Dispositif de soupapes pour moteurs à combustion interne. La présente invention a pour objet un dispositif de soupapes pour moteurs à com- bustion interne à injection de combustible liquide.
Ce dispositif comprend une boîte à sou papes avec soupape d'admission d'air de ba layage et soupape à combustible liquide, com mandant ales passages destinés à déboucher directement dans la chambre de combustion du cylindre, le siège de la soupape à com bustible liquide étant solidaire d'une tige creuse fixe qui s'étend à travers ladite boîte, et sur laquelle coulisse extérieurement la soupape d'admission d'air de balayage, les deux dites soupapes étant commandées indé pendamment l'une de l'autre pour projeter le combustible et l'air directement dans la cham bre de combustion du cylindre.
De préférence les soupapes d'injection de- combustible et d'admission d'air de balayage sont coaxiales et le dispositif comporte encore des soupapes d'admission d'air pour la mise en marche, de sûreté et de prise de dia grammes d'indicateur, disposées latéralement par rapport aux soupapes d'admission d'air de balayage et d'injection de combustible.
Une forme d'exécution du dispositif (le soupapes suivant la présente invention est représentée, à titre d'exemple, sur le dessin ci-joint, dans lequel: La fig. 1 est une coupe verticale d'une partie de moteur, à chacun des cylindres clu- quel est appliquée cette forme d'exécution; La fig. 2 est une coupe verticale, à échelle agrandie, de la boîte à soupapes, avec la sou pape d'admission d'air de balayage repré sentée en élévation; La fig. 3 est une coupe verticale de la boîte à soupapes et des soupapes; La fig. 4 est une coupe partielle, mon trant une forme de réalisation de pulvérisa teur, qui est également représentée aux f@g. 3 et 7;
La fig. 5 est une vue de détail de l'un des éléments du pulvérisateur représenté aux fig. 3, 4 et 7; La fig.- 6 est une vue de détail montrant une autre forme de réalisation de pulvérisa- tour; Les fig. 7 à 10 inclusivement sont des vues de détail, la. fig. 7 montrant le type pré féré du dispositif -de pulvérisateur, la; fig:
<B>8</B> montrant la partie inférieure de la tige creuse fixe, la fig. 9 étant une coupe suivant la ligne IX-IX de la fig. 7, montrant le dis positif de refroidissement pour l'extrémité inférieure de ladite tige, et la fig. 10, une coupe parallèle à la précédente.
En référence aux dessins, la fig. 1 montre la partie supérieure d'un moteur à combus tion interne d u type vertical dont le bâti et les cylindres moteurs sont établis comme dans l'exemple représenté au brevet n 109361. Comme dans cet exemple les cy lindres moteurs 15 ont une forme générale de bouteille, c'est-à-dire que chaque cylindre comprend une partie d'alésage cylindrique 19, une partie tronconique 20 au-dessus de la partie d'alésage cylindrique, et une partie étroite ou col 21, l'extrémité extérieure de cette partie étroite ou col étant reliée à une pièce-enveloppe surplombante 22, qui est disposée de manière à reposer sur et à être reliée à la pièce de support tubulaire 14 du bâti.
Une pièce, formant enveloppe, 23 est disposée près de l'extrémité inférieure de la pièce 22, et cette pièce-enveloppe 23 est mon tée télescopiquement par rapport à une partie d'enveloppe verticale 24, d'une seule pièce avec et entourant l'extrémité inférieure de la partie d'alésage cylindrique 19.
Chaque partie étroite ou col 21 de cylin dre comporte intérieurement un épaulement 25, sur lequel est destinée à prendre appui une boîte à soupapes 26, cette boîte compor tant près de son extrémité supérieure un re bord 27 dirigé vers l'extérieur. Ce rebord 27 est boulonné à la culasse du cylindre par des boulons 28 (fig. 3), en maintenant ainsi une chambre d'alimentation d'air de balayage 29, serrée entre le rebord 27 et la culasse du cy lindre.
La boîte à soupapes 26 comporte un ori fice latéral d'entrée 30, en communication avec la chambre d'alimentation d'air 29; cette boîte 26 se termine à son extrémité inférieure par un siège de soupape 31 pour une sou pape d'admission d'air de balayage 32, qui sera décrite ci-après. La boîte 26 est munie d'un couvercle 33, sur lequel est fixée une tige cylindrique creuse 34 (fig. 3), qui est de préférence dis posée suivant le même axe que la boîte à soupapes. Près de son extrémité inférieure, la boîte comporte intérieurement une pièce d'appui ou de portée 35.
La soupape d'ad mission -l'air de balayage 32 entoure la tige 34 et comporte un prolongement en forme de manchon 36, qui peut @couliss.er dans la pièce de portée 35 et qui est monté de manière étanche aux fluides par rapport à l'extrémité inférieure de la tige 34, une garniture de joint appropriée quelconque 37 étant utilisée dans ce but.
r1 son extrémité supérieure, le prolongement en forme de manchon 36 de la soupape d'admission d'air de balayage est re lié à urne pièce, formant piston, 38, montée à l'intérieur d'une partie cylindrique 39 de la boîte à ,soupapes, un ressort 40 étant dis posé en dessous de ce piston 38 et prenant appui contre un épaulement 41. -de la pièce d'appui 35. Des plongeurs 43 sont reliés au piston 38 et s'étendent au-dessus de ce dernier et à travers .des ouvertures 44 dans le cou vercle 33, ces plongeurs comportant :des par ties, formant piston, 45, s'adaptant de ma nière étanche dans les ouvertures 44 pour empêcher l'échappement d'air à partir de la boîte à soupapes.
Les plongeurs 43 sont re liés à des leviers 46, qui sont actionnés par un mécanisme .approprié quelconque -clé com mande, fonctionnant dans une relation de temps déterminée par rapport au moteur et qu'il est inutile de décrire et de représenter en .détail. On comprendra clairement que la soupape d'admission d'air de balayage 32 est écartée de son siège par suite de l'action des leviers 46, exerçant une poussée sur les plon geurs 43 de manière à repousser le piston 38 vers le bas, en comprimant ainsi le ressort 40.
Aussitôt que les leviers 46 sont libres de se déplacer dans la direction opposée, le ressort 40 agit de façon à ramener la soupape d'admission d'air de balayage 32 dans la di rection .assurant sa fermeturè, le piston 38 produisant un effet amortisseur pendantcette fermeture de la soupape, Pour que la pièce d'appui et de guidage de la soupape d'admission d'air de balayage puisse être convenablement lubrifiée, il est prévit un conduit d'amenée de lubrifiant, 47, qui communique avec un orifice 48 dans la pièce de guidage 35.
Un manchon 49 est disposé à l'intérieur de la tige 34, et une tige de soupape 50 est disposée à l'intérieur de ce manchon 49. Le manchon 49 et la tige 50 sont portés par une pièce de support 50', reliée au couvercle 33. Le manchon intérieur 49 se termine en un point situé au-dessus de l'extrémité inférieure de la tige creuse 34, de manière à constituer une chambre pour un pulvérisateur approprié 51, qui sera décrit ci-après plus en détail. L'espace annulaire compris entre la tige 50 et le manchon intérieur 49 communique avec une chambre 52, qui à son tour communique avec le canal d'amenée du combustible li quide, 52', tandis que l'espace annulaire entre la tige 34 et le manchon 49 communique avec un canal d'amenée d'air 53 (fig. 2).
Le com bustible liquide est refoulé dans le canal an nulaire entre la tige de soupape 50 et, le manchon intérieur 49, et s'écoule vers le bas et à travers des ouvertures 49' dans le pul vérisateur 51; de l'air est également refoulé sous pression dans le pulvérisateur à travers le canal d'amenée d'air 53 et le canal annu laire entre 34 et 49. En dessous du pulvé risateur, la tige creuse 34 comporte une vi role 54, munie d'un siège de soupape 55, qui coopère avec une soupape 56 portée par 1a tige de soupape 50.
Une garniture de joint appropriée quelconque est disposée autour de l'extrémité supérieure de la tige de soupape 50 pour empêcher des fuites, et cette tige de soupape est déplacée par un mécanisme de commande approprié quelconque, de façon que la soupape puisse être ouverte, pour four nir du combustible liquide pulvérisé au cy lindre moteur, et être fermée, pour arrêter cette alimentation.
La partie inférieure de la boîte à soupapes 26, soumise à une chaleur intense, est munie d'une chambre de refroidissement par eau, 57, disposée circonférentiellement et près de la partie 31 constituant le siège de la soit- pape d'admission d'air de balayage.
La tige 34 est refroidie par eau, pour em pêcher une décomposition pyrogénée possible du combustible liquide au-dessus de la sou pape d'injection de combustible 56. A cet effet, cette tige 34 comporte un canal longi tudinal 58, communiquant avec un tube 58', conduisant jusqu'à la partie inférieure de la tige 34 et communiquant avec un canal cir- conférentiel 59 (fig. 7 à 10), ce dernier canal comportant un diaphragme 60.
Au-dessus du canal circonférentiel 59 est disposé un second canal circonférentiel, 61, et ce dernier com munique par un orifice 61' avec le canal cir- conférentiel 59, du côté du diaphragme 60 opposé à l'extrémité de décharge du tube 58'. D'une manière analogue le second canal cir- conférentiel 61 est muni d'un diaphragme 62, ce dernier diaphragme étant disposé entre l'orifice 61, qui relie les d'eux canaux circon- férentiels, et un orifice de décharge 63, à travers lequel passe de préférence le tube 58'.
On verra par conséquent que de l'eau pénètre dans le canal d'amenée 58 et s'écoule à tra vers le tube<B>58'</B> jusqu'à la partie inférieure de la tige 34, que cette eau passe autour du canal circonférentiel inférieur 59, puis pé nètre par l'orifice 61' .dans le canal circon- férentiel supérieur 61, et circule dons ce ca- na-1 dans la direction opposée, après quoi elle est déchargée à travers l'orifice 63, qui com munique avec la chambre annulaire 65, cette dernière communiquant à son tour avec le canal de décharge 66.
Les directions d'écou lement sont indiquées par les flèches à 1a fig. 8. Cette construction assure l'écoulement de l'eau de refroidissement directement jusqu'à la partie inférieure de la. tige 34, de façon à refroidir la partie de cette tige exposée à la chaleur de combustion. La disposition des.
canaux circulaires assure une circulation for cée continue de l'eau de refroidissement à l'extrémité inférieure de la tige 34, sans la formation d'endroits borgnes avec eau de re- froidissement stagnante .et de façon qu'il y ait écoulement transversal de cette -eau seule ment dans la partie inférieure de cette tige. En référence à la fig. 3, on verra que le prolongement en forme de manchon 36 de la soupape d'admission d'air de balayage 32 comporte intérieurement une douille 69, qui peut coulisser par rapport à la tige 34.
Les bords inférieurs et voisins de cette douille 69 et de la tige 34 sont taillés en biseau, en 70 et 71 respectivement, pour que des dépôts de carbone qui pourraient se former puissent fa cilement être détachés à l'extrémité inférieure de cette douille et de la tige 34.
En outre des soupapes d'admission d'air de balayage et d'injection de combustible, la boîte à soupapes comporte une soupape cl 'ad mission d'air pour la mise en marche. 72, comprenant une tige 73 s'étendant à travers un canal d'alimentation d'air 74, cette tige étant en temps normal repoussée vers le haut par un ressort 75 disposé è l'intérieur de l'en veloppe 76, dans le but d'appliquer la sou pape 72 sur son siège. De l'air sous pression est amené dans l'enveloppe 76 de toute ma- nièce appropriée, la pression de cet air ou vrant la soupape 72 en surmontant la, tension du ressort 75, pour la mise en marche.
Il est également prévu une autre soupape disposée latéralement par rapport à la sou pape d'admission d'air de balayage et qui sert comme soupape de décharge ou de sûreté, comme dispositif pour relever des dia grammes d'indicateur, et comme dispositif pour décomprimer les cylindres lors de la mise en marche du moteur. Cette soupape comprend un corps de soupape 78, s'ouvrant vers le haut et coopérant avec un siège 79, disposé à l'extrémité inférieure du canal 80. Le corps de soupape 78 est porté par une tige de soupape 81, qui s'étend vers le haut à travers le canal 80 dans un dispositif de carter 82, porté par lé couvercle 33, et à travers un cylindre 83, relié à ce carter 82. Le dispositif de carter 82 comprend une chambre 84, communiquant avec le canal 80 et comportant un siège supérieur de soupape 85.
Un canal 86 communique avec la cham bre 84 en-dessous du siège 85, et ce canal est disposé de manière à communiquer soit avec l'atmosphère, sait avec un dispositif indica teur approprié. Au-dessus du siège de sou pape 85, le dispositif de carter 82 comprend une partie cylindrique 87, à l'intérieur de la quelle est logé un piston 89 porté par la tige de soupape 81. Un piston plus grand 90, également porté par la tige de soupape 81, est disposé à l'intérieur du cylindre 83. Un ressort 91 prend appui à son extrémité in férieure contre la face supérieure du piston 90 et à son extrémité supérieure contre une pièce 92, qui à son tour repose contre le moyeu fileté 93 d'un volant à main 94, ce moyeu fileté 93 étant en prise avec un file tage intérieur 95 à l'extrémité supérieure du cylindre 83.
Un canal 96 est prévu dans le dispositif de carter 82 pour 'amener de l'air .comprimé dans le cylindre 83 en-dessous du piston 90.
Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne comme soupape de sûreté, de la. manière<B>sui-</B> vante: une pression excessive venant d'un cy - lindre moteur, agit contre la face inférieure. exposée à cette pression, de la soupape 79 et soulève cette -dernière en surmontant la résis tance du ressort 91, en permettant ainsi au fluide sous pression de passer à travers les canaux 80 et 86 pour s'échapper à. l'atmos phère.
Lorsque l'appareil -est utilisé pour re lever des diagrammes indicateurs, on ma noeuvre le volant 94 de manière à soulever la tige 81 jusqu'à ce que le corps de soupape 98, porté par l'extrémité de la tige dans la. chambre 84, soit appliqué contre- son siège 85, après quoi il existe une communication libre entre le cylindre moteur et l'organe. commandé par la pression, du dispositif in dicateur, par l'intermédiaire des canaux 80 et 86.
Dans le but de décomprimer les ,cylin dres lors de la, mise en marche du moteur, de l'air comprimé, peut être fourni au canal 96 pour agir sur la face inférieure du piston 90, en soulevant ainsi le corps de soupape 78 et permettant la décompression du cylindre par les canaux 80 et 86, ce dernier canal commu niquant avec l'atmosphère.
La :construction " du dispositif pulvérisa- teur "est représentée plus particulièrement et en détail aux fig. 4, 5 et 7, et une autre forme de réalisation est représentée à la fig. 6. Le pulvérisateur 51 est constitué par plu sieurs manchons 100, disposés suivant le même axe et comportant des rainures ou cou lisses hélicoïdales 101. Comme représenté à la fig. 5, les rainures ou coulisses hélicoïdales sont inclinées dans deux directions, de façon à se' croiser et à délimiter des saillies en forme de losange, 102. Lorsqu'ils sont assem blés, les manchons 100 s'adaptent exactement l'un contre l'autre de manière à recouvrir les rainures ou coulisses, en formant ainsi des canaux pulvérisateurs.
En-dessous des man chons 100, la surface intérieure die la tige 34 converge en 103, et un bouchon ou obtura teur 104 est appliqué contre la paroi inté rieure convergente 103; ce bouchon ou obtu rateur est muni de rainures spirales 105 re couvertes par la paroi 103 et qui servent de canaux de décharge pour le mélange reçu à partir des manchons 100. Une pièce d'écarte ment 106 est disposée entre le bouchon obtu rateur 104 et les manchons 100 emboîtés l'un dans l'autre, cette pièce d'écartement 106 étant munie d'ailettes 107 qui supportent les manchons.
Au-dessus des manchons 100 est disposé un manchon ou pièce d'écartement 108, dont la partie supérieure est écartée de la tige de soupape 50, de façon à délimiter une chambre 109, communiquant avec le ca nal annulaire entre la tige 50 et le manchon 49, cette chambre 109 étant percée des ou vertures de décharge 49' à sa partie infé rieure, comme il a déjà été indiqué. Près des manchons 100, le manchon d'écartement 108 est muni d'ailettes 110, qui reposent sur les manchons emboîtés 100. L'extrémité supé rieure du manchon d'écartement 108 vient -en contact avec un autre manchon 111, qui s'é tend vers le haut à l'intérieur de la tige creuse 34 et qui vient en contact avec un res sort 112, prenant appui contre la pièce 50'.
Le ressort 112 agit de manière à repousser le manchon 111 vers le bas, ce manchon 111 agissant par l'intermédiaire du manchon d'é cartement 108 de façon à maintenir les man chons pulvérisateurs 100 en place et l'obtu- rateur ou bouchon 104 convenablement appli qué sur son siège.
Par la construction décrite, on verra que le combustible liquide pénètre par le canal 52', dans la chambre 52, et passe vers le bas entre la tige de soupape 50 et le manchon 49 dans la chambre 109,à partir de laquelle il passe par les ouvertures 49' dans la chambre située au-dessus des manchons pulvérisateurs emboîtés 100. L'air d'injection pénètre dans le canal 53 et passe vers le bas, entre la. pa roi intérieure de la tige creuse 34 et le man chon intermédiaire 49, jusqu'à la chambre située immédiatement au-dessus des manchons pulvérisateurs emboîtés 100. Cet air sert non seulement à entraîner le combustible liquide à travers les canaux ou rainures des man chons emboîtés 100, mais aussi à aspirer le combustible liquide qui s'est accumulé dans la chambre 109 et entre la tige de soupape 50 et le manchon intermédiaire 49.
En pas sant à travers les rainures ou conduits héli coïdaux se croisant entre eux, 101, le com bustible liquide est divisé très finement et se mélange avec l'air de pulvérisation. L'opéra tion de pulvérisation est encore aidée, par les rainures spirales 105 du bouchon ou obtura teur 104, de sorte que le mélange reçoit un mouvement de tourbillon immédiatement avant d'être déchargé dans un cylindre mo teur.
Avec ce type de pulvérisateur, on -com prendra que le combustible liquide doit pas ser à travers des canaux présentant un tra jet compliqué et doit venir en contact avec des surfaces exposées ,au choc d'air à grande vitesse, de sorte que l'air et le combustible liquide sont mélangés de façon intime :et que le combustible liquide est très finement di visé.
La fig. 6 représente une autre forme -de réalisation de pulvérisateur, 51', :oonsistant en bagues profilées superposées 113 et 114 -coin- partant des ouvertures 115 et 115' décalées les unes par rapport aux ,autres.
Les bagues profilées 113 et 114 sont supportées par un obturateur 104', de 1.a manière décrite ci-des sus en référence à la pièce 104 de la fig. 4; sur la bague supérieure 113 repose une pièce d'écartement 116, s'adaptant à sa partie su périeure contre l'extrémité inférieure d'un manchon 111, comme décrit ci-dessus; cette pièce d'écartement 116 comporte des ouver tures 49", qui établissent la communication entre le canal annulaire d'admission de com bustible liquide, délimité par la, tige de sou pape 50 et le manchon intermédiaire 49, et la partie supérieure du pulvérisateur 51'.
La pièce d'écartement 116 comprend une partie inférieure 116', disposée d e manière à reposer contre les parties supérieures des rebords ou ailes de la bague profilée supérieure 113; cette pièce d'écartement 116 comprend éga lement une partie profilée 117, comportant dans sa partie inférieure des ouvertures 118, qui établissent la communieation entre la partie profilée 117 et la bague profilée su périeure 113. Avec cette construction, le combustible liquide et l'air passent à travers des canaux décalés l'un par rapport à l'autre et sont mélangés de manière intime, après quoi le mélange passe à travers des rainures dans le bouchon ou obturateur 104' et est déchargé dans un cylindre moteur de la ma nière précédemment décrite.
Pour faciliter la construction de la tige 34, celle-ci peut être faite (fig. 7) avec une partie inférieure amovible, en forme de cu vette, 34', vissée sur la tige 34 proprement dite et dont l'extrémité inférieure est en outre supportée par un rebord 54' sur la, douille ou virole 54. La boîte à soupapes représentée est ap propriée à être utilisée pour un cylindre mo teur du type représenté dans le brevet no 109361, ce cylindre ne comportant pas d'orifices à soupapes ni de canaux ou conduits dans sa culasse, toutes les soupapes nécessaires, à savoir la soupape d'admission d'air de balayage, la soupape d'injection de combustible, la soupape d'admission d'air pour la mise en marche, et la soupape de sû reté, de décompression et de prise de dia grammes d'indicateur,
étant portées par un seul dispositif de boîte à soupapes, adapté dans la partie étroite ou col d'un cylindre de ce type. Dans l'exemple représenté, la sou pape d'admission d'air de balayage est dis posée de manière à décharger une colonne d'air annulaire, qui est dirigée d'une manière telle qu'elle coopère effectivement à refroi dir la surface intérieure de la, Partie évasée de la chambre de combustion.
De même, la disposition du refroidissement du siège de la soupape d'admission d'air de balayage et la disposition d'une tige creuse fixe entre le manchon de la soupape d'admission d'air de balayage et la soupape d'injection, tige qui est convenablement refroidie par eau, assu rent le refroidissement des sièges de soupapes et évitent la possibilité de décomposition py- rogénée dit combustible liquide au-dessus de la soupape d'injection de, combustible.