dispositif de sur- charge commandé par l'échappement à haute pression de manière à ne pas contaminer la charge fraîche par les gaz d'échappement brûlés, L'invention s'étend en outre à un dispositif grâce auquel les gaz d'échappement sont balayés hors du système d'alimentation après avoir rempli leur fonction qui consiste à engendrer la pression de distribu- tion au moment du chargement dans l'espace de combustion.
L'espace ou chambre de combustion dont il s'agit ici affecte la forme d'un cylindre à deux temps comportant des orifices d'admission et, d'échappement commandés par une pièce mobile entraînée par l'explosion, telle qu'un piston, mais l'invention n'est pas limitée à ces types ordinaires de moteurs tels que celui représenté.
Dans la mise en oeuvre de l'invention, on prévoit un réservoir de charge dans lequel un fluide (soit de lair, soit un mélange carburé) est maintenu sous une pression qui est représentée spécifiquement ici par la compression produite dans le carter à vilebrequin par le piston. Pour engendrer cette pression dans ce réservoir de façon à effectuer le chargement sous une pression supérieure à la pression atmosphérique de l'espace de combustion dans le temps limité permis dans des moteurs modernes à grand rendement, une partie de la pression d'explosai on est @
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déchargée, lorsqu'elle est à son maximum ou approximative- ment à son maximum, contre une colonne de fluide de charge- ment pour la oourse de travail suivante,
de façon à engendrer la pression dans le réservoir et à la décharger dans l'espace de combustion dès que l'admission à celui-ci est ouverte.
Dans la construction représentée, cette admission est ouverte par la continuation du déplacement vers l'intérieur du piston, mais elle peut naturellement être ouverte et réglée par des types connus de soupapes d'admission actionnées par des cames, de la manière habituelle. L'échappement de chargement préliminaire est relié au réservoir de fluide sous pression de toute manière désirée et, comme représenté ici, par un canal d'échappement prévu dans le cylindre, qui est découvert par le piston avant que ce dernier décou- vre l'échappement principal, qui se produit dans un type ordinaire de moteur à deux temps un peu avantla fin de la course du piston vers l'intérieur.
L'invention, soit conjointement au surchargement, soit indépendamment de celui-ci, empêche la perte de charge dans un moteur ayant des orifices d'admission et d'échappe- ment s'ouvrant en même temps. Ceci est effectué en chargeant l'espace de combustion et en injectant ensuite du gaz dans l'espace de combustion près de l'orifice d'échappement et contre la charge avant la fermeture de l'orifice d'échappe- ment, grâce à quoi les gaz injectés sortent par l'orifice d'échappement et frappent la charge fraîche pour l'écarter @ de cet orifice. Dans la construction représentée, le gaz injecté est du gaz d'échappement à haute pression qui est capté sur une explosion précédente et qui est réinjecté dans l'.espace de combustion.
Le fond de piston ou organe
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entraîné par l'explosion est conformé de façon à diriger ce gaz ramené à travers l'orifice d'échappement avant que cet orifice soit fermé pendant la course de compression.
L'invention porte aussi sur divers autres perfectionne- ments et combinaisons d'organes qui'ressortiront de la des- cription détaillée des dessins annexés.
Fig.' l est une élévation latérale montrant la disposi- tion des cylindres, des chambres de surchargement, des tuyaux d'échappement, du souffleur et de la distribution de combus- tible dans un moteur conforme à l'invention.
Fig. 2 est un plan de dessous montrant les principaux tuyaux d'échappement et les communications de la distribution de combustible au tuyau d'admission.
Fig. 3 est un plan de dessus montrant la disposition des chambres de surchargement et du tuyau d'échappement associé à elles.
Fig. 4 est une coupe verticale du souffleur, suivant la ligne 4-4 (fig. 5).
Fig. 5 est une coupe longitudinale passant par le carter à vilebrequin et le souffleur, suivant la ligne 5-5 (Fig. 3).
Fig. 6 est une coupe transversale suivant la ligne 6-6 (fig. 3) montrant les pistons de cylindres opposés à l'extré- mité de la course vers l'intérieur ou course de travail.
Fig. 7 est une coupe transversale suivant la ligne 7-7 (fig. 6) montrant les communications allant des orifices d'échappement d'un cylindre à la chambre de surchargement associée.
Fig. 8 est une vue en perspective partielle du vile- brequin et de disques portés par lui.
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Fig. 9 est une coupe transversale passant par le carter à vilebrequin, prise suivant la ligne 9-9 (fig. 5) montrant la paroi percée coopérant avec le disque percé de la fig. 8.
Fig.. 10 est un schéma du dispositif d'étranglement des chambres de surchargement et de l'alimentation en combustible.
Fig. 11 est une coupe partielle d'une chambre servant à capter des gaz d'échappement pour empêcher la perte de charge, qui n'est utilisée que lorsque le surchargement n'est pas désiré.
Fig. 12 est une coupe suivant la ligne 12-12 de la fig. Il.
Fig. 13 est un schéma de l'installation d'allumage.
Fig. 14 est une vue de détail montrant une construc- tion modifiée de bougie d'allumage.
Le moteur représenté est constitué par un carter à vilebrequin 1, supportant des cylindres 2,2', disposés sur les côtés opposés du vilebrequin 3 et comportant des culasses 4,4'. Des pistons creux à mouvement alternatif 5,5' sont reliés au vilebrequin 3 par des bielles 6,6' comportant des manchons de maneton 7 à roulement à rouleaux.
Le moteur est convenablement entouré de chemises d'eau et muni d'orifices d'admission et de sortie d'eau 8,8' et 9,9', ainsi que des tuyaux 10,10' (figs. 1, 3 et 6).
Le moteur représenté comporte trois paires de cylindres opposés, mais tout autre nombre convenable de cylindres peut être utilisé. En conséquence, le cylindre 2 représente tout cylindre placé à gauche du carter à vilebrequin dans la fig. 6 tandis que le cylindre 2' représente le cylindre correspondant placé à droite du carter à vilebrequin.
Etant donné que la construction et le fonctionnement sont @
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les mêmes pour ces deux cylindres, la majeure partie de la description sera limitée au cylindre 2 et aux pièces y associées se trouvant à gauche du carter à vilebrequin.. dans @ la fig. 6, tandis que les numéros primes correspondants désignent les pièces correspondantes associées au cylindre 2'.
Le cylindre 2 comporte une rangée d'orifices d'admis- sion 12 destinés à être ouverts et fermés par le piston 5.
Ces orifices d'admission sont reliés à un by-pass ou canal de dérivation 13 dont l'autre extrémité se termine dans des orifices 14 débouchant dans l'extrémité inférieure du cylindre. Ces orifices 14 sont destinés à coïncider avec les orifices d'admission 15 prévus dans le piston pour transmettre la charge (qui est, dans le cas de ce moteur, un mélange carburé) du carter à vilebrequin au cylindre de travail par le by-pass 13 et les orifices d'admission 12.
La chicane descendante portée par le piston, qui descend des orifices 15 vers le palier d'axe, a pour rôle de refouler l'huile de lubrification hors du mélange de chargement et de lubrifier le palier d'axe,comme décrit plus loin.
Le cylindre 2 présente aussi une rangée d'orifices d'échappement principaux 16 placés sur le côté opposé aux orifices d'admission 12. Ces orifices d'échappement commu- niquent avec le tuyau d'échappement principal 17 et sont destinés à être ouverts et fermés par le piston 5. Le cylin- dre 2 comporte aussi des orifices d'échappement 18 qui sont, de préférence, pratiqués en face l'un de l'autre dans la paroi du cylindre, qui sont de plus petite section que les orifices d'échappement principaux 16 et qui sont destinés à être ouverts à peu près au même moment que les orifices
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16 ou légèrement avant eux.
Les orifices d'échappement 18 peuvent être faits en perçant ou en formant autrement des canaux verticaux 19 dans le bloc moulé du cylindre, tangentiellement au cylindre
2 et en les coupant sur les côtés opposés, en donnant aux canaux 18 un contour elliptique (figs. 6 et 7). Les canaux
19 contiennent de minces chemises métalliques tubulaires 20 comportant des trous elliptiques qui coïncident avec les 'orifices d'échappement 18. Les extrémités inférieures des chemises de garnissage intérieures 20 s'emboîtent étroite- ment dans des canaux 19, en maintenant les chemises par friction en place, tandis que les paries supérieures se trouvant près et au-dessus des orifices 18 s'emboîtent li- brement dans les canaux, en permettant aux chemises de se dilater sous la chaleur de l'échappement.
Les chemises peu- vent être retirées pour le nettoyage en introduisant un outil par l'extrémité inférieure, en serrant le crochet 25 formé dans l'extrémité inférieure de la chemise, en faisant tourner la chemise et en la tirant à travers le canal. Les chemises sont, de préférence, en matière mince résistant à la chaleur, telle qu'acier au chrome ; lorsqu'elles sont maintenues suffisamment chaudes pour brûler du carbone, elles nécessitent rarement un nettoyage. Les extrémités supérieures des canaux chemisés 19 sont reliées par des tuyaux 21 à une extrémité de la chambre de surchargement
22 pour surcharger le cylindre 2, comme décrit ci-après, , tandis que les extrémités inférieures des canaux 19 compor- tent .des soupapes 23 de décompression munies de ressorts
24 et destinées à relier les canaux au tuyau d'échappement
17.
Ces soupapes 23 agissent comme soupapes ,de sûreté et,
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dans le moteur représenté ici, elles sont, de préférence, réglées pour s'ouvrir à des pressions comprises--entre 15 et 20 livres.
Avant de décrire le surchargement, on va déorire la construction des diverses chambres de compression se trou- vant dans le carter à vilebrequin et le mécanisme servant à charger ces chambres de compression. Le carter à vilebre- quin comporte des parois antérieures percées 26, 27, 28, 29, 30 et 31 qui séparent chaque paire de cylindres opposés des paires adjacentes de cylindres opposés (fig. 5).
Par exemple, des parois percées de canaux 26 et 27 sont disposées sur des côtés opposés des cylindres opposés 2 et 2' et séparent en conséquence cette partie du carter à vilebrequin des cylindres restants ; tandis que des parois percées de canaux 28 et 29 sont placées sur des côtés opposés de la paire sui- vante de cylindres opposés et que des parois percées de canaux 30 et 31 sont placées sur des côtés opposés de la dernière paire de cylindres opposés se trouvant à gauche de la fig. 5. Ces parois comportent chacune un canal arqué 32 (figs. 6 et 9).
Le vilebrequin 3 est monté dans des paliers à rouleaux 33 et porte des disques percés 36, 37, 38, 39, 40 et 41 qui sont usinés avec précision pour établir un contact de joint étanche avec les parois respectives 26 et 27 percées de canaux. Ces disques comportent chacun un canal arqué 42 établi pour coopérer avec le canal 32 dans les parois respectives 26, 27, etc. Etant donné que les pistons 5 et 5' de cylindres opposés 2 et 2' travaillent en synchronisme, le canal 42 du disque 36 ouvre le canal 32 de la paroi 26 en même temps que le canal 42 du disque 37 ouvre le canal 32
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de la paroi 27. La paire suivante de pistons opposés tra- vaille également en synchronisme (bien que décalée par rapport aux pistons 5 et 5') de sorte que les disques percés
38 et 39 ouvrent les parois percées 28 et 29 en même temps.
Il en est de même des autres disques et parois percés.
Les parois et disques percés décrits ci-dessus divisent le carter à vilebrequin en chambres de compression séparées pour les diverses paires de cylindres opposés. Autrement dit des parois percées 26 et 27 coopèrent avec des disques percés
36 et 37 pour former une chambre de compression 43 desser- vant des cylindres 2 et 2', tandis que des parois percées
28 et 29 coopèrent avec des disques percés 38 et 39 pour former une chambre de compression séparée 44 desservant la paire adjacente de cylindres opposés, et ainsi de suite, trois chambres de compression séparées étant prévues dans le moteur représenté.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le vilebrequin 3 porte aussi des disques de transmission non percés 45, 46 et 47, qui sont disposés concentriquement dans les chambres de compression respectives, bien qu'ils ne soient pas en contact de joint étanche avec leurs parois.
Ces disques particuliers peuvent être remplacés par des bras de manivelle.ordinaires., sans changer le fonctionne- ment du moteur, mais on préfère les disques parce qu'ils accroissent le rendement du moteur en réduisant la section des chambres de compression et en augmentant de façon @ correspondante le degré de compression dans le carter à vilebrequin, en permettant une distribution plus rapide et uniforme de la charge dans les diverses chambres de compression, en augmentant l'efficacité de surchargement
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et en supportant des organes de lubrification des manetons, comme décrit plus loin. @
Le moteur comporte un souffleur d'accélération '53, @ qui distribue de l'air par un conduit 54 et des branchements 55 à deux carburateurs 56 (figs. 1 à 3).
Ces carburateurs sont munis de tuyaux de sortie 57 reliés aux côtés opposés d'un tuyau d'admission allongé 58. Ce tuyau comporte des canaux d'admission courbes 59 et 60 venant de tuyaux 57 et débouchant dans des directions opposées dans la partie cen- trale 61 ; il comporte aussi des canaux divisés 63,et 64 placés à chaque extrémité et courbés vers le haut pour assurer la communication avec des tuyaux de branchement 65, qui peuvent être faits d'une seule pièce avec le tuyau 58, mais qui sont représentés ici sous la forme de pièces moulées séparées. Des tuyaux de branchement 65 exactement sembla- bles comportent des canaux courbés en sens inverse analogues 66 et 67, qui montent des canaux respectifs 63 et 64 dans le carter à vilebrequin (figs. 5,6 et 9).
Etant donné qu'il y a deux tuyaux de branchement 65 et que chacun d'eux comporte respectivement deux canaux 66 et 67, un total de quatre canaux de distribution dessert les trois chambres de compression contenues dans le carter à vilebrequin. Les communications allant au carter à vilebre- quin sont bien représentées dans la fig. 5. En examinant le tuyau de branchement 65 placé à droite de la fig. 5, on voit que le canal 66 débouche dans l'extrémité du carter à vilebrequin adjacente à la paroi percée 26, tandis que le canal 67 débouche dans la partie du carter à vilebre- quin située entre les parois percées de canaux 27 et 28.
En examinant le tuyau de branchement placé à gauche de @
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la fig. 5, on voit que le canal 66 débouche dans la partie du carter à vilebrequin située entre les parois percées de canaux 29 et 30, tandis que le canal 67 débouche dans l'extrémité du carter à vilebrequin adjacente à la paroi 31 percée de canaux.
Le chargement uniforme est imporant, que la charge soit un mélange carburé ou seulement de l'air, mais l'uni- formité est plus difficile à atteindre avec un mélange carbura, parce que les particules de combustible (jamais complètement vaporisées) sont projetées au dehors par la force centrifuge, si on fait tourner le mélange autour d'angles vifs et le mélange varie aussi s'il passe par des canaux inégaux dans son trajet le conduisant aux diver- ses chambres de compression. Conformément à l'invention, les canaux ménagés dans le tuyau 58 et les tuyaux de bran- chement 65 sont oourbés de façon égale et proportionnés de façon à diviser le mélange uniformément et à forcer tous les courants à parcourir la même distance, par des courses de même forme et grandeur.
Ces canaux impriment à toutes les parties du mélange un mouvement tourbiolnnant uniforme et distribuent le mélange de façon uniforme à toutes les chambres de compression sous la pression du souffleur 53.
De même, grâce à cette construction, le courant à grande vitesse venant du souffleur fonctionne comme matelas amor- tisseur au cas où un retour de flammes se produit dans le tuyau d'admission. le souffleur peut avoir toute construction capable de maintenir raisonnablement sa courbe de pression aux vitesses variables mais un souffleur centrifuge à deux étages (figs. 4 et 5) est à préférer parce qu'il présente ici
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un certain nombre d'avantages importants. Dans le mode de réalisation représenté, cette enveloppe de souffleur com- porte une plaque intérieure 69'montée sur le bâti du'moteur, @ une plaque extérieure 70 portant un entonnoir d'admission d'air 71 et une bride périphérique annulaire 72, qui est serrée entre les deux plaques à l'aide de boulons d'assem- blage 73.
Le vilebrequin 3 traverse le centre de la plaque 69 et porte un disque ou rotor 74, qui-est fixé au vile- brequin par le moyeu 75 et l'écrou de blocage 76. Ce disque 74 est placé dans le même plan que la bride 72 et les¯bords périphériques adjacents du disque et de la bride sont bi- seautés et en étroit contact tournant l'un avec l'autre, du fait qu'ils sont séparés par une fente annulaire inclinée vers l'extérieur en direction de la périphérie de la plaque 69 et qui est large d'environ Omm8.
La plaque extérieure 70 du souffleur est conformée pour former une chambre spirale plate 78, dont. la section augmente dans le sens des aiguilles d'une montre (vu dans la fig. 4) ce qui est le sens de rotation du disque 74 ; elle se termine à sa grande extrémité par un canal descen- dant 79, qui rencontre un canal descendant correspondant 80 de la plaque 69. La bride 72 comporte une partie descen- dante évidée 81, destinée à s'ajuster à la jonction des canaux 79 et 80. Le canal 80 s'ouvre dans la partie centrale de la plaque 69, près du moyeu. La plaque 69 est également conformée pour constituer une chambre spirale plate 82, dont la section grandit dans le sens des aiguilles d'une montre (vu dans la fig. 4) et se termine à sa grande extré- mité dans un tuyau descendant 83, qui est relié au conduit à air 34 menant aux carburateurs.
@
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Plusieurs pales d'hélice 85 sont montées sur les deux côtés d'un disque 74. Ces pales sont en contact raisonna- blement étroit avec les parois en cuvette des plaques res- pectives 69 et 70 et s'étendant jusqu'au bord périphérique du disque 74. La.bride fixe 72 porte une série d'ailettes courbes 86 sur les deux côtés ; ces ailettes adjacentes à la périphérie du disque 74 sontcourbées pour diriger le jet d'air radial à travers les chambres spirales78 et 82.
La bride 72 comporte aussi une chicane courbe 87 adjacente à la grande extrémité de la chambre 78 pour diriger le et d'air à travers les canaux 79 et 80.
De l'air frais entre par le côté à basse pression du souffleur, par l'ouverture de l'entonnoir 71, qui est de préférence couverte d'un tamis à mailles fines 88, pour em- pêcher la crasse d'entrer. L'air aspiré à l'intérieur par les pales d'hélice du premier étage est mis en tourbillon vers l'extérieur dans une direction radiale et refoulé à travers la chambre spirale 78 à une grande vitesse, par conséquent à travers les canaux 79 et 80 jusqu'au centre du côté à haute-pression du souffleur, où il est saisi' par les pales d'hélice du second étage et mis en tourbillons à travers la chambre spirale 82, le tuyau de sortie 83, le conduit d'air 54 et des tuyaux de branchements 55 dans les carburateurs 56.
Les pales d'hélice 85 de chaque étage sont calées selon des angles calculés pour engendrer la vitesse d'air maximum, Dans le mode de réalisation représenté, les pales du pre- mier étage sont approximativement tangentes au centre de rotation, tendis que les pales du second étage sont plus proches de la tangente au moyeu ; leurs extrémités inté-
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rieures 89 s'inclinent progressivement vers le moyeu, pour attraper l'air et accélérer la vitesse.
La fonction de la fente inclinée disposée entre une bride 72 et le disque @ 74 est analogue à celle d'un tube de Venturi, de l'air venant du premier étage étant emprisonné dans cette fente, mis en tourbillon par la rotation du disque et injecté contre l'air à plus haute pression se trouvant dans le second étage, en élevant la pression régnant dans le second étage, tout en empêchant les fuites de l'étage supérieur à l'état inférieur.
Le mélange venant des carburateurs passe à grande vitesse par des tuyaux 57 dans le tuyau d'admission 58, où il se divise en quantités égales par des canaux 63 et 64, puis il entre dans le carter à vilebrequin par des canaux 66 et 67 de tuyaux de branchement 65, comme précédemment décrit. De cette façon, le mélange est injecté dans des chambres de compression 43, 44, etc. à grande vitesse, quels que soient les canaux d'admission associés 32, 42 ouverts au point convenable dans le cycle.
On a expliqué que les canaux d'échappement espacé 18 du cylindre 2 débouchent dans des canaux 19 dont les extrémités supérieurs de @ sont reliées par des tuyaux 21 à une extrémité de la chambre de surchargement 22.
Il y a lieu de remarquer (fig. 6) que des éléments analo- gues sont associés au cylindre opposé 2' et désignés par des numéros primes correspondants. Etant donné que la cons- truction et le fonctionnement sont les mêmes pour les six cylindres, il est évident que le moteur à six chambres de surchargement et éléments associés correspondant aux élé- ments déjà décrits et qui vont être décrits relativement
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aux oylindres opposés 2 et 2'.
Les chambres de surohargement reliées 22 et 22' repré- sentées dans la fig. 6 sont affectées aux cylindres de sur- charge 2 et 2'. Ces chambres comportent une cloison horizon- tale centrale commune 90, qui est espacée des bords exté- rieurs de façon à diviser la chambre 22 en canaux supérieur et inférieur reliés 91 et 92, de forme convolutée allongée, et la chambre 22' en canaux analogues 91' et 92'.
A la jonc- tion des canaux supérieurs 91 et 91' se trouve un orifice d'échappement commun 93, qui débouche dans le canal ou tuyau d'échappement 94 qui comporte un entonnoir 95 et est ouvert et fermé par la soupape rotative 96 remportant des canaux 97. La partie centrale 98 de la cloison 90, se trou- vant sous le canal d'échappement 93, est courbée vers le bas pour diriger les gaz des chambres de surchargement par les orifices rétrécis 99 et 99' dans la chambre de compression
43. Le canal de surchargement supérieur 91 comporte une chi- cane verticale 100 près de l'extrémité intérieure, en sépa- rant ainsi les canaux opposés 101 débouchant dans ce canal des tuyaux 21, et en empêchant que les deux colonnes de gaz d'échappement à haute pression s'opposent au cours du sur- chargement.
Les canaux inférieurs 92 et 92' comportent une plaque chicane verticale commune 102, qui divise la charge entre des orifices 99 et 99' à la partie supérieure de la chambre de compression 43 et qui accroît l'efficacité de surohargement.
@ Une soupape tournante 96 est montée sur l'arbre 104 au moyen de clavettes Woodruff 105 s'engageant dans une fente allongée 106 prévue dans la soupape et permettant à celle-ci de se dilater et de se contracter. L'arbre 104
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traverse le moteur et porte deux autres soupapes analogues comportant des canaux disposés pour régler l'échappement des chambres de surchargement des autres cylindres. Cet arbre 104 est monté dans des paliers 107, munis de chapeaux de presse-étoupe 108, et il est entraîné par le vilebrequin 3 au moyen d'un train d'engrenages 109 (fig. 5). Le réglage dans le temps des soupapes tournantes sera décrit plus loin en même temps que le fonctionnement du moteur.
Le piston 5 comporte un déflecteur 110 en forme de bec sur son fond, qui est conformé de façon à présenter des rai- nures peu creuses 112 sur des côtés opposés, en position voulue pour ouvrir les canaux d'échappement 18 (figs. 1 et 7).
Ces canaux 18 sont ouverts pendant un court moment par les rainures 112 au commencement de l'échappement et sont fermés lorsque le piston passe au point mort ; ils sont également ouverts par les rainures 112 pendant un moment lorsque le piston commence la course de compression. On peut faire varier dans de larges limites la grandeur des canaux 18 et les périodes pendant lesquelles ils restent en action, et ils peuvent recevoir des gaz d'échappement pendant la plus grande partie de la chute de pression.
Lorsque les canaux 18 sont ouverts au point d'échappe- ment, un peu de gaz à haute pression passe dans les tuyaux 21 et entre dans la chambre de surchargement 22 par l'ori- fice 101 prévu à l'extrémité intérieure du canal 91. Les chambres de surchargement 22 et 22' ont auparavant été remplies de gaz frais, admis dans la chambre de compression 43 par les canaux conjugués 32, 42 et 32', 42', et de là dirigés par la pression du souffleur dans les chambres de surchargement par des orifices 99 et 99'. A ce moment, @
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le piston descend et ferme le canal d'échappement 18, puis la pression d'échappement régnant dans le cylindre ayant été relâchée par les orifices d'échappement principaux 16 et le piston ayant alors découvert les orifices d'admission 12,
la charge totale de gaz frais se trouvant dans la chambre de compression 43 est transférée au cylindre de travail par le by-pass 13. Cette gharge a une pression initiale suffisante pour surmonter la pression résistante qui reste dans le cylindre et qui peut être modifiée à volonté en réglant les soupapes de relâchement de pression 23. Les mêmes opéra- tions ont lieu au même moment en ce qui concerne le cylin- dre 2'. Les chambres de surohargement 22 et 22'. ainsi que les orifices rétrécis 99 et 99' menant dans la chambre de compression 43, sont construits de façon que les gaz d'échap- pement arrivant, admis par les orifices 101 et 101' aux extrémités supérieures intérieures des chambres de surchar- gement, ne soient pas diffusés dans le gaz frais, mais agissent comme une masse contre toute la colonne de gaz frais.
Lorsque le cylindre est ensuite plus que complètement rempli de gaz frais, il y a une tendance pour que ce gaz frais fuie hors de l'orifice d'échappement 16. Mais ceci est empêché étant donné que lorsque le piston commence sa course vers l'extérieur, les orifices 18 sont de nouveau ouverts par les rainures 112 du piston et, étant donné qu'il règne encore une plus grande pression dans des canaux 19 que dans le cylindre de travail, une partie des gaz d'échap- pement contenus dans ces canaux est injectée en retour dans le.cylindre de travail par les orifices 18.
Le déflec- teur 110 en forme, de bec prévu sur le fond du piston fait écarter les gaz d'échappement et les dirige de façon
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qu'ils frappent la colonne de gaz frais en. l'éloignant des orifices d'échappement 16 et sortent ensuite par--les orifices d'échappement 16 au lieu de gaz frais lorsque le piston commence sa course vers l'extérieur c'est-à-dire sa course de compression.
Lors de sa course vers l'extérieur, le piston couvre les orifices d'admission 12 et a couvert environ les deux tiers des orifices d'échappement 18 lorsque les orifices conjugués 32,42 du carter à vilebrequin s'ouvrent et admet- tent une charge de gaz frais à grande vitesse dans la cham- bre de compression 43. En même temps, les canaux 97 de la soupape tournante 96 ouvrent le canal d'échappement commun 93 à la jonction des canaux de sur chargement 91 et 91', en permettant ainsi aux gaz d'échappement résiduels se trouvant dans les chambres de surchargement de s'échapper par le tuyau d'échappement 94, cette sortie des gaz d'échappement étant accélérée par la colonne de gaz frais qui fait irruption.
Lorsque le piston a terminé sa course vers l'extérieur o'est-à-dire sa course de compression et a parcouru environ 12 mm. vers le bas, les orifices d'admission 32, 42 se ferment et la soupape tournante 96 se ferme également.
Au cours du fonctionnement décrit ci-dessus, le piston couvre de préférence les orifices d'échappement 18 seule- ment après qu'il a découvert environ 30 % de l'orifice d'ad- mission 12.
L'invention prévoit des éléments pour étrangler simul- tanément toutes les chambres de surchargement et pour étrangler la distribution de combustible suivant un réglage relatif dans le temps. Les chambres de surohargement sont ouvertes et fermées au moyen d'un 'tiroir ou grille coulis-
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sante. 114 (figs. 5 et 10) montée entre les extrémités supé- rieures des chambres de compression et le fond des chambres de surchargeaient. Cette grille est munie à une extrémité d'un levier 115 à l'aide duquel elle peut être déplacée vers la droite ou vers la gauche (fig. 5) ;
elle comporte, d'une part, des fentes transversales 116 et 116' destinées à coïncider avec des orifices 99 et 99t prévus à la partie supérieure de la chambre de compression 43 et, d'autre part, des fentes analogues destinées à coincider avec.les orifices prévus à la partie supérieure des autres chambres de com- pression. Dans la position représentée dans la fig. 6, les fentes 116 et 116' coïncident avec les orifices 99 et 99', mais en faisant coulisser la grille vers la gauche (fig. 6) les orifices 99 et 99' peuvent être fermés dans toute mesure désirée, les orifices correspondant des autres chambres de compression étant fermés en même temps.
De cette manière, les chambres de surchargement peuvent toutes être étranglées en même temps ou peuvent être entièrement fermées comme cela peut parfois être désirable pour le démarrage de moteur.
Dans le réglage double représenté en fig, 10, la grille 114 et le papillon 117 du carburateur sont largement ouverts.
Le système inférieur de la fig, 10 est agencé pour fermer la grille 114 avant de fermer le papillon 117 et pour ouvrir celui-ci avant d'ouvrir la grille 114. Pour arrêter l'effet de surchargement, on baisse la poignée du levier 118, ce qui fait tourner ce levier autour de son pivot 119 et fait monter le bras 120, relié au levier par une liaison à tenon et fente 121. Le levier 122, articulé au bras 120 en 123, est ainsi déplacé en sens inverse des aiguilles d'une montre autour de son pivot 124 et le bras 125, qui est
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articulé en 126 à l'extrémité supérieure du levier 122 est ainsi déplacé vers la gauche (fig. 10).
La'-'grille 114 est commandée par le levier 127, qui est articulé au châssis en 128 et qui est reliéeà la grille 114 par une liaison à tenon et fente 129. L'extrémité supérieure du levier 127 porte un piton 130, qui se meut librement dans la fente ou coulisse 131 de l'extrémité du bras 125, et un ressort 132, fixé au châssis du moteur, tend à fermer la grille 114.
En conséquence, lorsque le bras 125 se déplace vers la gau- che, le ressort 132 déplace le levier 127 en sens contraire des aiguilles d'une montre, en amenant ainsi la grille 114 à la position de fermeture complète contre la butée 133.
L'extrémité inférieure du bras 120 comporte ¯une fente 135 dans laquelle est engagé un piton 136 fixé à l'extrémité inférieure du levier 137 commandant le papillon 117 du carburateur. Pendant le mouvement de montée du bras 120, la fente ou coulisse 135 s'élève jusqu'à ce que son bord inférieur attaque le piton 136, moment auquel la grille 114 est complètement fermée, après quoi la continuation du mouvement de montée du bras 120 fait déplacer le levier 137 dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre et ferme le papillon 117 du carburateur contre la tension du ressort 138. Pendant la continuation du mouvement de montée du bras 120, le bras 125 continue à se déplacer vers la gauche jusqu'à ce que le bord de droite de la fente 131 attaque le piton 130 du bras 127, qui est déjà venu s'arrê- ter contre la butée 133.
Bien que la fig. 10 ne montre qu'un seul carburateur, il est évident que, lorsqu'on utilise deux ou un plus grand nombre de carburateurs, ils sont tous commandés-par le levier 118, à l'aide du bras 120
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et des transmissions y associées allant aux papillons des carburateurs, comme décrit ci-dessus. Il est également bien évident que le papillon 117 du carburateur n'est jamais complètement fermé, mais qu'il est réglé pour laisser passer une quantité minimum prédéterminée de mélange carburé dans la position dite de fermeture.
Pour ouvrir le ou les papillons de carburateurs 117 et la grille 114, on soulève le levier 118, en abaissant ainsi le bras 120 et en permettant au ressort 138 de faire tourner le levier 137 dans le sens des aiguilles d'une non- tre jusqu'à ce qu'il rencontre la butée 140, moment auquel le ou les papillons 117 sont complètement ouverts. Pendant ce mouvement, le bras 125 se déplace vers la droite, mais, en raison du jeu ménagé entre le bras 125 et le levier 127, le ressort 132 maintient la grille 114 fermée jusqu'à ce que le bord de gauche de la fente 131 attaque le piton 130.
Lorsque ceci se produit, le ou les papillons 117 des car- burateurs étant ouverts, le bras 125 déplace le levier 117 dans le sens des aiguilles d'une montre et ouvre la grille 114. Il est évident que, tandis que la fermeture de la grille 114 arrête le surchargement, elle laisse encore les gaz d'échappement osciller dans les canaux 19,19' et le fond de piston conformé en bec pour empêcher la perte de charge par les orifices d'échappement 16,16'.
Dans le moteur représenté, les chambres de surcharge- ment et les éléments associés, comprenant le tuyau d'échap- pement 94 et le mécanisme à soupapes tournantes, forment un bloc qui est monté sur la partie supérieure du moteur, par exemple à l'aide de boulons 142. Si le surchargement n'est pas désiré, on peut retirer et remplacer le dispositif
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de surcharge par des collecteurs de gaz d'échappement 143 (fig. 11 et 12). Un collecteur comporte une série, de cham- bres 144,145, etc., séparées par des cloisons 146, une. de ces chambres étant prévue pour chaque cylindre.
Dans @ le moteur représenté, le collecteur 143 comporte trois chambres, une pour chacun des cylindres représentés par exemple dans la moitié inférieure de la fig. 3, tandis qu'un autre collecteur analogue comportant trois chambres est prévu pour les cylindres représentés dans la moitié supérieure de la fig. 3. Chaque chambre collectrice comporte (fig. Il) des canaux 19, reliés aux orifices d'échappement
18 d'un cylindre, tandis que les chambres collectrices pla- cées de l'autre côté du moteur comportent des orifices ana- logues placés à l'alignement de canaux 19', qui sont reliés à des orifices d'échappement 18', comme précédemment décrit.
Lorsque le moteur fonctionne, du gaz d'échappement à haute @ pression provenant de chaque explosion est emprisonné dans les chambres 144, 145, etc. et est ramené aux cylindres après chargement, les gaz ainsi ramenés refoulant les gaz frais pour les éloigner des orifices d'échappement 16, puis sortatpar ces orifices de la manière précédemment décrite. Cet emprisonnement et ce retour alternés des gaz - d'échappement, avec ou sans surchargement, produit une économie de 50 à 75 % de combustible vis-à-vis du fonc- tionnement à deux temps habituel.
Les dimensions des cham- bres peuvent varier dans de larges limites dans tout mo- teur donné, mais elles sont de préférence de 20 % ou plus du déplacement des éléments de travail et en tout cas la forme et les dimensions doivent être telles que la vague de gaz d'échappement soit aussi violente que possible dans
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les deux directions sous des conditions de travail normales.
Le procédé décrit ici de division des gaz d'échappement à haute pression sortant d'un ou de cylindres permet de rendre le moteur silencieux sans perte de force appréciable.
En effet, la première vague de gaz d'échappement à haute pression provenant de chaque explosion est projetée contre la charge fraîche dans les chambres de surchargement et l'échappement résiduel se faisant par le tuyau d'échappement 94 se fait en petites bouffées amorties. C'est la première vague de gaz d'échappement qui produit la vive détonation après chaque explosion dans un moteur ordinaire et en con- séquence, avec cette vague rendue silencieuse, l'échappement principal par les orifices d'échappement 16,16' et les tuyaux 17,17' produit beaucoup moins de bruit que jusqu'à présent.
Ce bruit peut être réduit au minimum en reliant des silen- cieux de tout type convenable aux tuyaux d'échappement 17 et 17'. Ces silencieux exercent une réaction minimum qui est surmontée par la pression de surchargement et par la pression des gaz d'échappement qui sont ramenés aux cylin- dres par les orifices d'échappement 18, après chargement.
Les figs. 5, 6 et 8 montrent assez le système de lu- brification pour permettre l'explication de l'invention.
Le dispositif de lubrification des pistons comporte une vis réglable 149 traversant la chambre de surchargement 22 et le by-pass 13, qui comporte un canal à huile transversal 150 près de la paroi de fond inclinée vers le bas de la chambre de surchargement et un canal à huile vertical com- municat 151 débouchant dans le cylindre. Cette vis peut être réglée en retirant le chapeau 152 placé au sommet de la chambre de surohargement. Des vis analogues sont prévues @
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pour chacun des autres cylindres. Il est évident que l'huile de lubrification se trouvant dans le mélange de charge se rassemble dans les chambres de surchargement et descend par des canaux 149 et 150 dans les cylindres et sur les pistons.
Les pistons comportent des rainures à huile supérieures et inférieures 153, qui se terminent près des orifices d'échap- pement 18, de sorte que l'huile emprisonnée dans ces rai- nures s'étend sur toute la surface du piston, descend par les orifices d'admission 15 et est dirigée par la chicane adjacente 154 sur le palier 155 de l'axe-tourillon. L'huile se trouvant à l'intérieur du piston parvient par un ou plu- sieurs petits canaux 157 sur la surface inférieure du cylin- dre ; elle est retenue dans le piston jusqu'à ce qu'elle soit guidée dans ces canaux par l'ailette 158 prévue sur le bord intérieur du piston. La chicane 154 intercepte aussi l'huile projetée à travers le piston par le vilebrequin de même que l'huile amenée par le mélange qui entre, en ren- versant la direction du mélange et en projetant ainsi l'huile hors du mélange.
Les paliers à rouleaux 33 du vilebrequin sont lubrifiés par de l'huile qui est amenée par des canaux convenables dans de petits trous percés dans les têtes de boulons de graisseurs 159 et tombe par des canaux verticaux sur les paliers. Les tourillons ou manetons 161 du vilebrequin sont lubrifiés au moyen de poches ou goutti.ères à huile 162, qui sont montées sur les deux côtés des disques non percés 45, 46 et 47 du vilebrequin (figs. 5 et 8). Ces gouttières comportent des ailes arquées déportées faisant environ un tiers de cercle et sont fixées aux disques-manivelles de toute manière convenable par exemple à l'aide de vis 163.
@
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Au centre de chaque gouttière arquée 162, un trou à huile
164 est percé dans le disque-manivelle en position voulue pour coïncider avec un trou à huile 165 percé dans le maneton opposé 161 jusqu'à sa périphérie. Le rayon de chaque gouttière arquée 162 est plus court que le rayon du disque sur lequel elle est montée, de sorte que le centre de la gouttière adjacent au trou à huile 164 est plus écarté du centre du disque que tout autre point situé sur la gouttière.
En conséquence, l'huile captée dans les gouttières est pro- jetée par la force centrifuge vers leur centre et par les trous d'huile 164 et 165, en lubrifiant les manetons. L'huile recueillie par les gouttières entre dans le carter à vilebre- quin avec le mélange de chargement et se rassemble sur les disques 45,46 et 47, d'où elle est projetée dans ces gout- tières par la force centrifuge. Le système de distribution d'huile comprend toute pompe appropriée, qui peut être com- mandée par l'arbre 166 relié par un engrenage aux arbres à soupapes 104 (figs. 1 et 5).
Le système d'allumage comprend deux ou un plus grand nombre de bougies d'allumage 168 et 169, qui sont placées dans des évidements situés aux angles de purge de la culasse de chaque cylindre pour permettre au combustible liquide et à l'huile de s'écouler dans le cylindre.
La bougie 168 est, de préférence, un type convenable de bougie "froide" choisi pour ses propriétés de dissipa- tion rapide de la chaleur. La bougie particulière 168 repré- 6 sentée dans les figs. 6 et 13 est une bougie B.G. Hornet
No.4 comportant un petit isolement de mica 170, bien que cette bougie particulière soit représentée simplement pour illustrer le système, car toute autre bougie ayant de bonnes
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propriétés de dissipation de chaleur peut également être utilisée. La bougie 168 s'engage nettement par¯-ses électrodes dans la chambre de combustion de la,culasse du cylindre et est de préférence dirigée vers le centre de l'espace de. com- bustion, de sorte que l'allumage provoqué par cette bougie se propage instantanément dans toute la charge comprimée.
Les parois de la culasse du cylindre sont, de préférence, évasées à partir de l'évidement contenant la bougie vers-le corps du cylindre pour faciliter la propagation de la flamme.
La bougie 169 est, de préférence, choisie pour ses bonnes propriétés isolantes ; la bougie particulière 169 représentée aux fins d'illustration dans les figs. 6 et 13 est une bougie Robert Bosch Midget de 12 mm. comportant un isolateur en porcelaine en forme de cloche 172 qui est un bon isolateur de haute tension. Cette bougie peut naturellement être rem- placée par tout autre type de bougie ayant de bonnes pro- priétés isolantes, telles que la bougie 173 munie d'un iso- lateur en porcelaine allongé 174 représenté dans la fig, 14.
La bougie 169 est protégée dans un évidement 176 come- portant un canal rétréci 177, qui peut être formé par une lèvre surplombante façonnée sur la paroi de la culasse du cylindre et qui relie l'évidement 176 avec la chambre de combustion. Ce canal 177 est, de préférence, établi sous un angle tel que son entrée est adjacente à la paroi com- portant une chemise d'eau ou autrement refroidie du cylindre, ceci étant la région de la chambre de combustion où la cha- leur rayonnante est minimum.
Le canal 177 est pareillement disposé suivant un angle tel par rapport à l'évidement 176 que la paroi du canal intercepte et absorbe la chaleur rayonnante de combustion
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qui entre dans le canal et empêche ainsi cette chaleur de frapper directement sur la bougie d'allumage 169 et de la surchauffer. En effet, cette bougie deviendrait par trop chaude si elle était montée dans une position plus exposée.
La paroi du canal 177, de même que la paroi du cylindre, est constituée par une matière absorbant la chaleur, telle que fonte de fer ; elle ne réfléchit pas la chaleur, en particulier parce que cette paroi est habituellement recouverte de carbone.
Les étincelles des bougies d'allumage 168 et 169 d'un cylindre et des bougies 168' et 169' du cylindre opposé cor- respondant jaillissent toutes simultanément, comme on le décrit plus loin. L'allumage venant de la bougie protégée
169 n'est pas aussi rapide que celui venant de la bougie exposée 168. Si la bougie 168 est encrassée lorsque le moteur est mis en marche, la bougie 169, dont les étincelles jail- lissent simultanément à celles de la bougie 168, allume la charge tout en chauffant le moteur jusqu'à ce que la bougie 168 soit devenue assez chaude pour brûler l'huile ou le carbone qui a causé l'encrassement.
Le balayage de l'évidement 176 est effectué automati- quement en raison de la position qu'y occupe la bougie 169.
Après chaque explosion, la pression régnant dans l'évidement 176 baisse jusqu'au même point que la pression régnant dans le cylindre et la majeure partie des gaz s'échappe de cet évidement. A la course de compression suivante, le mélange frais comprimé refoule les gaz d'échappement résiduels se trouvant l'évidement 176 jusqu'à la base de la bougie.
Les pointes, des électrodes sont suffisamment proches du canal 177 et le vide se trouvant derrière les pointes est
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suffisant pour permettre de repousser ces gaz d'échappement résiduels à l'écart de ces pointes à chaque course de com- pression.
@
Les bougies d'allumage de chaque paire de cylindres opposés peuvent etre couplées en série ou en parallèle ; elles peuvent fonctionner en les alimentant avec toute source convenable de courant à interruptions réglées, par exemple à l'aide d'une magnéto d'allumage ou d'une batterie commandée par exemple par le distributeur ou rupteur 179, actionné par l'arbre à soupapes 104.
La figure 13 montre un système d'allumage convenable pour les bougies d'allumage de deux cylindres opposés et il est évident que les bougies d'allumage des autres paires de cylindres opposés peuvent être couplées et fonctionner de façon analogue. Dans cette figure, la bobine d'induction 181 a son enroulement primaire relié à toute source conve- nable de courant à interruptions réglées et comporte deux enroulements secondaires 182 et 183, qui sont de préférence mis à la terre en leurs points médians ;
l'enroulement 182. est connecté à une extrémité à une bougie d'allumage (par exemple la bougie d'allumage supérieure exposée 168 du cylindre 2) tandis que l'autre extrémité de cet enroulement est de préférence connectée à l'autre type de bougie d'alu- mage inférieure protégée 169' du cylindre 2'. De façon ana- logue, l'enroulement 183 est connecté à une extrémité à la bougie d'allumage protégée 169 du cylindre 2 et à son autre extrémité à la bougie d'allumage exposée 168' du cylindre opposé 2'.
Par suite, si un enroulement secondaire vient à faire défaut, par exemple si l'enroulement secondaire 182 fait défaut pour une raison quelconque, la bougie d'allumage @
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exposée 168 du cylindre 2 et la bougie d'allumage protégée
169' du cylindre opposé 2' sont mises hors d'action, tandis que la bougie protégée 169 du cylindre 2 et la bougie exposée
168' du cylindre 2' continuent à fonctionner. Cette conti- nuation du fonctionnement d'une bougie protégée dans un cy- lindre et d'une bougie exposée dans le cylindre correspon- dant opposé assure un allumage plus efficace que si deux bougies analogues faisaient défaut et si les deux autres bougies analogues continuaient à fonctionner dans des cylin- dres opposés.
De même, la mise à la terre des enroulements secondaires à leurs points médians réduit le danger de panne d'allumage, parce que si une bougie cesse de fonctionner pour une cause quelconque, par exemple parce que l'ata che- fil de sa borne de détache, l'autre bougie connectée au même enroulement secondaire continue à fonctionner comme auparavant. Un autre avantage du système d'allumage décrit ci-dessus, avantage qui est obtenu quel que soit les types de bougies utilisés ou leur procédé de connexion aux enroue- ments secondaires des bobines d'induction, c'est que la dis- tribution électrique est divisée entre plusieurs bobines séparées, de sorte que le moteur peut être commandé à de très grandes vitesses sans rencontrer la limite électrique de fréquence de saturation de la bobine.
Bien qu'on n'ait pas encore conçu de bougie d'allu- mage combinant les avantages d'un bon isolement électrique et d'une bonne dissipation de la chaleur, ces avantages @ @ sont efficacement combinés dans les deux ou dans le plus grand nombre de bougies décrites ci-dessus. L'invention n'est pas limitée à l'utilisation de deux bougies d'allu- mage dans chaque cylindre, car on peut utiliser plusieurs
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bougies exposées et plusieurs bougies protégées dans chaque cylindre, ou bien, dans certains cas, utiliser une seule bougie d'un type quelconque et plusieurs bougies--.. d'un autre type dans un cylindre couplées soit en série, soit en parallèle et commandées de toute manière convenable.
Dans les moteurs existants qui comportent des culasses de cylindres amovibles, on peut remplacer ces culasses par des culasses de cylindres conformes à l'invention.
Diverses variantes peuvent être apportées à la disposition des bougies d'allumage et du système d'allumage pris dans son ensemble, comme cela sera évident pour les gêna du métier.
L'invention a été illustrée dans son application à un moteur particulier, sans naturellement la limiter à ce type de moteur. En procédant à la construction, de nom- breuses modifications peuvent être apportées aux détails décrits sans sortir du cadre de l'invention.
Les expressions "charge" et"fluide" utilisées ici signifient soit un mélange carburé, soit de l'air dans lequel le combustible liquide sera injecté après compres- sion dans l'espace de combustion, et par "réservoir de fluide sous pression" on entend désigner tout réservoir destiné à recevoir du mélange carburé ou de l'air sous pression.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Internal combustion engine.
The present invention relates to internal combustion engines, and more particularly it relates to a method and a device for overloading an engine in order to increase its volumetric efficiency, as well as various constructive improvements; it further relates to a method and apparatus for preventing pressure drop in an engine having intake and exhaust ports open at the same time.
According to the invention, the charge to be compressed in a combustion space (whether it is
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of a fuel mixture or of air into which the liquid fuel is injected after compression into the combustion space) is distributed to the combustion space under, a pressure greater than atmospheric pressure, for '$ \ thereby increase the volumetric efficiency and thereby the force output of a motor having a given displacement.
The invention provides in this regard an overload device controlled by the high pressure exhaust so as not to contaminate the fresh charge by the burnt exhaust gases. The invention further extends to a device thanks to at which the exhaust gases are swept out of the fuel system after having fulfilled their function of generating the distribution pressure at the time of loading into the combustion space.
The space or combustion chamber in question here takes the form of a two-stroke cylinder comprising intake and exhaust ports controlled by a moving part driven by the explosion, such as a piston. , but the invention is not limited to such ordinary types of motors such as the one shown.
In the implementation of the invention, a charge tank is provided in which a fluid (either air or a fuel mixture) is maintained under a pressure which is specifically represented here by the compression produced in the crankcase by the piston. To generate this pressure in this tank so as to carry out the charging under a pressure greater than the atmospheric pressure of the combustion space in the limited time allowed in modern high efficiency engines, part of the explosion pressure is @
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discharged, when it is at its maximum or approximately at its maximum, against a column of loading fluid for the following working oourse,
so as to generate the pressure in the reservoir and to discharge it into the combustion space as soon as the inlet to the latter is opened.
In the construction shown, this intake is opened by continued inward movement of the piston, but it can of course be opened and adjusted by known types of cam actuated intake valves in the usual manner. The pre-charge exhaust is connected to the pressurized fluid reservoir in any desired manner and, as shown here, by an exhaust channel provided in the cylinder, which is exposed by the piston before the latter discovers the cylinder. main exhaust, which occurs in an ordinary type of two-stroke engine shortly before the end of the inward piston stroke.
The invention, either in conjunction with or independently of overloading, prevents pressure drop in an engine having intake and exhaust ports opening at the same time. This is done by charging the combustion space and then injecting gas into the combustion space near the exhaust port and against the load before the exhaust port is closed, whereby the injected gases exit through the exhaust orifice and strike the fresh charge to move it away from this orifice. In the construction shown, the injected gas is high pressure exhaust gas which is captured on a previous explosion and which is reinjected into the combustion space.
The piston base or organ
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driven by the explosion is shaped to direct this returned gas through the exhaust port before this port is closed during the compression stroke.
The invention also relates to various other improvements and combinations of members which will become apparent from the detailed description of the accompanying drawings.
Fig. ' 1 is a side elevation showing the arrangement of cylinders, overload chambers, exhaust pipes, blower and fuel distribution in an engine according to the invention.
Fig. 2 is a bottom plan showing the main exhaust pipes and the fuel delivery communications to the intake pipe.
Fig. 3 is a top plan showing the arrangement of the overload chambers and the exhaust pipe associated with them.
Fig. 4 is a vertical section of the blower, taken along line 4-4 (fig. 5).
Fig. 5 is a longitudinal section through the crankcase and the blower, taken on line 5-5 (Fig. 3).
Fig. 6 is a cross section taken on line 6-6 (Fig. 3) showing the pistons of opposed cylinders at the end of the inward stroke or working stroke.
Fig. 7 is a cross section taken on line 7-7 (Fig. 6) showing the communications from the exhaust ports of a cylinder to the associated overload chamber.
Fig. 8 is a partial perspective view of the crankshaft and discs carried by it.
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Fig. 9 is a cross section passing through the crankcase, taken along line 9-9 (fig. 5) showing the pierced wall cooperating with the pierced disc of fig. 8.
Fig. 10 is a diagram of the throttling device of the overload chambers and the fuel supply.
Fig. 11 is a partial sectional view of a chamber for capturing exhaust gases to prevent pressure drop, which is only used when overloading is not desired.
Fig. 12 is a section taken along line 12-12 of FIG. He.
Fig. 13 is a diagram of the ignition system.
Fig. 14 is a detail view showing a modified spark plug construction.
The engine shown is constituted by a crankshaft housing 1, supporting cylinders 2,2 ', arranged on the opposite sides of the crankshaft 3 and comprising cylinder heads 4,4'. Reciprocating hollow pistons 5.5 'are connected to the crankshaft 3 by connecting rods 6.6' having crankpin sleeves 7 with roller bearings.
The engine is suitably surrounded by water jackets and provided with water inlet and outlet 8,8 'and 9,9', as well as 10,10 'pipes (figs. 1, 3 and 6 ).
The engine shown has three pairs of opposing cylinders, but any other suitable number of cylinders can be used. Accordingly, cylinder 2 represents any cylinder placed to the left of the crankcase in fig. 6 while cylinder 2 'represents the corresponding cylinder placed to the right of the crankcase.
Since construction and operation are @
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the same for these two cylinders, most of the description will be limited to cylinder 2 and associated parts to the left of the crankcase .. in @ fig. 6, while the corresponding prime numbers designate the corresponding parts associated with cylinder 2 '.
The cylinder 2 has a row of intake ports 12 intended to be opened and closed by the piston 5.
These intake ports are connected to a bypass or bypass channel 13, the other end of which ends in orifices 14 opening into the lower end of the cylinder. These ports 14 are intended to coincide with the intake ports 15 provided in the piston to transmit the load (which is, in the case of this engine, a fuel mixture) from the crankcase to the working cylinder by the bypass 13 and the intake ports 12.
The descending baffle carried by the piston, which descends from the orifices 15 towards the axle bearing, serves to force the lubricating oil out of the charge mixture and to lubricate the axle bearing, as described below.
The cylinder 2 also has a row of main exhaust ports 16 placed on the side opposite to the intake ports 12. These exhaust ports communicate with the main exhaust pipe 17 and are intended to be opened and closed. closed by the piston 5. The cylinder 2 also comprises exhaust ports 18 which are preferably made opposite each other in the wall of the cylinder, which are of smaller section than the orifices main exhaust 16 and which are intended to be opened at about the same time as the ports
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16 or slightly before them.
The exhaust ports 18 can be made by drilling or otherwise forming vertical channels 19 in the molded block of the cylinder, tangentially to the cylinder.
2 and cutting them on the opposite sides, giving the channels 18 an elliptical contour (figs. 6 and 7). Canals
19 contain thin tubular metal liners 20 having elliptical holes which coincide with the exhaust ports 18. The lower ends of the inner lining liners 20 fit tightly into channels 19, keeping the liners frictionally in place. place, while the upper parts near and above the ports 18 nest freely in the channels, allowing the liners to expand under the heat of the exhaust.
The liners can be removed for cleaning by inserting a tool through the lower end, tightening the hook 25 formed in the lower end of the liner, rotating the liner and pulling it through the channel. The shirts are preferably made of thin heat resistant material, such as chrome steel; when kept hot enough to burn carbon, they seldom require cleaning. The upper ends of the jacketed channels 19 are connected by pipes 21 to one end of the overload chamber
22 to overload cylinder 2, as described below, while the lower ends of channels 19 have pressure relief valves 23 provided with springs.
24 and intended to connect the channels to the exhaust pipe
17.
These valves 23 act as safety valves and,
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in the engine shown here they are preferably set to open at pressures between - between 15 and 20 pounds.
Before describing the overloading, we will describe the construction of the various compression chambers located in the crankcase and the mechanism for loading these compression chambers. The crankcase has perforated front walls 26, 27, 28, 29, 30 and 31 which separate each pair of opposing cylinders from adjacent pairs of opposing cylinders (Fig. 5).
For example, walls pierced with channels 26 and 27 are arranged on opposite sides of the opposite cylinders 2 and 2 'and consequently separate this part of the crankcase from the remaining cylinders; while walls pierced with channels 28 and 29 are placed on opposite sides of the next pair of opposed cylinders, and walls pierced with channels 30 and 31 are placed on opposite sides of the last pair of opposed cylinders lying to the left of fig. 5. These walls each have an arcuate channel 32 (Figs. 6 and 9).
The crankshaft 3 is mounted in roller bearings 33 and carries drilled discs 36, 37, 38, 39, 40 and 41 which are precision machined to make sealing contact with the respective walls 26 and 27 drilled channels. These discs each have an arcuate channel 42 established to cooperate with the channel 32 in the respective walls 26, 27, etc. Since the pistons 5 and 5 'of opposed cylinders 2 and 2' work in synchronism, the channel 42 of the disc 36 opens the channel 32 of the wall 26 at the same time as the channel 42 of the disc 37 opens the channel 32
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of the wall 27. The next pair of opposed pistons also work in synchronism (although offset from the pistons 5 and 5 ') so that the drilled discs
38 and 39 open the pierced walls 28 and 29 at the same time.
The same is true of the other drilled discs and walls.
The walls and drilled discs described above divide the crankcase into separate compression chambers for the various pairs of opposing cylinders. In other words, pierced walls 26 and 27 cooperate with pierced discs.
36 and 37 to form a compression chamber 43 serving cylinders 2 and 2 ', while perforated walls
28 and 29 cooperate with drilled discs 38 and 39 to form a separate compression chamber 44 serving the adjacent pair of opposed cylinders, and so on, with three separate compression chambers being provided in the engine shown.
In the preferred embodiment of the invention, the crankshaft 3 also carries undrilled transmission discs 45, 46 and 47, which are arranged concentrically in the respective compression chambers, although they are not in gasket contact. waterproof with their walls.
These particular discs can be replaced by ordinary crank arms, without changing the operation of the engine, but the discs are preferred because they increase the efficiency of the engine by reducing the section of the compression chambers and increasing by correspondingly @ the degree of compression in the crankcase, allowing a more rapid and uniform distribution of the load in the various compression chambers, increasing the overloading efficiency
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and supporting crank pin lubrication members, as described below. @
The engine comprises an acceleration blower '53, @ which distributes air through a duct 54 and connections 55 to two carburettors 56 (figs. 1 to 3).
These carburetors are provided with outlet pipes 57 connected to opposite sides of an elongated inlet pipe 58. This pipe has curved inlet channels 59 and 60 coming from pipes 57 and opening in opposite directions in the central part. trale 61; it also has divided channels 63, and 64 placed at each end and curved upwards to ensure communication with branch pipes 65, which may be made in one piece with pipe 58, but which are shown here under the shape of separate castings. Exactly similar branch pipes 65 have analogous counter-curved channels 66 and 67 which mount respective channels 63 and 64 into the crankcase (Figs. 5,6 and 9).
Since there are two branch pipes 65 and each of them has two channels 66 and 67 respectively, a total of four distribution channels serve the three compression chambers contained in the crankcase. The communications going to the crankcase are well represented in fig. 5. Looking at the branch pipe 65 placed to the right of fig. 5, it can be seen that the channel 66 opens into the end of the crankcase adjacent to the pierced wall 26, while the channel 67 opens into the part of the crankcase situated between the walls pierced with channels 27 and 28.
By examining the branch pipe placed to the left of @
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fig. 5, it can be seen that the channel 66 opens into the part of the crankcase located between the walls pierced with channels 29 and 30, while the channel 67 opens into the end of the crankcase adjacent to the wall 31 pierced with channels.
Uniform charging is important whether the charge is a fuel mixture or only air, but uniformity is more difficult to achieve with a carbura mixture, because the fuel particles (never fully vaporized) are thrown into the air. outside by centrifugal force, if the mixture is made to rotate around sharp angles and the mixture also varies if it passes through unequal channels in its path leading it to the various compression chambers. In accordance with the invention, the channels formed in the pipe 58 and the branch pipes 65 are equally curved and proportioned so as to divide the mixture uniformly and to force all the currents to travel the same distance, by strokes. of the same shape and size.
These channels impart a uniform vortex movement to all parts of the mixture and distribute the mixture uniformly to all the compression chambers under the pressure of the blower 53.
Likewise, thanks to this construction, the high speed current from the blower functions as a damper in the event that backfire occurs in the inlet pipe. the blower can have any construction capable of reasonably maintaining its pressure curve at variable speeds but a two-stage centrifugal blower (figs. 4 and 5) is to be preferred because it presents here
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a number of important advantages. In the illustrated embodiment, this blower casing comprises an inner plate 69 'mounted on the motor frame, an outer plate 70 carrying an air intake funnel 71 and an annular peripheral flange 72, which is clamped between the two plates with assembly bolts 73.
The crankshaft 3 passes through the center of the plate 69 and carries a disc or rotor 74, which is fixed to the crankshaft by the hub 75 and the locking nut 76. This disc 74 is placed in the same plane as the flange. 72 and the adjacent peripheral edges of the disc and the flange are angled and in close rotating contact with each other, as they are separated by an annular slot inclined outward towards the periphery of plate 69 and which is about Omm8 wide.
The outer plate 70 of the blower is shaped to form a flat spiral chamber 78, of which. the section increases in a clockwise direction (seen in fig. 4) which is the direction of rotation of the disc 74; it ends at its large end with a descending channel 79, which meets a corresponding descending channel 80 of the plate 69. The flange 72 has a recessed descending part 81, intended to fit at the junction of the channels 79 and 80. The channel 80 opens in the central part of the plate 69, near the hub. The plate 69 is also shaped to constitute a flat spiral chamber 82, the cross section of which grows in a clockwise direction (seen in FIG. 4) and terminates at its long end in a downpipe 83, which is connected to the air duct 34 leading to the carburetors.
@
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Several propeller blades 85 are mounted on both sides of a disc 74. These blades are in reasonably close contact with the cup walls of respective plates 69 and 70 and extending to the peripheral edge of the rotor. disc 74. The fixed flange 72 carries a series of curved fins 86 on both sides; these fins adjacent to the periphery of disc 74 are curved to direct the radial air jet through spiral chambers 78 and 82.
The flange 72 also has a curved baffle 87 adjacent the large end of the chamber 78 to direct the and air through the channels 79 and 80.
Fresh air enters from the low pressure side of the blower, through the opening of funnel 71, which is preferably covered with a fine mesh screen 88, to keep grime out. The air drawn in by the propeller blades of the first stage is whirled outward in a radial direction and forced through the spiral chamber 78 at a high speed, hence through the channels 79 and 80 to the center of the high-pressure side of the blower, where it is gripped by the second stage propeller blades and vortexed through the spiral chamber 82, the outlet pipe 83, the air duct 54 and connection pipes 55 in the carburetors 56.
The propeller blades 85 of each stage are set at angles calculated to generate the maximum air speed. In the embodiment shown, the blades of the first stage are approximately tangent to the center of rotation, taut as the blades. of the second stage are closer to the tangent to the hub; their inner ends
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rieures 89 gradually tilt towards the hub, to catch the air and accelerate the speed.
The function of the inclined slot disposed between a flange 72 and the disc 74 is analogous to that of a Venturi tube, with air coming from the first stage being trapped in this slot, whirled by the rotation of the disc and injected against the higher pressure air in the second stage, raising the pressure in the second stage, while preventing leakage from the upper stage to the lower state.
The mixture from the carburetors passes at high speed through pipes 57 into the intake pipe 58, where it is divided into equal quantities through channels 63 and 64, and then enters the crankcase through channels 66 and 67 of branch pipes 65, as previously described. In this way, the mixture is injected into compression chambers 43, 44, etc. at high speed, regardless of the associated intake channels 32, 42 open at the appropriate point in the cycle.
It has been explained that the spaced exhaust channels 18 of the cylinder 2 open into channels 19, the upper ends of which are connected by pipes 21 to one end of the overload chamber 22.
It should be noted (FIG. 6) that similar elements are associated with the opposite cylinder 2 'and designated by corresponding prime numbers. Since the construction and operation are the same for the six cylinders, it is evident that the six-chamber overload engine and associated elements corresponding to the elements already described and which will be described relatively.
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to the opposite cylinders 2 and 2 '.
The connected overload chambers 22 and 22 'shown in FIG. 6 are assigned to the overload cylinders 2 and 2 '. These chambers have a common central horizontal partition 90, which is spaced from the outer edges so as to divide chamber 22 into connected upper and lower channels 91 and 92, of elongated convoluted shape, and chamber 22 'into like channels. 91 'and 92'.
At the junction of the upper channels 91 and 91 'is a common exhaust port 93, which opens into the exhaust channel or pipe 94 which has a funnel 95 and is opened and closed by the rotary valve 96 gaining pressure. channels 97. The central portion 98 of the bulkhead 90, located under the exhaust channel 93, is curved downward to direct the gases from the overload chambers through the constricted ports 99 and 99 'into the compression chamber.
43. The upper overload channel 91 has a vertical chuck 100 near the inner end, thereby separating the opposing channels 101 opening into this channel from the pipes 21, and preventing the two gas columns from flowing. high pressure exhaust oppose during overloading.
The lower channels 92 and 92 'have a common vertical baffle plate 102, which divides the load between ports 99 and 99' at the top of the compression chamber 43 and which increases the overload efficiency.
@ A rotary valve 96 is mounted on the shaft 104 by means of Woodruff keys 105 which engage an elongated slot 106 in the valve and allow the valve to expand and contract. Tree 104
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passes through the engine and carries two other similar valves comprising channels arranged to regulate the exhaust from the overload chambers of the other cylinders. This shaft 104 is mounted in bearings 107, provided with stuffing-box caps 108, and it is driven by crankshaft 3 by means of a gear train 109 (FIG. 5). The timing of the rotating valves will be described later along with the operation of the engine.
The piston 5 has a beak-shaped deflector 110 on its bottom, which is shaped so as to have shallow grooves 112 on opposite sides, in the desired position to open the exhaust channels 18 (Figs. 1 and 7).
These channels 18 are opened for a short time by the grooves 112 at the start of the exhaust and are closed when the piston goes to neutral; they are also opened by the grooves 112 for a moment when the piston begins the compression stroke. The size of the channels 18 and the periods during which they remain in action can be varied within wide limits, and they can receive exhaust gases during most of the pressure drop.
When the channels 18 are open at the point of escape, some high pressure gas passes through the pipes 21 and enters the overload chamber 22 through the port 101 provided at the inner end of the channel 91. The overload chambers 22 and 22 'have previously been filled with fresh gas, admitted into the compression chamber 43 through the conjugate channels 32, 42 and 32', 42 ', and from there directed by the pressure of the blower into the chambers. overloading through orifices 99 and 99 '. At the moment, @
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the piston descends and closes the exhaust channel 18, then the exhaust pressure prevailing in the cylinder having been released by the main exhaust ports 16 and the piston having then uncovered the intake ports 12,
the total charge of fresh gas in the compression chamber 43 is transferred to the working cylinder through bypass 13. This charge has an initial pressure sufficient to overcome the resistive pressure which remains in the cylinder and which can be changed at will by adjusting the pressure relief valves 23. The same operations take place at the same time with regard to cylinder 2 '. The overload chambers 22 and 22 '. as well as the constricted orifices 99 and 99 'leading into the compression chamber 43, are constructed so that the exhaust gases arriving, admitted through the orifices 101 and 101' at the upper inner ends of the overload chambers, are not diffused in the fresh gas, but act as a mass against the whole column of fresh gas.
When the cylinder is then more than completely filled with fresh gas, there is a tendency for this fresh gas to leak out of the exhaust port 16. But this is prevented since when the piston begins its stroke towards the cylinder. outside, the orifices 18 are again opened by the grooves 112 of the piston and, since there is still a greater pressure in channels 19 than in the working cylinder, part of the exhaust gases contained in these channels is injected back into the working cylinder through orifices 18.
The baffle 110 in the form of a beak provided on the bottom of the piston causes the exhaust gases to move away and direct them so
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they hit the column of cool gas in. away from the exhaust ports 16 and then exit through - the exhaust ports 16 instead of fresh gas when the piston begins its outward stroke, that is to say its compression stroke.
On its outward stroke, the piston covers the intake ports 12 and has covered approximately two-thirds of the exhaust ports 18 when the mating ports 32,42 of the crankcase open and admit a charge of fresh gas at high speed into the compression chamber 43. At the same time, the channels 97 of the rotary valve 96 open the common exhaust channel 93 at the junction of the overload channels 91 and 91 ', at the same time. thus allowing the residual exhaust gases in the overload chambers to escape through the exhaust pipe 94, this exit of the exhaust gases being accelerated by the column of fresh gas which bursts in.
When the piston has finished its outward stroke, i.e. its compression stroke, and has traveled approximately 12 mm. downwards, the inlet ports 32, 42 close and the rotary valve 96 also closes.
In the operation described above, the piston preferably covers the exhaust ports 18 only after it has exposed about 30% of the inlet 12.
The invention provides elements for simultaneously throttling all the overload chambers and for throttling the distribution of fuel according to a relative adjustment in time. The overload chambers are opened and closed by means of a drawer or sliding grid.
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health. 114 (figs. 5 and 10) mounted between the upper ends of the compression chambers and the bottom of the overload chambers. This grid is provided at one end with a lever 115 by means of which it can be moved to the right or to the left (FIG. 5);
it comprises, on the one hand, transverse slots 116 and 116 'intended to coincide with orifices 99 and 99t provided in the upper part of the compression chamber 43 and, on the other hand, similar slots intended to coincide with. the orifices provided at the top of the other compression chambers. In the position shown in fig. 6, the slots 116 and 116 'coincide with the holes 99 and 99', but by sliding the grille to the left (fig. 6) the holes 99 and 99 'can be closed to any desired extent, the corresponding holes of the others compression chambers being closed at the same time.
In this way, the overload chambers can all be throttled at the same time or can be fully closed as may sometimes be desirable for engine starting.
In the double adjustment shown in FIG. 10, the grille 114 and the throttle 117 of the carburetor are wide open.
The lower system of FIG. 10 is arranged to close the grid 114 before closing the butterfly 117 and to open the latter before opening the grid 114. To stop the overloading effect, the handle of the lever 118 is lowered. , which rotates this lever around its pivot 119 and causes the arm 120, connected to the lever by a tenon and slot link 121, to rise. The lever 122, articulated to the arm 120 at 123, is thus moved counterclockwise. of a watch around its pivot 124 and the arm 125, which is
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articulated at 126 at the upper end of lever 122 is thus moved to the left (FIG. 10).
The '-' grid 114 is controlled by the lever 127, which is hinged to the frame at 128 and which is connected to the grid 114 by a tenon and slot link 129. The upper end of the lever 127 carries a stud 130, which is moves freely in the slot or slide 131 of the end of the arm 125, and a spring 132, fixed to the motor frame, tends to close the grid 114.
As a result, as arm 125 moves to the left, spring 132 moves lever 127 counterclockwise, thereby bringing gate 114 to the fully closed position against stop 133.
The lower end of the arm 120 has a slot 135 in which is engaged a stud 136 fixed to the lower end of the lever 137 controlling the throttle 117 of the carburetor. During the upward movement of the arm 120, the slot or slide 135 rises until its lower edge attacks the pin 136, at which time the gate 114 is fully closed, after which the continuation of the upward movement of the arm 120 moves lever 137 counterclockwise and closes carburetor throttle 117 against spring tension 138. While arm 120 continues to move upward, arm 125 continues to move to the left until the right edge of the slot 131 attacks the pin 130 of the arm 127, which has already come to stop against the stop 133.
Although fig. 10 shows only one carburetor, it is evident that when two or more carburetors are used, they are all controlled by lever 118, using arm 120
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and associated transmissions to the carburetor throttles, as described above. It is also quite obvious that the butterfly 117 of the carburetor is never completely closed, but that it is adjusted to allow a predetermined minimum quantity of fuel mixture to pass into the so-called closed position.
To open the carburetor butterfly (s) 117 and grille 114, lever 118 is raised, thereby lowering arm 120 and allowing spring 138 to rotate lever 137 clockwise until it stops. 'until it meets the stop 140, when the butterfly or butterflies 117 are fully open. During this movement, the arm 125 moves to the right, but, due to the clearance between the arm 125 and the lever 127, the spring 132 keeps the grid 114 closed until the left edge of the slot 131 attack the peak 130.
When this happens, with the carburetor butterfly (s) 117 open, the arm 125 moves the lever 117 clockwise and opens the grille 114. It is evident that, as the closing of the throttle valve occurs. grid 114 stops overloading, it still lets the exhaust gases oscillate in the channels 19,19 'and the piston bottom shaped as a spout to prevent pressure drop through the exhaust ports 16,16'.
In the engine shown, the overload chambers and associated elements, comprising the exhaust pipe 94 and the rotary valve mechanism, form a block which is mounted on the upper part of the engine, for example at the top. using bolts 142. If overloading is not desired, the device can be removed and replaced.
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overload by exhaust gas collectors 143 (fig. 11 and 12). A collector has a series of chambers 144,145, etc., separated by partitions 146, one. of these chambers being provided for each cylinder.
In @ the engine shown, the manifold 143 has three chambers, one for each of the cylinders shown for example in the lower half of FIG. 3, while another similar manifold comprising three chambers is provided for the cylinders shown in the upper half of FIG. 3. Each collecting chamber comprises (fig. II) channels 19, connected to the exhaust ports
18 of a cylinder, while the collector chambers placed on the other side of the engine have similar orifices placed in the alignment of channels 19 ', which are connected to exhaust ports 18', as previously described.
When the engine is running, high pressure exhaust gas from each explosion is trapped in chambers 144, 145, etc. and is returned to the cylinders after loading, the gases thus returned forcing the fresh gases away from the exhaust ports 16, then exiting these orifices in the manner previously described. This alternate entrapment and return of the exhaust gases, with or without overloading, results in a fuel saving of 50 to 75% compared to usual two-stroke operation.
The dimensions of the chambers can vary within wide limits in any given engine, but they are preferably 20% or more of the displacement of the working elements and in any case the shape and dimensions should be such that the wave exhaust gas is as violent as possible in
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both directions under normal working conditions.
The method described here for dividing the high pressure exhaust gases from one or more cylinders makes it possible to make the engine silent without appreciable loss of force.
This is because the first wave of high pressure exhaust gas from each explosion is projected against the fresh charge in the overload chambers and the residual exhaust through the exhaust pipe 94 takes place in small, damp puffs. It is the first wave of exhaust gas which produces the loud bang after each explosion in an ordinary engine and consequently, with this wave silenced, the main exhaust through the exhaust ports 16,16 'and the 17.17 'pipes produced much less noise than so far.
This noise can be minimized by connecting mufflers of any suitable type to the exhaust pipes 17 and 17 '. These silencers exert a minimum reaction which is overcome by the overcharging pressure and by the pressure of the exhaust gases which are returned to the cylinders through the exhaust ports 18, after loading.
Figs. 5, 6 and 8 show the lubrication system sufficiently to permit the explanation of the invention.
The piston lubrication device has an adjustable screw 149 passing through the overload chamber 22 and the bypass 13, which has a transverse oil channel 150 near the downward sloping bottom wall of the overload chamber and a channel communicat vertical oil 151 opening into the cylinder. This screw can be adjusted by removing the cap 152 placed at the top of the overload chamber. Similar screws are provided @
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for each of the other cylinders. It is evident that the lubricating oil in the charge mixture collects in the overload chambers and descends through channels 149 and 150 into the cylinders and onto the pistons.
The pistons have upper and lower oil grooves 153, which terminate near the exhaust ports 18, so that the oil trapped in these grooves extends over the entire surface of the piston, descends through them. intake ports 15 and is directed by the adjacent baffle 154 on the bearing 155 of the journal pin. The oil inside the piston enters through one or more small channels 157 on the lower surface of the cylinder; it is retained in the piston until it is guided in these channels by the fin 158 provided on the inner edge of the piston. The baffle 154 also intercepts the oil sprayed through the piston by the crankshaft as well as the oil supplied by the entering mixture, reversing the direction of the mixture and thus throwing the oil out of the mixture.
The roller bearings 33 of the crankshaft are lubricated by oil which is supplied through suitable channels into small holes drilled in the heads of grease nipples 159 and falls through vertical channels onto the bearings. The crankshaft journals or crankpins 161 are lubricated by means of oil pockets or drippers 162, which are mounted on both sides of the unperforated discs 45, 46 and 47 of the crankshaft (Figs. 5 and 8). These gutters have offset arched wings making about a third of a circle and are fixed to the crank discs in any suitable manner, for example using screws 163.
@
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In the center of each arched gutter 162, an oil hole
164 is drilled in the crank disc in a desired position to coincide with an oil hole 165 drilled in the opposite crankpin 161 to its periphery. The radius of each arched gutter 162 is shorter than the radius of the disc it is mounted on, so that the center of the gutter adjacent to the oil hole 164 is farther from the center of the disc than any other point on the gutter .
As a result, the oil captured in the gutters is thrown by centrifugal force towards their center and through the oil holes 164 and 165, lubricating the crankpins. The oil collected by the gutters enters the crankcase with the charge mixture and collects on the discs 45, 46 and 47, from where it is projected into these gutters by centrifugal force. The oil distribution system includes any suitable pump, which can be controlled by the shaft 166 geared to the valve shafts 104 (figs. 1 and 5).
The ignition system includes two or more spark plugs 168 and 169, which are placed in recesses at the bleed angles of the cylinder head of each cylinder to allow liquid fuel and oil to flow through. 'flow into the cylinder.
Candle 168 is preferably a suitable type of "cold" candle chosen for its rapid heat dissipation properties. The particular candle 168 shown in Figs. 6 and 13 is a B.G. Hornet candle
No.4 featuring a small 170 mica isolation, although this particular candle is shown simply to illustrate the system, as any other candle having good
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heat dissipation properties can also be used. The spark plug 168 clearly engages its electrodes in the combustion chamber of the cylinder head and is preferably directed towards the center of the space. combustion, so that the ignition caused by this spark plug propagates instantaneously throughout the compressed load.
The walls of the cylinder head are preferably flared from the recess containing the spark plug towards the cylinder body to facilitate the propagation of the flame.
The spark plug 169 is preferably chosen for its good insulating properties; the particular candle 169 shown for illustrative purposes in Figs. 6 and 13 is a Robert Bosch Midget 12mm spark plug. having a bell-shaped porcelain insulator 172 which is a good high voltage insulator. This candle can of course be replaced by any other type of candle having good insulating properties, such as the candle 173 provided with an elongated porcelain insulator 174 shown in fig, 14.
Spark plug 169 is protected in a recess 176 having a narrowed channel 177, which may be formed by an overhanging lip formed on the wall of the cylinder head and which connects the recess 176 with the combustion chamber. This channel 177 is preferably established at an angle such that its inlet is adjacent to the water jacketed or otherwise cooled wall of the cylinder, this being the region of the combustion chamber where radiant heat is minimum.
The channel 177 is likewise arranged at such an angle relative to the recess 176 that the wall of the channel intercepts and absorbs the radiant heat of combustion.
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which enters the channel and thus prevents this heat from hitting directly on the spark plug 169 and overheating it. Indeed, this candle would become too hot if it had been mounted in a more exposed position.
The wall of the channel 177, like the wall of the cylinder, is made of a heat-absorbing material, such as cast iron; it does not reflect heat, especially because this wall is usually coated with carbon.
The sparks from the spark plugs 168 and 169 of one cylinder and from the spark plugs 168 'and 169' of the corresponding opposing cylinder all fly simultaneously, as will be described later. The ignition coming from the protected spark plug
169 is not as fast as that coming from the exposed spark plug 168. If the spark plug 168 is fouled when the engine is started, the spark plug 169, whose sparks fly simultaneously with those of the spark plug 168, ignites the spark plug. charge while heating the engine until spark plug 168 has become hot enough to burn off the oil or carbon that caused the fouling.
Scanning of recess 176 is performed automatically due to the position of spark plug 169 therein.
After each explosion, the pressure in the recess 176 drops to the same point as the pressure in the cylinder and most of the gas escapes from this recess. On the next compression stroke, the fresh compressed mixture forces the residual exhaust gas in the recess 176 to the base of the spark plug.
The tips of the electrodes are close enough to channel 177 and the vacuum behind the tips is
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sufficient to allow these residual exhaust gases to be pushed away from these tips on each compression stroke.
@
The spark plugs of each pair of opposing cylinders can be coupled in series or in parallel; they can operate by supplying them with any suitable source of current with regulated interruptions, for example using an ignition magneto or a battery controlled, for example, by the distributor or breaker 179, actuated by the shaft to valves 104.
Fig. 13 shows a suitable ignition system for the spark plugs of two opposed cylinders and it is evident that the spark plugs of the other pairs of opposed cylinders can be coupled and operate in a similar fashion. In this figure, the induction coil 181 has its primary winding connected to any suitable source of regulated interrupted current and has two secondary windings 182 and 183, which are preferably earthed at their midpoints;
winding 182. is connected at one end to a spark plug (e.g. the exposed upper spark plug 168 of cylinder 2) while the other end of this winding is preferably connected to the other type of spark plug. protected lower spark plug 169 'of cylinder 2'. Likewise, coil 183 is connected at one end to shielded spark plug 169 of cylinder 2 and at its other end to exposed spark plug 168 'of opposing cylinder 2'.
Therefore, if a secondary winding fails, for example if the secondary winding 182 fails for some reason, the spark plug @
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exposed 168 of cylinder 2 and protected spark plug
169 'of the opposite cylinder 2' are put out of action, while the protected spark plug 169 of the cylinder 2 and the exposed spark plug
168 'of cylinder 2' continue to operate. This continued operation of a protected spark plug in a cylinder and an exposed spark plug in the opposing corresponding cylinder ensures more efficient ignition than if two similar spark plugs failed and the other two similar spark plugs continued to burn. operate in opposing cylinders.
Likewise, grounding the secondary windings at their mid-points reduces the danger of ignition failure, because if a spark plug stops working for any reason, for example because the ata che- wire from its terminal detachment, the other spark plug connected to the same secondary winding continues to operate as before. Another advantage of the ignition system described above, an advantage which is obtained regardless of the types of spark plugs used or their method of connection to the secondary windings of the induction coils, is that the electrical distribution is divided between several separate coils, so that the motor can be driven at very high speeds without encountering the electrical saturation frequency limit of the coil.
Although no spark plug has yet been designed that combines the advantages of good electrical insulation and good heat dissipation, these advantages are effectively combined in both or most. large number of candles described above. The invention is not limited to the use of two spark plugs in each cylinder, as several can be used.
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exposed spark plugs and several protected spark plugs in each cylinder, or in some cases use a single spark plug of any type and several spark plugs - .. of another type in a cylinder coupled either in series or in parallel and ordered in any suitable manner.
In existing engines which include removable cylinder heads, these cylinder heads can be replaced by cylinder heads according to the invention.
Various variations can be made to the arrangement of the spark plugs and the ignition system taken as a whole, as will be obvious to those skilled in the art.
The invention has been illustrated in its application to a particular engine, without naturally limiting it to this type of engine. In proceeding with the construction, many modifications can be made to the details described without departing from the scope of the invention.
The expressions "charge" and "fluid" used herein mean either a fuel mixture or air into which the liquid fuel will be injected after compression into the combustion space, and by "pressurized fluid reservoir" we mean is intended to designate any tank intended to receive fuel mixture or air under pressure.
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