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" Perfectionnements à ou relatifs à des machines à com- bustion interne fonctionnant d'après le cycle à deux temps avec allumage par compression @
Cette invention est relative à des machines ou mo- teurs à combustion interne avec allumage- par compression fonctionnant d'après le cycle à deux temps et du type dans lequel une ou plusieurs lumières de balayage ou de charge sont agencées de manière à être découvertes par le piston moteur à la fin de sa course vers l'exté- rieur, tandis qu'une ou plusieurs lumières d'échappement contrôlées par des soupapes actionnées mécaniquement sont prévues dans la culasse ou tête du cylindre ,
et
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dans lequel l'air de balayage et de charge est admis à la ou aux lumières de balayage à partir d'un cylindre de pompe dont le piston est réglé en phase de manière à commencer sa course d'alimentation sensiblement en avance sur la course de compression du piston moteur et à achever sa course d'alimentation sensiblement après le début de la course de compression du piston moteur. Dans ces machines telles qu'elles sont faites actuellement le piston de pompe est réglé en phase de manière à ache- ver sa course de compression à ou à peu près à 90 d'angle de calage de manivelle en avance sur le piston moteur et ceci sera généralement le cas dans des machines suivant l'invention.
Dans des machines du type en question, en vue d'assu- rer un fonctionnement satisfaisant et à bon rendement dans des conditions de marche normale, là ou les soupapes d'échappement doivent se fermer sensiblement après le début de la course de compression du piston moteur et au ou à peu près au moment où la ou les lumières de balayage sont masquées par le piston.
L'objet de la présente invention est de faciliter le démarrage de machines du type auquel il est fait réfé- rence et dans certains cas d'améliorer leur marche à vi- de.
Suivant la présente invention, une machine à combus- tion interne du type auquel on se réfère est pourvue de moyens pour modifier le calage ou réglage dans le temps de la fermeture de la ou des soupapes d'échappement de façon qu'au démarrage ou à vide la ou les soupapes d'é- chappement puissent être amenées à se fermer plus tôt que dans des conditions de marche normale et à un moment où la ou les lumières de balayage sont encore ouvertes.
On verra ainsi que, du fait de la fermeture ,
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prématurée de la ou des soupapes d'échappement, que l'on peut amener à se produire au cours du démarrage, toute charge fraîche pendant la période de démarrage sera soumise à compression provenant des déplacements simulta- nés combinés des pistons moteur et de la pompe respec- tivement dans leurs courses de compression et d'alimenta- tion depuis le moment où la ou les soupapes d'échappement se ferment jusqu'au moment où la ou les lumières de balayage sont fermées par le piston.
De cette manière,on obtient une augmentation de la température ou de la densité de la charge dans le cylindre moteur, au moment où les lumières de balayage sont fermées et par suite également à la fin de la course de compression au cours du démarrage , plus grandes que dans les machines du même type dans lesquelles le réglage dans le temps de la fermeture de la ou des soupapes d'échappement se produit au point du cycle adapté aux conditions de marche norma- le, c'est-à-dire à un moment ou le piston moteur s'est déplacé d'une fraction sensible de sa course de compres- sion.
Un mode de réalisation suivant l'invention est ill tré de manière en quelque sorte schématique à titre d'exemple sur les dessins ci-annexés , dans lesquels :
Figure 1 est une coupe en élévation d'une forme de la machine suivant l'invention;
Figure 2 est une coupe en élévation latérale agrandie de la partie supérieure du cylindre et de l'ensemble de culasse de cylindre de la machine repré- sentée à la Figure 1,
Figure 3 est une élévation latérale de l'ensemble de culasse de cylindre montré à la Figure 2 vu du côté opposé de celui de la Figure 2, et
Figure 4 est un diagramme montrant le changement du réglage dans le temps de la soupape d'échappement
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de la machine réalisée suivant la présente invention.
Dans le mode de construction représenté, la machine comprend un carter A qui supporte et en partie contient un cylindre moteur B comprenant une couronne de balayage B1 dont part une série de lumières de balayage B .
Porté par des paliers du carter A/il y a un arbre coudé ou vilebrequin C dont le maneton Cl est relié par une bielle D à 'un piston moteur D1 disposé à l'inté- rieur du cylindre Br , l'agencement étant tel qu'à la fin de sa course vers l'extérieur le piston D1 découvre les lumières de balayage B2 de la manière connue .
Sur le carter A est monté un cylindre de pompe E dont l'axe est approximativement à angle droit de l'axe du cylindre moteur B, les axes des deux cylindres, dans le mode de construction représenté, se trouvant à un angle légèrement inférieur à un angle droit l'un par rapport à l'autre .
Le piston de pompe E1 est relié par nne bielle E2 à un bouton E3 du gros bout de la bielle D du piston moteur de telle sorte que le mouvement du piston E1 est approximativement décalé de 90 de rotation du vilebrequin par rapport au mouvement du piston D Le cylindre E communique avec la couronne de balayage B1 par un conduit de passage F commandé par une soupape tournante F1 La soupape F1 est entraînée de telle façon qu'elle ferme le passage F à la fin de la course d'alimentation du piston de pompe El et bloque ainsi une charge comprimée d'air de balayage dans le passage F et dans la couronne B1 , d'une manière connue, pour être admise par les lumières de balayage lorsque le piston moteur D1 les découvrira la fois prochaine.
La construc- tion et l'agencement de la soupape F1 ne seront pas décrits ici et ne sont pas représentés en détail,comme étant connus en soi, l'agencement et le fonctionnement étant par exemple ceux qui sont décrits dans la demande
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anglaise n 522. 001 du même demandeur. Ainsi, pour l'objet de la présente invention, il suffit de se re- porter au fait indiqué, que la soupape F1 est ouverte pendant la course d'alimentation du piston de pompe E .
Le cylindre B est réalisé avec une chambre de combustion B3 et(fermé à son extrémité extérieure par une culasse G dans laquelle est pratiquée une lumière d'échappement G commandée par une soupape culbutée G actionnée mécaniquement.
La valve culbutée est agencée de manière à être commandée par une extrémité d'un culbuteur H dont l'au- tre extrémité est actionnée,par l'intermédiaire de l'habituelle vis de réglage H1 par l'extrémité supé- rieure d'une tige-poussoir H2 actionnée par un mécanis= me à came de manière connue, de façon à ouvrir et refer mer la soupape pendant la période d'échappement de chaque cycle.
Le culbuteur H est monté à pivotement sur une broche-pivot H3 la partie de la broche-pivot consti- tuant le tourillon autour duquel oscille le culbuteur étant, comme le montrent les Figures 2 et 3,excentrée par rapport aux parties extrêmes E4 de la broche qui sont montées dans des paliers de la culasse G. L'une des parties extrêmes, H4 de la broche-pivot s'étend hors de la culasse G et porte, relié à elle de ma- nière rigide, un levier J capable d'osciller d'environ 90 entre les butées J1 J2 de la culasse . Ainsi l'axe de la partie de broche H3 constituant le tou- rillon autour duquel oscille le culbuteur peut être élevé et abaissé dans une mesure prédéterminée .
L'agencement est tel que, lorsque le levier J est dans la position montrée en J1 en traits mixtes
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sur la Figure 2, de telle manière que le tourillon du culbuteur est en position basse, la soupape d'échappe- ment C2 s'ouvre au point du cycle indiqué sur la Fig. 4 par "EON" (échappement s'ouvre, marche normale) et se ferme au point indiqué par "ECN" (échappement se ferme, marche normale), tandis que, lorsque le levier J est dans la position montrée en traits pleins sur la Figure 2, de telle sorte que l'axe de pivotement du culbuteur est en position haute, la soupape d'échappement est ouverte au point indiqué sur la Figure 4 par "EOS" (échappement s'ouvre, démarrage) et se ferme au point indiqué par "ECS" (échappement se ferme, démarrage).
Les points d'ouverture et de fermeture des lumières de balayage B2 à l'intervention du piston D 1 sont indiqués à la Figure 4 respectivement par SONH2 ba layage s'ouvre, marche normale et démarrage) et "SC, NS" (balayage se ferme, marche normale et démarrage).
On verra par suite que dans la marche en régime la soupape d'échappement C2 s'ouvre bien en avance sur l'ouverture des lumières de balayage B2 et se ferme juste après la fermeture de ces lumières de balayage, tandis que, lorsque le levier J est dans son autre po- sition, dans laquelle le jeu effectif entre le culbuteur H et la soupape d'échappement G2 est notablement aug- mentes , la soupape d'échappement G2 s'ouvre à peu près au même moment que les lumières de balayage B2 et se ferme bien avant que ces lumières de balayage se ferment, et seulement juste après que le piston D1 ait dépassé le point mort inférieur.
Ainsi, dans les conditions de démarrage, il y aura compression de la charge dans le cylindre B, la couron- ne B1 le passage F et le cylindre E depuis le moment où s'ouvre la soupape d'échappement G2 jusqu'à la fer-
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meture des lumières de balayage B2, grâce à quoi la densité et la température finales de la charge, lorsque le piston D1 est à la fin de sa course de compres- sion, sont notablement augmentées relativement à ce qui/serait le cas si la soupape d'évacuation se fermait au point du cycle indiqué par "ECN".
Dans une variante de l'invention, dans laquelle les moyens de modifier le réglage dans le temps de l'ouverture de la soupape d'échappement peuvent être semblables à ceux qui sont employés dans la machine illustrée par les dessins ci-annexés, le passage F entre le cylindre de la pompe et l'anneau de balayage peut n'être pas commandé, le cylindre de pompe étant équipé , alors, de préférence, de soupapes d'admis- sion et d'échappement automatiques . En outre, lorsque, comme dans le mode de construction représenté, le cylindre de pompe E se trouve à peu près à angle droit du cylindre moteur B, la bielle du piston de pompe peut dans certains cas attaquer directement un bouton de manivelle de l'arbre coudé C.
Dans d'autres cas encore l'axe du cylindre de pompe peut être parallèle ou à peu près parallèle à celui du cylindre moteur,dans lequel cas le piston de pompe sera avantageusement relié à une manivelle disposée de manière convenable,telle qu'elle joue avec un décalage de phase de 90 environ par rapport au piston moteur.
Dans tous les cas, pour un balayage et un fonctionn nement efficaces de la machine en régime normal,la soupape d'échappement sera agencée de manière à se fermer à peu près au moment, ou peu après le moment, où les lumières de balayage sont couvertes par le piston, et l'ajustement du réglage dans le temps
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de la soupape d'échappement par le mouvement du levier I o u une disposition équivalente en position de démarra- ge amènera la soupape d'échappement à se fermer nota- blement avant la fermeture des lumières de balayage et de préférence lorsque le piston moteur est exactement ou approximativement dans sa position correspondant au point mort inférieur.
La présente invention vise à produire une augmenta- tion sensible de la température et de la densité de l'air dans le cylindre moteur à la fin de la course de compression pendant la période de démarrage , tout en em- ployant une pompe à air de balayage dont le déplacement volumétrique ne dépasse pas le déplacement du piston moteur de plus d'environ 50 % de manière à garder relative- ment petite la puissance absorbée par la pompe de balaya- ge . Dans ce but il est important que le volume total que l'on impose à la charge d'air comprimée avant la ferme- ture des lumières de balayage par le piston moteur soit aussi petit que possible .
Un facteur contribuant à attein- dre ce résultat dans la présente invention est le fait que c'est la fermeture prématurée de la soupape d'échappe- ment qui empêche l'échappement de l'air du cylindre mo- teur pendant la première partie de la période de compres- sion. La présente invention est ainsi à distinguer d'un projet antérieur consistant à introduire dans une machine à deux temps une soupape de fermeture du passage d'é- chappement au delà des lumières d'échappement, commandée par le piston du cylindre moteur, et de prévoir des moyens grâce auxquels on peut modifier le moment de la fermeture de cette soupape .
Dans ce projet antérieur,les lumières d'échappement communiquaient avec une couronne d'échappement dont partait un passage contenant la soupape de fermeture, tandis qu'en outre le piston de la pompe à
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air de balayage était actionné avec un décalage de phase d'environ 180 par rapport au piston moteur,ces deux particularités signifiant que pour obtenir quelque accroissement sensible de la température et de la compres sion de la charge dans le cylindre moteur, il fallait une pompe à air de balayage de grande capacité, avec les pertes mécaniques qui en résultent particulièrement en marche à faible régime , et avec d'autres inconvé- nients.
On comprend ainsi que, bien que dans le mode de construction illustré, la modification du réglage dans le temps de la soupape d'échappement soit obtenue par l'ajustement de l'axe de pivotement d'un culbuteur action nant la soupape , les moyens de modifier le réglage dans le temps de la soupape peuvent varier considérablement suivant le type de mécanisme de commande de soupape employé et d'autres considérations.
Par exemple,dans des cas où la soupape est commandée par un levier roulant le pivot du levier roulant peut être déplacé , alors que, dans une variante du mode de déplacement du pivot de la pièce qui commande la soupape, une pièce ajusta- ble peut être interposée entre la soupape et le culbu- teur ou autre pièce qui l'actionne, de manière à permet- tre la modification du jeu effectif entre cette pièce et la soupape en vue de modifier l'instant de fermeture de la soupape.
Dans la forme de machine comprenant l'invention,qui est illustrée sur les dessins,la charge d'air est four- nie tangentiellement par les lumières de balayage B2 de manière à tourner autour:de l'axe delà chambre de com bustion B3 à la fin de la course de compression, le com- bustible étant amené à cette charge d'air en mouvement de rotation par un dispositif d'injection de combusti-
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ble disposé tangentiellement de manière convenable.
Lorsque l'invention est appliquée à une machine de ce type ou à d'aulnes machines dans lesquelles la rotation de la charge d'air est réalisée par une entrée tangen- tielle, par les lumières de balayage , de l'air fourni par un piston de pompe, la présente invention peut avoir un avantage supplémentaire . Ainsi,pour un fonctionnement efficace normal la soupape d'échappement doit être ouver- te sensiblement jusqu'au moment où se ferment les lumières de balayage de telle sorte qu'il y ait un passage direct d'échappement pour l'air quittant le cylindre moteur pendant la période de balayage et de rechargement d'air.
En pratique l'échappement rapide des gaz brûlés au travers de la lumière d'échappement fait tomber la pression dans le cylindre bien en dessous de la pression d'air dans la couronne de balayage , ce qui a pour résultat que l'air de balayage et de rechargement pénètre dans le cylindre à grande vitesse dans une direction tangentielle et provoque ainsi le degré de turbulence ou brassage rela- tivement important désiré, de l'air de la charge motrice.
Au démarrage, cette turbulence de l'air a une valeur suffisante pour causer une perte de chaleur considérable dans les parois du cylindre qui,à ce moment,seront généra- lement froides et ainsi il peut être désirable pendant le démarrage de réduire le degré de turbulence dans le but d'obtenir une plus forte température et compression de l'air à la fin de la course de compression.
En fermant prématurément la lumière d'échappement suivant la présen- te invention, l'échappement de l'air hors du cylindre est empêché pendant la dernière partie de la période de chargement, ce qui a pour résultat que les pressions dans le cylindre moteur et dans la couronne de balayage deviennent rapidement à peu près égales et qu'ainsi l'air
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de balayage ne pénètre plus à grande vitesse et par conséquent avec un haut degré de turbulence,par les lu- mières de balayage. Le degré de turbulence final de l'air est ainsi réduit, ce qui entraîne la réduction des pertes en chaleur de l'air dans les parois du cylindre.
Les avantages obtenus par la présente invention ,par conséquent, lorsqu'elle est appliquée à des machines employant le brassage de l'air produit par l'entrée tan- gentielle de l'air par les lumières de balayage peuvent être dus en partie à la compression accrue de l'air, avec l'augmentation de température qui en résulte, et en partie à la réduction de la turbulence de l'air et à la réduction qui en résulte des pertes de chaleur de l'air dans les parois du cylindre pendant la course de compression.
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