Machine é, combustion interne avec un piston sans liaison cinématique oscillant dans un cylindre. L'objet de la présente invention est une machine à combustion interne avec piston sans liaison cinématique oscillant dans un cylindre. Cette machine peut être à la fois productrice et transformatrice d'énergie, sans liaisons mécaniques avec l'extérieur, et cons tituer, par exemple, un auto-compresseur.
L'invention a pour but principalement d'annuler l'effet nuisible des variations dues aux forces d'inertie de la masse du piston oscillant. _ Suivant l'invention, le cylindre de la ma chine est monté dans un support de manière à être libre d'osciller suivant la direction de son axe, en vue qu'il puisse effectuer un mouvement de va-et-vient de même période que celui du piston.
Le mouvement oscillatoire du cylindre peut être utilisé pour assurer totalement ou partiellement les services de distribution gé nérale de la machine. Parmi ces services, nous citerons, à titre d'exemple: l'ouverture et la fermeture des orifices d'admission des gaz frais;- l'ouverture et la fermeture des ori- fices d'échappement des gaz brûlés, l'allumage des gaz carburés; ces fonctions étant .remplies directement par le mouvement du cylindre muni de lumières et de fourreaux appropriés ou directement par l'action de camea agissant sur des soupapes appropriées. - Deux formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont représentées, à titre d'exemple, dans le dessin annexé.
La fig. 1 est une coupe -longitudinale de la première forme d'exécution,. constituant un auto-compresseur; Les fig. 2 et 3 en montrent à plus grande échelle un détail; Les fig. 4 et 5- représentent; en coupe longitudinale, la deuxième forme d'exécution. La machine suivant les fig. 1 â 3 comporte un support fixe horizontal 10, dont l'intérieur est alésé. Dans ce support est disposé un cylindre _11, qui s'ajuste au support 10 à frotte ment doux.
Le cylindre 11 est fermé à ses deux extrémités par des culâsses 12 et 13, et dans son intérieur peut osciller un piston étanche 14. La face du piston tournée vers la culasse 12 reçoit l'impulsion motrice, celle opposée à la culasse 13 effectue le travail de compression.
Dans ce but, la culasse 12 porte deux conduits 15 et 16 commandés respectivement par les soupapes 17 et 18. Le conduit 15 est en relation par le tube coulissant 19 avec un carburateur 20. Le conduit 16 dé bouche à l'air libre. Les soupapes 17 et 18 sont constamment sollicitées par des ressorts de fermeture 21, 22 et leur ouverture est produite au moyen de culbuteurs 23, 24, cri relation par les galets 25, 26 avec les cames fixes 27, 28.
Les culbuteurs 23 et 24 sont différents l'un de l'autre. Celui qui est désigné par 24 et commande la soupape 18 est un culbuteur coudé du type courant. Au contraire, pour se rendre compte de la construction du cul buteur 23, il faut se reporter aux fig. 2 et 3.
On remarquera sur ces figures que le corps 23 du culbuteur porte, d'une part, un bras 29 qui lui est articulé par l'axe 30 et auquel bras est tourillonné le galet 25 par l'axe 31. Ledit bras 29 se termine par titi ergot 32 et est constamment appuyé sur la carne 27 par le ressort 72.
Le corps du culbuteur 23 porte également tin prolongement tubulaire 33, sur lequel est vissé t111 bouchon fileté 34.
A l'intérieur du prolongement 33 est disposé titi petit piston, ci) forme d'obus 35, solidaire d'une tige 36, sur la tête de laquelle agit constamment le ressort de rappel 37.
Cette tige 36 passe librement par unie ouverture centrale du bouchon 34. Enfin, dans titi support fixe 41 de la machine et dans l'axe du piston 35 et de la tige 36 est dis posée une butée 38 constamment poussée vers ladite tige par le ressort 39. Ce ressort est établi de manière que la force qu'il exerce sur la butée 38, en prenant appui sur titi bouchon 40 vissé sur le support -fixe 41, soit toujours supérieure à celle exercée sur la tige 36 du piston 35 par le ressort -37, que celui-ci soit comprimé ou détendu.
Le cylindre 11 est muni des ouvertures 42 destinées à l'échappement des gaz brûlés et qui coïncident, dans une position déterminée du cylindre 11 par rapport au support 10, avec des ouvertures 43 ménagées dans le support 10. Ces ouvertures 43 débouchent toutes dans titi canal circulaire aboutissant à l'orifice d'échappement 44.
Enfin, l'allumage de la charge s'effectue au moyen d'une bougie 45 disposée au fond de la culasse 12 et en relation par le fil 46 avec une magnéto à déclic: 47, de construc- tion connue. Cette magnéto 47 est fixée rigide ment au (bâti) socle de la machine et est actionnée au moyen d'titi cliquet 48 fixé au cylindre 11 et mobile avec lui.
Du côté compresseur, la culasse 13 est percée de conduits 49 communiquant chacun, d'une part, avec l'atmosphère et, de l'autre. avec l'intérieur du cylindre 11. Des soupapes automatiques d'aspiration 50 commandant les conduits 49 permettent l'entrée de l'air dans le cylindre, si titi vide y est produit de ce côté par le mouvement du piston.
Le support 10 comporte de son côté une chapelle circulaire 51 percée de différentes ouvertures 52, gardées par des soupapes auto matiques de refoulement 53, lesquelles sont tarées par les ressorts 54. La chapelle 51 communique avec tilt réservoir 55.
Le cylindre comporte encore une série de lumière<B>56</B> qui peuvent coïncider avec les ouvertures 52.
Pour limiter élastiquement le mouvement du cylindre 11 dans les deux sens, on a prévu deux séries de ressorts 70 et 71 qui prennent appui sur le support fixe 10, d'une part, et qui se trouvent, d'autre part, respectivement dans le champ des flasques 80, 81 des culasses 12, 13. L'une des positions extrêmes du cylindre 11, déterminée par les ressorts 71, est représentée sur la fig. 1.
Sur cette figure, on lie voit représenté qu'un seul ressort 70 et qu'un seul ressort 71, tandis que chaque série comprend trois res- sorts, les deux autres ressorts n'étant pas visibles sur la coupe de ladite fig. 1. La machine décrite fonctionne de la ma nière suivante: Le réservoir 55 étant rempli d'air coin- .primé, on amène le piston 14 de manière que sa face droite vienne au ras des lumières 56, en introduisant, par exemple, une tige par l'orifice de la culasse 12 correspondant à la bougie 45. Le cylindre 11 est placé de ma nière que ses lumières 56 coïncident avec les ouvertures 52 du support 10.
On remet la bougie 45 en place après avoir injecté de l'essence à l'intérieur du cylindre. On agit alors sur une des soupapes 53, préparée à cet effet, de manière que l'air comprimé du réservoir 55 vienne, à tràvers les ouvertures 52 et les lumières 56, à agir sur la face com presseur du piston.
Celui-ci se trouve alors violemment lancé vers la culasse 12, dans le sens de la flèche 57. Après avoir dépassé les ouvertures d'échappement 42, il comprime devant lui l'air fortement imprégné d'essence. D'ailleurs le cylindre 11 a subi également l'impulsion de l'air comprimé et s'est mis cri marche dans le sens de la flèche 58. Quand le piston 14 et le cylindre 11 arrivent en fin de course, le cliquet 48 agit sur la magnéto 47. Une étincelle se produit à la bougie 45, l'explosion de la charge a lieu.
A partir de cet instant, la machine est en marche normale et pour faire comprendre son fonctionnement avec plus de clarté nous examinerons ce qui se passe alternativement du côté moteur et du côté compresseur.
<I>Course</I> allez. <I>-</I> Côtê anoteac7..
Le cylindre 11 est repoussé dans le sens de la flèche 57 et le piston dans celui de la flèche 58.
Dans son mouvement, le cylindre entraîne les galets 25 et 26 en face des cames 27 et 28. La, came 27 ne produit aucune ouverture de soupape parce que le piston 35 est placé dans la position représentée à la fig. 2, et que, par conséquent, le bras 29 reste indépendant du corps du culbuteur 23. Cependant; la tige 36 du piston 35 vient au contact de la butée 38, tandis que le galet se trouve en face de la partie en relief de la came 27. Le ressort 39 étant plus fort que le ressort<B>37</B> tend donc déjà à faire pénétrer l'obus 35 sous l'ergot 32 du bras 29.
Ceci aura lieu aussitôt que le galet 25 ayant' dépassé le relief de la came 27 se trouve en face de la partie plane de celle-ci ainsi qu'on le voit représenté à la fig. 3. La butée. s'appuie dès lors contre la tige 36 dans .le mouvement de celle-ci en maintenant constamment le piston '35 "sous l'ergot 32.
La carne 28 produit l'ouverture. de la soupape 18 aussitôt que le piston a .atteint et légèrement dépassé par sa face opposée à la culasse 12 les lumières d'échappement 42. A ce moment d'ailleurs ces lumières sont venues par suite du mouvement du cylindre 11 en communication avec les ouvertures 43.
L'échappement a donc lieu à ce moment par l'orifice 44. A cet orifice est adapté un tube long de plusieurs mètres. dans lequel les gaz d'échappement se détendent en prenant une grande vitesse. Ils créent dans l'intérieur du cylindre un vide assez considérable pour aspirer par le conduit 16 une grande quan tité d'air frais qui vient balayer l'intérieur du cylindre et chasser les gaz brillés. Les ouver tures d'échappement 42, 43 sont calculées pour rester ouvertes pendant tout le mouve ment du piston aller et retour, entre les lumières 42 et la culasse 13. La came 28 produit (ouverture de la soupape 18 dans les mêmes conditions, avec toutefois un léger retard sur l'ouverture des orifice' s 42.
<I>Côté</I> co npresseur.
Du côté compresseur, le piston 14 et le cylindre 11 venant à l'encontre l'un de l'autre ont produit d'abord la compression de l'air compris dans la capacité cylindrique entre le piston et la culasse 13. Cet air, ne pouvant s'échapper par les orifices 42 puisque ceux-ci ne sont mis en communication avec l'extérieur qu'après le passage du piston,. est ensuite refoulé au réservoir 55 par les lu mières 56 et les ouvertures 52 quand la pression a été suffisante pour soulever les soupapes tarées 53.
Arrivé presque à fin. de course. le piston et le cylindre amortissant leur mouvement commun sur une masse ga zeuse qui reste emprisonnée . entre eux et emmagasine l'énergie nécessaire à assurer le retour du piston à l'autre bout de sa course. Course retour <I>-</I> Côté moteur.
Le piston et le cylindre se trouvent alors renvoyés respectivement dans le sens des flèches 57 et 58 par le matelas gazeux. Le piston commence par refouler devant lui les gaz brûlés qui l'ont suivi au delà des lumières 42 d'échappement. Mais comme ces gaz ren contrent au delà desdites lumières uni violent courant d'air pur venant à leur rencontre par le conduit 16, ils ne peuvent pénétrer dans la partie du cylindre comprise entre les lu mières 42 et la culasse 12. Ils sont expulsés par les lumières 42, toujours ouvertes ainsi qu'il a été expliqué plus haut.
Un peu avant le moment où le piston va atteindre les lumières 42, la soupape 18 se ferme, ainsi qu'il a été dit ci-dessus. A ce moment, le galet 25 s'engage sur la rampe de la came 27, le piston 35 étant. toujours maintenu dans la position de la fig. 3 par la butée 38. Le bras 29 est donc solidarisé avec le corps du culbuteur 23.
Ce dernier ouvre la soupape 17 et, comme il règne encore un certain vide dans la partie du cylindre com prise entre le piston 14; et la culasse 12, ce vide étant entretenu par le mouvement des gaz dans le tube d'échappement, une certaine quantité d'air, très richement carburé, pénètre dans le cylindre à travers le carburateur-90 , la tubulure coulissante19 et les conduits 15.
Cet air, .très riche eu ,carburant, se mé lange à l'air pur de balayage provenant du conduit 16. Pendant ce temps, le piston dépasse les lumières 42, qui de plus cessent de communiquer avec l'extérieur par suite du mouvement en sers inverse du cylindre. La soupape 17 retombe aussitôt sur son siège et le piston 35, sollicité par le ressort 37 que tic domine plus la butée .58, se replace dans la position de la fig. 2.
Le piston 14 et le cylindre <B>Il</B> continuant leur mouvement, compriment l'air carburé qui est enfermé entre eux, jusqu'au moment où le cliquet 48 actionne la magnéto 47 et pro duit de nouveau l'explosion du mélange.
<I>Côté</I> corjipr,esseur.
Le matelas d'air enfermé entre le piston 14 et le cylindre 11 du côté de la culasse 13 se détend tout d'abord. Le mouvement des deux organes produit ensuite une légère dépression qui provoque la levée des soupapes automatiques 50.
A travers les conduits 49, la cavité cylindrique se remplit alors d'air atmosphé rique jusqu'à l'arrêt du mouvement, au mo ment de l'explosion. Il est intéressant de noter que la disposition des soupapes 50 placées dans la culasse 13 présente certains avantages.
C'est ainsi que leur ouverture a lieu quand le matelas est détendu complètement, c'est- à-dire au moment oit nulle accélération ne sollicite les différents corps oscillants. Au contraire, leur fermeture coïncide avec l'arrêt relativement brusque 'du cylindre et son départ rapide en sens contraire sous l'effet de l'explosion. Il est facile de vérifier que la. brusque accélération du cylindre a pour résultat de plaquer énergiquement sur leurs sièges les soupapes d'aspiration et de provoquer ainsi une fermeture extrêmement rapide des conduits 49.
Les mouvements du piston 14 et du cylindre 11 continuent ainsi indéfiniment. La deuxième forme d'exécution (fig. 4 et 5) de la machine comporte un dispositif applicable dans tous les cas où des orifices de distribution doivent être découverts pen dant partie ou totalité d'une course du piston, mais rester fermées pendant la course en sens inverse dudit piston. Ce dispositif de distri bution est actionné par suite des mouvements du cylindre.
Pour simplifier l'exposé de ce dispositif, on a supposé qu'il était appliqué à une machine auto-contpresseur du genre de celle qui vient d'être décrite et qu'il était utilisé à produire l'ouverture des orifices destinés à l'admission d'air riche en carburant. L'ensemble de la machine, ainsi que soli fonctionnement ne seront donc pas décrits de nouveau, excepté dans les parties qui sont modifiées.
A part le dispositif d'admission d'air fortement carburé; on a modifié la disposition des soupapes de balayage 18 qui sont rendues automatiques, le balayage s'effectuant toujours par l'appel d'air créé à l'échappement. Le carburateur 20 est placé au-dessous du cy lindre 11.
Entre ce cylindre 11 et le support 10 est disposé un manchon 60 coulissant à frottement doux, d'une part, sur le cylindre 11 et, d'autre part, dans le support 10. Ce manchon 60 est muni de lumières 61 pouvant coïncider, d'une part, avec des lumières 62 ménagées dans le cylindre 11 et, d'autre part, avec des orifices 63 percés dans la paroi du support 10 et mis en communication par une chapelle circulaire 64 avec le carburateur 20. Enfin, le cylindre est muni de deux butées annulaires 65 et 66 destinées à limiter les mouvements relatifs du manchon 60 par rapport au cylindre 11.
Cette machine fonctionne de la manière suivante: Le cylindre commençant son mou vement dans le sens des flèches 58 (fig. 4), le manchon 60 se trouve plaqué, par suite de son inertie contre la butée 65. A ce mo ment, les orifices 61 et 62 coïncident.
La position de ces orifices est calculée par rapport aux ouvertures 63 de telle ma nière que lorsque le piston 14 est voisin des ouvertures d'échappement 42, les ouvertures 61, 62, 63 coïncident. L'air fortement carburé est alors aspiré. Le mouvement du cylindre continuant, les ouvertures 61 et 63 cessent d'être en communication.
A la fin du mouvement des organes piston-cylindre, l'inertie sollicite de nouveau 1e manchon 60 qui glisse sur le cylindre jusqu'à la butée 66 et vient occuper la posi tion de la fig. 5, les ouvertures 61 et 62 cessent à leur tour<B>de</B> coïncider.
Quand le cylindre repart après l'explosion dans le sens des flèches 57 (fig. 5), le man chon 60 est d'abord plaqué contre la butée 66, de sorte que le passage des lumières 61 et 62 devant l'orifice 63 s'effectue avec un certain décalage et qu'aucune communication ne peut se produire pendant cette course entre l'intérieur du cylindre 11 et le carbu rateur 20.
Vers la fin de la course, le mouvement du cylindre est de nouveau freiné et, au point: mort, le manchon -glisse de nouveau de la butée 66 à la butée 65 dans la position représentée à la fig. 4.
Les mêmes opérations se répètent indé finiment, assurant l'entrée de l'air carburé pendant une course du cylindre et du piston et empêchant toute communication avec le carburateur pendant le retour en sens inverse de ces organes. o