<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
BREVET DsINVENTION Il Perfectionnements apportés aux moteurs à combustion interne et aux véhicules munis de tels moteurs ".
Linvention est relative aux moteurs à combustion interne (par exemple à explosions) d'une part, et, d'autre
EMI1.2
part, aux ¯éhiules,tels que les voitures automobiles (pour route -ou pour rails) ou les aéronefs,munia de tels moteurs*
Les moteurs du genre en question ont eu, jusquà présenta de façon générale, une cylindrée et un espace morte géométriquement déterminés* Il résulte de cette disposition que l'utilisation,,des gaz admis est très mauvaise pour les fai- bles charges.
La raison en est qu'il faut alors utiliser une gran- de partie de la course de compression pour rétablir la pres- sion atmosphérique et que légaux de compression réel devient plus en plus faible au fur et à mesure que la charge dé-
EMI1.3
Zl., orôtt. Crd'3..
.*'-,Les consommations vont alors également en croissant jusqu'à atteindre des chiffres de l'ordre de 700 à 800 grammes par cheval-heure pour des moteurs de voitures automobiles se
<Desc/Clms Page number 2>
déplaçant à des vitesses de l'ordre de 20 à 30 kilomètres à l'heure.
En ce qui concerne, maintenant, les véhicules à mo- teur, on leur a fait, de façon générale, comporter, jusqu'à présent un moteur du type venarit d'être indiqué, et l'on in- terpoit, entre ce moteur et les roues motrices, un mécanisme de transmission à 'rapport variable.
L'invention a pour but, surtout, d'améliorer les con- ditions de fonctionnement des moteurs du genre en question et des véhicules qui en sont munis.
Elle consiste, principalement: en ce qui concerne lesdits moteurs, à les agencer de ma- nière telle que leur taux de compression volumétrique varie automatiquement entre certaines limites de manière à maintenir substantiellement constant leur taux de compression réel pour toutes les conditions de remplissage des cylindres moteurs, compatibles avec lesdites limites, et,en ce qui concerne lesdits véhicules, à les munir d'un moteur dont le taux de compression volumétrique varie de la ma- nière qui vient d'être indignée..
Elle consiste,- mise-'.part cette disposition prici- pale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci--après.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'ap- plication, ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les moteurs et les véhicules du genre en question comportant application deaditez dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit. ainsi que des. dessins ci-annexés, lesdits complément et dessins étant, bien'
<Desc/Clms Page number 3>
entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La fig. l, de ces dessins,est un schéma utilisé au cours de la description pour expliquer l'intérêt technique de l'invention.
La fig.2 est une coupe axiale schématique du haut d'un cylindre d'un moteur établi conformément à l'invention.
Les fig. 3 et 4 représentent deux variantes d'éta- blissement de l'objet de la fige 2.
La fig. 5 est une vue schématique d'une installation composée d'un moteur et de ses moyens de commande et établie conformément à l'invention, diverses coupes étant faites selon des plans différents pour..plus de clarté.
La fig. 6 représente une variante d'établisaement de l'installation faisant l'objet de la fig. 5, cetté variante étant relative aux moteurs d'aéronefs.
La fig. 7, enfin, est un diagramme sur lequel sont tracées des courbes établies en portant en abcisses des vites- ses de rotation et en ordonnées des couples moteurs.
Si l'on considère un moteur normal (fig. 1) dont le piston 1 se déplace entre un point mort haut A et un' point mort bas B, et si l'on suppose, tout d'abord, que ce moteur est en marche normale (papillon des gaz grand ouvert), lors du temps de compression, la pression atmosphérique est établie' dans le cylindre lorsque le piston se trouve à un niveau B' voi- sin du point mort bas B; le taux de compression réel est alors égal à OB, 0 caractérisant la position de la culasse. Ce taux peut être, par exemple, choisi égal à 6.
Lorsque,, au contraire, le moteur fonctionne sous grande dépression (c'est-à-dire avec papillon des gaz ferméou presque), quand le piston est en B', la pression de la charge est-, très inférieure à la pression atmosphérique. Il faut alors une course supplémentaire B' B" pour ramener la pression dans le cylindre à la pression atmosphérique, mais le taux de com- pression réalisé ensuite est seulement égal à OB". valeur qui,
<Desc/Clms Page number 4>
dans certains cas, peut devenir très faible, voire même infé- rieure à l'unité.
Si, dans ces dernières conditions de fonctionnement, la culasse avait été en O', c'est-à-dire à un niveau inférieur
O'B" a 0, le taux de compression aurait été égal à O'A donc aurait pu être égal aux taux optimum (par exemple 6) si la position 0' était convenablement choisie.
On aurait alors réalisé un moteur dont la cylindrée poids correspond à la course AB" mais dans lequel, en outre, au cours de la détente, le piston, au lieu de s'arrêter en B" com- me il le ferait dans un moteur ordinaire équivalent, continue à descendre jusqu'au voisinage de B' (ouverture normale d'échap- pement). Le taux de détente, donc le rendement, est donc d'au- tant plus élevé que la charge est plus réduite.
Selon l'invention, et plus particulièrement selon ce- lui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de ré-, alisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, d'établir un moteur à explosions multicylindriques pour en mu- nir une voiture automobile on agence de manière telle, ce moteur, que son taux de compression volumétrique varie automatiquement entre certaines limites de manière à maintenir substantiellement constant son taux de compression réel pour toutes les conditions de remplis* sage des cylindres moteurs compatibles avec lesdites limites, lesquelles on reporte, de préférence, en dehors des limites d'utilisation.
On peut, bien entendu, réaliser le dispositif de variation du taux de compression volumétrique en ayant recours à tous modes de réalisation appropriés, par exemple en dépla- çant l'axe du vilebrequin d'un moteur ordinaire ou en faisant varier la longueur des bielles motrices,
Il semble, cependant, plus particulièrement avanta- geux de réaliser ce dispositif en rendant la culasse de chaque
<Desc/Clms Page number 5>
cylindre mobile par rapport audit cylindre.
On conçoit que cette disposition s'applique particu- lièrement bien aux moteurs sans soupape et, mieux encore, aux moteurs sans soupape comportant une seule chemise de distribu- tion.
Dans les moteurs sans soupape on peut, en effet, admet- tre une position de culasse qui est arbitraire et peut aller jusqu'à effleurer le piston si nécessaire, pourvu que les ou- vertures de distribution soient convenablement établies.
Il y a lieu de noter que, dans le cas des moteurs sans soupape à une seule chemise, cette dernière est guidée par le cylindre, la culasse (ou piston fixe) étant absolument libre de se déplacer.
Dans ce qui suit, il sera supposé que l'on établit le moteur sous la forme d'un moteur sans soupape comportant une seule chemise de distribution 2.
On peut alors, par exemple, avoir recours au mode de réalisation représenté par la fig. 2.
Selon ce mode de réalisation, on monte la culasse 3 de chaque cylindre de manière tel- le, par rapport à la tête dudit cylindre, qu'elle puisse subira des déplacements de translation parallèlement à l'axe dudit cy- lindre, et on fait porter à cette culasse un filetage 4, de pré- férence irréversible, sur lequel on vient visser un écrou 5 solidaire d'un levier de commande 6, ledit écrou étant empêché de se déplacer autrement qu'en rotation par une butée supérieu- re 7 et une butée inférieure 8 prenant appui sur des éléments portés par la partie supérieure du cylindre:
On conçoit qu'alors, en agissant sur le levier 6 on fait tourner l'écrou 5, ce qui fait monter ou descendre la ou** lasse.
Afin de refroidir cette dernière.. on lui fait avanta- geusement comporter dne chemise de refroidissement communiquant
<Desc/Clms Page number 6>
avec le système de refroidissement du moteur, par exemple des tubes souples 9 et 10..
Bien entendu, on pourrait commander la''culasse de toute autre manière. C'est ainsi que le levier 6 pourrit être remplacé par un pignon hélicoïdal attaquant l'écrou 5.
De même la culasse pourrait elle-même tourner et se visser dans le bloc.
Elle pourrait également être maintenue par un système de coins 11 se déplaçant par translation (fig. 3) ou par un système de cames 12 (fig. 4), des ressorts 13 suffisamment puissants étant prévus pour maintenir la culasse appliquée con- tre son organe de commande au cas où ce dernier n'agit pas de façon positive dans les deux sens.
.yant établi le moteur proprement dit de l'une des manières qui viennent d'être indiquées, on l'agence de façon telle que la position de ses culasses soit à chaque instant dé- terminée par le degré de charge du moteur. cet effet, on réunit, tout d'abord, entre elles, toutes les culasses du moteur de manière telle qu'elles occu- pent toujours au même instant la même position.
S'il s'agit, par exemple, d'un moteur comportant qua- tre cylindres (fig. 5) et que le mode de commande des culasses soit celui représenté par la fig. 2, on pourra relier les ex- trémités libres de tous les leviers 6 à une commande longitu- dinale 14, avec interposition, pour chaque levier, d'un jeu de deux ressorts 15 et 16 disposés, ainsi que représenté sur le dessin, c'est-à-dire ainsi que cela se fait pour les rotules de direction des voitures automobiles*
Grâce à ces ressorts, l'organe qui agira sur la com- mande 14 n'aura pas à déplacer les culasses pendant que ces dernières seront soumises aux pressions maximum des cycles.
Les culasses sont, en effet, sollicitées par des for- ces alternatives et peuvent ainsi, presque sans effort, accon- plir des déplacements élémentaires pendant les moments favora-
<Desc/Clms Page number 7>
bles des cycles. Le déplacement des culasses, nécessitant plu- sieurs cycles s'il est d'une certaine amplitude, s'accomplit ainsi très facilement.
On aura avantageusement recours, pour déplacer la com- mande 14, à un sevo-moteur 17 de tout type approprié, par exem- ple à un servo-moteur faisant agir, sur l'une ou l'autre face d'un piston 18, selon la position d'un organe guide 19, de l'huile sous pression provenant, soit d'une pompe de compres- sion usuelle, soit, et mieux, d'un accumulateur à cloche d'air 20 dans lequel une pompe 21 maintienne, à tout moment, une ré- serve d'huile sous pression suffisante pour assurer un certain nombre de courses complètes de la commande 14, par exemple une dizaine. ainsi, selon que l'organe guide 19 sera déplacé dans l'un ou l'autre sens, le taux de compression volumétrique de tous les cylindres du moteur variera lui-même dans l'un ou l'autre sens.
Il suffit alors, maintenant, d"établir, pour la com- mande de cet organe guide, un dispositif tel que la condition susénoncée soit réalisées.
En principe, si les variations de charge et de vites- se du'moteur devaient être suffisamment lentes, il suffirait de commander l'organe guide 19 par une capsule manométrique soumise à la dépression régnant dans la tubulure d'aspiration du moteur en aval du papillon des gaz, pour obtenir le fonc- tionnement désiré, à la condition, bien entendu, que l'ensemble soit établi de manière telle que, tout au moins entre certaines limites, à chaque valeur de ladite dépression corresponde, pour le moteur, le taux de compression volumétrique correspondant lui-même au taux de compression réel désiré.
Mais, chaque fois que lesvariations de charge et de vitesse du moteur doivent pouvoir être rapides, ce qui sera le cas, notamment, pour les voitures automobiles, il est indispen sable, pour eviter les accidents que pourrait causer un excès
<Desc/Clms Page number 8>
de compression provenant par exemple de ce que, lors d'une couverture brutale du papillon dews gaz.
les culasses ne re- monteraient pas assez vite, d'asservir également les culasses à la position de l'o gane qui commande l'admission au'moteur (et qui sera ci-après dénommé accélérateur), cet asservissement étant réalisé de ma- nière telle que, lors d'une manoeuvre effectuée dans le sens de l'augmentation de l'admission, ce soit cette manoeuvre qui provoque le déplacement des culasses, l'ouverture du papillon d'admission augmentant, au fur et à mesure que les culasses re- montent, jusqu'à ce que ledit papillon atteigne l'ouverture correspondant à la position qui a été donnée à l'organe de commande.
Pour réaliser ces conditions, on a avantageusement re- cours à un mode de réalisation du genre de celui représenté par la fig. 5, sur laquelle on a représenté, en outre de la comman- de 14 et du servo-moteur 17, la tubulure d'admission 22, son papillon 23 ainsi que l'accélérateur 24.
Selon ce mode de réalisation, on établit, sur la tubulure 22, en aval du papillon 23, une capsule manométrique 25 communiquant avec ladite tubulure et comportant un diaphragme 26, on fixe à la commande 14, d'une part, un élément 27, pro- pre à former butée à l'ouverture pour le levier 28 calé sur l'axe du papillon, de manière telle que l'ouverture de ce der- nier ne puisse jamais être supérieure à celle qui doit corres- pondre à la position des culasses, et, d'autre part, un élément 28 portant, à son extrémité, un axe d'articulation 30 pour un levier 31 dont un point approprié 32 est relié, par exemple avec interposition d'une biellette 33, au susdit organe guide 19, on relie de manière telle, l'accélérateur 24, au susdit levier 28 que l'extrémité dudit levier soit engagée dans un oeil 34 porté par une pièce reliée à l'accélérateur,
ce grâce
<Desc/Clms Page number 9>
à quoi ce dernier peut être actionnédans le sens de couver- ture, même si le levier 28 se trouve au contact de l'élément 27, le papillon restant alors immobile, on prévoit un réassort 35 tendant constamment à ouvrir le papillon, enfin, on interpose, entre l'accélérateur 24 et l'etré- mité libre du levier 31, une bielle 36 dont un point intermé- diaire 37, par exemple le milieu, soit réuni au susdit diaphrg- me 25.
On obtient ainsi un ensemble dont le fonctionnement est le suivant.
Si l'on suppose, -tout d'abord, qu'on agisse sur l'ac- célérateur pour ouvrir le papillon, l'extrémité du levier 28 butant sur l'élément 27, le papillon n'est pas influencé. Le point 37 restant fixe, l'extrémité du levier 31 est déplacée dans le sens qui provoque, par l'intermédiaire du servo-moteur
17, la remontée des culasses. Mais en même temps, l'axe 30 se déplace de manière à ramener l'élément guide 19 dans la posi- tion neutre et le servomoteur s'arrête. Pendant ce temps, l'é- lément 27 contre lequel bute le levier 28 se déplace également, ce qui permet au papillon de s'ouvrir de la quantité voulue.
Le moteur donne donc' un couple plus élevé qu'avant la manoeuvre.,
Si maintenant, au contraire, on agit sur l'accéléra- teur pour fermer le papillon, les opérations se produisent en sens inverse, mais* .dans ce cas le papillon est refermé directe- ment par l'accélérateur et les gaz sont instantanément coupés.
.La manoeuvre d'asservissement est alors aidée par le diaphragme
26 et les espaces morts diminuent jusqu'à ce qu'ils s'accordent avec; la nouvelle position de l'accélérateur.
¯ Si, contrairement à ce qui a été envisagé jusqu'ici, l'accélérateur 24 est fixe et que le moteur voit sa vitesse augmenter parce que la résistance diminue, la dépression croit, la capsule agit sur le point 37 de manière à provoquer une di- minution dea espaces morts et une diminution du couple. Le mou
<Desc/Clms Page number 10>
vement de la commande 14 provoque, par le déplacement de l'axe 30, la ramenée de l'organe guide 19 à sa position neutre en même temps que 1*élément 27 ferme de la quantité voulue le pa- pillon des gaz.
L'équilibre se rétablit alors sur une marche à moindre alimentation et la régulation automatique des cylindres et des. couples est bien obtenue.
Il y a lieu de noter qu'il sera, dans certains cas, avantageux de munir le mécanisme de dash-pots ou semblable pour empêcher les mouvements rapides et assurer la stabilité des déplacements dans tous les cas.
Dans ce qui vient d'être indiqué, il a été plus par- ticulièreent question de moteurs à explosions. Mais l'inven- tion s'appliquerait bien entendu aux moteurs à combustion. à condition toutefois que l'on prévoie, pour ces moteurs, une commande simultanée du combustible et de l'air.
Ainsi, ces moteurs n'auront plus à effectuer le pom- page d'air qui leur est imposé à l'heure actuelle sous faible charge, ce pompage diminuant le rendement et s'opposant à l'u- tilisation optimum du combustible.
Dans le cas de l'application de l'invention aux mo- teurs d'aéronefs, l'invention permet de réaliser la meilleure utilisation du combustible à toutes les altitudes.
Il suffit alors, par exemple, pour obtenir l'effet désiré, de compléter le mécanisme représenté par la fig. 5 en y adjoignant une capsule manométrique 39 (fig. 6) que l'on con- necte au susdit point 37 et dont la pression intérieure soit celle du sol.
Cette capsule se dilate alors au fur et à mesure que la pression ambiante décroît et agit dans le sens d'une dé- pression dans la tubulure, cest-à-dire diminue les espaces morts possibles et rétablit la pression normale d'explosion.
Cette solution apparaît comme supérieure à l'emploi de la sous-alimentation constante usuelle ou des compresseurs.
<Desc/Clms Page number 11>
Il y a lieu de noter que, lorsque le moteur à établir sera destiné à être monté sur une voiture automobile, on aura avantage à constituer ledit moteur de manière telle que son couple maxi mum M pour sa plus basse vitesse d'utilisation (fig. 7) soit suffisant pour entraîner la voiture dans tous les cas pratiques où, à l'heure actuelle, on a recours à la plus grande démulti plication (première vitesse), ce grâce à quoi le véhicule pour- ra se passer complètement de changement de vitesse.
La courbe du couple moteur maximum en fonction de la vitesse de rotation pourra alors affecter l'allure que l'on désirera, par exemple être substantiellement horizontale ainsi qu'indiqué en traits mixtes sur la fig. 7 (courbe D1). On aura ainsi, pour la vitesse de -rotation maximum prévue V un couple maximum m1 notablement supérieur au couple m qui est celui né- cessaire pour l'entraînement de la voiture à la vitesse de translation correspondante à la vitesse de rotation V.
En conséquence,, si l'on adopte une telle solution, il sera avantageux de prévoir un limiteur de vitesse d'un type approprié quelconque, agissant par exemple par étranglement de l'admission, propre à empêcher que la vitesse V soit dépassée.
Mais il sera, dans beaucoup de cas, préférable de donner à la tubulure d'alimentation du moteur une section mini= mum telle que, pour la vitesse maximum prévue V, le couple ma- ximum soit égal au susdit couple m, donc ne soit qu'une fmac- tion déterminée du couple maximum M pour la vitesse v.
On peut, par exemple, fixer le rapport m égal à 1/4
M (courbe D, fig. 7), ce qui correspond à un couple moteur ma- ximum quatre fois plus grand aux basses vitesses qu'aux grandes allures, cette variation de couple étant de l'ordre de celle procurée par les changements de vitesses actuellement utilisés.
On conçoit d'ailleurs que si m est le couple pour la vitesse maximum d'utilisation (puissance maximum) d'un moteur de cylindrée géométrique égale au quart de celle du moteur pris à titre d'exemple et pour lequel est égal à 4, et si la
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
courbe C (fig. 7) est l'hyperbole équilatèraidu,. meilleur cou- pie que l'on puisse obtenir sur l'arbre de sortie d'un change- nient de vitesse continu et parfait, pour chaque vitesse de ro- tation de cet arbre, la courba D, représentant le couple maxi- mum fourni, pour chaque vitesse, directement par le moteur éta- bli conformément à l'invention, sera toujours au-dessus de la courbe, sauf pour la zone, sans intérêt en pratique, correspon- dant aux très faibles vitesses du véhicule.
On aura donc tou- jours de meilleures accélérations, de plus grandes vitesses pour des résistahcces à l'avancement égales, des vitesses éga- les sur rampes plus fortes avec, en outre, de meilleurs rende- ments à taux de compression égal.
Lorsque l'on aura à établir une voiture automobile conformément à l'invention, on intercalera, de préférence, en- tre le moteur et les roues motrices un embrayage automatique
38, par exemple hydraulique, susceptible de transmettre le cou- ple meximum du moteur alors que le véhicule est à l'arrêt. On pourra, à cet effet, utiliser un embrayage tel que ceux connus sous la désignation de "volants fluides" qui assurent un débra- yage presque complet aux très basses vitesses.
On pourra ainsi se passer complètement de changement de vitesse et avoir une manoeuvre entièrement automatique,puis- que les seules commandes qui resteront à la disposition du con- ducteur seront 1"accélérateur et le frein.
Et, ou bien on se contente de procéder ainsi qu'il vient d'être dit, ou bien, et mieux, on a recours à certaines autres dispositions, telles que la suivante., et selon laquelle, ayant muni une voiture automobile d'un moteur tel que celui ve- nant d'être décrit, on la carène de manière telle qu'elle ait une résistance à l'avancement faible (correspondant à un Cx no- tablement inférieur à 0,8, valeur la plus favorable correspon- dant aux carrosseries fermées de forme usuelle).
C'est en effet un des inconvénients les plus caractéria-
<Desc/Clms Page number 13>
tiques des voitures carénées que de presque toujours fonction- ner (sauf pour la vitesse maximum que peut leur appliquer la puissance maximum, de leur moteur) avec une puissance notable- ment inférieure à cette dernière puissance maximum.
Ainsi), avec un moteur usuel, on obtient une consomma- tion spécifique moins bonne, à vitesse égale, que si la voiture n'était pas profilée, puisque le papillon des gaz est moins ou- vert, donc le taux de compression réel moins élevé. On perd ainsi, par suite d'une moins bonne utilisation du carburant, u- ne partie de ce que l'on gagnait par suite de la diminution de la puissance nécessaire à la propulsion.
Grâce à l'invention, au contraire, la consommation spécifique n'étant pas.' influencée défavorablement par la dimi- nution de la charge, on poùrra profiter au maximum des avanta- ges des voitures carénées dont la consommation pourra rester très faible à toutes les allures*
Comme il va de soi, et comme il ressort d'ailleurs de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d*application, non plus qu'à ceux des. modes de réali sation de ses diverses parties ayant plus particulièrement été 'envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes
R É S U M É.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.