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MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A PISTONS OPPOSES.
La présente invention concerne les moteurs à combustion interne du type dans lequel chaque cylindre est muni de deux pistons concentriques, le piston extérieur affectant la forme d'un manchon dans lequel le piston intérieur prend un mouvement alternatif, les deux pistons étant disposés pour prendre un mouvement alternatif en relation réglée dans le temps et en directions opposées.
Des buta importants que vise la présente invention sont de perfectionner les moteurs du type à deux pistons opposés pour les rendre exempts de vibrations, puis de leur donner une construction parfaitement équilibrée et de leur assurer un excellent fonctionnement. Elle porte aussi sur un dispositif qui nettoie les cylindres et en balaie les gaz consommés rapidement, complètement et automatiquement par l'action des pistons à mouvement alternatif. L'invention assure aussi la lubrification convenable des deux pistons opposés en aspirant d'une manière positive de la vapeur d'huile du carter à vilebrequinà la culasse du cylin- dre. Elle vise d'une manière générale à perfectionner le type de
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moteurs à pistons doubles opposés.
L'invention est, de préférence, matérialisée dans un moteur du type Diesel ou à allumage par compression fonctionnant suivant le principe du cycle à deux temps, qui est particulièrement avantageux dans un moteur à double piston opposé. Un moteur de puissance donnée ainsi établi est compact, possède moins de pièces et ne nécessite qu'environ la moitié du nombre de cylindres pour produire la même force qu'un moteur à quatre temps.
.Le nouveau mode de balayage des cylindres a une action positive et est des plus importants; Pour des moteurs ou groupes moteurs de puissance relativement grande, on utilise pour cela un souffleur rotatif, bien qu'un piston unique de pompe pneumatique soit approprié pour des moteurs moins puissants.
Une importante caractéristique de l'invention réside dans la disposition d'un distributeur circulaire permettant à 1' air d'admission d'entrer tangentiellement, en produisant ainsi des courants d'air tourbillonnants dans les cylindres de travail entre les pistons, cet air assurant la turbulence très désirée pour le fonctionnement Diesel.
Les dessins annexés, illustrant un mode de réalisation préféré de l'invention, représentent un moteur à deux cylindres fonctionnant selon le cycle Diesel ou à allumage par compression.
La fig. 1 est une coupe longitudinale du moteur; le cylindre de gauche sera appelé dans ce qui suit cylindre n 1 et le cylindre de droite sera appelé cylindre n 2.
La fig. 2 est une élévation longitudinale du moteur.
La fig. 3 est une coupe verticale montrant le piston 1 en cours de descente et le manchon 2 en cours de montée dans leurs courses motrices respectives.
La fig. 4 représente une variante de la fig. 3 ; elle montre le piston de pompe de balayage 28 épanoui et muni d'une soupape de transvasement 26 comme caractéristique prédominante.
La fig. 5 représente pareillement une autre variante de la fig, 3 et montre un piston de pompe à simple effet 39 épa-
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noui, qui est assujetti au manchon 2.
La fig 6 est une coupe transversale partielle montrant une chambre de combustion préalable 41 extérieure au cylindre de travail.
Les figs. 7 et 8 sont des coup es horizontales respectives des canaux d'admission et d'échappement.
Si l'on considère tout d'abord la fig.' 1 pour comprendre les caractéristiques de construction sur lesquelles porte l'inven- %ion, 1 est le piston de travail muni de segments 11 et relié au vilebrequin 7 par une bielle 6. L'axe-tourillon 12 est muni de cha- peaux d'extrémités 13 en alliage doux pour l'empêcher de mordre ou rayer le manchon 2:
Le piston 1 prend un mouvement alternatif dans le manchon
2: Deux bossages 4 diamétralement opposés sont prévus à la base du manchon 2 ; l'axe de ces bossages 4 est parallèle à l'axe du vilebre- quin 7. Deux courtes bielles 5 d'égale longueur relient le manchon de travail 2 au vilebrequin 7. Le maneton de la bielle 6 est à peu près opposé à cel@@ des courtes bielles 5, Le vilebrequin 7 est monté dans des paliers principaux 10 supportés par un double car- ter 8-9.
Le bloc de cylindres 18 est monté sur le carter 8. Le man- chon de travail 2 prend un mouvement alternatif dans le bloc de cy- lindres 18. Des orifices d'admission et d'échappement 14 et 16 sont prévus dans le bloc de cylindres 18 et le manchon 2: 15 et 17 sont respectivement un distributeur d'admission et un collecteur d'échappement. 19 est la chemise à eau. Un fond 3 est assujetti à l'extrémité supérieure du manchon. Dans le cylindre 1, le piston est au point mort inférieur et le manchon est près du ou au point mort su- périeur; il ménage donc la chambre de travail 20. On voit en bout, dans la chambre de combustion 20 (dans le cylindre n 2) la buse d'injection 24. Le couvercle supérieur 21 ne sert que de culasse ' et communique avec le carter à vilebrequin par le conduit d'inspi- ration 25.
Dans la fig; 2, les tuyaux d'admission et d'échappement
22 et 23 sont les seuls éléments représentés. Le tuyau d'admission
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22 est relié à un souffleur rotatif (non représenté). Les buses d'injection 24 sont indiquées ici plus clairement que dans la fig. 1.
La fig. 3 représente la position relative des manetons sur le vilebrequin 7. Ici les manetons font entre eux un angle de 170 . En d'autres termes, si la rotation se fait dans le sens des aiguilles d'une montre, le maneton correspondant au piston devance de 10 ie maneton correspondant au manchon. Toutes les pièces représentées dans cette figure portent les mêmes numéros de référence que dans la fige 1. Les buses d'injection 24 sont clairement représentées. Il y a lieu de remarquer la ligne de coupe A-A à laquelle il sera fait allusion dans la description des figs. 4 et 5.
Une variante de la fig. 3, au-dessus de la ligne A-A, est représentée dans la fig. 4, en ce qui concerne le compresseur de balayage et le transvasement de la charge, 28 est un fond prévu sur le manchon 2 qui forme en même temps un piston de pompe disposé dans le corps de pompe 310 Les canaux d'admission 34 entourent les soupapes de retenue d'admission 32. Ces soupapes sont montées dans le fond 33 du corps de pompe. Un segment 30 est disposé sur le piston de pompe 28. Une soupape de transvasement 26 coulisse dans un guide 29 assujetti au piston de pompe 28. Cette soupape de transvasement prend appui sur un siège 27 fixé au piston 28 de la pompe.
Il n'y a pas d'orifices d'admission dans cette disposition, mais le transvasement de la charge comprimée se fait derrière la soupape de retenue 260
Dans la fige 5, 34 sont des canaux d'admission, 32 sont des soupapes de retenue d'admission, 31 est le corps de pompe, 38 sont des soupapes de retenue d'échappement communiquant avec des canaux 36 et de là avec des canaux prévus dans le bloc de cylindres 18 et des orifices correspondants 14 prévus dans le manchon 2.
Le piston de pompe 39 forme aussi un fond sur le manchon 2 ; il est rigidement assujetti sur celui-ci et prend un mouvement alternatif
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tion au carter à vilebrequin,
La fig. 6 est une vue analogue à la fig. 3, sauf que la combustion se fait ici dans une chambre de combustion préalable 41 au lieu de se faire dans le cylindre de travail 20. 44 est un orifice reliant cette chambre de combustion préalable 41 au cylindre 20. La chambre de combustion préalable 41 est sphérique et une buse d'injection 24 est vissée dedans. Une bougie à incandescence 43 destinée à fournir de la chaleur produite par un courant électrique arrivant par le fil 45 sert à faciliter le démarrage par temps froid.
Les figs; 7 et 8 sont des coupes des orifices d'admission et d'échappement lorsque ces orifices sont ouverts, comme repré- sente dans le cylindre n 1 de la fig. 1. Le canal distributeur d' admission 15 tourne autour du cylindre et fait partie intégrante du bloc de cylindres 18, comme le montre la fig. 1.
Les orifices sont disposés de façon à permettre à l'air d'entrer de tous cotés dans le cylindre 20. L'axe des orifices 14 est placé de façon à produire un courant tangentiel dans le cylindre 20'. En outre, les orifices d'échappement 16 de la figo 8 sont disposés de façon à permettre la continuation de la rotation des gaz d'échappement avec la moindre résistance jusqu'à leur sortie dans le collecteur d'échappement 17.
Le fonctionnement du moteur, conforme à l'invention, est très simple et sera, aisément compris par la description qui en est donnée ci-après :
Si l'on suppose qu'il s'agit d'un moteur à deux cylindres, construit comme décrit ci-dessus et comme représenté par les dessins, il fonctionne comme suit :
On fait partir le moteur à l'aide d'une manivelle ou d'un démarreur. Selon la fig. 1, de l'air est fourni sous pression par une pompe ou un souffleur de balayage entrainé par le moteur au cylindre n 1 par le tuyau d'admission 22 (figo2) , le canal distributeur d'admission 15 et les orifices d'admission 14, cet air entre dans le cylindre 20.
Lorsque le vilebrequin 7 tourne, le pis-
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ton 1 s'élève et le manchon 2 descend jusqu'à ce que l'air qui se trouve dans le cylindre 20 soit comprimé à une haute température et à une haute pression.
Les divers organes sont alors dans la position représentée dans le cylindre n 2. A ou près de ce point mort, les orifices 14 du manchon 2 découvrent la buse d'injection 24 de sorte que le combustible est injecté dans la chambre 20 où a lieu la combus- tion., L'injection du combustible est convenablement réglée par une pompe commandée par le mécanisme régulateur ou synchroniseur du moteur. Lorsque la combustion progresse, la pression continue à s'élever et repousse le piston 1 vers le bas, tandis que la force exercée sur le fond du manchon chasse le manchon vers le haut.
La coupe verticale de la fig, 3 montre la charge dans le cylindre de travail 20 lors de la course de détente,
La force engendrée est alors transmise par les bielles 5 et 6 au vilebrequin 7, la bielle 6 exerçant sur lui une poussée tandis que les bielles 5 exercent une traction. Lorsque @ le piston 1 se rapproche du point bas de son mouvement et que le manchon 2 approche de son point mort haut, les orifices d'échappement 16 sont découverts et la pression tombe dans le cylindre 20. Au bout d'un court laps de temps réglé, les orifices d'admission 14 sont découverts et la charge d'air passant par eux vient refouler les produits, résiduels de la combustion pour les balayer hors du cylindre 20 par les orifices d'échappement 16. Ce fonctionnement se produit à chaque tour du vilebrequin 7.
Les organes sont alors dans la position représentée dans le cylindre n 1 de la fig.' 1, prêts à recommencer le cycle décrit.
Pendant le fonctionnement du moteur, il se produit des changements du volume et de la pression dans le compartiment situé sous la culasse 21 ; ce compartiment est relié par le canal 25 pour permettre à la vapeur d'huile d'être aspirée vers le haut et de lubrifier l'extrémité supérieure du cylindre dans laquelle fonctionnent le manchon 2 et son fond 3.
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Dans la fig, 4, le piston de pompe à simple action est au cours de*sa course de descente ou d'admission. L'air passe par les orifices 34 derrière les soupapes de retenue 32'dans le corps de pompe 31. Lorsque le piston de pompe 28 atteint le bas de sa course, une pleine charge d'air a été admise et les soupapes automatiques 32 se ferment.
A la course de retour, la soupape 26 est ouverte automatiquement par la pression développée dans le cylindre 31 et l'air comprimé passe du corps de pompe dans le cylindre 20, en remplissant ainsi ce dernier d'une charge d'air frais et en en balayant aussi les résidus de la combustion, Peu après que le piston'28 de la'pompe a atteint son point mort supérieur, la soupape de transvasement 29 se ferme automatiquement et la charge d'air qui vient d'être introduite dans le cylindre 20 est prête pour la course de compression lorsque le manchon 2 redescend.
Le segment 30 disposé sur le piston de pompe 28 assure l'étanchéité de ce piston dans le corps de pompe 31. L'espace ménagé dans le corps de pompe au-dessous de l'épanouissement du piston 28 communique avec le carter à vilebrequin, de sorte que de la vapeur d'huile peut circuler dans cet' espace et lubrifier la partie supérieure du cylindre dans lequel le manchon 2 prend son mouvement alternatif.
La fig. 5, analogue à la fig. 4, montre un piston de pompe 39 sans soupape de transvasement, sous forme de dispositif combiné. Ce piston de pompe est représenté au cours de la course d'admission ou aspiration. L'air est aspiré pour passer de l'extérieur par les orifices 34 derrière les soupapes automatiques 32 dans le corps de pompe 31 jusqu'à ce que le piston de pompe 39 ait atteint approximativement son point mort inférieur. A ce moment, les soupapes de retenue 32 servant à l'admission se ferment et le manchon 2 remonte avec le piston de pompe 39 en comprimant l'air contenu dans le corps de pompe 31 jusqu'à ce que les soupapes automatiques de sortie 38 s'ouvrent.
La charge d'air comprimée passe alors dans les canaux 36 et, lorsque le manchon 2 et le piston de pompe 39 se rapprochent
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de leur position supérieure, les orifices d'admission dans le cylindre 20 sont découverts et la charge d'air passe dans ce cylindre de travail 20. C'est ainsi que se produisent le balayage des produits résiduels de la combustion et l'introduction d'une nouvelle charge d'air frais dans le cylindre de travail 20. Les soupapes 38 se ferment lorsque lé piston de pompe 39 commence à descendre.
Jusqu'à présent, la combustion a été décrite comme ayant lieu dans le cylindre de travail 20. Dans la fig. 6, le -fonctionnement est le même que celui décrit pour les figs. 1 et 3, sauf que, lors de la course de compression,'l'air est refoulé dans une chambre de combustion préalable 41 par un orifice 44 de façon à produire une très forte turbulence ou tourbillonnement dans cette chambre 41. A ou près du point mort supérieur du piston 1 et, par suite, près du point mort inférieur du manchon 2 à fond 3, du combustible est injecté au moment convenablement réglé par la buse 24 dans 1' air en turbulence renfermé dans la chambre 41 qui se trouve à une température élevée par suite de la compression.
La combustion a lieu dans cette chambre de combustion préalable 41, puis la pression et la température de la charge s'élèvent et cette charge s'échappe par l'orifice 44 dans le cylindre de travail 20.
Le piston 1 est alors repoussé vers le bas et la pression exercée sur le fond 3 fait monter le manchon de façon analogue au fonctionnement décrit à l'aide des figs. 1 et 3. Lorsque le moteur est très froid au moment du démarrage, la bougie indandescente 43 peut être mise en action en faisant passer un courant électrique par le filament 42 et en chauffant ainsi ce filament de façon que lorsque le combustible injecté et l'air passent rapidement sur ce filament chaud, la combustion se fasse plus rapidement par suite de l'élévation de la température de la charge.
Dans la fig. 7, l'air d'admission entre dans le canal distributeur circulaire 15 et tourne en suivant ce canal. A intervalles
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coïncider avec ceux du bloc de cylindres 18 en découvrant les orifices d'admission 14 et en permettant ainsi à la charge d'air de passer tangentiellement dans le cylindre de travail 20. Ceci produit régulièrement la rotation de l'air dans le cylindre de travail 20 en assurant ainsi la turbulence nécessaire au fonctionnement Diesel.
La fig. 8, qui'est une coupe des orifices d'échappement, montre que ceux-ci ont une action inverse à celle de l'admission de la charge illustrée par la fig. 7.
REVENDICATIONS
EMI9.1
1.- Moteur à combustion interne du type à deux temps à pistons opposés, caractérisé par un dispositif grâce auquel une charge fi) de balayage à haute pression est admise dans la chambre de oombuse-1 , tion'pendant l'échappement, 2 ;- Moteur à combustion interne conforme à la revendication l, dans lequel un piston comporte un manchon entourant l'autre piston;;'
3.- Moteur à combustion interne conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les orifices d'admission à la chambre de combustion sont disposés tangentiellement.
4.- Moteur à combustion interne conforme aux revendications
2 et 3, dans lequel les orifices d'admission sont percés dans un manchon.
5.- Moteur à combustion interne conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les orifices d'échappe- @ ment sont disposés tangentiellement.
6:- Moteur à combustion interne conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel à la fois les orifices ,d'admission et les orifices d'échappement communiquent avec des distributeurs ou collecteurs annulaires.
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