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" Méthodes d'actionnement de moteurs à combus- tion interne, et moteurs à combustion interne perfectionnés du type à allumage électrique ".
La présente invention se rapporte à une méthode perfec- tionnée pour l'actionnement de moteurs à combustion interne em- ployant des dispositifs d'allumage pour allumer une charge com- bustible à l'intérieur des cylindres de ces moteurs, ainsi qu'à un appareil pour réaliser la méthode opératoire nouvelle, re- vendiquée ci-après.
Conformément à la présente invention, la méthode perfeo-' tionnée d'actionnement d'un moteur à combustion interne, com- prenant une tête de piston, comprend l'allumage de la charge propulsive agissant sur le piston, par un nombre de dispositifs d'allumage susceptibles d'être commandés indépendamment afin dé produire des ondes de combustion se fusionnant de façon à assu- rer la combustion finale de la charge en un point éloigné de la périphérie du piston.
Dans une forme de la présente invention, la méthode per- fectionnée d'actionnement du moteur à combustion interne com- prend la détermination préalable du point auquel les disposi- tifs d'allumage employés normalement provoquent finalement la combustion de la charge propulsive avec détérioration résultan- te/ et possibilité latente de soufflage sur les côtés du piston, et établissement d'un front d'onde de combustion dans une di- rection et une relation réglée par rapport à l'allumage normal de la charge telles que la combustion finale ne soit plus con- centrée dans la zone mentionnée en premier lieu.
Dans une autre forme de la présente invention, la méthode perfectionnée d'aotionnement du moteur à combustion interne comprend la détermination ou réglage de l'emplacement de la zone d'ultime combustion finale de la charge propulsive par 1' établissement et l'allumage de plusieurs dispositifs d'allumage pour la charge, susceptibles d'être commandés indépendamment.
La présente invention comprend aussi le moteur à combus- tion interne perfectionné du type à allumage électrique, com- prenant -un cylindre ayant au moins trois dispositifs d'alluma- ge, et des moyens associés à l'un des dispositifs d'allumage pour l'allumer plus tard que les deux autres dispositifs d'al- lumage.
L'invention a pour but principal d'assurer que la combus- tion finale de la charge à l'intérieur des cylindres n'ait pas lieu à la,périphérie du piston ou près de- celle-ci, o'est-à-
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dire le long des parois du cylindre, et comprend en conséquen- ce un procédé de commande nouveau d'un allumage nouveau qui as- sure la combustion finale de la charge en un point éloigné des parois délimitant l'espace de combustion c'est-à-dire comme con- dition optimum au centre du piston ou près de ce centre.
On parle souvent en termes de métier de la limite de fonc- tionnement d'un moteur comme étant le point où les zones situées près de la périphérie du piston commencent'à brûler ou à se dé- tériorer. La concentration de la combustion finale qui provoque ces zones brûlées, détermine aussi des pressions exceptionnel- lement élevées aux points précisément les moins à même de résis- ter à ces pressions, c'est-à-dire entre la périphérie du piston et la paroi intérieure du cylindre. Ceci, à son tour provoque la détérioration rapide des segments de piston ( les seules bar- rières entre l'espace de combustion et le côté inférieur du pis- ton )avec tous les défauts accompagnant un tel fonctionnement.
Le présent inventeur constate que personne n'a marne pas fait allusion à la cause d'une combustion finale tellement indésira- ble à la périphérie du cylindre. Par le même témoignage il -s'en- suit que ne connaissant pas la raison de la condition indésira- ble, personne n'a naturellement été à même de faire des inves- tigations dans le but d'inventer un remède pour cela. Il est clair qu'une augmentation indiscriminée dans le nombre de dis- positifs d'allumage ne fournit pas à l'industrie une méthode d'actionnement ou gonotionnement qui résoudra la difficulté.
Cependant, le présent inventeur eut connaissance de la raison du brûlage périphérique indésirable lorsqu'il observa les résultats du fonctionnement, continué accidentellement, d' un moteur à combustion interne pendant qu'un des dispositifs d'allumage opérant normalement était déconnecté. Dans un moteur normal employant la forme la plus simple de construction de soupape, c'est-à-dire une soupape d'admission et une soupape d'échappement, on dispose habituellement les dispositifs d'al- lumage sur l'axe entre les deux soupapes.
Dans une telle struc- ture, c'est-à-dire un moteur comprenant une soupape d'échappe- ment, une soupape d'admission et deux dispositifs d'allumage disposés sur l'axe s'étendant entre les soupapes, lés fronce ondulatoires amorces quand les deux dispositifs d'allumage sont allumés,tendentà progresser d'abord vers la zone la plus chaude à l'intérieur du cylindre.
Des recherches conduites par le pré- sent inventeur, il parait être définitivement établi que la combustion d'une charge à l'intérieur du cylindre d'un moteur à combustion interne a lieu de manière telle,que la propagation de la flamme qui est amorcée par l'étincelle électrique qui pas- se entre les pointes du dispositif d'allumage électrique est orientée de telle manière qu'elle avancera de préférence vers le point de la charge qui est à la température la plus élevée;. dans un moteur à quatre temps, c'est au voisinage de la soupape d'échappement ou des soupapes d'échappement. La raison de ce gradient de température doit être trouvée dans le fait que les soupapes d'échappement sont à une température beaucoup plus é- levée que les soupapes d'admission.
Pour autant que les produits de la combustion de chaleur blanche sont poussés au delà de la tête et de la tige des soupapes d'échappement pendant la course de balayage du piston, les soupapes d'échappement et les autres pièces métalliques du moteur dans leur voisinage immédiat sont chauffés à une température presque suffisaient élevée en elle- même pour allumer le mélange combustible dans le cylindre. En fait, si la compression est suffisamment élevée, on sait qu'un allumage spontané de la charge s'est effectué.
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Maintenant, en raison des conditions qui viennent d'être mentionnées et dans un moteur construit comme c'est l'habitude jusqu'à présent, et en employant, par exemple, un ou deux dis- positifs d'allumage, la progression de la flamme ou front de combustion, a été d'abord dirigée vers la zone qui a été chauf- fée plus fortement par le rayonnement depuis les soupapes d'é- chappement fortement chauffées, après quoi ledit front de com- bustion est réfléchi vers le coté plus frais du cylindre, heur- tant finalement son coté en dessous des soupapes d'admission.
Comme une certaine proportion de combustions instantanée ou de détonation terminent habituellement le phénomène de combustion dans le cylindre, ceci a provoqué un certain nombre de souffla- ges sur les cotés du piston.
On s'est rendu compte pendant de nombreuses années que des limitations opératoires des moteurs étaient imposées par la tendance de la zone de la soupape d'admission à brûler et par la tendance du soufflage entre les segments de piston et le oy- lindre à se produire en ce point à l'intérieur du cylindre à moins qu'on ait pris soin de faire marcher le moteur dans une variété de limites opératoires. En dépit de cette limitation renoontrées continuellement, personne n'en a jamais discuté les raisons y afférentes comme cela est exposé ailleurs dans la'pré- sente demande de brevet.
En conséquence, une particularité de l'invention décrite ci-après réside dans le placement d'un dispositif additionnel d'allumage au centre ou près du centre de la zone qui autrement serait le lieu de la combustion finale et qui pour cette raison serait la zone du piston qui serait brûlée le plus facilement*
Dans un moteur à combustion interne simple du type ren- oontré le plus fréquemment, c'est-à-dire dans lequel les dispo- sitifs d'allumage sont situés sur l'axe entre les soupapes d'ad- mission et d'échappement, l'invention comprend le placement d' un dispositif d'allumage supplémentaire près de la soupape d' admission.
Le fait que la combustion finale dans les moteurs à combustion interne tels qu'ils sont employés maintenant, a lieu sur la soupape d'admission ou près de celle-ci avec tous les inconvénients concomitants, a été expliqué. La forme la plus simple de l'invention comporte en conséquence le placement d'un dispositif d'allumage additionnel en ce point, pour accomplir le déplacement de la zone de combustion finale vers un point éloigné de la périphérie du cylindre.
Le moment d'allumage du dispositif d'allumage ajouté, en tenant compte du moment d'allumage des dispositifs d'allumage normaux, varie avec les conditions dans les moteurs individuels et est facilement déterminé par la technique exploratoire ex- posée cigaprès. Il a été trouvé que dans certains moteurs le dispositif d'allumage ajouté peut être allumé légèrement en avance sur l'allumage des dispositifs d'allumage employés nor- malement et qu'un tel placement du dispositif d'allumageet un tel ordre d'allumage des dispositifs d'allumage variés, assure que la combustion finale ait lieu au centre. En conséquence, le dernier exemple cité justifie la définition large de l'in- vention comme méthode assurant le fonctionnement comme indiqué.
11 a été également trouvé que des résultats désirables peuvent être atteints lorsque la dispositif ou les dispositifs d'allumage ajoutés sont allumés soit en même temps que les dis- positifs d'allumage employés normalement, ou après l'allumage de ces derniers. Bref, l'invention ne consiste pas dans l'ordre d'allumage des dispositifs d'allumage après adjonction d'un dispositif d'allumage au système, mais plutôt dans l'apprécia-
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tion que la combustion finale en des points indésirables est empêchée eh plaçant des dispositifs d'allumage qui sont séparé- ment susceptibles d'être commandés quant au moment d'allumage, dans les zones qui autrement seraient brûlées d'une façon ori- ticable ou près de ces zones.
L'invention peut pour cette rai- son être désignée comme étant un système à combustion comman- dée à l'intérieur d'une chambre à combustion afin de fournir les résultats exposés ici.
Du fait que l'invention peut être décrite ainsi, il est plus que probable qu'un ou plusieurs systèmes par hasard appa- remment similaires peuvent être découverts dans la technique très largement développée des moteurs à combustion interne. Il sera cependant trouvé que dans tous les cas un des facteurs né- cessaires pour profiter de la pleine mesure de l'invention pré- sentement décrite, manque. Par exemple, dans le passé on a uti- lisé quelques moteurs munis de deux soupapes d'échappement et de deux soupapes d'admission et de dispositifs d'allumage si- tués au-dessus de chacune des soupapes.
Semblable emplacement des dispositifs d'allumage dans ce moteur particulier, cepen- dant, comme cela sera plus amplement expliqué ci-après, n'assu- re pas le déplacement de la zone de combustion finale vers un point éloigné de la périphérie du piston, même stil pouvait sembler, en le considérant superficiellement, que la disposi- tion répondait à quelques-unes des revendications ci-annexées.
On verra que n'importe laquelle de ces répliques apparentes est toujours, dans le cas le plus favorable, une'réplique de termes seulement et non une réplique conforme à l'esprit de 1' invention, c'est-à-dire que dans la technique on n'a apparemment pas été instruit des avantages,de la présente invention, parce que, même quand l'industrie d'aviation réclamait des moteurs à 'plus long rayon d'action, personne ne présenta la présente suggestion.
La présente invention permet l'actionnement de moteurs à combustion interne très avantageusement en comparaison des pra- tiques antérieures. Non seulement est il possible d'opérer avec moins d'avance à l'allumage, mais des rapports de compression beaucoup plus élevés qu'on ne l'a cru possible antérieurement peuvent être utilisés. Ceci permet,soit l'usage de carburant pour moteur à teneur en octane moins élevée, soit une grande ré- duction de la consommation de carburant par HP effectif au frein.
Il est clair que dans l'usage en aviation ceci augmentera lar- gement le rayon d'action de l'aviation ou, en diminuant la con- sommation de carburant, augmentera d'une façon correspondante la capacité portante totale.
Un autre avantage remarquable réside dans le fait supplé- mentaire que par l'usage de la présente invention, le plafond effectif des aéronefs peut être grandement élevé. Ainsi, avec un certain type de moteur en ligne droite, refroidi par liquide et pourvu d'un sur compresseur donnant une pression de 45 pouces de Hg dans la tubulure, le plafond d'opération de l'aéronef avec une augmentation de puissance maximum. admissible de 85 %, sera augmenté d'environ 73 %, par exemple de 23.000 pieds à 39.000 pieds. Dans le cas de bombardiers à haute altitude à moteur en étoile, par exemple une surélévation de plafond de 16.000 pieds devient ainsi possible avec un carburant de la te- neur en octanes utilisée maintenant, et sans besoin supplémen- taire de carburant.
En conséquence, comparée à des dispositions accidentelles ne donnant absolument aucun renseignement et entièrement indis- oriminées de n'importe quelle ancienne pluralité de dispositifs
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d'allumage, la présente invention comprend la disposition, dans un moteur à combustion interne, fonctionnant comme indiqua ci- après d'après le principe usuel à quatre temps ( bien que ce dernier ne puisse pas être considéré comme une limitation ni comme suggérant que l'invention ne serait pas utile- dans d'au- tres moteurs ), d'une procédé d'actionnement par le quel plusi- eurs fronts de flamme établis dans la chambre à combustion sont dirigés de telle façon et sont finalement susceptibles d'être fusionnés,
qu'ils effectuent la consommation ultime ou finale des constituants combustible? de la oharge en un point suffisam- ment éloigné de la périphérie du piston, o'est-à-dire des pa- rois intérieures du cylindre, que le brûlage du piston sur ses bords, rencontré jusqu'ici et limitant le fonctionnement, et le soufflage qui en résulte sur les côtés dudit piston, seront évités.
Pour cette raison l'invention, quoique non limitée aux moteurs avec soupapes en tête, trouve une grande utilité en rap- port avec ce type et, pour cette raison, est décrite ci-après plus particulièrement ci-dessous comme associée avec ce type de moteur. L'invention est, cependant, pleinement applicable à tous les types de moteurs à combustion interne à allumage élec- trique, sans tenir compte de la position de leurs cylindres.
Ainsi l'invention peut être appliquée à des types de moteurs en ligne droite, en V ou'en étoile,, Après avoir pris connais- sance de l'invention expliquée ici, l'emplacement des disposi- tifs d'allumage dans n'importe quel moteur particulier et leur oonnexion avec les sources d'énergie électrique sont des matiè- res qui seront bien à la portée de l'habileté des inventeurs et des producteurs. Il s'en suit que l'invention est décrite en termes larges en principe plutôt qu'avec des détails méca- niques méticuleux, et les dessins accompagnant cette spécifica- tion sont faits dans l'intention principale d'être schématiques et explicatifs du type de construction et d'actionnement envi- sagés, plutôt que d'être des dessins de travail montrant chaque détail habituel et présent partout.
Répétons, l'invention comprend une méthode et un appareil pour la réaliser, faisant usagé d'un système d'allumage pour moteurs à combustion interne, dans lesquels plusieurs disposi- tifs d'allumage électriques susceptibles d'être allumés séparé- ment ( tels que des bougies ) sont employés, chacun des dispo- sitifs d'allumage mentionnés étant pourvu de sa propre source de puissance indépendante, de façon à ce que les temps d'allu- mage relatifs des dispositifs d'allumage séparés peuvent être réglés indépendamment afin de suffir aux conditions particuliè- res existantes dans les moteurs variés et/ou dans des conditi- ons variables d'actionnement dans le même moteur, tout connue cela est indiqué par une technique exploratoire.
D'un autre point de vue il peut être dit qu'un objet de l'invention est la méthode, le procédé et l'appareil pour la réaliser, d'où il résulte,que la charge combustible à l'inté- rieur de la chambre à combustion d'un cylindre de moteur est allumée, non seulement coma cela est habituellement prévu maintenant, mais est aussi allumée oomplémentairement à un point plus près des soupapes d'admission que des soupapes d'é- chappement, développant par cela des ondes se réunissant ou desfronts de combustion qui assureront la combustion finale dans le cylindre sur ou près du centre du piston, c'est-à-dire dans n'importe quel cas non à la périphérie interne des parois des cylindres,/,' fronts ondulatoires,se réunissant,
étant amor- lesdits
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ces . de telle façon, en ce qui concerne l'emplacement et le réglage, qu'ils se combineront et se réuniront pour effectuer l'aotionnement oaanme indiqué.
Plus particulièrement, pour cette raison, la présente invention se rapporte à une nouvelle méthode d'allumage de charge combustible et à un aménagement de bougies pour effec- tuer la même, étant décrite ici pour la facilité seulement com- me associée avec des moteurs à allumage par bougie du type de construction de soupapes en tête.
Elle est basée sur la décou- verte que l'aménagement conventionnel des bougies, tel qu'il est employé dans des aéronefs à soupapes en tête ou dans des installations pour véhicules automoteurs aujourd'hui, provoque que la combustion finale ou les points à détonation aient lieu sur un point près ou sur le côté de la chambre à combustion, et que ces espaces de combustion finale ou points peuvent être dé- placés vers un point au ou près du centre de la chambre par 1' usage de dispositifs d'allumage délibérément additionnés (dans sa forme la plus simple, trois au lieu de deux points d'allu- mage) pourvu que ces points d'allumage ( bougies ) soient amé- nagés de la façon expliquée ci-après plus amplement.
Une dispo- sition semblable sera idéale au point de vue de l'exigence d'a- vance à l'allumage minimum pour une puissance maximum, au mini- mum de soufflage sur les'côtés du piston, du minimum de détona- tion, du cambre minimum de brûlage de piston et d'autres fac- teurs accompagnant une augmentation de la puissance débitée par unité ( puissance effective mesurée au frein, en abrégé : P. E.
M. 'Et), comme cela est effectué par l'usage d'un rapport de compression plus élevé ou par une plus grande surélévation de pression par le suroompresseur. La modification est pour cette raison de la sorte d'où dépend le perfectionnement ultérieur en rendement P.E.M.F. et d'économie du moteur à soupapes en tê- te à allumage par bougies, et sans lequel une efficacité maxi- mum dans des moteurs d'aéronefs ou de véhicules automoteurs ne peut être obtenu.
L'invention considère partiellement la disposition de : a) Un système d'allumage faisant usage d'un aménagement et d'un ordre d'allumage de points d'allumage pour moteurs à allumage par bougies ( tels que par exemple ceux de construc- tion à soupapes en tête ), où la combustion finale du mélange explosif est provoquée de façon à avoir lieu environ au centre de la chambre à combustion au lieu de se faire sur le coté com- me cela se passe maintenant dans les mêmes types de moteurs conventionnels.
b) Un système d'allumage faisant usage d'un aménagement et d'un ordre d'allumage de bougies pour des moteurs à soupapes en tête à allumage par bougies, où l'avance à l'allumage requise pour une lumage par bougi loin inférieure à celle requise avec le type conventionnel d'aménagement d'allumage, tel qu'il est employé maintenant dans des moteurs d'aéronefs- c) Un système d'allumage faisant usage d'un aménagement de dispositifs d'allumage et dtun ordre de combustion pour des moteurs à soupapes en tête à allumage par bougies dans lequel la détonation, lorsqu'elle a lieu, sera d'importance mineure et aura lieu environ au centre de la chambre de combustion au lieu de se faire de son coté.
d)'Un système d'allumage faisant usage d'un aménagement de dispositifs d'allumage et d'un ordre de combustion pour des moteurs à soupapes en tête à allumage par bougies où les seg-
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ments détanchéité seront aussi peu sollicités que pos- sible par la haute pression qui accompagne la combustion finale du mélange explosif. e) Un système d'allumage faisant usage d'un aménagement d'allumage et d'un ordre de combustion pour des moteurs à sou- papes en tête à allumage par bougies qui permettra d'atteindre avec n'importe quel carburant-disponible actuellement pour mo- teurs automobiles ou d'aviation, d'atteindra une surélévation de 35 % en P. E. M.
F. et une réduction similaire dans la oon- sommation spécifique du carburant par rapport à celle obtenue maintenant et limitée par détonation avec l'aménagement du type d'allumage conventionnel tel qu'il est employé à ce jour dans des moteurs d'aéronefs ou de véhicules automoteurs à soupapes en tâte. f) Un système d'allumage pour un moteur à soupapes en tê- te à allumage par bougies, comprenant plusieurs points d'allu- mage localisés et allumés de façon à prévenir une détonation d'avoir lieu à n'importe quel autre point dans la chambre à com- bustion que près du centre.
g) Un système d'allumage faisant usage d'un aménagement de dispositif d'allumage et d'un ordre d'allumage de bougies pour l'emploi général dans des moteurs à allumage par bougies où la distance maximum du parcours de la flamme est limitée par eux afin de permettre une surélévation considérable du degré de compression avant que la détonation ait lieu à cause de 1' arrivée du mélange carburant à la température spontanée d'allu- mage. h) Un système d'allumage faisant usage d'un aménagement de dispositifs d'allumage et d'un ordre d'allumage pour des mo- teurs à soupapes en tête, à allumage par bougies qui avec une surcompression limitée à une et demie atmosphère absolues, com- me c'est le cas pour des aéronefs maintenant, permettra l'usage d'un degré de compression de 14 :
1 avec du carburant à 100 oc- tanes, où, en comparaison de la limite présente de 7 : 1 il y aura une diminution de consommation de 21 % du carburant spéci- fique requis pour une puissance maximum..
Il sera immédiatement entendu que le simple usage de plus de deux bougies et/ou la mise en place indiscriminée et/ou 1' allumage des mêmes dans quelque ordre non.décrit n'approche mê- me pas la solution du problème tel qu'il a été exposé dans cet ouvrage. Beaucoup de travailleurs ont essayé jusqu'à présent d'augmenter la vitesse de combustion à l'intérieur du cylindre des moteurs à combustion interne en prévoyant plusieurs bougies ou des dispositifs similaires d'allumage.
L'emplacement très indiscriminé de ces nombreuses bougies démontre que les premiers travailleurs dans cette branche n'ont pas compris que la combus- tion près ou à la périphérie du piston est accompagnée de dés- avantages marqués, soulignés ici à un autre endroit. Considé- rons par exemple les constatations irresponsables au sujet des avantages d'emploi dtun nombre plus qu'habituel de dispositifs d'allumage dans le brevet Woolson des Etats Unis ? 1 532 292.
Ou de même un article à la page 265 de " Aerial Age " ( L'âge de l'air ) du mois de Juin 1923. Le titre de ce dernier était " Multiple Spark Plugs May Mena More Power " ( Des bougies mul- tiples peuvent signifier plus de puissance ). Mais cet article clame hautement que le nombre ou l'emplacement des bougies " donnent peu de différence quant au rendement ". D'autre part il n'est pas dit un mot de la nécessité de capacité d'allumage des diverses bougies ( dispositifs d'allumage ) ou du réglage requis pour effectuer la combustion finale uniquement au centre
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de la, chambre à combustion ou près de ce centre.
Finalement, observons que deux des bougies sont placées directement au-des- sus des soupapes d'échappement de façon qu'aucun nombre d'em- placements hasardeux des bougies près des soupapes d'échappe- ment puisse aboutir aux résultats de l'inventeur. En fait, cet article manque entièrement le but, parce que son auteur ne sut pas au début pourquoi le brûlage périphérique du piston avait lieu.
Pour cette raison, il doit être souligné que la combustion finale près de la périphérie du piston avec la brûlure consé- quente du dernier autour de sa périphérie et la diminution ma- térielle de la vie du piston y afférents, ont toujours été ac- ceptés dans le passé comme inévitables; il a été nécessaire de prendre en considération ce facteur et d'actionner toujours des moteurs en tenant compte d'un facteur de temps basé sur le nom- bre d'opérations sures avant d'entamer semblable combustion.
Non seulement le piston est ruiné par une combustion semblable, mais le soufflage sur les côtés-est considérablement accentué à cause de la pression excessive développée, lorsque la combus- tion finale se fait à la périphérie du piston, d'où il résulte que les segments de pistons eux-mêmes sont directement attaqués par la pression résultant de la combustion ultime de la périphé- rie du piston. Un tel soufflage sur les cotés diminue la quan- tité de puissance obtenue d'une quantité donnée de carburant et provoque un détrempage ou un encrassement du carter, aggra- vant par cela et contribuant aux inconvénients des systèmes d' allumage antérieurs.
Il est entendu que la brûlure périphérique indésirable du piston peut être évitée si le moteur est actionné pendant des temps relativement courts. Ici d'ailleurs une table indique les avantages marqués qui sont obtenus en se rendant compte que la brûlure périphérique peut être évitée malgré même que le moteur est commandé loin au delà de ce poiat auquel semblable brûlure aurait lieu, ce qui précède étant naturellement accom- pli seulement par l'utilisation des procédés et de l'appareil décrits ici.
Dans les dessins ci-joints l'invention est expliques/, com- prenant un aménagement d'allumage pour moteurs par allumage par bougies du type de construction à soupapes en tête. Cette mé- thode d'explication a été adoptée pour la simplicité et n'est pas destinée à suggérer que 1'utilisation de la présente inven- tion est limitée à semblable type de moteur. Il est considéré que le simple moteur à soupapes en tête élucide amplement les concepts de base de l'invention et que ceux versés dans le mé- tier, après information de ce concept seront à marne, sans avoir recours à l'invention, et bien dans le cadre des revendications ajoutées ci-après, d'appliquer les principes de l'invention à des moteurs de types autres.
Cependant, sous ce rapport il doit être immédiatement souligné que de nombreux moteurs employés avant de types différents, ne présentent pas le problème du br#lage périphérique du piston,ou que, a cause de l'aménage- ment de la structure de soupapes dans les moteurs antérieurs ue mentionnés, il est impossible d'utiliser la présen- te invention ou par la même considération de trouver dans sem- blables moteurs antérieurs de la branche n'importe quelle sug- gestion de la présente invention.
En plus il est considéré comme désirable d'expliquer la présente invention en soulignant d'abord les conditions exis- tantes dans les types connus à ce jour de moteurs à soupapes en tête et ensuite de décrire la manière de laquelle le procédé
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méthodique et l'appareil découvert présentement, effectuent la suppression des conditions jusqu'à présent indésirables, ren- contrées avec les avantages oonséquents énumérés ici et expo- sés pour autant qu'il soit nécessaire dans les revendications ci-jointes.
Répétons que, alors que les dispositifs d'allumage dans les vues de l'invention expliqué ci-après sont emplacés dans le côté de la paroi du cylindre, il sera entendu qu'aucun chan- gement quel qu'il soit, soit dans les systèmes d'allumage men- tionnés ici précédemment ou dans les systèmes résultant de 1' application de la présente invention,ne résute de l'emplace- ment des dispositifs d'allumage dans la tête du cylindre au lieu des cotés, aussi longtemps que l'emplacement des disposi- tifs d'allumage se trouve substantiellement aux mêmes points par rapport à la chambre de combustion.
Le présent inventeur était à même de faire l'invention décrite ici seulement après avoir appris par hasard la raison pour laquelle la détonation ou la combustion finale ( dans un moteur ayant une soupape d'échappement et une soupape d'admis- sion, les dispositifs d'allumage sont emplaoés sur l'axe s'é- tendant entre les soupapes mentionnées )avait lieu près de la zone de la soupape d'admission près de la périphérie du pis- ton. Il trouva que la détonation ou la combustion finale ayant lieu à ou près de la soupape d'admission, était influencée, sinon commandée en fait par l'emplacement de la bougie.
Il avait estimé pendant longtemps que si les deux dispo- sitifs d'allumage sont situés sur un axe s'étendant à travers du cylindre entre les soupapes, que la combustion finale avait lieu sur ou près de la soupape d'admission. Après une période ou un essai excessivement longs du moteur en question l'exa- mination du piston révélait une zone détériorée ou brûlée dans le voisinage d'un des dispositifs d'allumage plutôt que près de la soupape d'admission, comme cela était prévu. Incidemment, le moteur sous épreuve était du type où il y avait toujours une détonation et où le piston devait être remplacé fréquemment compte tenu de la destruotion par brûlure à ou près de la sou- pape d'admission.
Dans une tentative d'expliquer cette circon- stance singulière, l'inventeur procéda à un examen soigné de l'appareil, à la suite duquel il fût trouvé que le dispositif d'allumage près duquel la détérioration du piston avait eu lieu n'avait pas fonctionné pour quelque temps à cause de la décon- nexion, pendant quelque temps durant l'épreuve, de l'un des fils en plomb du dispositif d'allumage.
Après une étude considérable, l'inventeur arriva à la conclusion que la combustion finale aurait pu avoir lieu large- ment dans la zone en question à cause de l'absence d'allumage dans cette zone. En tenant compte de cela il construisait un moteur à deux soupapes et à deux dispositifs d'allumage ( où la combustion finale et la brûlure périphérique conséquente du piston avait lieu près de la soupape d'admission ) mais avec un dispositif d'allumage supplémentaire, placé délibérément près de la soupape d'admission. 11 alluma ensuite ce dispositif d'allumage en quelques relations réglées différemment avec les dispositifs d'allumage normaux.
En dépit de la marche de ce moteur pendant des périodes excessives avec du carburant à fai-' ble teneur en ootane, la détérioration de la périphérie du pis- ton, près de la soupape d'admission, normalement attendue, n' avait pas lieu. Plutôt il fut observé que la zone affectée a- lors était située à l'éoart de la périphérie et vers le centre
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du piston mentionné. Ainsi il apparut que l'emplacement étudié et avisé et/ou l'allumage réglé à l'avanoe d'un dispositif d' allumage complémentaire dans la zone de brûlure périphérique du piston, normalement prévisible ( ou alternativement la zone normale de combustion finale ) provoqua le déplacement du voi- sinage préjudiciaux de la zone mentionnée.
Cette appréciation de la raison de semblables phénomènes était un concepte entièrement nouveau et est situé à la base de l'invention déorite ici.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront de la considération de la spécification détaillée ci-après.
En outre, le récit des buts ou constatations précédents de l'invention n'a pas pour objet, de limiter la découverte inventive contenue dans les dessins et/ou de la spécification et/ou des revendications. En conséquence, n'importe laquelle et tous les nouveaux traits et/ou combinaisons des traits ici découverts ( le mot " découvert " étant employé en distinction de constaté ou revendiqué ) - soit dans les dessins et/ou dans la spécification et/ou dans la revendication ou les revendica- tions ( peut être dans n'importe laquelle des trois sections de l'application à l'exclusion des deux autres ) - spécifiées ou non spécifiées comme nouvelles et/ou comprenant une partie de l'invention et qui étaient inconnus précédemment, sont l'in- vention.
Bref, tout ce qui est mentionné ici est nouveau, à moins qu'il ne soit spécifié ici et/ou s'averera comme connu précédemment. En outre, sans tenir compte si oui ou non tous les éléments ou combinaisons y afférentes, montrées dans les dessins ou décrits dans la spécification ou revendiqués dans les revendications sont affirmés être nouveaux, il est entendu que la simple découverte de ces éléments et/ou n'impor- te quelle combinaison entr'eux, constitue une revendication de l'invention par rapport à chaque élément ou combinaison non connue précédemment.
Pour cette raison, n'importe laquelle et toutes les com- binaisons découvertes dans n'importe laquelle, ou en plus des trois parties de cette demande peuvent être revendiquées origi- nalement à n'importe quel temps futur. La nécessité de reven- diquer pour quelque temps futur ce qui maintenant n'est pas désigné spécifiquement comme l'invention, peut se présenter parce que d'autres peuvent revendiquer ce qui est découvert ici, mais dans un langage qui maintenant n'est pas encore pré- vu comme définitif.
En conséquence, des revendications futures émises, peu- vent être requises-à la rigueur, pour protéger l'invention par- ce qu'il n'est pas possible maintenant d'aller au devant des variations de langage', que d'autres pourraient juger desorip- tives, de quelque élément ou combinaison d'éléments découverts ici.
Répétons, on pourrait affirmer d'une façon injustifiée que quelque chose découverte entièrement ici ne se trouve pas dans le présent dossier tout en étant établie cependant comme faisant partie de l'invention découverte ici. Puisque, cepen- dent, il a été souligné ci-dessus que n'importe quoi dans la découverte, inconnu jusqutà présent, fait partie de l'invention, le droit est réservé ci-après d'affirmer des revendications par rapport à tout matériel décrit ici.
Finalement, même si un élément ou une combinaison d'élé- ments sont décrits ici comme réalisant seulement un but, l'in-
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vention couvre et prévoit n'importe lequel et tous les/autres et/ou buta supplémentaires que n'importe quelle construction dans les dessins ou spécification peuvent ci-après être trou- vés remplir ou être décrits comme remplissant. Il est par con- séquent entendu par ceci, de désigner comme l'invention tous ses buts ou usages, et le droit est réservé, d'ajouter des re- vendications exposant semblables buts à n'importe quel temps antérieur à la publication, aussi longtemps que la matière du sujet de semblables revendications est découverte dans le dos- sier.
Le but de ces réserves est d'éliminer à juste titre toute assomption ne prévoyant pas - par n'importe qui ou par n'impor- te quel Tribunal ou par n'importe quelle Cour de Justice, spé- culant désormais sur le point de savoir quelles inventions peu- vent être découvertes dans cette application, que chaque élé- ment et/ou combinaison d'éléments découverts dans cette appli- cation sont affirmés être l'invention.
En conséquence, pour une compréhension plus complète de -l'invention, référence est faite aux dessins ci-joints, dans lesquels :
Les figures 1 et la sont respectivement des vues de la partie supérieure et en élévation latérale du cylindre d'un mo- teur à soupapes en tête, faisant usage d'une soupape d'échappe- ment et d'une soupape d'admission et dans lequel les disposi- tifs d'allumage habituellement connus maintenant pour être em- ployés sont aménagés sur l'axe se trouvant approximativement à mi-chemin entre les soupapes d'échappement et d'admission.
Dans la figure 1, comme dans toutes les autres figures similai- res, la tête du cylindre a été considérée comme transparente, afin de faire comprendre par cela plus clairement et simplement l'invention. Le développement approximatif des fronts ondula- toires amorcés aux dispositifs d'allumage est indiqué., par. les lignes courbes centrées approximativement aux dispositifs d'al- lumage mentionnés, mais tendant plus fortement vers la zonela plus chaude à l'intérieur de la chambre à combustion du cylin- dre, c'est-à-dire au voisinage de la soupape d'échappement.
La zone ombrée sur le coté gauche de la tête du piston indique cette région ou emplacement où la carburation finale ou combus- tion a lieu normalement avec les concomitants indésirables ex- pliqués ci-avant.
Les figures 2 et 2a, situées directement en dessous des figures 1 et la, sont similairement des vues de la partie supé- rieure et des élévations latérales du même cylindre de moteur, comme otest montré dans les figures 1 et la, mais comprennent un dispositif d'allumage complémentaire, placé et allumé con- formément à l'invention découverte ici.
Les figures 3,et 3a sont similaires aux figures 1 et la mais illustrent un cylindre pour moteur d'aviation à soupapes ayant quatre soupapes où les deux dispositifs d'allumage em- ployés normalement sont emplaoés sur un axe s'étendant entre une soupape d'échappement et une soupape d'admission sur chacun de ses cotés.
Les figures 4 et 4a illustrent le même moteur que celui montré dans les figures 3 et Sa, mais avec des dispositifs d' allumage ajoutés conformément à la présente Invention pour a- boutir à ses avantages.
Les figures 5 et 5a sont similaires aux figures 3 et Sa, le système d'allumage du moteur comprenant à nouveau deux sou- papes d'échappement et deux soupapes d'allumage mais des dis- positifs d'allumage normalement employés étant emplaoés sur
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l'axe s'étendant à travers le cylindre entre les deux soupapes d'échappement sur un côté et deux soupapes d'allumage'sur 1' autre.
Les figures 6 et 6a illustrent le même cylindre à moteur que les figures 5 et-Sa avec un dispositif d'allumage ajouté, conformément à la présente invention.
Les figures 7 et 7a sont des vues d'ungenre similaire à cellesles figures énoncées précédemment mais où les soupapes em- ployées normalement sont emplacées sur un axe qui a été déplacé angulairement par rapport a celui montré dans la figure 1 avec une détérioration périphérique du piston résultante ayant lieu normalement située comme indiqué. les figures 8 et 8a se rapportent au même cylindre à mo- teur que les figures 7 et 7a, mais comprennent un dispositif d'allumage ajouté placés de façon à amorcer un front ondulatoi- re à un point tel que la zone de combustion finale sera dépla- cée comme montré, de la périphérie du piston vers le centre du piston.
Les figures 9 et 10 sont respectivement une vue de plan du dessus et une vue en élévation latérale ( la dernière par- tiellement en coupe ), les deux vues étant principalement sohé- matique, d'un moteur à quatre cylindres, à quatre temps du type à soupapes en tête et à combustion interne, illustrant l'appli- cation de la présente invention. Pour la simplicité les plombs de la magnéto ont été omis dans la figure 9.
Il sera pris note que chacun des dispositifs d'allumage, c'est-à-dire ces deux habituellement trouvés à présent dans un moteur à combustion interne, et/ou ceux ajoutés conformément aux dispositions de la présente invention, sont séparément et indépendamment aluna- bles, de façon à ce que ceux-ci'peuvent être allumés dans n'im- porte quel ordre désiré, c'est-à-dire, le dispositifd'allumage ou les dispositifs d'allumage ajoutés peuvent être allumés soit avant, soit après ou simultanément avec les dispositions d'al- lumage normaux.
En se référant maintenant plus particulièrement aux des- sins, les figures 1 à 8a, inclus, illustrent sous une forme simplifiée le bout supérieur ou à soupapes d'un cylindre 20 d'un moteur à combustion interne ayant des soupapes d'admission 21 et des soupapes d'échappement 22 emplaoées dans la tête du cylindre mentionné, les lettres I et E étant aussi placées sur les soupapes pour faciliter une compréhension rapide de leur emplacement.
Des dispositifs d'allumage ou bougies 23 et 24 peuvent être appelés les dispositifs d'allumage " employés nor- malement " ou " employés à présent " dans chacune des illustra- tions, pendant que le dispositif d'allumage ou les dispositifs d'allumage qui est ou qui sont additionnés pour réaliser la nouvelle méthode décrite ici et qui doivent comprendre le nou- veau système d'allumage de la présente invention, sont désignés par 25. ( là ou plus d'un dispositif additionnel d'allumage sontrequis ils sont désignés par 25 et 25a ). Les pistons 26 sont illustrés schématiquement comme mobiles dans les cylindres 20 et les segments de piston 27 sont montrés dans leur relation propre avec le piston 86'et la paroi intérieure du cylindre 20.
La zone ou région de combustion finale ou, alternative- ment désignée ici à différentes reprises comme la zone corrodée ou brûlée, formée sur le piston dans les deux systèmes connus et dans ceux où les moteurs sont commandés conformément avec les procédés nouveaux décrits ici, ne sont pas annotées par des numéros, puisqu'il est estimé que ces zones sont le mieux il- lustrées simplement en les ombrant dans les coupes horizontales
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variées où les parties supérieures des pistons sont montrées.
De plus, chacune des coupes horizontales comprend des vues conventionnelles des fronts ondulatoires de combustion propa- gée, chacun de ces fronts étant initialement établi sur, ou émanant des dispositifs d'allumage placés respectivement aux points focaux des ondes. Ici à nouveau 11 vaut mieux ne pas compliquer la vue par-des annotations numériques appliquées à cesfronts ondulatoires; ils seront facilement compris en re- gardant les dessins, si ces derniers sont considérés en rapport avec la présente discussion.
Dans chacune des coupes horizontales, une ligne tirée à travers les têtes de piston entre les bougies employées norma- lement 23 et 24 est fréquemment rapportée comme l'axe du dispo- sitif d'allumage employé normalement, pendant que les disposi- tifs d'allumage ou le dispositif d'allumage additionnels empla- cés et allumés conformément à la présente invention sont ou est emplacés sur une autre ligne d'axe, tirée comme indiqué.
Ces axes sont dessinés et l'on s'y réfère ainsi pour la facili-. té seulement en décrivant l'invention.
Avant de discuter plus loin l'invention relatant l'empla- cement et l'allumage des dispositifs d'allumage comprenant le nouveau système, l'attention est attirée sur les figures 9 et 10 qui sont respectivement une vue du plan de dessus et une vue en élévation latérale, partiellement en coupe, principalement schématique d'un moteur à combustion interne, à quatre cylin- dres, à quatre temps à soupapes en tête, ces vues étant dtimpor- tance parce qu'elles soulignent l'actionnement indépendant dis- ponible par rapport à chacun des dispositifs d'allumage dans chacun des cylindres.
Les bougies 23, 24 et 25 dans chaque exemple sont connec- tées aux magnétos M1,M2 et M3 par des fils 28, 29 et 30 respectivement, les magnétos étant placées sur le* côté négatif du moteur ou du cadre qui le porte. Dans'la coupe horizontale (fi- gure 9), les fils ont été omis pour la clarté.
L'un des cylindres 20 est montré en coupe avec le piston 26 s'y trouvant en position de commande. La bielle 31, l'arbre coudé 32, le vilebrequin 33 et le carter 34 y sont également compris. Il est entendu, naturellement que ces éléments sont indiqués pour faire comprendre une divulgation opérative, sont de construction conventionnelle et comprennent une illustration très schématique.
Il sera entendu que la source de puissance pour mettre en marche les magnétos M1,M2 et M3 peut être dérivée du mouve- ment de l'arbre 33 par des moyens conventionnels. De plus, il n'est pas jugé nécessaire d'inclure le mécanisme par lequel les magnétos M1,M2 et M3 peuvent être réglés d'une façon entière- ment indépendante les unes des autres pour toutes les raisons soulignées ailleurs dans cet exposé.
Il est estimé faire part de la divulgation faite originalement, que chaque magnéto est cependant entièrement indépendante de façon à ce que l'allumage de chacun des dispositifs d'allumage, l'un par rapport à l'au- tre, peut être varié suivant détermination par une technique exploratoire, après que le concept de la présente invention a été appliqué à ntimporte quel moteur particulier*
Nous rapportant maintenant plus, particulièrement aux vues schématiques des parties supérieures des pistons dans les figu- res 1 à 8 inclus, l'attention est d'abord attirée sur la figure 1,
où les dispositifs d'allumage normaux sont emplaoés sur un axe situé essentiellement à mi-ohemin entre les soupapes d'ad- mission et d'échappement. En supposant que ces dispositifs
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d'allumage soient allumés simultanément, les fronts ondulatoi- res de combustion émanant de là, se développent essentielle- ment de la manière indiquée par les lignes des fronts ondula- toires dans cette figure. Pour autant que la partie la plus chaude de la chambre à combustion se trouve dans le voisinage de la soupape d'échappement, les deux vagues à combustion s'a- cheminent très rapidement vers la région Qu zone chaude men- tionnée.
En conséquence, les lignes des contours des fronts ondulatoires sont illustrées comme tendant plus fortement vers la zone mentionnée de la soupape d'échappement. Les ondes se réunissent alors sur ou près de la soupape d'échappement et/ou sont alors réfléchies ensemble de la paroi intérieure du cylin- dre dans le voisinage de la soupape d'échappement mentionnée dans la direction montrée vers la zone de la soupape d'admis- sion.
La partie ombrée près de la zone de la soupape d'admis- sion dans la figure 1 illùstre cette région où la combustion finale, combustion et/ou détonation de la charge ont lieu, tout cela étant dû à la situation inévitable inhérente à un cylindre de moteur à combustion interne comme illustré, mais les raisons pour lesquelles cet état des choses a lieu n'ont pas été, anté- rieurement à cette divulgation,appréciées ou communiquées aux travailleurs dans le domaine du moteur à combustion interne.
Il est entendu que bien que nous nous référons dans cet ouvrage fréquemment à une zone de combustion finale, ce phéno- mène a lieu en fait dans un espace à trois dimensions et il en est tenu compte ici parfois en se référant à la région de com- bustion finale ou de détonation.
C'est à camuse' des inconvénients auxquels nous nous sommes référés à l'instant, que des moteurs ayant ces caractéristiques, particulièrement ceux qui tournent à plein gaz comme dans le domaine de l'aviation, sont limités quant au temps d'opération, à un degré fâcheux, Si des limitations semblables ne sont pas observées, les pistons se corrodent et se détériorent rapide- ment au point indiqué.
Un résultat pareil si non pas plus sérieux de combustion finale a lieu sur ou près de la périphérie du piston si la ten- dance de soufflage sur le coté des pistons est aggravée par sem- blables combustion finale dans cette région. La figure la dé- montre que la pression et la température excessives dans la ré- gion de combustion finale provoqueront une pression excessive sur les segments de piston à-ce point avec une détérioration conséquente rapide des derniers. Même avant que semblable dé- térioration ne soit visible, le soufflage sur les cotés du pis- ton en ce point est excessif pour les raisons indiquées ant6- rieurement. Il en résulte l'encrassement du carter, une perte depuissance et d'autres concomitants inévitables d'un sembla- ble fait.
Les procédés normaux tendant à éliminer les phénomènes, non compris jusqutà présent ou dans le meilleur des cas, com- pris imparfaitement, à l'intérieur du cylindre, impliquaient l'enrichissement exagéré de la charge combustible alimentant le cylindre. Ceci était fait dans l'espoir que la température d'allumage spontanée serait par cela suffisamment augmentée pour empêcher-une détonation d'avoir lieu avant que le voyage de la flamme normale à travers la charge mentionnée ( c'est-à- dire des dispositifs d'allumage vers la zone de la soupape d' échappement et par réfleotion de retour à la zone des soupapes d'admission )ait eu lieu.
Semblable remède appâtait pour la combustion et/ou corrosion de la région de la soupape d'admis- sion, cependant, introduit tous les concomitants indésirables
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des charges suralimentées et ne peut pour cette raison être considéré comme solutionnant le problème.
D'autres travailleurs dans cette branche ont suggéré l' emploi de carburants à teneur en octane plus élevée afin d'agir contre la combustion périphérique précédemment mentionnée du piston. Il est vrai que lorsqu'un carburant à teneur suffisam- ment élevée en octane est employé, on peut à un certain degré prévenir la combustion périphérique indésirable du piston.
Bien que des carburants semblables soient difficiles à obtenir et impliquent quelques facteurs Indésirables lors de l'usage, ils aboutissent à des performances grandement augmentées en re- lation avec la présente invention, c'est-à-dire des nouveaux réglages de moteur peuvent être faits, par exemple les degrés de compression, ltemplacement des dispositifs d'allumage, la construction et le matériel de soupapes etc.. peuvent être amé- liorées.
Cependant, lorsque le concept de la présente invention est employé, en se rendant compte que la combustion périphéri- que du piston peut être empêchée en allumant un dispositif d' allumage ayant été placé délibérément dans la région avoisinant la zone périphérique du piston, susceptible autrement de brûler normalement, la combustion finale doit se faire non pas connue montré dans la figure 1, mais comme montré dans la figure 2 ( placée pour la facilité directement en dessous des figures 1 et la ). En plaçant le dispositif d'allumage additionnel 25 comme cela est montré et en l'allumant comme c'est déterminé par des techniques exploratoires, la flamme qui en émane.peut être obligée de rencontrer celle se rapprochant de la région de la soupape d'échappement E.
( après concentration et réunion des deux fronts à combustion venant des dispositifs d'allumage 23 et 24, près de la soupape mentionnée, à cause de la tempéra- ture relativement plus élevée y existante ) et la réunion des fronts à combustion se placera essentiellement comme indiqué dans la figure 2, d'où. la combustion finale aura lieu près du centre du piston. L'utilisation des procédés décrits ici n'a pas seulement pour résultat, un déplacement semblable des zones de corrosion de la périphérie du piston, mais comme un résultat additionnel de l'utilisation des dispositifs d'allumage empla- oés oomme indiqué et allumés conformément à cette invention, beaucoup moins de temps est requis pour compléter la combustion de toute la charge Explosive d'où l'avance de puissance maximum d'allumage peut être considérablement réduite.
Il est estimé désirable à ce point d'indiquer que la ré- union. a lieu comme indiqué pour aboutir à la oombustion finale près du centre du piston, bien qu'un dispositif d'allumage sup- plémentaire peut être allumé à des degrés d'avance susceptibles d'induire en erreur un lecteur superficiel en l'amenant à la conclusion que le réglage forcera la combustion finale mention- née, dtavoir lieu à quelqutautre point. Par exemple, il faut se souvenir que le front ondulatoire venant d'un dispositif ou de dispositifs d'allumage voyagera beaucoup plus lentement vers la zone de la soupape d'échappement si l'avance de ces disposi- tifs d'allumage était par exemple de 20 que lorsque ces dispo- sitifs d'allumage sont allumés à une avance de 15 seulement.
Ceci résulte du fait que le front ondulatoire voyage relative- ment lentement dans,une charge oomprimée à un degré moindre que si le piston se trouvait à 20 en dessous du point mort et sub- séquemment voyage beaucoup plus rapidement si le piston est par exemple seulement à 8 en dessous du point mort.
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A ce point également il sera souligné que les vues ici sont schématiques parce que le concept inventif a en fait un objet tellement large. Une fois que la branohe sera informée sur l'invention, il sera possible d'explorer chaque moteur dans lequel il est désiré de profiter de cette invention et de dé- terminer par semblable exploration ( essai de moteur, représen- tation des courbes de performance, interpolation, etc..) le ré- glage approprié des dispositifs d'allumage. employés.
Cependant, sans tenir compte du caractère du moteur dans lequel la présen- te invention doit être employée, l'exigence à soutenir est que les dispositifs d'allumage soient placés de. façon telle que la zone ou région de combustion périphérique ou corrosion, exis- tant autrement, seront éliminés et que la combustion finale se- ra obligée d'avoir lieu centralement par rapport au piston du cylindre.
Dans les figures 3 et 3a, deux soupapes d'échappement et deux soupapes d'admission sont employées et les dispositifs d' allumage normaux sont placés comme- indiqués sur un axe s'éten- dant de façon telle qu'une soupape d'admission et une soupape d'échappement se trouvent sur un coté de l'axe mentionné et une soupape d'admission et une soupape d'échappement se trouvent sur l'autre o8té de l'axe. Dans ces conditions les fronts ondu- latoires venant des dispositifs d'allumage employés normalement, se réuniraient pour obliger la combustion finale d'avoir lieu dans les deux zones ombrées ( étant supposé que l'avance du dis- positif d'allumage d'admission soit légèrement plus grande que celle du dispositif d'allumage d'échappement ).
En conséquence, lorsque deux soupapes d'admission et deux soupapes d'échappe- ment sont parfois employées, il sera apparent que le problème de corrosion périphérique du piston et le soufflage sur ses cô- tés sont considérablement aggravés en ces points. Lorsqu'on em- ploie deux soupapes d'admission et deux soupapes d'échappement et que deux dispositifs normaux d'allumage sont placés comme cela est montré, le piston sera corrodé dans deux zones et les segments seront probablement déformés afin de permettre le souf- flage sur les cotés aux deux points comme indiqué.
Cependant, ici à nouveau, invoquant le concept inventif décrit, et plaçant les dispositifs d'allumage 25 et 25a aux points indiqués, des fronts ondulatoires seront propagés, com- me cela est indiqué par les lignes des fronts ondulatoires, pour provoquer la combustion finale essentiellement centralement par rapport au,piston.
Les figures 5 et 5a illustrent un système à soupapes si- milaires à celui montré dans les figures 3 et 3a, mais où les dispositifs d'allumage normaux 23 et 24 sont emplaoés sur un axe. qui s'étend de telle manière que les deux soupapes d'admis- sion se trouvent sur un côté de lui et les deux soupapes d'é- chappement se trouvent sur son autre côté. Lorsque ces disposi- tifs d'allumage sont allumés, une combustion périphérique du piston-sera à nouveau rencontrée, à cause de la combustion fi- nale ayant lieu dans la zone ambrée. Cette dernière sera cepen- dant allégée par le placement d'un dispositif additionnel d'al- lumage 25 tel qu'il est montré dans les figures 6 et 6a et en allumant le dernier en relation réglée, comme cela est imposé par une technique exploratoire, afin d'assurer la combustion finale oentralemant au piston.
Finalement il est estimé désirable d'indiquer une condi- tion peu usuelle dans les figures 7 et 7a.Un fabricant améri- cain de moteurs d'aviation d'un type récent a déplacé l'axe des dispositifs d'allumage normaux de la position montrée dans la
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figure 1 à celle montra dans la figure 7. En faisant ainsi, la combustion périphérique du piston est aggravée. Elle aura cependant lieu essentiellement comme indiqué dans la -figure 7.
On peut cependant pallier à-cette condition de même que lton a trouvé remède à des conditions similaires dans dtautres moteurs.
Le dispositif d'allumage 25 ajouté, montré dans la figure 8, amorce un front ondulatoire tel que la zone de combustion fi- nale a lieu au centre du piston et du cylindre, aomme et-est montré dans la figure mentionnée. Comme cela a été indiqué ici au début, les dispositifs d'allumage variés ont tous été montrés placés dans le coté de la paroi du cylindre et avec leurs points d'allumage étant opératifs dans la partie du cylindre mention- née habituellement comme la chambre à combustion du cylindre.
Cet emplacement varie naturellement dans des moteurs variés, et dépend des points d'où il est désiré que les fronts à combus- tion émaneront. Cependant o'est dans l'esprit de la présente invention, d'emplaoer tous les dispositifs d'allumage ( décrits précédemment ) dans la partie supérieure du cylindre, si sem- blable aménagement est désiré. De plus, dans ohaoune des vues en élévation latérale, les pistons sont montrés à leur point de oourse maximum vers la tête du cylindre ou vers ce qui est con- nu sous le nom de point mort, lorsque la course du piston est orientée par rapport au point supérieur sur l'arbre du moteur.
Il a été indiqué ici précédemment que les dispositifs d'allumage additionnels peuvent être allumés soit avant, soit simultanément ou après l'allumage des dispositifs d'allumage normaux. Cette élasticité est exprimée dans les revendications, en se référant à plusieurs dispositifs d'allumage susceptibles d'être allumés indépendamment, c'est-à-dire, les dispositifs d'allumage sont spécifiés comme étant susceptibles d'aotionne- ment indépendant quant au temps d'allumage. En abordant la question d'un autre coté, on peut dire que chacun des disposi- tifs d'allumage est pourvu d'une source d'énergie électrique séparée et susceptible d'aotionnement.
Ces deux facteurs peu- vent naturellement être combinés, c'est-à-dire chacun des dis- positifs d'allumage est pourvu d'une source séparée d'énergie électrique susceptible d'être actionné et chacun des disposi- tifs d'allumage mentionnés est également actionné séparément quant à son réglage. On observera en étudiant la description précédente, prise en rapport avec les dessins, que chacun des dispositifs d'allumage est en relation avec un mécanisme de réglage séparé..
Ce qui précède immédiatement étant exact, ce qui a été indiqué comme dispositifs d'allumage normaux, peut tre allumé soit simultanément soit en relation espacée, pendant que le dispositif d'allumage ou les dispositifs d'allumage ajoutés- emplaoés et allumés conformément à la présente conception et pour des buts inconnus avant cette description- peuvent être allumés dans cette relation réglée optimum par rapport à l'al- lumage du dispositif normal d'allumage que la recherche fera déterminer à l'avance. Ainsi l'avance optimum pour chacun des dispositifs d'allumage variés est assurée.
Comme indicatif de la manière dans laquelle cette rela- tion au temps d'allumage peut changer, on se réfère à quelques essais que le présent inventeur a effectués. Après avoir deter- miné la raison de la détérioration périphérique du piston, oom- me cela a été expliqué ici précédemment, et après avoir déter- miné qu'une combustion actionnée devrait être utilisée, afin d'assurer une combustion finale de la charge explosive dans une zone éloignée de la périphérie du piston, une série élaborée
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d'essais de moteurs a été faite. Comme résultat de cela on pen- sa qu'une avance de 20 sur les dispositifsd'allumage normaux et une avance de 8 sur le dispositif d'allumage ajouté, feront aboutir aux résultats les meilleurs.
Plus tard, cependant, à la suite d'essais constants, par- ticulièrement quand on désira obtenir les chiffres pour une marche normale afin de démontrer la corrosion occasionnée par la combustion périphérique du piston, il était nécessaire de remplacer la soupape d'admission par une autre de construction et de matériel plus coûteux qu'habituellement prévu dans sem- blable- moteur. Il fut alors trouvé que le réglage pourrait être réduit plus loin c'est-à-dire, qu'aussi bien les disposi- tifs d'allumage normaux et les dispositifs d'allumage ajoutés pourraient être allumés à une avance dans le voisinage de 15 .
En conséquence, s'il est trouvé que l'usage de la présente in- vention justifie le coût initial plus élevé de semblables sou- papes, le réglage peut être réduit davantage avec des résultats marne plus désirables que ceux indiqués dans les données aux- quelles nous nous référons ci-après, établis pendant les essais de l'inventeur.
Il a aussi été déterminé que 'dans d'autres conditions, trop laborieuses pour être expliquées ici, le dispositif d'al- lumage peut être allumé avant que les dispositifs d'allumage normaux soient allumés, afin d'obtenir les résultats désirés.
.Bien que l'inventeur a enregistré les avantages résultant de la présente invention par une série étendue d'essais, il n'est pas jugé nécessaire de faire plus que d'indiquer ici les avan-. tages assurés par l'usage de l'invention.-
Par exemple, il n'est pas estimé nécessaire de comprendre ici toutes les données des essais de construction ( et les cour- bes qui en sol@ dérivé @ur outeinir les débats soulevés ici.
Cependant il est cru opportun d'exposer brièvement les a- vantages de pourcentage approximatif, r6sultant de l'incorpo- ration du procédé nouveau d'allumage et du mécanisme décrits ici, à un moteur où les cylindres sont chargés par une soupape d'admission et déchargée par une soupape d'échappement et où les dispositifs d'allumage normaux sont situés sur un axe s'é- tendant essentiellement à mi-chemin entre les deux soupapes, le dispositif d'allumage, ajouté conformément à l'invention, étant emplaoé près de la soupape d'admission. Il a été trouvé que le moteur employé offrit la meilleure performance à une avance de 28 pour un allumage simultané des deux dispositifs d'allumage normaux.
En conséquence, les augmentations de pour- centage auxquels on se réfère ci-après sont figurés avec la performance normale optimum à 28 d'avance comme base. De plus, le carburant employé en établissant la base mentionnée, était le 69 octane comme cela a été déterminé par des essais à plein gaz, effectués avec trois qualités de carburant, c'est-à-dire, les 80, 62 et 42 octane.
Au point de vue de l'avantage du carburant à teneur en octane, il'a été trouvé que les mêmes résultats optima pouvai- ent être obtenus avec du carburant 46-octane lorsque le dispositif d'allumage etait employé, les dispositifs d'allumage nor- maux étant allumés à une avance de 20 et le dispositif d'allumage a- jouté à une avance de 8 . Ainsi l'avantage sur cette base est qu'un carburant à teneur en octane - de 33 % inférieure est requis.
Ici à nouveau, lorsque la soupape d'admission perfectionnée décrite ailleurs était employée et que les dispositifs dtallu- mage normaux furent allumés à une avance de 15 et que le dis- positif d'allumage ajouté était également allumé à une avance
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de 15 , un combustible 37 ootane donna les mêmes résultats que ceux obtenus précédemment dans les circonstances indiquées pour le carburant 46 et 69 octane. Ainsi le gain de pourcenta- ge obtenu par l'usage de l'invention ( les dispositifs d'allu- mage normaux et les dispositifs d'allumage ajoutés étant-allu- més à 15 d'avance ), en comparaison au système où le disposi- tif d'allumage ajouté n'est pas employé, est équivalent à une exigence moindre de 46% en octane..
La considération la plus superficielle de ces chiffres d'octane auxquels nous venons de nous référer, souligne l'avantage marqué dans la, commande de moteurs que l'on peut dériver des usages de L'invention reven- diquée ici. Il n'est pas nécessaire de s'arrêter sur les nom- breux avantages qui ressortent de la possibilité capacité d'em- ployer un carburant possédant un nombredootanes essentiellement de moitié par rapport à celui, nécessaire jusqu'à présent pour obtenir des résultats désirés.
Considérant maintenant la question de l'avance à l'allu- mage, il a été trouvé que, lorsque le dispositif d'allumage complémentaire était employé - ( les dispositifs d'allumage nor- maux étant allumés à une avance de 28 et le dispositif d'allu- mage ajouté à une avance de 8 ) -, la réduction dans l'avance à l'allumage était de 29 %, tandis que, lorsque les dispositifs normaux et les dispositifs ajoutés étaient allumés à une avance essentiellement de 15 , la réduction était de l'ordre de 46 %.
Du point de vue de la consommation du carburant, c'est-à- dire livres de carburant par HP. effectifs, l'amélioration à une avance d'allumage à 20 et 8 des dispositifs d'allumage normaux et ajoutés était respectivement dans le nouveau système de 59 %, tandis que, lorsque tous les dispositifs d'allumage étaient allumés à environ 15 d'avance, l'amélioration à ce su- jet était de 69 %.
Toutes les autres conditions restant les mêmes, une aug- mentation de HP de 50 % était obtenue à 20 et 8 d'avance à l'allumage et 85 % à une avance à l'allumage à'15 et 15 .
Ce qui précède est abrégé dans le tableau suivant, où le " carburant à teneur d'octanes ", " le pourcentage de réduction de carburant ". " Le pourcentage d'augmentation de HP maximum " et " le pourcentage d'augmentation d'altitude ", sont les avan- tages maxima que l'on peut obtenir et s'appliquent pour cette raison séparément; si ces valeurs sont considérées.ensemble, elles doivent être réduites proportionnellement. En outre, les valeurs du pourcentage dans la dernière colonne de droite se rapporte aux augmentations du pourcentage en densité d'altitude ( relative à la densité présente ) à laquelle une puissance proportionnée peut être obtenue.
COMPARAISON EN POURCENTAGE DES RESULTATS DE L'ACTIONNEMENT D'UN
MOTEUR A DEUX CYLINDRES, A SOUPAPES'EN TETE, conformément à l'invention :
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Degrés d'avan-: : µlo flo :µlo d'augmence à l'alluma- :de ré- d'aug- tation de ge :duoti-:m.enta-:l'alt1tude : : : on : tion : . :I d'octane :70 de ra uo-: cansom: de des dispositifs: du :tion d'avammation H p :
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Le fait que la zone de combustion finale peut être écar- tée de la proximité de la périphérie du piston, par l'usage de la présente invention, assure qu'un moteur réalisé selon cette invention peut fonctionner à pleine vitesse, sans brûler le pis- ton, pendant un temps quelquefois plus long que le temps de mar- che actuel de moteurs semblables, particulièrement lorsque ces moteurs sont utilisés pour l'aviation, où un Il poussage " de vitesse de cinq minutes a été fréquemment indiqué comme la li- mite de temps de marche à pleine vitesse.
Il ne sera probable= ment pas contesté qu'aucun moteur actuel d'aviation du type dé- crit ici soit à même de tourner continuellement à une puissance maximum pour plus longtemps qu'un temps relativement limité souvent avec des conséquences graves. Cette limitation provient de la destruction potentielle du piston à cause de la pression et de la température localisées excessives qui ont lieu à la pé- riphérie sous forme de détonation. Avec le système décrit ici, il est possible d'actionner continuellement loin au delà des limitations de temps présentes et sans rencontrer les effets adverses inhérents aux pièces de moteur ou à ltinefficience, qui ont été décrits précédemment.
Un avantage remarquable résultant de l'usage de ltinven- tion décrite précédemment est le racouroissement définitif de la période de combustion. Puisque des fronts à onde placés ex- actement sont propagés les uns vers les autres, la période de combustion est sensiblement raccourcie.
Ceci est en soi-même un facteur vital de la réduction des limitations imposées au fonctionnement du moteur et aboutit aux avantages en pourcentage qui sont exposés ailleurs dans le pré- sent mémoire. En d'autres termes, le temps requis pour une com- bustion complète de la charge est raccourcie quand la technique nouvelle,.décrite ici, est employée.
En présence uniquement des dispositifs d'allumage connus maintenant et usuels, le réglage des dispositifs d'allumage normaux mentionnés doit être si con- sidérablement avancé pour assurer une combustion complète que dans un moteur, que l'inventeur connaît, une avance d'environ 28 est employée pour assurer la combustion totale, avant que le piston n'atteigne la partie supérieure de sa course. aepen- dant, lorsque la présente invention est employée, le réglage et l'emplacement des bougies peut-être réglé de façon telle que la combustion totale peut être assurée à une avance d'essen-
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tiellement 15 .
En considérant les avantages résidant dans la présente invention, il faudrait se souvenir qu'il est généralement im- possible de comparer les températures à la zone de la soupape d'admission, lorsqu'un carburant à teneur en octanes suffisam- ment élevé est employé, à celle d'un carburant à teneur en oc- tanes plus basse. Par exemple, si un carburant 80 octane est employé, il nty a pas de différence signifiante dans ltaction- nement du moteur, les autres choses étant pareilles.
Cependant, l'un des avantages exceptionnels associés à l'usage de la présente invention est de faire actionner un car- burant à beaucoup plus faible teneur en octanes, avec la même efficacité et l'absence de brûlure de pièces de la chambre à combustion et des pistons, qutil ne ltest possible si l'on fait usage d'un carburant à teneur plus élevée en ootanes. Par exem- ple lorsqu'un, carburant 46 octanes est employé avec la technique d'allumage décrite ici, le moteur peut marcher avec la même ef- ficacité que si un carburant à teneur en octanes plus élevé é- tait employé. Cependant, il est évident que l'on ne peut pas vérifier l'effet comparatif entre l'usage d'un carburant 46 oc- tane dans le système d'allumage normal et celui, possible en employant un carburant 46 octane avec la présente invention.
Bref, si un carburant 46 octane est employé avec le système d' allumage normal, la zone de combustion finale périphérique ou zone de détonation brûlerait si rapidement.le piston et le côté du cylindre près de la soupape d'admission, qu'une appréciation claire de ce qu'il faudrait attendre avec du carburant 46 cota- ne dans des moteurs faisant usage du système d'allumage connu maintenant, ne peut pas être établie. Cependant., lorsqu'un car- burant 46 octane est employé dans des moteurs comprenant le pré- sent système d'allumage nouveau, la brûlure du piston près de sa périphérie ainsi que des parois du cylindre n'aura jamais lieu.
Un autre bénéfice résultant de l'usage de la présente in- vention est la durée grandement augmentée du moteur qui.en résulte. La durée du moteur devrait etre au moins doublée et cela à son tour au ,,entera tellement les intervalles de temps entre les révisions/que l'effet résultant de cette augmentation de durée est nettement heureux.
De même, lorsque la zone de combustion finale est éloignée de la périphérie au piston, c'est-à-dire au ou près du centre du piston, le transfert de ohaleur et le refroidissement peu- vent être effectués d'une-façon nettement plus efficace - que ce- la n'est possible maintenant. Bref, quoique la combustion fina- le ait lieu près du centre du piston, relativement aucune dé- térioration ou brûlage n'aura lieu, lors de l'usage de la pré- sente invention. Cela a lieu, parce' que, si l'on actionne con- formément à la présente invention, le matériel dans le piston peut être aménage de telle façon qu'un transfert considérable- ment amélioré de la chaleur résultant de la combustion finale mentionnée, est possible.
Bref, lorsque la combustion finale et un commencement de brûlage ont lieu sur les bords du piston, il est impossible de retirer la chaleur avec la même facilité que si la combustion finale avait lieu au centre du piston.
De ce qui précède, l'invention peut'être résumée de beau- coup de façons, mais une des méthodes les plus faciles pour ce faire est de faire la constatation suivante : à savoir que le dispositif ou les dispositifs d'allumage additionnels doivent être placés dans la région qui, lorsque n'importe lequel des dispositifs d'allumage normaux, employés maintenant, est utilisé,
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est la région de combustion finale et de brûlage résultant du piston, présent et criticable, le et placement des dispositifs d'allumage additionnas dans cette zone aboutit à un ou plusieurs fronts d'onde, que la réunion de ces derniers avec le ou les fronts-d'onde,
amorcés par les dispositifs d'allumage em- ployés normalement ( les dispositifs d'allumage normaux et les dispositifs d'allumage additionnels propageant tous des fronts d'onde étant réglés de façon suggérée par .la technique explora- toire, telle que la combustion est commandée d'une manière dé- terminée à l'avance ) assure une combustion finale éloignée de la périphérie du piston. Cela a été indiqué ici sous le nom de " combustion commandée ou contrôlée ", qui, avec sa définition implicitée ici, n'a pas été mise en pratique jusqu'ici à la connaissance du présent inventeur et les conditions avantageu- ses concomitantes n'ont pas été suffisamment appréciées, même pas au point de poser le problème que cela comporte.
Parfois, dans ce qui précède, l'usage de sources dténer- gie indépendantes et un réglage indépendant par des magnétos indépendantes ont été décrits. Il sera toutefois entendu qu'une indépendance semblable des facteurs variés indiqués, peut être considérée comme la plus nécessaire en rapport avec la techni- que exploratoire qui déterminera si le dispositif d'allumage, convenablement placé dans n'importe quel moteur doit être al- lumé avant, simultanément ou après l'allumage des dispositifs d'allumage employés dans un moteur semblable et ne doit pas né- cessairement être disponible continuellement après cela.
De même, il est cependant absolument possible que le même but soit atteint par l'utilisation de ..nouvelles sources d'éner- gie pour les dispositifs d'allumage, avec la possibilité d'un réglage indépendant sans magnétos indépendantes. Par exemple un allumage et un réglage peuvent être parfaitement dérivés d' une seule source d'énergie.
En conséquence, l'explication, dans laquelle l'indépen- dance des sources d'énergie, des magnétos et du réglage de l' allumage des dispositifs d'allumage ont été décrits, doit être comprise comme définissant le mode de réalisation de la présen- te invention plutôt que comme imposant des restrictions quel- conques à l'appareil qui doit être employé. Bref, si un appa- reil est développé dans la suite pour lequel la présente inven- tion peut être mise en pratique sans la nécessité des divers facteurs indépendants décrits plus haut, semblable pratique de l'invention sera comprise dans le cadre de la présente divulga- tion.
De même, après avoir pris connaissance de la présente in- vention et en suivant l'anlyse exploratoire prescrite d'un type donné et de la construction donnée d'un moteur, les montures des magnétos variées peuvent être laissées fixes et l'on n'aura pas recours à nouveau à l'indépendance définie de réglage, aux sources d'énergie etc... jusqu'à ce que les conditions du mo- teur changent. ( ce procédé est couvert aussi bien par quelques revendications de méthode et d'appareil ci-incluses ). Cepen- dant, l'appréciation de l'indépendance avec/ desquand, où e précédemment doit être faite en relation avec/des'quand, où et comment des dispositifs d'allumage ajoutés.
En d' autres termes, on entend ici que l'actionnement d'un moteur à combustion interne ayant des dispositifs d'allumage placés com- me spécifié plus haut, et allumés soit avant, simultanément ou après que les dispositifs d'allumage normaux sont allumés, est compris dans la portée des revendications ci-jointes et cela même si les montures ou dispositions des magnétos ne sont pas
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maintenues indépendantes et/ou même si les différents moyens ont été disposés de façon telle, conformément à cette invention, que des sources indépendantes d'énergie et de réglage indépen- dant, ne sont pas nécessaires pour bénéficier de ces avantagea.
Cette dernière considération s'applique cependant seulement lorsque les dispositions fixes des diverses sources d'énergie et moyens de réglage de magnéto ont été déterminées de telle façon que les avantages de'l'invention décrite ici peuvent être réalisés.
En d'autres termes, pendant que des facilités indépendan- tes sont employées pour vérifier les facteurs optima pour les- quels l'invention peut être pratiqua, c'est-à-dire dans la con- struction de soupapes, dans le degré de compression, dans le ré- glage et l'emplacement des dispositifs d'allumage, semblable indépendance n'est pas nécessaire après que la détermination mentionnée ait été faite une fois.
Par dessus et au delà de toute autre chose, il doit être entendu que l'emplacement des dispositifs d'allumage addition- nels est à la base de la présente invention et que cela en soi- même est une question qui n'est pas impliquée dans l'indépen- dance des divers facteurs auxquels on a fait allusion plus haut.
Pour cette raison, il n'est pas dans les intentions du demandeur que la description donnée plus haut de l'invention et/ou sa vue, exposée dans les dessins, limitent en aucune fa- çon le monopole revendiqué. Il est, au contraire entendu que toutes les revendications énoncées ci-après donnent la mesure de la portée de l'invention exposée loi.
REVENDICATIONS.
1.) Une méthode d'aotionnement d'un moteur à combustion interne comprenant une tête de piston, qui comprend l'allumage de la charge propulsive agissant sur ledit piston par des dis- positifs d'allumage, susceptibles d'être commandés indépendam- ment afin de produire des ondes de combustion se réunissant qui se combinent de façon à assurer la combustion finale de ladite charge en un point éloigné de la périphérie dudit piston.
2.) Une méthode d'actionnement d'un moteur à combustion interne comprenant une tête de piston, mobile à l'intérieur du cylindre, qui comprend la détermination préalable du point au- quel les dispositifs d'allumage normalement employés provoquent finalement la combustion de la charge propulsive, avec détério- ration résultante du piston et un soufflage latent sur ses cô- tés, et l'établissement d'un front d'onde.de combustion dans une direction telle et dans une relation de temps réglée de tel- le façon par rapport à l'allumage normal de ladite charge, que la combustion finale n'est plus concentrée dans la zone mention- née en premier lieu.
3.) Une méthode d'aotionnement d'un moteur à combustion interne, comprenant une tête de piston, qui comprend le réglage ou contrôle de l'emplacement de la zone de combustion finale ultime de la charge propulsive, en établissant et en allumant plusieurs dispositifs d'allumage susceptibles d'être commandés indépendamment pour ladite charge.
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