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Moteur a combustion interne
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Le, présente invention ne rapporte de façon générale
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aux moteurs à combustion interne.
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Elle a notamment pour but de permettre la al1aat1011 d'an =tour à combustion Interne à piatone alternatif' capevble de supporter des rdaimea de rotation élevée et de fournir de grandes puissances apdoltiqueti, 1.'invention est matér1aliséo dans un moteur , combustion interne comportant AU moins un groupe de cylindres forme par deux cylindres pa1't\llles disposée de purt et d'autre d'un arbre vilebrequin dont l'axe ri4olpal est normal au plan contenant les AXel des Mus cylindres, chaq1l1:
1,nd" renteI"J1ant deux pistons
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alternatifs moatde en opposition afin de se déplace? en synchroineme et en cerne opposés, les pistons de ces deux cylindres étant relias deux à deux en diagonal par des éléments établissant entra eux une liaison directe ne passant pas par le vilebrequin, dont un maneton est toutefois attaque par au moina un élément do cette liaison,
Ainsi, le vilebrequin n'a plus besoin de supporter, comme dans les moteurs connus, la somme des poussées dues aux explosions ou combustions et aux effets d'inertie des pièces en mouvement, et l'action exercée sur lui est limitée à la différence entre ces efforts,
bien que chaque maneton reçoive directement la poussée résultant de l'explosion ou de la combustion en cours.
Suivant un mode de réalisation possible de l'in- ventions les pistons en diagonale de deux cylindres conjugues d'un groupe peuvent être relias l'un à l'autre par un ensemble tonné de biellettes articulées sur les pistons, de culbuteurs et de bielles attaquant un maneton du vilebrequin, une liaison directe étant prévue entre les bielles.
Si désiré, les deux bielles peuvent être réunies en un seul organe muni d'un évidement central entourant le maneton du vilebrequin, des moyens étant prévus pour tenir compte du débattement transversal nécessaire au cours du cycle de travail.
Le vilebrequin comporte, pour chaque groupe de deux cylindres, deux notons sensiblement juxtaposés, décalés de 180 l'un par rapport à l'autre. Un canal axial peut être ménagé dans le vilebrequin et peut être relié par des canaux radiaux à des roulements entourant les manetons, pour réaliser i un graissage sous pression par suite de l'action de la force centrifuge.
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Suivant une autre particularité constructive, les pistons sont munis d'une queue dans laquelle est engagée la biellette conjuguée participant à la liaison en diagonale précitée, l'articulation de la biellette sur le culbuteur s'effectuant avantageusement par des éléments oscillants, afin de supprimer les réactions latérales sur le piaton.
L'axe d'articulation du culbuteur peut 8tre monté dans une bague excentrée dont le réglage permet de modifier à volonté la longueur d'entr'axe desdits culbuteur. et par conséquent la compression du moteur.
Suivant une autre particularité encore, applicable dans le cas d'un moteur à deux tempe, chaque queue de piston est conjuguée à une soupape annulaire entourant cette queue d'une manière assurant un entraînement par friction, cette soupape coopérant aveo un siège entourant un orifice communiquant avec une tubulure d'admission des gaz fraie, cet orifice étant mis en communication, lors de la levée de la soupape par friction sur la queue du piston, avec une enceinte ménagée entre la face arrière de la tète du piston et une culasse.
Des lumières de transfert sont alors prévues dans la paroi du cylindre pour assurer le transfert des gaz frais de cette enceinte dans la partie du cylindre située devant le piston lors de la course de celui-ci vers son point mort bas. suivant une autre particularité, ces lumières de transfert peuvent être inclinées par rapport .
l'axe du cylindre et elles sont sensiblement opposées à des lumières d'échappement par rapport à un diamètre du cylindre, en . particulier dans le cas d'un moteur "supercarré", afin de réaliser un balayage en équicourant transversal par un front de gaz dense et compact,
les jets de transfert de gaz correspondant aux deux pistons opposés d'un cylindre se rejoignant et se groupant pour se déplacer ensuite dans le même sens
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G'agenaeu tst.ieaa# des eyliadrew rdvaîo par pairee de oyiindrea parallelea disposée de part et d'autre d'un vilebrequin permet de réaliser des groupée de deux
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eylindres qui peuvent être assemblée en nombre voulu pour constituer un moteur ayant le nombre de cylindres ddeirds Chaque groupe peut comporter un vilebrequin initialement
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Indépendant, chaque vilebrequin pouvant alore présenter à une extrémité un embout cannelé ou profila d'une autre
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man1éPa,
pouvant être engage pour assurer la liaison cinématique désirée dans une douille également cannelée ou profilée prévue dans l'extrémité du vilebrequin voisin. la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.
La. fig, 1 est une vue en plan avec arrachement
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partiel d'un mode de réalisation possible de moteur auivant l'invention.
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La ±1g. 2 est une vue en élévation avec arrachement partiel.
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La fig. 3 est une vue en coupe par un plan porpendiclaire à celui de la fig, a,
La fig, 4 est une vue partielle montrant une variante de réalisation.
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La fig. 6 est =une vue en coupe partielle de la soupant Le moteur à combustion interne représenté sur 3e s , ,,1", dessins est un moteur à quatre cylindres nettement ?8Up6POaPPé* du type à deux temps,
Il comprend un carter désigné dans non ensemble par la référence 1, renfermant doux groupes de deux cylindres
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conjugués.
Btant donné que ces groupes sont semblables, on ne décrira ci-après que l'un d'entre eux,
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d'équilibrée* pour le vilebrequin,
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L'arbre vilebrequin l est traversé eoapleteaent par un canal ,,, de graicaage nous preeeian, relié aux roulements par de petite canaux radiaux 1&, L'bulle qui ce trouve Our le osnal est nfouléo directement et avec force dans les roulement$ 12 sous l'effet de la force centrifuge, de sorte que le graissage de ces roulements est assuré en fonction du régime sans devoir prévoir de circuit haute pression.
Le canal 18 peut être alimente en huile par un conduit 17 à partir d'une pompe centrifuge par exemple.
Suivant le mode de réalisation représente sur les fig. 1 à 3, chaque bielle 9 comporte une tête ouverte 18 qui entoure la couronne externe 19 du roulement conjugue
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aur un peu moine de 1802 les t8tea des deux bielles conjugudes au même maneton étant maintenues en place par un anneau à± s'adaptant sur elles et retenu lul-m8mo axialement par 1'un des flasques 13. Ce montage permet un léger déplacement relatif des bielles entre elles par basculement autour du roulement 12.
Une variante de réalisation correspondant à cette partie du moteur à combustion interne est représentée sur la fig, 4. Dans ce cas, il est prévu pour relier lea deux pistons diagonalement opposés 5 une seule bielle
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munie d'un évidement oeà1 présentant un" profil en tonne de botte, Cet évidement contient une noix 3 adaptée autour du roulement 12 porté par le maneton Il* La noix est
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séparée des faces opposées de l'avidement j3 de la bielle JL1 par des patins d'aiguillas 4 dont la course est délimitée par les butées associées 25.
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14 groupe considéré comprend de* oyliadres Jj pmlléloa l'un à l'autre et diapondu de part et d'autre dtun 'Vilebrequin chaque cylindre constituant en L%lt un demi-certor du vilebrequin, Chaque cylindre renferme deux pistOM IL à <aouv Mati* entama tif a synchrones et de sens oppooéo qui, 44" la position de point mort haut représentés dan la partit droite de la fig. 4t viennent presque en contact# chaque planton présentant dans sa tête une chambre biaisphériquo , suivant l'invention, chaque piston d'un cylindre en% relié diz,7-ctement au piston diagonalewrit opposé du oylîudrex parallèle conjugua du Même groupe d'une manière établissant une liaison rigide.
Cette liaison est asvu,40 par 3ti.atzmédiaire de biellettea 9, de oulbuteura J5 et de bielles 9 lea aulbuteura étant montés à pivotement au des axes 10. par l'intermédiaire de roulements 39.
Chaque système de liaison en diagonale des pistou
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est assujetti à l'un des deux manetona U du vilebrequin calée à 180 l'un par rapport à l'autre, afin que lea Poussées exercées par chaque paire de piatona sur ce
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vilebrequin soient simultanées symétriquon et à double effet,! L'arbre vilebrequin 4, qui possède une l0ngWUP très faible, présente pour chaque groupe de cylindres deux manetons très rapprochée, ce qui permet de comparer plutôt ce vilebrequin à un arbre à cames, son profil pouvant être tel que sa projection détermine un volume cylindrique dreiè.
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Cette proximité des mazetous est nettement visible sur la fig.
3, Les bielles.! sont montées sur dea roulements à aiguillez lê et la profil cylindrique droit du vilebrequin considéré en projection permet la mine en place de ces roulements 12 et des têtes de bielles députa une extrémité
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d,--i me-taurs le, maintien en place étant assure par dea flasques 13 retenus par des via noyées 14, Ces tlaaquse M pouvant d'ailleurs @ ô?= r6rt'w t0uor la r3le de masse$
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Dans le acteur représenta chaque bielle . t (eu h , bielle e) est reliée au culbuteur oonju,g,uf par un pied de bielle ouvert ât6 qui est insère dana la chape J7 du =lbutour J.. Un roulement à aiguilles ,29 est interpose entre le pied de hblle et l'axe 2 culbuteur.
Ce roulement est incomplet et l'espace vide est combla par une portion de bague ± retenue en place par une goupille lie La chape.l! de chaque culbuteur est formée sur aes deux faces et l'axe 30 repose sur la cloison inférieure de cette chape, les aiguilles du roulement 29 ayant une longueur maximum comme cela est mieux visible sur la tige 3.
Un système d'articulation équivalentpaut être prévu
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entre chaque culbuteur A et la biellette associée 1. Toute- 1 foie, suivant le mode de réalisation représenté, la biellette j 7 prend appui par une surface courbe de faible largeur formant secteur de galet ayant son axe au point C, sur une plaquette 34 de renforcement du piston, sur laquelle cette surface peut rouler librement, La partie terminale de la biellette 7 opposée au piston 5 est concave et coiffe, avec interposition d'aiguilles 35. la tête en tonne de rotule du culbuteur 8, Un petit axe 36 solidaire de la queue du piston 5 et la traversant de part en part prend appui sur une demi-lune 37 tourillonnée dans la tête du culbuteur 8 pour assurer le rappel du piston.
buivant une autre particularité, les axes 10 des culbuteurs sont montés à pivotement sur les bossages 40b du carter au moyen de deux bagues 40. Les alésages interne
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et externe de ces bagues sont très légèrement ezoel1tl'él, de aorte qui on peut, par un déplacement angulaire desdites
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bagues pour assurer le réglage, modifier l'entr'axe des culbuteurs d'un même cylindre, donc la longueur de
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ltembiellage et par conséquent la compression du moteur.
Pour pexmettre ce réglage, les bagues sont goupillées sur les axes (de la manière représentée) et les quatre axes
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peuvent être réunis extérieurement par des moyens appropriée permettant do réaliser (à la main ou. de façon automatique, par exemple par dépression) un réglage simultané de la compression, On décrire, maintenant le dispositif d'admission du moteur à deux temps représente.
Dans ce cas, l'aspiration des gaz frais à travers le carburateur (ou tout autre système de carburation) s'effectue en même temps que la compression, On a montré sur le dessin, en 41, les tubulure* d'admission du moteur et, en 4.3. les tubulures d'échappe- ment.
Suivant l'invention, les gaz frais sont amenas dans une enceinte close prévue derrière chacun des pistons avant de pénétrer dans le cylindre correspondant. Comme montre, cette enceinte close est ménagée entre la face intérieure ou arrière de la tâte de chaque piston 6 et la culasse 43, Cette culasse porte un guide 44 dans lequel coulisse la queue 46 du piston, ce qui assure son guidage et permet de supprimer la jupe usuelle. Cette queue de piston est entourée ici par une soupape 47 constituée par une pièce en tale très légère en forme de tulipe, enfilée sur cette queue 46 avec une certaine friction afin d'être entraînée par friction gr&ce à l'élasticité du collier 48 (Fig. 5).
Une bordure circulaire 48b limite la course d'ouverture de la soupape, grâce au fourreau 41b et à sa bordure intérieure, La tubulure d'admission 41 débouche dans une zone entourant l'articulation entre la biellette 1 et le culbuteur et ménageant un siège 49 sur lequel la soupape peut venir reposer. La passage des gaz est ménagé entre ce siège et le guide du piston, qui est reli à la culasse par des cloisons 60.
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O voit que, de cette maniera, la soupape est capable de ménager une grande section de punas* par suite
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40 la foma annulaire et de son profil. par ailleuno alla *et rtran6e dana les doux aena (levée et retombée) par 1'1'10\1012. au? la queue du piston, 00 qui "alll1 .. peu de fraie une 000=do 4osmodlquo satlafalaanto. la disposition de ltarticuution et de la soupape permet,, par le montage de la blel1ott. 2. dana la queues du piat<n 1, de supprimer les reaotiona lateralea de oo piston, la'blellette 7 restant toujours sensiblement parallèle à l'axe du cylindre. Ceci supprime radicalement les frottements les plus importante engendra dans les
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motonra olasoàquea. moteurs classiques.
On conçoit qu'un dispositif d'admission du type décrit ci-avant est conjugue à chacun des pistons, Les cylindrée présentent dans leurs punis des lumières de
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transfert , et des lumières d'échappement !i. Commit montré sur la tige 2, les lumières de transfert sont inclinées afin de favoriser le balayage des gaz, comme
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, indique plus loin.
Ces lumières ooamencent à être découvertes des le début de la course d'un piston vers son point mort bas,
On a montra par des flèche. dans la partie gauche des fig. 1 et 3 la manière dont s'effectue le balayage dans le acteur suivant l'invention. Ce mode de balayage tire
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par%1 do la symétrie de l'ensemble. 1.os lumière!! de tasfe" inclinées tOum.1saont dans chaque cylindre deux fronts de a: fraia qui se déplacent eomae montra par lea tlbchen# au se conjuguant êtro1temont pour assurer l'évacuation dta 6a< brC.l6a par les lumières d'dahappameat , en direction dea tub,alm%oa ââ.
On voit que le balayage est ici du typa en . ' . urazat transversal, du fait de la tria faible course des ,pistons pmr appo: . l'alésage,
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Loo beuglée 4' a. 11-"81 a ajourent au Moeat eoweet l'intlammtion des sal comprimât, Les pistons montés deux .. deux dana la. oJl1A4N8 peuvent étre équipée de $Oî cnte clacelqu4ef mais il$ sont munis avantageusement ici d'un type particulier de eesnenta à contrôle thermouta.t1que.
Du fait de la duppresoion des jupes des pistous$ il faut en effet réaliser une dtanehdité latérale 8tlsta180Dto de cou pintons pour la commande des lumières de distribution, Or, dans le moteur suivant l'invention, seules les luaibres d'écb4ppe#ot doivent être obstruées à tout moment et, comme elle$ sont
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situéos du m&1e côté du cylindre, il est judicieux ,d'appliquer le piston froid (c'out-à-dire capable de ménager un jeu notable) contre le côté correspondant de la. paroi du cylindre,, Ce problème peut être résolu du fait de l'absence d'application d'effort* inclinée de directions variables et de l'absence de réaction@ latérales, avantagea qui résultent du mode de guidage dos biellettes.
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tiuivant l'invention, on prévoit un ou deux aegmento de tonne classique dont la coupure est orientée vers l'échappement. Du côté du transfert, on place un ressort bilame 65 dans la rainure du piéton, entre celui-ci et le
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aegnont J5, afin d'assurer une expansion provoquant l'application du piston et du écornent contre les côtés opposés du cylindre, Du fait que cette action n'est nécessaire que quand le moteur est froid, elle peut être
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supprimée A chaud.
Ce rsaultat est obtenu gptoe à lé nature même du bilame, dont la lame extérieure présente un coefficient de dilatation plus grand que celui de la lame intérieure, ce qui tend à provoquer une expansion
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du segment à froid et l'effacement du bilame daan la re.1¯,," du piaton à chaud.
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Vue autre particularité de l'invention réside. comme indiqua précédemment, dans la possibilité de grouper des blocs-cylindres élémentaires renfermant un ou. deux groupes de pistons, en vue de la constitution d'un moteur comportant un nombre de cylindres plus élevât Ceci est rendu possible par l'architecture compacte de ce moteur, par son partait équilibrage, par sa grande régularité cyclique jointe à une bonne symétrie des efforts, par los dimensions ramassées du vilebrequin et par le mode de distribution. On peut même, si désiré, établir des blocs-cylindres élémentaires réglée au banc dressai et assembles ultérieurement. On peut ainsi obtenir des moteurs à 4, 6, 8 ou même 12 cylindres.
On n'a pas représenté sur les dessins le mode de réunion des carters-cylindres, qui peut être conçu de façon aisée. Pour permettre l'assemblage, chaque vilebrequin peut porter à une extrémité un embout cannelé 57 destiné à coopérer avec une douille cannelée
58 prévue à l'autre extrémité du vilebrequin voisin, ce qui assure la liaison cinématique entre les vilebrequins élémentaires.
On décrira maintenant le fonctionnement de ce moteur. Il semble inutile de reprendre ici le fonctionnement complet, qui dans l'ensemble est connu par les moteurs du cycle à deux temps, et on examinera simplement les particules rites liées à l'agencement faisant l'objet de l'invention.
Alors que, dans les moteurs à pistons alternatif a connus, les diverses forces appliquées aux pistons et aux
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bielles sont transmises directement et entièrement au vilebrequin, qui assure la liaison et la compensation de ces forces pour fournir une résultante 'gale à la. somme algébrique des poussées motrices et des forces d'inertie, ces dernières étant très élevées aux très grands régimes de rotation, le vilebrequin ne reçoit au contraire, dama le cas de l'invention, que la différence entre ces efforts, du fait de la liaison rigide qui existe entre les deux pistons en diagonale de deux cylindres d'un même groupe.
En effet, lorsque les pistons de droite sur la fig. 2 sont par exemple au point mort haut, les pistons de gauche sont au moint mort bas, de sorte que, du fait de la liaison rigide directe entre les pistons en diagonale, l'explosion qui va se produire à droite absorbe directement non seulement l'inertie des pistons et attelages correspondante, mais aussi celle des pistons du cylindre opposé. A partir d'un certain régime, la somme de ces forces parasitaires tend à atteindre, puis à dépasser la poussée d'explosion, ce qui revient à dire que le vilebrequin est soulagé d'un travail ±nome, effectué en pure perte dans les moteurs usuels.
Seule cette réduction importante des efforts et des contraintes permet d'atteindre de grands régimes dans de bonnes conditions de sécurité,
L'obtention de régimes très élevés est rendue possi. ble également par l'utilisation des soupapes d'admission à commande desmodromique du type décrit. On voit à l'examen de la fige 2 quoi lorsque la piston quitte le point mort bas, il entraîne avec lui, artes à la friction réalisée sur la queue 46, la soupape 47 en direction du haut, ce qui permet l'admission des gaz aspirés à partir du carburateur &
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travers les tubulures 41, ces gaz parvenant dans les enceintes ménagées entre les pistons 5 et la culasse 44.
L'arrivée de ces gaz frais immédiatement nous le piston assure le refroidissement de ce demie!' d'une façon efficace et permet d'éviter la présence d'un système de réchauffage supplémentaire.
Dès que la soupape 47 a atteint la levée prévue, non bord vient en batée et le piéton continue sa oourae seul. lorsque ce piston redescend, il entraîne immédiatement la soupate du fait de la friction précitée pour assurer sa ferueture, cette retombée de la soupape étant favorisée par la pression de précompression créée dana l'enceinte précitée.
On voit que, du fait de la course beaucoup plut longue dont dispose le piéton, la commande de la soupape cet assurée d'une façon parfaitement indéréglable. Cette soupape est, dans chacune de son positions d'arrêt, énergiquement freinée et maintenue sur lois sièges conjuguée par la friction et les pressions qui interviennent, dont l'action dépasse très nettement l'inertie résultant de la masse propre de la soupape. On évite ainsi les vibrations et les talonnanenta des systèmes classiques, ainsi que l'affolement des soupapes, la distribution demeurant précisât quelle que soit la vitesse de rotation.
On a mentionné préc¯demment la manière dont le balayage en équicourant transversal était assuré dans ce moteur, Cana un moteur du type à deux temps, le but à atteindre est d'accumuler aussi rapidement et complètement que possible lea gaz frais à une extrémité du cylindre et de créer un front aussi compact que possible refoulant les gas brûlés.
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Dane le moteur du type considère, dans lequel on prévoit un alésage nettement supérieur s, la course, on peut concevoir que les 'extrémités* du cylindre se trouvent sur le diamètre et non sur la hauteur, Suivant l'invention, les deux jeux de lumières de transfert inclinées perme tient au flux de gaz frais de converger vers le fond du double cylindre opposé aux lumières d'échappement, pour revenir ensuite vers ces dernières
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en assurant le refoulement des gaz b1'1.U4s.
Ces lumîérta de transfert sont en outre disposées judicieusement de telle sorte que 1 accumulation des gaz trais à une 'extrémité' du cylindre s'effectue en provenance de quatre pointa eux-mêmes disposes deux à doux diagonalement, Ce groupage permet d'obtenir le front de balayage dense désire, de réduire au minimum les pertes de gaz frais et d'assurer un meilleur 'stockage' de ces gaz frais provenant des enceintes ménagées au-dessous des pistous.
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