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L'invention est relative aux moteurs,à explosion dont le taux de'-. cmpression peut être réglé en marbhe et elle concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, parmi des moteurs, ceux devant pouvoir fonc- tionner avec des carburants différents et deux munis d'un dispositif de surali- mentation susceptible d'être mis hors service ou de fonctionner à divers régi- mes.
Elle a pour but, surtout, de rendre tels, les susdits moteurs, qu' ils repondent mieux que jusqu' à ce jour aux divers desiderata de'la pratique.
'Elle consiste, principalement -- et en même temps qu'à faire com- porter aux moteurs du genre en question au moins un cylindre moteur dont ' la chambre de combustion'principale est délimite par, le fond du piston correspon- dant et par la paroi interne d'une culasse solidaire du susdit cylindre - à ménager, dans la susdite culasse, au moins une chambre de combustion secondaire débouchant dans la susdite chambre de combustion pricipale et dans laquelle peut être introduit plus ou moins profondément un élément plongeur dont les déplace- ments ont alors pour effet de modifier la capacité utile de la susdite chambre de combustion secondaire et, par suite, le taux de compression du moteur, des moyens d'allumage du mélange combustible occupant les deux chambres de combus- tion (principale et secondaire)
étant de préférence logés dans la chambre de combustion secondaire, et une chemise à mouvement alternatif étant avantageuse- ment interposée entre le susdit élément plongeur et la paroi du cylindre lui servant de guide.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certai- nes autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps, mais qui .pourraient, le cas échéant, être appliquées indépendamment, et dont il sera 'plus explicitement parlé ci-après, notamment, en une deuxième disposition, consistant, d'une part, à faire com- porter aux moteurs du genre en question des moyens permettant de brancher leur alimentation en carburant sur l'une ou l'autre d'au moins deux sources de carbu- rants différents, et, d'autre part, à faire contr8ler de façon telle, par les' susdits moyens, le dispositif de réglage du taux de compression du moteur, que ce taux prenne la valeur convenant le mieux à la nature, notamment au degré d' octane, de celui des combustibles mis en service par l'intermédiaire des moyens susmentionnés,
et en une troisième disposition, consistant, d'une part, à faire comporter aux moteurs du genre en question un dispositif de suralimentation au moins deux régimes de fonctionnement (l'un de ces régimes pouvant être la mise hors circuit), et, d'autre part, à asservir le dispositif de réglage du taux de compression du moteur à l'organe de contrôle du dispositif de suralimentation'de façon telle que le susdit taux de compression prenne la valeur convenant le mieux au régime de suralimentation adopté.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application, ainsi que certains modes de réalisation, des susdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les moteurs du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments et outils spéciaux propres à leur établissement et les ensembles ou installations, fixes ou mobiles, équipés de semblables moteurs.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à laide du com- plément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les figures 1 et 2, de ces dessins, représentent, en élévation et avec parties coupées axialement, la partie supérieure d'un moteur à taux de com- pression réglable établi conformément à l'invention, la fig. 1 correspondant à
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un moteur alimenté en mélange combustible et la fig. 2 à un moteur à injection directe du combustible.
Les figures 3 et 4 représentent, dans les mêmes conditions, deux variantes du moteur illustré fige 1, ces deux variantes étant caractérisées par un ajustement automatique du taux de compression à la pression régnant dans la chambre de combustion.
Les figures 5 et 6 montrent, respectivement en coupe axiale et en plan, une chemise à mouvement alternatif logée dans une chambre de combustion auxiliaire du moteur faisant l'objet de la fige 4
La figure 7, enfin, représente, en coupe axiale, une variante d'un dispositif amortisseur comporté par le même moteur.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application9 ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses par- ties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant; par exemple, d'établir un moteur à explosion à taux de compression variable, sus- ceptible de fonctionner dans des conditions différentes, par exemple du fait de son utilisation avec des carburants présentant des degrés d'octane différents et/ou du fait de sa suralimentation à des taux également différents, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
En ce qui concerne tout d'abord ce moteur dans son ensemble et à 1 exception des moyens à prévoir pour que son taux de compression puisse être modi- fié en marche, on peut l'établir de n'importe quelle manière appropriée et, notam- ment et comme représenté sur les fige 1 à 3, en lui faisant comporter au moins un fût de cylindre 1 dans lequel est rapportée une chemise 2 servant de guide à un piston 3,'la chambre de combustion principale 4 d'un tel moteur étant délimi- tée par le fond du susdit piston 3 et par la paroi interne d'une culasse 5 rap- portée sur le fût de cylindre 1 et servant avantageusement de support aux moyens de distribution (soupape d'alimentation en mélange combustible 6 dans le cas des fig. 1 et 3 et injecteur de combustible 7 dans le cas de la fige 2, notamment) et aux moyens d'allumage du moteur.
En ce qui concerne alors les moyens devant permettre de modifier en marche le taux de compression d'un tel moteur, on les constitué, conformément à la disposition principale de l'invention, - en ménageant, dans la culasse 5 au moins une chambre de combustion secondai- re 8 de préférence et comme il sera supposé ci-après de forme substantiellement cylindrique, débouchant dans la chmabre de combustion principale 4, avantageuse- ment par un passage 9 de section moindre que celle de la susdite chambre de com- bustion secondaire 8 ;
- en faisant coagir avec cette chambre secondaire 8 un plongeur, tel qu'un piston 10, susceptible d'être engagé plus ou moins profondément dans ladite chambre, les déplacements du¯ susdit piston ayant pour effet de modifier la capacité utile de la susdite chambre et, par suite, de faire varier le taux de compression du mo- teur étant donné que ledit taux est fonction du volume total offert au gaz lors- que le piston 3 est à son point mort haut (volume égal à la somme des capacités de la chambre principale 4, du passage 9 et de la chambre, secondaire 8);
- et en logeant de préférence dans la chambre secondaire 8 les moyens d'alluma- ge destinés à provoquer l'explosion du mélange gazeux occupant les deux chambres de combustion (chambre principale4 et chambre secondaire 8), les susdits moyens d'allumage pouvant être constitués, par exemple, par une bougie cléassique 11 mon- tée, soit dans le piston 10 (cas des fig. 1 et 2) soit directement dans une pa- roi de la culasse 5 délimitant une zone de la chambre de combustion secondaire 8 qui ne soit jamais masquée par le piston 10.
Il y a lien de noter que, -lorsque le moteur est du type à injec-
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tion directe (cas de la fig. 2), la chambre de combustion secondaire 8 est de préférence prévue en regard de l'injecteur 7 de façon à permettre au carburant d'atteindre ladite chambre.
On peut alors, suivant.une première solution qu'illustrent les fig.
1 et 2, prévoir un dispositif de commande du piston 10 actionnable depuis 1'ax- térieur de la culasse, le susdit dispositif pouvant être constitué, par exemple, par un levier basculant 12 prenant appui contre le fond externe du piston 10 et soumis à l'action d'une came (simple ou double) 13 capable de provoquer, par 1 intermédiaire du susdit levier 12, l'enfoncement du piston 10, de préférence con- tre l'action de moyens de rappel constitués, par exemple, par un ressort 14.
Il suffit, dans ces conditions, de faire sortir à l'extérieur de la culasse 5 l'arbre 15 sur lequel est calée la came 13 pour que le taux de compres- sion du moteur puisse être modifié en marche sans qu'il soit nécessaire de pro- céder à aucun démontage, l'opération de réglage consistant simplement à faire tourner l'arbre 15 de l'ang&e nécessaire pour provoquer la variation de volume de la chambre socondaire 8 correspondant à l'obtention du taux de compression dé- siré.
On peut tout d'abord envisager, suivant un mode de réalisation par- ticulièrement simple, de commander le mouvement de rotation de l'arbre 15 à 1' aide d'un organe de manoeuvre (par exemple un levier'calé sur ledit arbre) action- nab,le manuellement, auquel cas la came 13 peut présenter une pente continue ou comporter un ou plusieurs gradins suivant que l'on désire pouvoir¯faire varier le taux de compression du moteur de façon continue ou par paliers.
Il y a lieu de noter que, lorsque le moteur comporte plusieurs cylin- dres, on pourra avantageusement prévoir un dispositif de commande permettant d' actionner simultanément, à partir d'un même organe de manoeuvre, les pistons plon- geurs 10 relatifs aux divers cylindres, le susdit dispositif de commande pouvant être par exemple purement mécanique (par exemple encore d'un type à pignpns et crémaillère, ou d'un type à vis tangentes et roues hélicoïdales), ou hydaulique ou électro-magnétique, ou encore d'un type mixte.
Toutefois, lorsque le moteur est équipé de moyens susceptibles de modifier ses conditions de fonctionnement,' on pourra avantageusement, suivant un autre mode ,'de réalisation de l'invention, asservir le dispositif de commande du ou des pistons plongeurs : 10 (par exemple l'ambre 15) au dispositif de contrôle des susdits moyens et ce de façon telle que, pour des conditions de fonctionne- ment prédéterminées (à l'aide du susdit dispositif de contrôle), le taux de com- pression du moteur prenne une valeur qui convienne auxdites conditions prédé terminées.
C'est ainsi, par exemple, que, si le moteur est équipé d'un compres- seur de suralimentation susceptible d'être mis en ou hors service, ou encore de fonctionner à différents régimes, on asservira avantageusement le dispositif de contrôle du taux de compression au dispositif de commande permettant de régler le régime du compresseur, voire d'assurer simplement sa mise en ou hors service.
Dans ce cas, on devra réaliser un asservissement tel que le taux de compression du moteur.diminue .lorsque son taux de remplissage augmente èt vice=versa, ses variations concommitantes pouvant par exemple être telles que la pression maximum en fin de compression demeure substantiellement constante.
Dans le même ordre d'idées,si le moteur est équipé de moyens lui ¯ permettant de fonctionner avec des -carburants différents (moteurs dits "à carbu- rants mùltiples") c'est-à-dire plus précisément avec des carburants à taux d' octane différents, on pourra asservir l'arbre 15 de contrôle du taux de compres- sion au dispositif de manoeuvre permettant d'assurer la mise en service de l'une ou l'autre des réserves des carburants différents avec lesquels le moteur est susceptible'de fontionnero
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Dans ce cas, on devra réaliser l'asservissement de façon telle que le taux de compression du moteur soit d'autant plus faible que le taux d'octane du carburant mis en service est lui-même plus bas.
Mais on pourrait encore, suivant un mode de réalisation de l'inven- tion différent des précédents, au lieu de commander le piston 10 manuellement ou d'asservir ses déplacements à un dispositif de contrôle d'un appareil ou ac- cessoire permettant de modifier les conditions de fonctionnement,du.moteur, faire varier la position du susdit piston en fonction de la pression maximum régnant dans les chambres de combustion 4 et 8 et ce de façon telle que les variations du taux de compression engendrées par les.déplacements du piston 10 (variations allant par exemple de 5 à 7,5) assurent automatiquement le maintien de la pres- sion maximum p développée dans les susdites chambres de combustion à une valeur sensiblement constante admissible pour le moteur et notamment pour son'fonction- nement sans phénomène néfaste de détonation.
A ce sujet, il est intéressant de noter que les variations de la pression maximum p peuvent résulter, par exemple, d'une variation du taux de suralimentation, ou d'une variation du taux d'octane du carburant, ou encore d'une variation de la charge du moteur,
Bien que l'on puisse encore, compte tenu de ce qui vient d'être dit, s'y prendre demultiples manières pour constituer un tel' système d'auto-régulation de la pression p, il semble plus particulièrement avantageux d'avoir recours, à cet effet, à la solution constructive qu'illustre la fig 3 et selon laquelle, on monte le piston 10 flottant dans l'alésage'qui lui sert de guide, on soumet ledit piston à l'action de moyens moteurs tendant à l'en- foncer, ce qui peut être obtenu en faisant agir sur le susdit piston un ressort de force convenable, ou, mieux encore, en faisant agir,
sur la face arrière du piston en question un fluide, par exemple de l'halle, à une pression élevée ré- glable d'exercer sur la susdite face arrière une force égale à celle exercée sur la face avant du piston par les gaz lorsque ceux-ci sont à la pression ma- 'ximum admise p , la chambre de travail 16 du fluide sous pression étant en ro- lation avec un canal d'alimentation 17 par l'intermédiaire d'un clapet d'admis- sion 18 et d'un clapét de refoulempnt 19, on fait ooagir avec le piston 10 un dispositif amortisseur, tel par exemple qu'un dash-pot hydraulique 20, propre à éviter des pulsations du susdit piston lors des variations cycliques de la pression dans les chambres de combus- tion 4 et'3, et, de préférence,
on prévoit des moyens de réglage de 1'effica- cité du susdit dispositif amortisseur, moyens de réglage que l'on peut constituer,, par exemple, en prévoyant un pointeau réglable 21 sur le canal 22 reliant les deux capacités du dash-pot 20.
'Le fonctionnement d'un tel système d'auto-régulation est alors le suivant lorsque la pression maximum p dans la chambre 8 est égale à la pres- sion maximum admise p1, le piston 10 est en équilibre dans une ¯position moyenne ; lorsque la pression p devient inférieure à p , l'action du liquide sur le piston 10 devient prépondérante, le clapet d'admission 18 s'ouvre et ledit piston se déplace dans le sens correspondant à une augmentation du taux de compression, ce qui a pour effet de faire remonter la pression maximum;
au contraire, lorsque la pression p dépasse la pression p autorisée, 1action des gaz sur le piston 10 devient prépondérante, le clapet de refoulement-19 s'ouvre et le susdit pis- ton se déplace dans le sens correspondant à la réduction du taux de compression,
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ce qui a pour effet de faire baisser la pression maximum et de rétablir l'équi- libre sur les deux faces du piston 10.
On voit,,d'après ce fonctionnement, que les variations automatiques de taux de compression (dans une marge compatible avec un rendement acceptable du moteur, par exemple 5 à 7,5) assurent une stabilisation de la pression maxi- mum développée dans la chambre de combustion 8 à une valeur que 1'on pourra régler en agissant sur la pression du liquide arrivant par le canal 17.
On a supposé, pour les modes de réalisation venant d'être décrits, que le piston-plongeur 10 coulissait directement dans un cylindre prolongeant la chambre de combustion auxilaire 8 ce qui risque dans certains cas, notamment dans le cas où le susdit piston-plongeur est maintenu longtemps dans la même po- sïtion, d'occasionner un encrassement des parois de guidage dû à l'action des gaz de combustion, un tel encrassement pouvant aller jusqu'à provoquer le conce- ment du piston-plongeur 10 dans son cylindre de guidage.
Conformément à une disposition complémentaire de l'invention qu'il- .lustre la fig 4, on écarte le risque dont il vient d'être question en interpo- sant, entre le piston-plongeur 10 et son cylindre de guidage, une chemise 23 a- nimée d'un mouvement alternatif, de préférence ininterrompu pendant les périodes de fonctionnement du moteur.
De cette façon, la chemise 23 produit un véritable balayage des sur- faces de guidage du piston-plongeur 10 et de son cylindre, la longueur de ladite chemise et l'amplitude de son mouvement alternatif étant déterminées de préfé- rence de façon que le susdit balayage Intéresse la totalité des susdites surfaces de guidage, quelle que soit la position occupée par le susdit piston-plongeur.
Par ailleurs.,..la chemise à mouvement alternatif 23 favorisera un grais- sage homogène des surfaces de guidage du piston-plongeur et de son cylindre, sur- faces dont l'état demeurera pratiquement inaltéré du fait du balayage et de l'amé- lioration du graissage provoqués par la susdite chemise.
Le mouvement alternatif de cette dernière pourra alors être relati- vement lent, par exempt de l'ordre de une ou quelques périodes par seconde, ce qui 'permet de prévoir un dispositif de commande constitué d'organes simples et légers.
Bien que l'on puisse envisager d'avoir recours à un dispositif de commande mécanique pour provoquer le mouvement de va-et-vient de la chemise 23, il semble préférable d'avoir recours à un dispositif de commande électrique ou mieux encore hydraulique,:des dispositifs de ces derniers types se prêtant plus facilement à l'obtention d'un mouvement d'amplitude variable de la susdite che- mise 23, cette amplitude étant alors fonction de la position du piston-Poussoir
10.
C'est ainsi, en particulier, que l'on pourra, avec une chemise 23 de longueur sensiblement égale à celle du piston-poussoir 10, obtenir un bala- yage de la totalité des surfaces de guidage en imposant à la susdite chemise un mouvement de va-et-vient dont l'amplitude corresponde à la distance entre le fond du piston-poussoir 10 et la position extrême susceptible d'être prise par ce fond pour la position d'enfoncement maximum du susdit piston-poussoir.
Bien que l'on puisse encore, compte tenu de ce qui vient d'être dit, s'y prendre de multiples manières pour établir le dispositif de commande'de la chemise 23, il semble plus particulièrement avantageux d'avoir recours, à cet effet, au mode de réalisation qu'illustre la fig. 4 et qui correspond au cas dtun piston plongeur 10 dont la position est ajustée automatiquement en fonction de la pression maximum régnant dans les chambres de combustion 4 et 80 '
On a supposé-, dans le cas de la fig.
4, que chaque cylindre compor- tait deux soupapes en tête 6 disposées symétriquement, auquel cas la chambre auxi-
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1#aire 8 et le piston 10 sont de préférence disposés dans l'axe du susdit cylin- dre, la communication entre la susdite chambre auxiliaire 8 et la chambre prin- cipale 4 pouvant avantageusement se faire par des tuyères de trasfert 9a incli- nées assurant une pulvérisation ciêto-thermique poussée des- gouttelettes en sus- pension dans le mélange gazeux.
La commande du piston 10 peut alors être réalisée en faisant porter par ledit piston une crémaillère 24 commandée par un pignon 25 calé sur un arbre 26 régnant le long de la rangée de cylindres et portant, outre les pignons 25 relatifs à chaque cylindre de ladite rangée, un pignon d'extrémité avec lequel coagit une crémiallère de commande 27 sollicitée, dans le sens de l'enfoncement du piston 10, par exemple par un ressort de force convenable ou, mieux encore, par un système moteur hydraulique comprenant, par exemple, un conduit d'arrivée de liquide 28, une pompe réceptrice 29 suivie d'un tiroir régulateur de pression 29a, un piston moteur 30 et un dispositif amortisseur, par exemple à piston plein 20 (cas de 1a figo 4)
ou à piston annulaire 20a coopérant avec un manchon de gui- dage 30 dont la capacité interne communique par un conduit calibré 31 avec la chambre annulaire 32 balayée par le susdit piston 20a (cas de la fig. 7).
En ce qui concerne, enfin, la chemise 23, on pourra avantageusement, comme montré fig. 5 et 6, 'lui faire comporter des moyens lui conférant une cer- taine élasticité radiale, par exemple une fente 33 droite ou inclinée, ce qui permet de se dispenser de munir la susdite chemise de segments d'étanchéité.
Quant à la commande hydraulique de cette chemise 23, on peut la ré- aliser en attelant ladite chemise, par des tirants 34 (par temple au nombre de trois) à autant de pistons 35 se déplaçant chacun dans un cylindre 36 pouvant être mis en communication, par un distributeur tournant 37, soit avec un conduit d'arrivée d'huile 38, soit avec un conduit de décharge 39.
Avec un tel système de commande hydraulique, la chemise 23 évolue, par un mouvement alternatif, entre le fond du cylindre de guidage du piston 10 et une butée 40 située à l'extrémité arrière dudit piston, l'amplitude de la cour- se de la susdite chemise 23 étant d'autant plus grande que le susdit piston 10 occupe une position plus reculée.(position de recul minimum représentée sur la fige 4).
En suite de quoi et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement d'un moteur à explosion à taux de compression réglable dont'' le mode de fonctionnement et les avantages (notamment la simplicité) résultent suffisamment clairement de la description qui vient d'en être faite, pour qu'il soit inutile d'entrer, à ce sujet, dans aucune explication complémentaire.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les va- riantes, notamment celles où un dispositif de changement de carburant ou de ré- glage du taux de suralimentation du moteur contrôlerait un dispositif de régla- ge du taux de compression d'un type différent de celui faisant l'objet de la dis- position principale de 1'invention REVENDICATIONS.
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