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BREVET D'INVENTION. "Perfectionnements apportés aux machines à piston, notamment aux moteurs à explosion ou à combustion interne".
L'invention est relative aux machines à piston ;et elle concerne plus spécialement (parce que c'est en leur cas que son application parait devoir offrir le plus d'intérêt). mais non exclusivement, parmi ces machines, le moteurs à ex plosion ou à combustion interne, notamment ceux du type à deux temps.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces machines ou moteurs tels qu'ils répondent, mieux que jusqu'à présent,aux desiderata de la pratique, notamment que leur rendement soit amélioré grâce à un meilleur brassage des gaz.
Elle consiste, principalement, à faire coagir, avec chacun des cylindres des machines ou moteurs du genre en question* au moins un organe tubulaire d'admission ou déchap-
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pement qui soit monté de façon coulissante sur une sorte de culasse disposée en bout du cylindre et qui puisse venir, soit, dans sa position de fermeture, maintenir close la chambre de combustion, soit, dans sa position d'ouverture, s'écarter de l'extrémité du cylindre de façon à laisser passage aux gaz sur au moins partie de sa périphérie.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, 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'application (ceux pour lesquels on l'applique aux moteurs à explosion ou à. combustion interne, notamment à deux temps), ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions;: et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les machines ou moteurs du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles, fixes ou mobiles, comprenant de semblables machines ou moteurs.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication,
Les fig. 1 et 2. de ces dessins, montrent, res- pectivement en coupe axiale et en coupe suivant II-II fig. I, un moteur à combustion interne à deux temps établi conformément à l'invention.
Les fig. 3 à 5 montrent en coupe partielle un semblable moteur établi conformément à plusieurs variantes de réalisation de l'invention.
La fig. 6, enfin, montre, en coupe, un moteur à. double effet établi lui-même conformément à l'invention,
Selon l'invention, et plus spécialement selon
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ceux de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties. auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, d'établir un moteur mono ou polycylindrique à combustion interne, notamment à deux temps (étant entenu que l'invention s'appliquerait à tout autre cycle), on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
On agence ce moteur, dans son ensemble et à l'exclusion des moyens distributeurs dont il va être parlé, d'une manière appropriée usuelle, ledit moteur étant par exemple du genre de ceux pour lesquels le déplacement du piston 1 dans chaque cylindre tel que 2 provoque, à la fin de la détente, le découvrement de lumières 3 grâce auxquelles, en combinaison avec des moyens obturateurs ou distributeurs disposés à l'autre extrémité du cylindre et agencés de façon à découvrir sensiblement au même moment, à ladite extrémité, d'autres lumières ou passages, le balayage peut s'effectuer par l'action d'un courant gazeux amené à traverser axialement le cylindre de l'un à l'autre des deux groupes de lumières ou passages.
Pour ce qui est, plus spécialement, desdits moyens distributeurs, on les constitue, conformément à l'invention et pour chaque cylindre, non pas, comme jusqu'à présent, par une soupape ou un jeu de soupapes coagissant avec des sièges appropriés ménagés dans la culasse de cylindre, mais par un organe tubulaire qui, étant monté de façon coulissante et de préférence suivant l'axe du cylindre,sur un support jouant notamment le rôle d'une culasse usuelle, puisse occuper deux positions, c'est-à-dire une position de fermeture pour laquelle la chambre de combustion est entièrement close par ledit organe et par la culasse, et une position d'ouverture pour laquelle, cet organe s'écartant dm bord correspon-
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dant du cylindre, il en résulte 1 ouverture d'un passage libre sur au moins partie,
ou de préférence sur la totalité, de la périphérie du cylindre ou dudit organe tubulaire.
A cet effet, par exemple, on vient monter, en prolongement du cylindre, une culasse ou tête 4 à laquelle on fait comporter une surface cylindrique propre à permettre le coulissement de l'organe tubulaire en question, avec de préférence interposition de segments 5 ou autres moyens assurant une étanchéité parfaite, on constitue substantiellement cet organe par une bague ou tiroir cylindrique 6 dont le diamètre (ainsi que le diamètre extérieur correspondant de la culasse) est choisi, soit sen siblement égal à celui de l'alésage du cylindre (fig.
1 à 4), soit différent de celui-ci et en particulier plus étroit, (fig.5) cette dernière disposition étant particulièrement intéressante du fait que, pour des taux de compression très élevée,$ elle permet de diminuer le diamètre de la chambre de combustion dont la hauteur peut, de ce fait, conserver une valeur acceptable, notamment pour l'obtention d'une bonne pulvérisation* on commande les déplacements du tiroir par des moyens cinématiques d'un type quelconque, par exemple à l'aide d'un arbre à cames 7 pouvant intéresser plusieurs cylindres et relié à chacun des tiroirs 6 par des organes tels qu'un levier double 8 et une traverse 9 elle-même reliée au tiroir par des tiges 10,
on prévoit des moyens pour exercer sur le tiroir une action élastique tendant à le maintenir dans sa position de fermeture, ces moyens pouvant par exemple, soit consister en des ressorts 11 (fig. 1 et 4), ressorts qui pourraient à eux seuls être suffisants pour réaliser l'étanchéité, dans le cas tout au moins de moteurs de faibles dimensions (ainsi que supposé fig. 4), soit--suivant une disposition susceptible, le cas échéant, d'être utilisé isolément pour d'autres applications-- être agences de façon telle que la pression dans le cylindre tende à appliquer le tiroir dans sa position de fermeture, ledit tiroir
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comportant par exemple à cet effet un rebord rentrant 12, soit comporter utilisation des deux dispositions précédentes, ainsi que représenté fig.
1, et enfin on dispose l'ensemble à l'intérieur d'un collecteur 13 disposé en prolongement du cylindre et pouvant par exemple faire corps avec le chemisage de refroidissement 14 de celui-ci, tandis que la culasse 4 peut elle-même être montée en bout des parois dudit collecteur.
Bien entendu, le rebord de la paroi proprement dite 2 du cylindre, qui fait vis-à-vis à la culasse et au tiroir, sera convenablement agencé pour que le rebord correspondant dudit tiroir puisse venir s'y appliquer de façon étanche, toutes dispositions spéciales aux sièges des soupapes pouvant si nécessaire être adoptées ici 'sièges coniques etc);.
En particulier, dans le cas où. le tiroir est fait de diamètre inférieur à celui du cylindre (fig. 5), la paroi 2 du cylindre viendra se rétrécir pour former un col dont le diamètre pourra être notablement plus faible que celui du cy- lindre, et la surface intérieure de raccord dirigée vers ce col affectera avantageusement la forme adoptée pour le piston.
On pourra d'ailleurs choisir, tant pour le piston que pour la portion de la culasse attenant à la chambre de combustion, toutes allures appropriées pouvant permettre d'obtenir pour ladite chambre une forme optimum, eu égard à l'homogénéité du mélange-à obtenir.
C'est ainsi que, notamment dans l'application plus spécialement représentée, mais nullement limitative, aux moteurs à pulvérisation de combustible par injecteurs, on a intérêt à donner au piston et à la culasse, en section, la forme de lignes courbes ou brisées tournant leur convexitép l'une vers l'autre, l'injection étant alors effectuée de préférence à l'aide de plusieurs jets dirigés dans des directions conver- gentes, radiales ou non-radiales.
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Ces jets de combustible peuvent être obtenus, soit à partir d'un seul corps d'injecteur 15 disposé suivant l'axe de la culasse et traversant celle-ci (fig. 1 à 5),soit à partir de plusieurs injecteurs disposés autour dudit axe, ainsi que représenté sur la fig. 6 , et logés dans le cylindre ou dans la culasse.
Sur cette fig. 6, on a supposé que l'invention était appliquée à un moteur à double effet, le piston 1 ooagis- sant dans ce cas avec deux culasses et deux tiroirs disposés symétriquement par rapport à un plan transversal médian passant par les lumières Dans ce qui précède, on n'a pas indiqué le sens dans lequel s'effectuer le balayage : est évident que l'air de balayage peut, soit entrer par les lumières 3 et s'échapper par les tiroirs 6 et les collecteurs 13, soit au contraire entrer par lesdits tiroirs et sortir par les lumières 3 .
Cette seconde disposition paraît toutefois la plus intéressante, parce que notamment elle permet de refroidir constamment, par le passage de l'air frais de balayage, les tiroirs et les culasses.
Elle permet en outre- d'améliorer l'homogénéité du mélange air-combustible, grâce à la symétrie de l'ensemble et au fait que 1'ait peut être introduit sur tout le pourtour du cylindre.
Il y a toutefois avantage, pour améliorer encore la combustion, à combiner aux tiroirs tels que 6 des moyens pour imprimer à l'air de combustion et de balayage un tourbillonnement autour de l'axe des cylindres, ces moyens étant réalisés par exemple par des nervures 17 disposées dans les collecteurs 13 selon des directions propres à permettre d'obtenir ou d'amorcer le susdit tourbillonnement (fig.2).
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient un ensemble dont le fonctionnement ré-
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sulte suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile de insister à son sujet et qui présente, par rapport aux moteurs du genre en question déjà existants, de nombreux avantages, notamment : celui de conduire à un rendement plus élevé, grâce à l'amélioration du balayage et de la combustion, et à la possibilité d'obtenir une forme de chambre de combustion permettant des taux de compression très élevés, et celui de conduire à une diminution du prix d'établissement, grâce à la simplicité d'exécution et de montage des organes de distribution.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux des ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été envisagés ; en embrasse, au contraire, toutes les va- riantes, notamment, celles pour lesquelles seraient combinés aux tiroirs sus-spécifiés, des organes de distribution de type connu , et celles, ou,notamment , dans l'application aux moteurs à quatre temps, on utiliserait le tiroir tubulaire pour l'aspiration du mélange carburant, tandis que des soupapes d'échappement ordinaires pourraient être logées dans les culasses, à la manière habituelle, pour l'échappement.
Résumé .
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PATENT. "Improvements made to piston machines, in particular to internal combustion or internal combustion engines".
The invention relates to piston machines; and it relates more specifically (because it is in their case that its application appears to offer the most interest). but not exclusively, among these machines, explosion or internal combustion engines, in particular those of the two-stroke type.
Its aim, above all, is to make these machines or engines such that they respond, better than hitherto, to the desiderata of practice, in particular that their efficiency be improved by means of better mixing of the gases.
It consists, mainly, in making coact, with each of the cylinders of the machines or engines of the type in question * at least one tubular member of admission or release.
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element which is slidably mounted on a kind of cylinder head placed at the end of the cylinder and which can come either, in its closed position, keep the combustion chamber closed, or, in its open position, move away from the end of the cylinder so as to allow the gas to pass over at least part of its periphery.
It consists, apart from this main provision, of certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to certain modes of application (those for which it is applied to internal combustion or internal combustion engines, in particular two-stroke), as well as certain embodiments of said arrangements ;: and it relates more particularly to again and this as new industrial products, machines or engines of the type in question comprising application of these same provisions, special elements specific to their establishment, as well as sets, fixed or mobile, comprising similar machines or engines.
And it can, in any case, be well understood with the aid of the additional description which follows, as well as the appended drawings, which supplement and drawings are, of course, given above all by way of indication,
Figs. 1 and 2. of these drawings show, respectively in axial section and in section along II-II fig. I, a two-stroke internal combustion engine established in accordance with the invention.
Figs. 3 to 5 show in partial section a similar motor established in accordance with several variant embodiments of the invention.
Fig. 6, finally, shows, in section, an engine. double effect established itself in accordance with the invention,
According to the invention, and more especially according to
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those of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts. to which it seems that preference should be given, proposing, for example, to establish a single or polycylindrical internal combustion engine, in particular two-stroke (it being understood that the invention would apply to any other cycle), we do it as follows or analogously.
This engine is arranged, as a whole and to the exclusion of the distributing means which will be discussed, in a customary suitable manner, said engine being for example of the type for which the displacement of the piston 1 in each cylinder such as 2 causes, at the end of the expansion, the opening of openings 3 thanks to which, in combination with obturating means or distributors arranged at the other end of the cylinder and arranged so as to uncover substantially at the same time, at said end, d 'other lights or passages, the sweeping can be carried out by the action of a gas current brought to pass axially through the cylinder from one to the other of the two groups of ports or passages.
As regards, more specifically, said distributing means, they are constituted, in accordance with the invention and for each cylinder, not, as hitherto, by a valve or a set of valves coacting with suitable seats provided in the cylinder. the cylinder head, but by a tubular member which, being mounted so as to slide and preferably along the axis of the cylinder, on a support playing in particular the role of a usual cylinder head, can occupy two positions, that is to say say a closed position for which the combustion chamber is completely closed by said member and by the cylinder head, and an open position for which, this member moving away from the corresponding edge
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before the cylinder, this results in 1 opening of a free passage on at least part,
or preferably over the whole of the periphery of the cylinder or of said tubular member.
To this end, for example, a cylinder head or head 4 is fitted, as an extension of the cylinder, to which a cylindrical surface suitable for allowing the sliding of the tubular member in question is made to comprise, preferably with the interposition of segments 5 or other means ensuring a perfect seal, this body is substantially constituted by a cylindrical ring or slide 6, the diameter of which (as well as the corresponding external diameter of the cylinder head) is chosen, ie substantially equal to that of the cylinder bore (fig. .
1 to 4), or different from this one and in particular narrower, (fig. 5) the latter arrangement being particularly advantageous because, for very high compression ratios, it makes it possible to reduce the diameter of the chamber combustion whose height can, therefore, keep an acceptable value, in particular for obtaining a good atomization * the movements of the slide are controlled by kinematic means of any type, for example using 'a camshaft 7 which can involve several cylinders and connected to each of the drawers 6 by members such as a double lever 8 and a cross member 9 itself connected to the slide by rods 10,
means are provided for exerting an elastic action on the drawer tending to keep it in its closed position, these means being able for example, either to consist of springs 11 (fig. 1 and 4), springs which could in themselves be sufficient for sealing, at least in the case of small-sized motors (as assumed in fig. 4), either - according to an arrangement capable, where appropriate, of being used in isolation for other applications - be arranged in such a way that the pressure in the cylinder tends to apply the drawer in its closed position, said drawer
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comprising for example for this purpose a re-entrant rim 12, or comprising use of the two preceding arrangements, as shown in FIG.
1, and finally the assembly is placed inside a manifold 13 arranged as an extension of the cylinder and able for example to form part of the cooling liner 14 thereof, while the cylinder head 4 can itself be mounted at the end of the walls of said manifold.
Of course, the rim of the actual wall 2 of the cylinder, which faces the cylinder head and the drawer, will be suitably arranged so that the corresponding rim of said drawer can be applied to it in a sealed manner, all arrangements special to valve seats can if necessary be adopted here (conical seats etc) ;.
In particular, in the event that. the drawer is made of a diameter smaller than that of the cylinder (fig. 5), the wall 2 of the cylinder will narrow to form a neck whose diameter may be notably smaller than that of the cylinder, and the internal connection surface directed towards this neck will advantageously affect the shape adopted for the piston.
It will also be possible to choose, both for the piston and for the portion of the cylinder head adjoining the combustion chamber, any appropriate speed that can make it possible to obtain for said chamber an optimum shape, having regard to the homogeneity of the mixture. get.
Thus, in particular in the application more especially represented, but in no way limiting, to engines with fuel atomization by injectors, it is advantageous to give the piston and the cylinder head, in section, the shape of curved or broken lines. turning their convexity towards each other, the injection then being preferably carried out using several jets directed in converging, radial or non-radial directions.
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These fuel jets can be obtained either from a single injector body 15 arranged along the axis of the cylinder head and passing through it (FIGS. 1 to 5), or from several injectors arranged around said cylinder head. axis, as shown in FIG. 6, and housed in the cylinder or in the cylinder head.
In this fig. 6, it was assumed that the invention was applied to a double-acting engine, the piston 1 in this case acting with two cylinder heads and two spools arranged symmetrically with respect to a median transverse plane passing through the openings. , the direction in which the sweeping is to be carried out has not been indicated: it is obvious that the sweeping air can either enter through the slots 3 and escape through the drawers 6 and the collectors 13, or on the contrary enter through said drawers and exit through the lights 3.
This second arrangement appears to be the most interesting, however, because in particular it makes it possible to constantly cool, by the passage of fresh scavenging air, the drawers and the cylinder heads.
It also makes it possible to improve the homogeneity of the air-fuel mixture, thanks to the symmetry of the assembly and to the fact that the air can be introduced over the entire periphery of the cylinder.
There is however an advantage, in order to further improve combustion, to combine with drawers such as 6 means for imparting to the combustion and scavenging air a swirl around the axis of the cylinders, these means being produced for example by means of ribs 17 arranged in the collectors 13 in directions suitable for making it possible to obtain or initiate the aforesaid swirling (fig.2).
As a result, whatever the embodiment adopted, an assembly is obtained whose operation re-
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sult enough of the above for it to be unnecessary to dwell on it and which presents, compared to the engines of the kind in question already existing, many advantages, in particular: that of leading to a higher efficiency, thanks to the '' improved sweeping and combustion, and the possibility of obtaining a form of combustion chamber allowing very high compression ratios, and that of leading to a reduction in the establishment price, thanks to the simplicity of execution and assembly of the distribution members.
As goes without saying, and as it follows moreover already from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various parts, having more especially been considered; embraces, on the contrary, all the variants thereof, in particular, those for which would be combined with the above-specified spools, distribution members of known type, and those, or, in particular, in the application to four-stroke engines, the tubular spool would be used for the suction of the fuel mixture, while ordinary exhaust valves could be housed in the cylinder heads, in the usual way, for the exhaust.
Summary .
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