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" Moteur à explosion ou à combustion interne "
On a constaté que, dans une enoeinte fermée dans)laquelle un mélange gazeux combustible a été enflammé et qui est mise ensuite en communication aveo l'atmosphère, et en particulier dans un cylindre d'un moteur à combustion interne, le mouvement normal des gaz dans ladite enceinte et dans la conduite d'échap- pement ou espace existant au delà de l'orifice ou lumière d'é- vaouation, est tout à fait différent de celui d'un courant adiabatique ordinaire.
Ces gaz forment d'abord un corps ayant des propriétés similaires à celles d'un oorps élastique , dont la forme et le volume sont, dans une oertaine mesure, indépendants de ceux de la cavité dans laquelle il se meut.
Ce corps de gaz sort du cylindre à très grande vitesse, laissant derrière lui un vide partiel fies élevé qui peut même atteindre le vide complet, frappe l'atmosphère (ou le milieu gazeux oontenu dans le dispositif d'échappement), rebondit en arrière, vers le cylindre à une vitesse du même ordre que oelle
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de l'échappement; s'il ne rencontre aucun obstacle dans son mouvement de retour, il rentre dans le cylindre, rebondit sur la tête du cylindre et s'échappe de nouveau, et ainsi de suite.
Ce corps de gaz est donc animé d'un mouvement de va-et-vient de très haute fréquence, jusqu' à ce que, si de l'échappement se produit dans une conduite par exemple, le milieu gazeux,de volume relativement grand, qui remplit cette conduite, soit animé à son tour, sous l'action des chocs répétés auxquels il est soumis, d'un mouvement rapide dans la direotion de l'échappement.
Une colonne de gaz est ains i formée dans la conduite; cette colonne de gaz est projetée rapidement vers l'extérieur et produit, dans le cylindre, une espèce de coup de bélier négatif, de sorte que ce cylindre est pour la seconde fois soumis à un vide partiel très élevé.
Si l'admission au cylindre est toujours restée fermée, ce vide partiel est maintenu, et l'extrémité de queue de la colonne de gaz en mouvement se détend adiabatiquement dans le cylindre qu'il remplit de nouveau, l'extrémité opposée de cette colonne de gaz étant retenue par l'atmosphère gazeuse qu'elle renomtre.
Tous ces phénomènes ont lieu très rapidement, et, habituellement, le remplissage du cylindre est généralement permis par la détente adiabatique de retour de l'extrémité dqueue delà colonne de gaz, de sorte qu'il est néoessaire,ensuite de drainer le cylindre; à cette fin, les gaz sont, soit expulsés par le piston dans les moteurs à quatre temps, soit expulsés par balayage. Mais ces moyens ne suffisent pas à assurer une vidange complète et un remplissage ultérieur satisfaisant du cylindre pour effectuer un nouveau cycle; quand le piston atteint le point mort supérieur, la chaire d'explosion forme un espace mort, ou, dans les moteurs à balayage, ce dernier est toujours insuffisant.
Ceci cause,par oonséquent, une diminution de ren-
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dement, aussi bien en ce qui ocnoerne le rendement en masse , eu égard au remplissage défectueux,qu'En ce qui concerne le rendement en pui ssanoe, en particulier, eu égard à ce que ces méthodes ordinaires de drainage des gaz d'échappement absorbent de l'éneigie.
La présente invention a pour objet de fournir un moteur perfectionné, dont le fonctionnement , fondé sur l'utilisation des phénomènes remarquables décrits ci-dessus, est tel que le drainage complet du cylindre est effectué automatiquement aussitôt que la détente est terminée, et que le remplissage a lieu ensuite d'une manière complète et automatique.
A cette fin, suivant l'invention, le fonctionnement nomial du méoanisme de distribution et la conduite d'échappement sont conçus de manière que l'admission soit ouverte au moment ou la colonne des gaz d'échappement e st tonnée et est mise en mouve- ment dans la conduite et au moment où le cylindre est soumis, comme il a été exposé, à un vide partiel;très poussé.
L'ouvertu- re de l'admission cause à ce moment, dans le cylindre, une sou- daine aspiration de mélange oarburé s'il s'agit d'un moteur & explosion, ou d'air s'il s'agit d'un moteur à combustion inter- ne, et le remplissage a lieu d'une manière 'Satisfaisante ,d'au- que tant plus ,/eu égard à leur inertie, les gaz ainsi admis à une vitesse plus élevée s@ont comprimés à une pression plu s grande que oelle existant dans le ocnduit d'admission.
La détente adiabatique de l'extrémité de queue de la colon- ne de gaz d'échappement tend à se produire après que le remplis- sage a été effectué, mais il est alors empêché par la charge de gaz frais qui remplit le cylindre, de sorte que le cycle suivant a lieu nomalement. dans les conditions les plus satis- faisant es.
Le fonctionnement du moteur suivant ce mode d'action néces- site évidenment un réglage exact du fonctionnement normal du mé- oanisme de distribution en fonotion de l'agencement du disposi-
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tif d'échappement et, en conséquence, de la loi chronologique @ des phénomènes dédits ci-dessus.
En fait, si l'admission est ouverte trop tôt , il n'y a pas encore de colonne gazeuse en mouvement dans le dispositif d'échappement; les gaz venant du cylindre ont encore la forme d'un corps animé d'un mouvement de va-et-vient très rapide entre le cylindre et l'atmosphère du dihpositif d'échappe- ment. pendant un de ses mouvements de retour, ce corps gazeux trouvant la lumière d'admission ouverte, y entre et un violant retour à l'admission a lieu.
Si, au contraire, l'admission est ouverte trop tard, la colonne de gaz s'est formée dans le dispositif d'échappement, et ensuite elle a eu le temps de se détendre adiabatiquement, du oôté supérieur, dans le cylindre; ces gaz détendus entrent dans la lumière d'admission quand cette dernière est ouverte, et un retour à l'admission, moins violent que le préoédent mais cependant très appréciable, se produit.
Il résulte de ce qui précède que, pour un moteur dans le- quel le mécanisme de distribution , d'une part, et le disposi- tif d'échappement, d'autre part, ont des caractéristiques dé- finies, il y a aussi pour ce moteur une vitesse de fonction- nement définie ayant une limite inférieure e t une limite supé- rieure relativement proohes l'une de l'autre ,dont la vitesse n n de fontionement ne peut s'écarter sans que le moteur oesse de fonctionner suivit le mode d'action dédit ci-dessus.
En fait, si la vitesse de ce moteur croit, le laps de temps entra le commencement de l'échappement et le commencement de l'admission diminue; le retour violent à l'admission, dû à l'ouverture prématurée de l'admission a lieu oo mne expliqué ci-dessus.
Si, au ocntraire, la vitesse du moteur décroît, le laps de tanps entre l'ouverture de l'admission et le commencement de l'ouverture de l'échappement augmenté; un retour à l'admission
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à de nouveau lieu, dû cette fois à l'ouverture retardée de l'admission.
Pour amener ce fonotionnement normal à varier et à se produire entre des limites plus larges, l'invention prévoit des moyens permettant de modifier les caractéristiques du dispositif d'échappement,d'une manière telle que la loi chronologique de formation de la colonee des gaz d'échappe- ment)soit aussi modifiée ; en résulte qu'une modification' doit être apportée au laps de tenps dont 1 'ouverture de l'admission est retardée par rapport au commencement de l'éohappement;
si les caractéristiques de la soupape restent les mêmes, c'est-à-dire si le laps de temps indiqué ci-dessus représenté encore la même fraction du cycle du moteur, cette modification permet par conséquent une variation de la durée de ce cycle, o'est-à-dire de la vitesse du moteur, ladite variation étant celle qui est nécessaire pour amener l'ouver- ture de l'admission à se produire toujours juste au moment
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vo ulu, et qui sera obtenue par exemple en réglant 1' admis-em+pk sion de combustible, ou durésistant exercé sur l'ar- bre moteur.
L'invention prévoit en outre des moyens pour permettre à oe moteur de démarrer et d'atteindre une vitesse de fonotionnement à laquelle les phénomènes ci dessus peuvent se manifester.
Ces moyens consistent soit en une soupape, soit en un autre dispositif équivalent agencé convenablement,soit encore en un dispositif pour l'injection, dans le cylindre, d'air sous une pression relativement basse, au démarrage.Cette injection d'air est propre à empêoher le retour des gaz d'échappement dans le cylindre par détente adiabatique de l'extrémité de queue de la colonne, et à permettre ainsi le fonctionnement jusqu'à ce que le moteur ait acquis une vitesse suffisante.
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Diverses formes de mise en oeuvre de l'objet de l'invention vont être décrites ci-après, avec référence au dessin ci-annexé. dont les figures 1 à 4 sont des ooupes longitudinales schémati- ques..
A titre d'exemple, il/sera supposé que ce dispositif est, appliqué à un moteur, dans le cylindre (ou dans chaque oylindre) 1 duquel coulisse un piston 2 commandé par le vilebrequin par l'intermédiaire d'une bielle 3.
4 désigne un conduit d'admission sur l'orifice duquel est adaptée une soupape 5 contrôlée par exemple par une lame et une brimbale 6. Ce conduit 4 sert à l'admission du mélange carburé s' il s'agit d'un moteur à explosion, ou d'air s'il s'agit d'un moteur à combustion interne et, dans ce dernier cas, le cylindre porte aussi un injeoteur (non représenté ) pour l'admission du combustible à la fin de la oanpression.
L'échappement s'effectue à travers un conduit 7 débouchant dans le cylindre au moyen d'une lumière 8 découverte par le pistm, quand ce dernier arrive à proximité dson point mort inférieur, et, suivant l'invention, les caractéristiques des dispositifs de distribution et d'échappement son±telles que l'admission est ouverte au moment ou la colonne gazeuse est formée, suivant la méthode décrite, dans le conduit 7 et dans le dispositif qui le suit, cette oolonne s'échappant à grande vitesse vers l'extérieur.
L'effet d'aspiration qui en résulte dans le cylindre fait que ce demier est complètement rempli d'air frais ou de mélange carburé fiais, et enpêohe le retour subséquent, dans ce cylindre, par détente adiabatique , de l'extrémité de queue de la oolcnne de gaz d'échappement.
Suivant une disposition particulière de l'invention, le dispositif d'échappement est réglable d'une manière telle que la loi chronologique des phénomènes qui s'y manifestent peut être modifiée à volonté, et qu'il est possible ainsi, comme il a été
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expliqué préoédenment, d'élargir les limites entre lesquelles la vitesse de fonctionnement du moteur peut varier.
A titre d'exemple, les figures du dessin ci-annexé repré- sentent des dispositifs comprenant un conduit d'échappement
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dont la longueur utile peut être modifiée. v1 Le corps de gaz 0 t-i4oe conduit est soumis à desvariations correspondantes et, par oonséquent, il est secoué plus ou moins rapidement par le oorps de gaz sortant du oylindre à la fin de la détente , et qui frappe contre lui et rebondit plusieurs fois oomme il a été expliqué précédemment.
Il en résulte que,par allongement du conduit d'échappement, le moment auquel se produit la formation de la colonne produisant un choc similaire à un coup de bélier dans le oylindre, est retardé, et, en oonséquenoe, ae tte nouvelle disposition oorrespond à une vitesse plus faible du moteur.
Inversément, un raccourcissement du conduit d'échappement correspond à une vitesse plus grande du moteur.
Dans la forme de réalisation représentée à la figure 1 , le conduit d'échappement comprend le tube fixe 7 susmentionné, et, à l'extrémité/de ce tube fixe.un tube ooulissant 9.
L'extrénité du tube 9 débouche, soit dans l'atmosphère, soit dans un pot d'échappement (non repré sent é) .
La position représentée en trait plein correspondant à une vites se de fonctionnement déterminée, afin d'être à mens de réduire oette vitesse, le tube 9 est déplacé dans la direction indiquée @ par la flèche F, jusqu'à une position telle que celle représentée en trait mixte. LI aocroi ssanent 11 de la longueur utile du ocnduit d' échappement implique un accroissement du oorps de gaz oontenu dans oe conduit, et, en conséquence, a pour effet de retarder la mise en mouvement des gaz,sous la forme d'une colonne ayant un mouvement rapide.
Une autre disposition partioulière de l'invention de stinée à favoriser notablement les phénomènes décrits ci-dessus, consis-
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te en ce que le dispositif d'échappement est ageno é de manière à faciliter le mouvement des gaz dans la direction de l'échappe- ment , et, au contraire, à l'empêcher dans la direction inverse.
Dans l'exemple représenté à la figure 1, et en détail et à plus grande éohelle à la figure 2,le tube 7 a la forme d'un tronc de oône ayant une inclinaison i et allant en s' élargissant vers l'extérieur, cette inclinaison i étant de l'ordre de 1 à 2 pour cent, par exemple.
L'accroissement de la section du passage pouces gaz à mesure qu'ils s'échappent, facilite ce mouvement, mais,inversé- ment si l'extrémité de queue de la colonne de gaz se détend en arrière, cette section décroît et contrarie ladite détente!ceci concourt à empêcher le retour des gaz das le cylindre et,par conséquent, à améliorer encore le fonctionnement.
Dans la tonne de réalisation représentée à la figure 3,le tube fixe 7 s'étend dans le pot d' éohappement 10, et son extré- mité est recouverte,dans ce pot d'échappement,d'un tube coulis- sant 11, dont le fond lla est fermé, de sorbe que la oolonne de gaz s'échappe suivant le trajet indiqué par les flèches F1.
Le fond lla du tube coulissant 11, et la partie 10a de la paroi du pot d'échappement 10 à travers laquelle passe le tube 7,oons- tituent des déflecteurs facilitant les changements de direction du mouvement des gaz.
La oolcnne de gaz s'échappant à grande vitesse suivant F1, est, après un certain temps, soumise à une espèce d'explosion ou détente violente, et la structure est agencée de façon telle que ce phénomène se manifeste quand cette oolcnne en- tre dans le pot d'échappement, après qu'elle aproduit son effet utile entier.
Si l'on amène le tube coulissant 11 dans une position telle que celle représent ée en trait mixte, le volume de gaz contenu dans le'tube d'échappement est accru d'une quantité V, et cette nouvelle disposition oorrespond à une vitesse plus faible du mo- teur.
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Enfin, suivant une disposition similaire à celle décrite,le tube 7 et la partie tubulaire 10b du pot d'échappement 10 qui entoure les tubes 7 et 11 vont également en s'élargissant vers l'extérieur.
Suivant la forme de réalisation représentée à la figure 4, la partie tubulaire Il du dispositif précédent est remplacée par un autre tube 12 ,ayant également un fond fermé 12a, et solidaire d'un guide 13 coulissant sur le tube 7, et, en outre, un autre tube 14 coulisse sur le tube/et sur l'extrémi- té du tube 12, de sorte qu'en déplaçant ces deux tubes 12,14, simultanément ou séparément, on dispose d'une plus grande gamne de réglage, ce de mier pouvant être effectué avec plus de pré- aision.
Il est évident que, pour actionner les moyens de réglage déorits , ou tous autres moyens équivalents, on peut prévoir n'importe quel oontrôle automatique ou manuel convenable; par exemple, entre ces moyens de réglage et le dispositif permettant de faire varier la vitesse de fonctionnement du moteur (oontrô- le de l'admission de combustible, par exemple), on peutpré- voir une connexion, d'un type tel que toutes les modifications nécessaires soient effectuées automatiquement en actionnant ce dispositif .
Accessoirement, on peut prévoir sur le dilspositif d'échap- pement n'importe quel dispositif obturateur convenable; par exemple, afin de permettre des vitesses de fonctionnement très faibles du moteur, on peut prévoir une soupape de retenue, qui contribue à empêcher le retour des gaz d'échappement dans le cylindre, pour de faibles vitesses, il est en fait relati- vement aisé de concevoir une soupape, dont l'inertie ne cause aucune perturbation dans le fonctionnement du moteur.Cette sou- pape ou autre dispositif d'obturation peut être disposé de fa- çon telle qu'elle puisse être mise hors d'action, à volonté ou automatiquement,pour la marche à la vitesse de fonctionne- ment normale.
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Enfin, pour permettre le démarrage et taugmentation de vitesse du moteur, c'est-à-dire sa marche à des vite sses de fonctionnement anormales, pour lesquelles les phénomènes décrits ne se manifestent plus dans les mêmes condi- tions, et n'assureraient plus un fonctionnement satisfaisant du mot eur, l'invention prévoit l'emploi de n'importe quel dispos itif convenable agence pour insuffler de l'air dans le cylindre et empêcher ainsi le retour des gaz d'échappement.La pression d'air nécessaire est en outre très faible, et le dispositif à employer peut être du type le plus simple.
Dans le cas particulier d'un±moteur qui est mis en suroharge au moyen d'un compresseur ( moteur d'aéronef, par exemple), cette disposition peut être réalisée d'une manière remarquablement simple; ce compresseur peut être employé pour insuffler de l'air dans le cylindre au démarrage, éventuellement sous l'action d'un oontrôle automatique qui couperait ensuite cette injection d'air quand la vitesse de fonctionnement normale est atteinte.
Dans le cas d'un moteur d'aéronef pourvu d'un compresseur pour voler à de hautes altitudes, ce contrôle automatique in- sufflera de l'air dans le cylindre au démarrage, rendra le compresseur inaotif pour le vol aux altitudes moyennes et le remettra en aotion pour les hautes altitudes.
REVENDICATIONS.
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