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" PERFECTIONNEMENTS AUX MOTEURS THERMIQUES, EN PARTICULIER
AUX MOTEURS A COMBUSTION INTERNE ".-
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La présente invention concerne des perfectionne- ments aux moteurs thermiques et, en particulier, aux moteurs à combustion interne.
Ces perfectionnements se rapportent plus spéciale- ment au système de distribution, c'est à-dire à l'ensemble des organes qui servent à ouvrir et fermer les soupapes pour assurer la succession régulière des temps du cycle moteur, dans le ou les cylindres.
Un premier perfectionnement, suivant l'invention, vise à remplacer l'actuel système de soupapes par une soupa- pe unique.
Cette soupape unique peut être animée d'un mouve- ment rotatif continu ou alternatif, ou ci'un mouvement inter- mittent, et on peut aussi l'appeler distributeur rotatif, Elle se substitue aux soupapes actuellement utilisées dans les moteurs à combustion interne - soupape d'admission du combustible -temps de l'aspiration) et soupape d'échappement des gaz brûlés - en mettant tour à tour en communication les conduits d'alimentation et d'échappement avec la chambre de combustion du ou des cylindres du moteur, de manière à per- mettre la réalisation du diagramme de distribution d'un mo- teur de type quelconque.
Suivant la présente invention, l'étanchéité de la soupape unique en mouvement pour la réalisation du diagramme de distribution qui convient au moteur, s'obtient par ltad- hérence élastique des surfaces. celle-ci peut s'obtenir au moyen d'un segment ou bandage élastique, pourvu d'une surface annulaire inclinée , en concact avec une surface inclinée correspondante,prévue
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sup son siège,1 de sorte que, par effet des dilatations et contractions subies par ledit segment, celui-ci de trouve automatiquement en adhésion constance avec la surface exté- rieure de la soupape unique en mouvement.
L'adhérence, en état d'étanchéité, avec la surface extérieure de la soupa- pe unique en mouvement, peut être également obtenue à l'aide de moyens élastiques ou thermo-élastiques agissant sur la surface destinée à entrer en contact avec ladite surface extérieure de la soupape unique qui'se trouve y glisser.
La soupape unique est réalisable en toutes matières appropriées, de préférence en fonte, en fer, en acier ou mé- taux similaires; son refroidissement s'obtient en faisant circuler dans le corps de soupape un fluide tel que l'eau.
Les perfectionnements suivant la présente invention portent également sur un injecteur de carburant fonctionnant en combinaison avec la soupape.unique rotative, ce qui lui permet, le cas échéant, de remplacer le carburateur ordinaire.
L'utilisation combinée de cet injecteur et de la soupape unique rotative, ou distributeur, ci-dessus indiquée, permet d'obtenir la pulvér isation du jet de carburant dans la' cham- bre de combustion du moteur, de manière à pouvoir doser le carburant dans des proportions déterminées à l'avance.
Ces perfectionnements sont applicables à n'importe quel type de moteur thermique et, en particulier, aux moteurs à combustion interne, à explosion ou à injection (Diesel), à deux ou quatre temps, ainsi qu'aux moteurs à combustion in- terue fonctionnant, par exemple, à l'huile lourde, et à d'au- tres moteurs.
La soupape unique, ou distributeur rotatif, indi- quée ci-dessus peut ôtre utilisée dans les moteurs à vapeur, ainsi qu'à d'antres fins.
La. description qui va suivre, donnee à Seul tite-
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d'exemple, portera sur une forme avantageuse de réalisation des perfectionnements suivant l'invention, apportés à un moteur à explosion du type 4 quatre temps, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : - Figure 1 représente schématiquement un élément moteur en coupe verticale transversale partielle; - Figure 2 représente cet élément moteur en coupe verticale longitudinale partielle ; - Figure 3 représente, en coupe, un détail de l'élé- ment moteur; - Figure 4 représente ce même élément moteur, mu- ni d'un injecteur suivant l'invention, en coupe suivant la ligne A-A de la figure 5;
- Figure 5 est une coupe horizontale de la figure 4, et les - Figures 6, 7, 8, 9 représentent la soupape uni- que dans ses positions successives, illustrant le diagramme de distribution des temps du cylle moteur.
Sur ces figures, où les mêmes références désignent des parties semblables ou correspondantes, la soupape unique, ou distributeur rotatif, 1 occupe, par rapport à la chambre de combustion 2 du cylindre 4, la position la mieux appropriée au type de moteur considéré.
Dans l'exemple décrit, la soupape unique est pla- cée en tête dans la partie supérieure du cylindre 4, à l'in- tersection de l'axe 3 de l'arbre 3', sur lequel elle tourne, del'axe 5 des orifices opposés, d'admission 6 et d'échappe- ment 7, et de k'axe 8 de la communication unique (entrée et sortie),avec la chambre de combustion, étant donné que l'axe 3 de l'arbre 3' est intersecté par l'axe 5 des orifices op- posées d'entrée 6 de l'air et d'échappement 7 des gaz brû- lés qui se trouve dans le même plan horizontal, tandis que
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l'axe vertical 8, du cylindre et de la chambre de combustion, passe par ce même point d'intersection.
La soupape unique, ou distributeur rotatif, est actionnée moyennant tout organe de commande approprié comme, par exemple, un train d'engrenages entraîné lui-même par une transmission appropriée de l'arbre moteur 18, ou par la chat ne 19 ou autre organe équivalent, coopérant avec des roues dentées 9 et 10 calées respectivement sur l'arbre moteur 18 et sur l'arbre 3' de la soupape sphérique unique 1. Elle peu' avoir une rotation continue ou intermittente, suivant le ty- pe du moteur utilisé et, dans ce dernier cas, peut tourner toujours dans le même sens ou alternativement dans l'un ou l'autre sens, pourvu que , dans un moteur à quatre temps, deux tours complets du vilebrequin du moteur correspondent à un tour ou à un cycle complet de la soupape unique ou dis- tributeur.
La soupape unique ou distributeur rotatif 1, pour- ra présenter toute forme géométrique conuvenable, par exem- ple celle d'une sphère, complète ou incomplète, être conique ou biconique, ou encore cylindrique. Etant sphérique, elle pourra porter deux ou quatre calottes sphériques opposées , le reste de la sphère servant à remplir sa fonction propre.
La soupape, contenue dans l'enveloppe formée en partie par le cylindre 4 et en partie par la.-culasse 11, de conforma- tion correspondante, tourne sur l'arbre 3' qui pourra être commun à tous les cylindres ou bien , suivant le type de mo- teur et le mode d'actionnement des soupapes, pourra compren- dre plusieurs éléments séparés, à raison d'un arbre de soupa- pe par cylindre ou groupe de cylindres.
Cet arbre tournera sur des paliers 12 à coussinets ou roulements à billes ou à rouleaux judicieusement placés.
L'étanchéité de la soupape unique, ou distributeur
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rotatif 1, fonctionnant poar exécuter le diagramme de distribu- tion des temps du moteur, est obtenue en prévoyant l'adhé- rence élastique des surfaces en contact.
Ceci peut être réalisé au moyen d'organes d'étan- chéité constitués par un ou plusieurs joints, ou un ou plu- sieurs bandages 13, rigides ou souples, entiers ou brisés, ou taillés en toutes formes et dans toutes matières appropri- ées contraints par élasticité naturelle ou par la chaleur, ou par des forces variables, élastiques, latérales, ou bien ces bandages étant placés le plus possible dans les parties refroidies du cylindre afin d'assurer une étanchéité parfaite.
Ces organes d'étanchéité pourront être disposés dans la par- tte mobile ou soupape proprement dite, ou dans une partie fixe, cylindre ouculasse, à moins qu'on n'utilise un arran- gement mixte faisant utsage simultanément des deux types dans les deux positions.
La partie mobile, ou soupape unique proprement di- te, comporte une ou plusieurs ouvertures, perforations ou évi- dements 14 pratiqués dans le corps de soupape et placés ou taillés de façon appropriée, ces évidements permettant, quand la soupape fonctionne, d'effectuer la distribution du combu- rant ou du carburant, aussi bien que des gaz brûlés, en sa- tisfaisant au diagramme de distrubition des.temps de n'impor- te quel type de moteur.
L'arbre 3' de la soupape unique 1, et cette soupa- pe elle-même, présentent une cavité longitudinale 20 par laquelle on fait passer un fluide de refroidissement, ses deux extrémités étant mises en communication avec une source et une décharge de fluide, grâce aux tubulures 21.
Ainsi, la soupape unique, ou distributeur rotatif, se trouvera refroidie, non seulement, comme à l'ordinaire, par contact avec les parois froides de l'ensemble formé par la
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culaswe le cylindre, mais encore par différence de tempé- rature ou circulation forcée d'eau, de mélange refroidisseur ou d'huile passant à l'intérieur de ladite soupape unique, ainsi que par un ou plusieurs jets de fluide supplémentaires comme celui du carburant, directement introduit dans la cham- bre de combustion'
Le cylindre également est refroidi par circulation de fluide à travers la chemise 22 à laquelle se raccordent les tubulures 23 et 23' (voir figures 2 et 3). Les paliers ou coussinets 12 sont refroidis par circulation de fluide qui leur parvient par des conduits 24 munis de raccords ap- propriés.
Pour mettre en évidence les avantages techniques que présente la soupape unique, ou,distributeur, suivant la @ présente invention, il convient de faire observer qu'il de- vient ainsi possible de réaliser des orifices d'entrée et de sortie des gaz, dont le diamètre soit égal ou même supérieur à celui du cylindre, ce qui permet d'obtenir du moteur un rendement très supérieur à celui qu'on pouvait jusqu'ici obtenir des moteurs équipés de soupapes ordinaires, munies de ressorts.
On voit en 25 (figure 1) le carburateur, la bougie d'allumage étant indiquée en 26. La magnéto 27 est reliée à la bougie 26 par un conducteur 28,,et à l'arbre moteur 18 par la chaîne 29, ou organe similaire, coopérant avec les roues dentées 30 et 31.
Comme on l'a dit, les perfectionnements formant l'objet de la présente invention portent également sur un dis. positif injecteur dont le fonctionnement est combiné avec ce- lui de la soupape unique rotative, de manièreà permettre, si on le désire, de remplacer le carburateur ordinaire. La
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combinaison de cet injecteur et de la soupape unique rotative ou distributeur, suivant l'invention, permet de fractionner, par pulvérisation, le jet du carburant introduit dans la chambre de combustion. du moteur de manière à y doser le car- burant dans une proportion déterminée.
Ledit dispositif injecteur de carburant est essen- tiellement constitué par une pompe, une botte de distribution (non représentée, étant en soi connue), et d'un injecteur proprement dit.
Le mode de fonctionnement de cet ensemble est le suivant (voir figures 4 et 5).
La pompe, qui est aspirant et foulante, prend le carburant dans le réservoir et l'envoie dans la nourrice de distribution, constituée par un vase sous pression muni de soupapes de retour du carburant en excès servant à y main- tenir une pression constante, et d'une ou plusieurs soupapes de distribution, par lesquelles le'carburant est envoyé, à travers un ou plusieurs tubes, dans le ou les injecteurs 15.
Ceux-ci,. disposés de façon appropriée dans le cy- lindre, comportent un gicleur avec un orifice de dimensions voulues qui envoie le carburant dans la chambre de combus- tion du cylindre, moyennant un organe de projection inter- mittent, afin de répondre, conjointement à l'admission d'air dans ladite chambre, au cycle moteur réalisé par la soupape unique ou distributeur rotatif suivant l'invention.
L'introduction intermittente aux injecteurs peut se faire au moyen d'une ou plusieurs soupapes, lesquelles actionnées d'une façon quelconque, envoient au moment voulu la quantité de carburant nécessaire.
Le passage du carburant, de l'injecteur à l'inté- rieur du cylindre, dans le cas considéré, pourra se faire à travers l'arbre de la soupape unique ou distributeur rotatif,
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où à travers le piston, ou encore, comme indiqué sur les des- sins ci-contre (figures 4 et 5) paruti jet direct qui, à tra- vers un trou 16 pratiqué dans le bandage élastique 13 d'é- tanchéité, pénètre dans une perforation 17 de la soupape uni- que en mouvement, ou bien, au bon moment, coïncider avec l'o- rifice du bandage d'étanchéité, pour répondre au diagramme . de distribution des temps de l'admission.
Les figures 6 à 9 indiquent, comme on l'a dit plus haut, les positions successives de la soupape unique, illus- trant le diagramme de distribution du cycle moteur. On y voit sur la figure 6, la position de la soupape autemps de l'aspira- tion, sur la figure 7, sa position au temps de la compres- sion, sur la figure 8 sa position au temps de l'explosion, et sur la figure 9 sa position au temps de l'échappement.
Les avantages que procurent les perfectionnements suivant la description ci-dessus, sont, en ce qui concerne la soupape' unique, les suivantes :.
1 ) suppression des soupapes habituelles, à ressorts de rappel, d'où élimination des risques que comportent ces soupapes, particulièrement de rupture et chute dans le cylin- dre, par conséquent grande sécurité de la nouvelle soupape ou distributeur rotatif;
2 ) facilité de montage et réglage avec minimum de consommation;
3 ) absence complète de tout risque d'incendie par retour de flamme de l'explosion, entre l'aspiration et l'é- chappement des gaz ; 4 ) possibilité d'augmenter fortement le rendement du moteur, due au grand diamètre que l'on peut donner aux orifices d'admission et d'échappement;
5 ) possibilité de réduire à volonté la chambre de combustion pour obtenir un taux de compression quelconque, Sans risque que le piston ne heurte la soupape, comme il arri-
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rive souvent dens les noteurs actuels à soupapes en tête, ce qui obligeait, dans la plupart des moteurs construits jusqu'à ce jour, à disposer latéralement les soupapes, au dé- triment de la compression et du rendement du moteur;
6 ) prix de revient sensiblement moindre du moteur, par rapport aux moteurs existants.
Utilisés conjointement, la soupape unique, ou dis- tributeur rotatif, et l'injecteur suivant la présente inven- tion ont l'avantage d'éliminer complètement le carburateur habituel et la délicate pompe à diaphragme, sans compter ce- lui de disposer, dans chaque cylindre, d'un ou plusieurs in- jecteurs, ce qui fait disparaître le risque d'un arrêt du moteur causé par un défaut d'alimentation dans un seul cy- lindre, risque très important pour..les moteurs d'aviation.
Cet inconvénient grave, dont les conséquences sont fréquem- ment fatales et qui se produit souvent avec les moteurs ac- tuels, disparait avec le système préconisé ici, car, avec ce système, le pire que puisse occasionner l'obstruction de l'injecteur d'un des cylindres, sera l'intérêt ou le mau- vais fonctionnement de ce cylindre, mais non de tout le moteu dont les autres cylindres continueront à fonctionner.
Le corps de la soupape unique suivant l'invention peut comporter un ou plusieurs évidements, ce qui peut etere utile pour réduire le nombre de tpurs du distributeur (ou soupape) par rapport au nombre de tours du moteur.
L'évidement pratiqué dans la sphère ou l'hémisphè- re peut être conformé comme indiqué sur¯le dessin, ou bien l'on peut prévoir un trou coudé ou transversal.
La soupape unique suivant l'invention peut être a- nime d'un mouvement rotatif, dans les deux sens, ou bien d'un mouvement alternatif.
Les bagues d'étanchéité peuvent avoir la forme indi-
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quée sur le dessin, ou des profils coniques ou biconiques, ou différentes formes ou diamètres extérieurs. On utilisera de même des bagues entières ou brisées de forme adéquate (segments), et aussi d'un seul type ou de deux modèles si- multanément.
Parmi les bagues d'étanchéité, l'une pourra être à une hauteur quelconque, supérieure ou inférieure à celle du cylindre, introduite dans le cylindre actuel, forcée par des moyens appropriés contre la soupape ou distributeur sui- vant l'invention. La dite bague peut même faire partie du corps intérieur du cylindre.
La soupape unique, ou distributeur, peut devenir vilebrequin, avec ou sans contre-poids, qui se substituera au vilebrequin, actuel, avec ou sans volant, dans les divers moteurs similaires en usage, ce qui souvent rendra plus fa- cile la compression forcée, pour les moteurs à deux ou quatre temps, supprimera du poids et réduira le prix de re- vient.
La lubrification se fera soit par barbottage,soit sous pression à travers les bagues entières ou segmentées, soit à travers le distributeur ou le cylindre ou la culas- se, soit par projection depuis l'intérieur ou l'extérieur du cylindre ou de la culasse.
La soupape unique ou distributeur, suivant l'inven. tion, peut trouver son application sur des moteurs à vapeur, à combustion interne ou externe, et pour tous types de passa- ge de liquide ou de gaz.
L'arbre portant la sphère de soupape peut être horizontal, comme représenté sur les dessins ci-contre, ou bien occuper tout autre position, notanment parallèle à l'axe du piston, en comportant un ou plusieurs éléments-supports.
Entre autres avantages subsidiaires de la soupape
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<.;il, . ,1J..' ;C';1'. -;. c ,,.,,...,t.L' 0>1 ou observera que le début de Inspiration se fait avec un passage proportionnel à la dé- pression du pistou, ce qui détermine un afflux d'air favorable sans turbulence*
A la fin du temps d'aspiration, la soupape elle- même guide la colonne d'air vers l'orifice d'échappement, dé- terminant un lavage et la condensation des gaz chauds de l'échappement qui sont restés, refroidissant les parois où s'ocre l'échappement, et créant un courant qui favorise l'échappement ultérieur avec la colonne d'air froid ainsi formée.
Par conséquent, l'entrée et la sortie s'opèrent sans les tourbillons nuisibles auxquels donnent lieu les soupapes habituelles. Le passage de l'air, à l'entréem et celui des' gas brûlés, à la sortie, se font avec des diamètres supérieur: ou égaux à celui du cylindre, ce qui supprime le freinage détermine dans les moteurs ordinaires, à soupapes à ressort, et, de ce fait, augmente la puissance du moteur.