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"Perfectionnements aux moteurs à combustion in- terne à deux temps"
L'invention se rapporte à des perfectionnements aux moteurs à combustion interne à deux temps du type de ceux dans lesquels un seul fourreau de distribution (désigné ci-après par "forurreau"), qui peut être animé d'un mouvement combiné d'oscillation et de va et vient, contrale l'écoulement des gaz d'échappement à travers une ou plusieurs lumières (ou orifices) d'échappement ménagées dans
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la paroi du cylindre adjacente à la culasse du cylindre tandis que l'admission de l'air de balayage se produit à travers une ou plusieurs lumières (ou orifices) ménagées dans la paroi du fourreau située près de l'extrémité de la chambre de fonctionnement éloignée de la culasse,,
Pour plus de commodité,
on désignera par "l'extrémité supérieure" l'extrémité du cylindre, du fourreau et des autres parties adjacentes à la culasse du cylindre.
Dans un moteur à combustion interne à deux temps du type précité, conforme à l'invention, des lumières d'échappement ménagées dans la paroi du cylindre adjacente à la culasse sont contrôlées par le bord de l'extrémité du fourreau., de sorte qu'il n'existe pas de lumières dans cette partie d'extrémité du fourreau.
Il n'existe pas de partie étanche au gaz portée par la culasse du cylindre qui se prolonge dans l'extrémité adjacente du trou du fourreau et est en contact avec cette extrémité et le fourreau se meut alternativement seulement entre le piston et la paroi du cylindre. La partie d'extrémité du fourreau qui contrôle ou détermine l'ouverture des orifices d'échappement est, de préférence, plus mince que la partie restante ou principale du fourreau ou est d'autre manière affaiblie, de façon que cette partie du fourreau puisse se dilater sous la pression interne des gaz pendant le fonctionnement du moteur pour aider au maintien d'un joint sensiblement étanche au fluide entre cette partie du fourreau qui est placée au-dessus des lumières d'échappement pendant les périodes de compression et d'inflammation et la. paroi du
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cylindre.
De plus, le dispositif est tel que la partie du fourreau qui recouvre les orifices d'échappement pendant la dernière partie de la course de compression et la première partie de la course de combustion du piston est alors protégée par le piston de la pression interne des gaz, le dispositif étant, de préférence, tel que, à la fin de la course du piston, le segment de piston situé le plus haut ait son bord supérieur dans le plan du bord supérieur des lumières d'échappement ou au-delà de ce plan.
De cette manière, lorsque la dilatation de la paroi de la partie d'extrémité supérieure du fourreau sous la pression interne des gaz peut se produire pour aider au maintien d'un joint sensiblement étanche aux gaz entre cette partie du fourreau et la paroi du cylindre, le risque de distorsion de la paroi du fourreau due à la pression interne des gaz, qui tend à forcer cette paroi à pénétrer dans les lumières d'échappement autour d'elle est réduit ou éliminé.
Dans les dispositifs où, comme décrit ci-dessus, le fourreau est plus mince au-dessus de la partie d'extrémité, qui est située au-dessus des lumières d'échappement pendant la partie du cycle à haute pression, que la partie restante du fourreau, la partie amincie peut, soit avoir une épaisseur sensiblement constante, soit être progressivement amincie, tandis que la partie restante du fourreau peut, soit avoir une épaisseur uniforme sur toute sa longueur, soit comporter une surépaisseur sur la partie dans laquelle sont formées les lumières d'admission et de bala- yage. Ce dernier dispositif convient, par exemple, dans les moteurs ou la surépaisseur constitue une bande de renforcement pour la partie à laquelle est fixé le mécanisme destiné
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à actionner le fourreau.
En tous cas, les lumières de balayage peuvent être formées de telle façon que la charge, qui entre a travers ces lumières, ait une forte composante dans une direction tangentielle à l'intérieur du cylindre.
L'obliquité des lumières d'admission est déterminée, dans ce but, en conformité avec le degré de "tourbillonnement" que l'on désire donner à la charge qui entre, comme cela peut être nécessaire, suivant que l'invention est appliquée, soit à un moteur du type à inflammation par .compression dans lequel ce "tourbillonnement" est utilisé pour aider la distribution de combustible dans l'air, soit à un moteur à allumage par bougie dans lequel un moindre "tourbillonnement" est d'habitude préférable, soit,- encore, à des moteurs du type à inflammation par compression dans lesquels il ne faut qu'un petit "tourbillonnement" ou même aucun "tourbillonnement" autour de l'axe du cylindre.
On peut provoquer toute turbulence désirable de la charge d'air de quelqu'autre manière, par exemple en forçant la charge d'air, pendant la course de compression, de l'intérieur du cylindre dans la chambre de combustion à travers un ou plusieurs passages rétrécis.
Le dispositif est, de préférence, tel que, lorsque l'ouverture des lumières d'échappement est maxima, le bord supérieur du fourreau ne soit pas placé an-dessus du bord inférieur des lumières d'échappement et coïncide, de préférence, sensiblement avec ce bord.
L'invention peut être réalisée pratiquement de diverses manières, mais on a représenté, à titre d'exemple, un mode de réalisation conforme à l'invention appliqué à un moteur du système à inflammation par
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compression d'un combustible liquide injecté et deux variantes de ce mode de réalisation sur les dessins joints dans lesquels :
La figure 1 est une élévation en coupe du dispositif,
La figure 2 est une coupe suivant un plan de la figure 1, situé 2 la hauteur des lumières d'é- chappement.
La figure 3 est une élévation en coupe d'une variante de mode de réalisation d'une partie de l'extrémité supérieure du cylindre et de la culasse du cylindre.
La figure 4 est une élévation en coupe d'une variante de dispositif de l'extrémité supérieure du fourreau.
Dans la construction représentée sur les fi- gures 1 & 2, le moteur comprend un carter A, dans lequel est monté un arbre à manivelle, B, et qui est connecté à un cylindre, C, qui peut être fabriqué en alliage d'alu- minium et qui est refroidi par de l'eau.. A l'extrémité supérieure du,.cylindre C est fixé une culasse de cylindre D contenant une chambre de combustion, D1, refroidie par de l'eau, d'un diamètre moindre que l'alésage du cylindre, munie d'un pulvérisateur de combustible, D2, dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe du cylindre et de la chambre de combustion, et est décalé par rapport à l'axe de la chambre de combustion.
Une série de lumières d'échappement, C1, communiquant avec des galeries d'échappement,C2, munies d'ajutages, C3, adaptés pour être connectées à un tuyau d'échappement, sont formées dans la paroi du cylindre C adjacente . son extrémité supérieure. Egalement formée d:.ns le cylindre en un point adjacent à l'extrémité n
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supérieure du carter, se trouve une galérie d'admission ou de balayage, C4 disposée sur la circonférence du cylindre, qui est alimentée en air comprimé de balayage de manière connue, par exemple au moyen d'un ventilateur.
A l'intérieur du cylindre, est monté un fourreau de distribution, E, par exemple en acier, dans la paroi duquel est formée une série de lumières, E2, d'admission ou de balayage, communiquant avec la galerie d'admission et disposées tangentiellement par rapport au cercle ayant son centre sur l'axe du cylindre, de sorte que l'air de balayage passant par ces lumières depuis la galerie d'admission C4 tend à tourner autour de 1 taxe du cylindre.
Le fourreau est muni à son extrémité inférieure d'une partie, E3, de plus grande épaisseur connectée rigidement a une tige, E4, ou faisant corps avec cette tige, qui est placée librement dans un trou ménagé dans un organe, F, dont la surface externe est en partie sphérique et est monté librement dans un organe, F1, comportant une partie dont la surface interne est en partie sphérique et correspond à la surface externe de l'organe F.
Cet organe F1 est monté sur l'extrémité supérieure d'une tige d'accouplement, F2, et un point intermédiaire de cette tige est pivoté a l'une des extrémités d'un levier de transmission, F3, dont 1'autre extrémité est pivotée au. carter A, tandis que 1'extrémité inférieure de la tige F2 est munie d'un collier, F4, qui embrasse un excentrique, F5, fixé à l'arbre à manivelle B. Ce mécanisme donne an fourreau, de manière connue, un mouvement combiné d'oscillation et de va et vient.
Un piston, G, se meut alternativement dans le
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fourreau 3 et est connecté, par une tige, G1, à une manivelle, B1, d'un arbre à manivelle de manière connue.
La manivelle B1 et l'excentrique F5 sont approximativement en phase, de sorte que, lorsqu'on donne au fourreau E un mouvement d'oscillation et de va et vient de manière connue, la fin du mouvement de montée du fourreau coïncide, à peu près, avec la fin de la course de montée ou course de compression du piston, tandis que la fin du mouvement de descente du fourreau coincide avec la fin de la course de descente ou course de combustion du piston, le bord supérieur du fourreau, à la fin de son mouvement de descente coïncidant, de préférence, sensiblement avec le bord inférieur des lumières d'échappement.
L'orifice de la partie d'extrémité supérieure du fourreau B, qui, à la fin du mouvement de montée du fourreau, se trouve au-dessus des lumières d'échappe- ment, est conique ou réduite en épaisseur, comme représenté en E5, tandis que ltextrémité supérieure de l'alésage du cylindre peut présenter une légère conicité qu'il est difficile de représenter, le plus petit diamètre du c8ne dans l'alésage du cylindre étant adjacent à l'extrémité supérieure du cylindre et le c8ne s'étendant vers le bas jusqu'à un point adjacent au bord supérieur des orifices d'échappement Cl.
Ce c8ne est tel que l'alésage de l'extrémité supérieure du cylindre a un diamètre qui, dans un cylindre comportant un alésage de ).'ordre de 14 cms de diamètre, est de l'ordre de 0,005 cms plus petit que l'alésage du cylindre au-dessous des lumières d'échappement.
Ce cône, qu'il est désirable de prévoir dans
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quelques cas lorsque le cylindre est en alliage d'aluminium ou en matière semblable très dilatable, est en général inutile lorsque le cylindre est en fonte.
L'épaisseur de la partie principale de la paroi du fourreau E et de la partie supérieure d'un diamètre réduit peut être variable, mais, dans un moteur du type à inflammation par compression, tel que celui décrit, muni d'un fourreau dont le diamètre intérieur est de l'ordre de 14 cms, l'épaisseur de la partie du fourreau qui se trouve au-dessus des lumières d'échappement à la fin de sa course de montée, ou au moins la partie du bord supérieur de cette partie est, de préférence, de l'ordre de 1% au moins du diamètre du fourreau, lorsque celui-ci est en acier, cette épaisseur étant telle que cette partie d'extrémité extérieure du fourreau se dilate sous la pression interne vers la fin de la course de compression et pendant la période de combustion pour aider à maintenir un joint étanche au fluide entre le fourreau et la paroi du cylindre.
Une gorge de graissage circonférentielle, C5, est ménagée dans la paroi du cylindre en un point situé entre la galerie de balayage C4 et les lumières d'échappement C1, cette gorge étant alimentée en huile sous pression par le tuyau C6.
Le fonctionnement du moteur est le suivant :
Lorsque le piston G descend depuis son point mort haut pendant la course de combustion le fourreau E descend également mais plus lentement et le bord supérieur du fourreau commence à découvrir les lumières d'échappement C1 juste avant que le piston G commence à déoouvrir les lu-
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mères de balayage E2 du fourreau. La période d'échappement commence ainsi un peu avant l'admission de l'air de talayage à travers les lumières de balayage, de sorte que les gaz brûlés sont évacués et que la chambre est chargée d'air et prête pour la prochaine course de compression, cet air étant en rotation autour de l'axe du cylindre, grâce au dispositif tangentiel des lumières de balayage E2.
Pendant la dernière partie de la course de compression du piston et la première partie de la course de combustion, on voit que la partie de la paroi du fourreau E recouvrant alors les lumières d'échappement C1 est protégée par le piston G de la pression interne des gaz. Ainsi, hien que la pression dans la chambre motrice puisse alors agir sur la paroi du fourreau située au-dessus des lumières d'échappement, en dilatant,par ce fait, cette partie du fourreau pour aider à maintenir un joint étanche aux gaz entre cette partie et la partie adjacente de la paroi du cylindre, la pression interne, lorsqu'elle atteint sa valeur maxima ou une valeur voisine, ne peut pas agir sur la partie du fourreau qui est située immédiatement au-dessus des lumières d'échappement C1.
La tendance qu'a la paroi du fourreau E à pénétrer dans les lumières d'échappement C1 sous l'action de la pression des gaz est réduite par ce fait. On voit que les lumières d'échap- pement sont contrôlées, non pas par les lumières du four- reau, mais par le bord adjacent du fourreau et que la tendance qu'a la partie mince du fourreau de se dilater sous l'action de la pression des gaz pendant les courses de compression et de combustion tend à maintenir un joint étanche aux gaz entre la partie d'extrémité supérieure du fourreau et le cylindre, ce joint entre l'extrémité supé-
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rieure du fourreau et la partie adjacente du cylindre étant d'autant meilleur que la pression est plus grande.
On obvie ainsi à la nécessité de prévoir une culasse de cylindre en forme de bouchon qui fait saillie dans le cylindre, comme il a été jusqu'ici de pratique courante et qui est munie de segments entre le fourreau et ce bouchon et le refroidissement de la chambre de combustion est également facilité, puisque cette chambre ne doit pas être formée dans le bouchon de culasse et peut donc être directement accessible.
De plus, grâce à l'absence de segments de culasse, du type de ceux qu'on emploie dans les bouchons de culasse, on est certain d'éviter les difficultés dues au calaminage des segments de culasse, difficultés qui sont plus susceptibles de se présenter dans des moteurs a deux temps que dans des moteurs à quatre temps.
On doit remarquer que, puisqu'il n'y a pas de lumières dans la partie du fourreau E adjacente aux lumières d'échappement, cette partie peut être exécutée suffisamment mince pour permettre à la dilatation désirée de se produire sous l'action de la pression interne des gaz, tandis que l'on évite ainsi toute possibilité de gauchissement due au fluide chaud des Narres ou barrettes qu'il serait nécessaire de prévoir entre les lumières adjacentes, si de telles lumières étaient prévues dans la partie mince du fourreau.
Le graissage de la partie inférieure du fourreau peut être effectué de quelque manière connue par barbotage depuis le carter, tandis que la partie supérieure du fourreau est graissée par de 1'huile depuis la gorge d'huile C5, cette huile parvenant à la partie supé- @
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rieure extrême du fourreau à travers les barres C7 qui divisent les lumières d'échappement C2 dans le cylindre, le mouvement combiné d'oscillation et de va et vient du fourreau tendant d'une manière générale à distribuer l'huile et à maintenir un graissage satisfaisant sur l'ensemble des surfaces extérieures du fourreau.
Les barres C7 sont, de préférence, légèrement en forme de ligne de courant sur leurs c8tés éloignés de l'alésage du cylindre, dans le but de réduire la tendance que le charbon a à se former sur ces barres.
La figure 3 représente une variante qu'il est désirable dans quelques cas d'adopter et qui peut être ap- pliquée à un moteur, d'ailleurs similaire à celui représenté sur les fig. 1 & 2, dans lequel la partie d'extrémité supé- rieure du corps de cylindre est constituée,par un organe distinct ou chemise,H, comportant un rebord, H1, place entre l'extrémité supérieure du cylindre proprement dit et la culasse du cylindre D.
Cette chemise, qui peut, soit être disposée comme représenté sur la figure 3, soit se prolonger droit vers le bas jusqu'au bord supérieur des lumières d'échappement, peut particulièrement bien convenir lorsque le cylindre est en aluminium, le fourreau étant en acier ordinaire et elle ne constitue pas seulement la sur- face sur laquelle frotte la partie d'extrémité supérieure du fourreau qui sert à fermer les orifices d'échappement, mais elle fournit également un organe qui peut :être facilement remplacé en cas d'usure. Dans un cas semblable, il est pré- férable de prévoir la chemise H en fonte ou en une autre matière ayant environ le même coefficient de dilatation que le fourreau.
La figure 4 représente une variante de mode de réalisation de l'extrémité supérieure du fourreau, qui @
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peut aussi être appliquée à un moteur semblable sous d'autres rapports à celui qui est représenté sur la figure 1 et sur la figure 2, dans lesquelles la partie d'extrémité supérieure du fourreau est formée séparément de la partie principale du fourreau et est constituée par une partie annulaire E6 connectée à la partie principale E du fourreau par une bague annulaire E7 qui appuie sur un épaulement ménagé sur la partie E6 et pénètre dans une rainure ménagée dans la partie E (voir fig.
4) les surfaces de contact des parties E & E6 étant légèrement entaillées comme représenté en E8, pour assurer une fer- meture aux gaz entre les bords internes de ces parties et pour être certain que la pression dans le cylindre tende ainsi toujours à maintenir la partie E6 en contact étroit avec la partie E.
On peut construire les parties E & E6 de cette variante en métaux différents, ou en même métal, le dispositif, dans l'un ou l'autre cas, permettant de remplacer la partie E6 en cas d'usure de celle-ci. En particulier, lorsque le cylindre est en alliage d'aluminium ou en autre matière très dilatable et que le manchon est en acier au carbone ou en autre matière faiblement dilate:ble, la partie E6 peut être en matière très dilatable, telle que l'acier austénitique ou la f onte.
Il est entendu que la construction plus particulièrement décrite ci-dessus ne l'a été qu'à titre d'exemple et que 1'on pourrait en modifier les détails sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Par exemple, on peut .appliquer l'invention à un moteur dans lequel le cylindre et la
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culasse de cylindre sont refroidis par l'air, et à des mo- teurs du type à inflammation par étincelle de la charge vaporisée, tandis que le mécanisme pour actionner le four- reau et d'autres détails de construction peuvent être considérablement modifiés.
De plus, l'invention peut être appliquée à des moteurs à deux temps à double action, auquel cas le fourreau serait actionné d'un point intermédiaire dans sa longueur et chacune de ses extrémités serait formée et disposée pour coopérer avec les lumières d'échappement de la manière conforme à l'invention, les lumières de balayage, dont une seule série peut être commune aux deux chambres motrices, étant prévues en un point intermédiaire dans la longueur du fourreau.
On doit comprendre également que, bien que dans le présent mémoire on parle des lumières d'échappement, cette expression doit être interprétée comme s'appliquant également à une seule rainure d'échappement continue, non divisée par des barres, en contact avec la surface externe du fourreau.