Moteur à combustion interne. La présente invention a pour objet un mo teur à combustion interne.
Ce moteur comporte au moins un piston articulé avec une bielle dont la tête est reliée Ù un arbre à manivelle moteur, ainsi qu'à un guide rotatif entraîné par l'arbre moteur dont l'axe de rotation est soumis à un mouvement oscillant autour de l'axe de cet arbre, ce mou vement oscillant étant également commandé par l'arbre moteur, le tout de façon que, pour une révolution complète de l'arbre moteur, le centre de la tête .de bielle décrive une courbe fermée différente d'un cercle.
Le dessin annexé représente schématique ment, à titre d'exemple, une forme d'exécu tion de l'objet de l'invention.
La. fig. 1 en est une coupe verticale; la. fi-. 2 est un graphique montrant la course du piston en fonction de l'angle de manivelle la fi-. 3 est un diagramme illustrant le fonctionnement des organes du moteur.
Le moteur représenté comprend un piston 1 se déplaçant à l'intérieur d'un cylindre 2. Le piston 1. est articulé à une bielle 3 dont la tête est articulée en 4 à l'une des extré mités d'un levier oscillant 5 pivotant autour du maneton 6 d'un arbre à manivelle mo teur 7.
lin second arbre à manivelle 8, que l'on désignera ci-après arbre à manivelle se condaire, tourne dans un alésage de l'une des extrémités, d'une bielle 9 pivotant à son autre extrémité sur l'arbre manivelle princi pal 7.
Le rôle de cette bielle 9, comme on le verra plus clairement sur la fig. 3, est- de maintenir une distance constante entre- les deux axes des arbres à manivelle 7 et 8. L'ar bre à manivelle principal tourne autour d'un axe fixe, tandis que l'arbre à manivelle 8 est entraîné de telle façon que son axe effectue un mouvement de translation selon un arc de cercle centré sur l'arbre 7.
L'arbre ù mani velle secondaire 8 est relié à un excentrique 10 par une bielle<B>Il.</B> Le point de pivotement du levier 5 sur le maneton 6 est situé entre les deux extrémités de ce .levier. Du côté du levier 5 opposé à celui où se trouve le point d'articulation 4, il est prévu une coulisse 12 à l'intérieur de laquelle se déplace le mane ton 13 de l'arbre à manivelle secondaire 8.
Comme on le voit facilement en examinant la fig. 1, la présence .du levier 5 avec sa cou lisse 12 fait que le centre d'articulation 4 de la. tête de la bielle 3, l'axe du maneton 6 et l'axe du maneton 13 restent constamment alignés dans toutes les positions du méca- nisme.
Une roue dentée 14 est calée sur l'arbre à manivelle principal 7, et une roue dentée identique, 15, est -calée sur l'arbre à manivelle secondaire 8. Ces. deux roues 14 et 15 sont reliées par une châine de transmission 16, de sorte que l'arbre à manivelle 8 tourne à la même vitesse et dans le même sens que l'ar bre à manivelle principal 7. Sur ce dernier arbre il est également prévu une roue dentée 17 entraînant, par une chaîne de transmis sion 18, une roue dentée 19 servant à faire tourner l'excentrique 10.
Les diamètres des roues 17 et 19 sont tels que l'excentrique tourne à une vitesse quadruple de celle de l'arbre à manivelle moteur 7.
Le fonctionnement du moteur représenté est le suivant: Si l'on suppose que le piston 1 se trouve dans la position représentée sur la fig. 1, les organes sont alors disposés comme il est indiqué sur la fig. 3. La bielle 11 occupe alors la position représentée sur cette der nière figure par la .droite Al, A2, tandis que le maneton 13 occupe la position A3 et que le maneton 6 occupe la position A4, le point 4 se trouvant en A5.
Quand l'arbre à mani velle principal 7 a tourné de 1/1s de tour dans le sens de la flèche, le maneton 6 est venu en B4, la bielle 11 est venue dans la position Bl, <I>B2</I> et le maneton 13 est lui- même venu en B3. En considérant des rota- tions successives de 1/1s de tour de l'arbre à manivelle principal 7, on a les positions sui vant9s de la bielle 11: Cl,<I>C2, Dl, D2, El,</I> <I>E2, FI, F2,</I> etc.
A ces différentes positions correspondent respectivement les positions suivantes du maneton 13:<I>C3, D3, E3, F3,</I> etc.; les, positions suivantes du maneton 6: <I>C4, D4, E4, F4,</I> etc. et les positions corres- pondantes suivantes de la tête 4 de la bielle 3: C5, D5, E5, F5, etc.
A la fin du quinzième seizième de tour de l'arbre moteur, la bielle 11 occupe la position Q1, Q2, à quoi corres- pond la position Q3 du maneton 13, la posi tion Q4 du maneton 6 et la position Q5 de la tête de bielle 4 de la bielle 3. En exa.mi- iiant la fig. 3, on voit que, grâce à l'excen trique 10 et à la bielle 9, l'axe de l'arbre à manivelle secondaire 8 décrit sur cette figure.
périodiquement, un mouvement alternatif sur un arc de cercle centré sur l'axe de l'arbre à manivelle principal 7, ce qui fait qu'à cha que tour .de l'arbre moteur, le maneton 13 décrit une courbe fermée<I>A3, B3, C3.... P3,</I> <I>Q3, A3</I> différente d'un cercle. Le centre 4 de la tête de la bielle 3, grâce au mécanisme représente schématiquement sur la fig. 3, décrit la courbe fermée différente d'un cercle <I>A5, B5,</I> C5.... P5, Q5, A5, à chaque tour de l'arbre moteur.
Sur la fig. 2, on a parié en abcisses les angles de manivelle de l'arbre à manivelle moteur 7 et en ordonnées vers le bas les dis tances parcourues par le piston à partir d@ son point mort supérieur.
En examinant cette courbe, on voit que, dans un intervalle de rotation de la manivelle motrice allant de 25 au moins avant le point mort supérieur à ice point mort, le piston a. une vitesse relativement petite. Pour toute position de la manivelle comprise dans cet. intervalle, le piston effectue, pour un angle de rotation donné de la manivelle, un par cours qui est plus petit que celui qu'effectue rait pour la même position -de la manivelle et pour un même angle de rotation le piston d'un moteur normal de même course dans lequel la bielle s'articule directement avec le maneton de manivelle et dont l'axe de rota tion coupe l'axe du piston.
On voit également que, dès que le point mort supérieur est dé passé et pour un certain intervalle de rotation de la manivelle, la vitesse du piston devient relativement plus grande, ce piston effectuant pour toute position de la manivelle comprise dans cet intervalle et pour une rotation -d'un angle donné de la manivelle un parcours d'une longueur plus grande que celle du parcours correspondant du piston du moteur normal indiqué. La course motrice du piston corres pond à une rotation de la manivelle infé rieure à 180 , et égale environ à 135 . La détente -des gaz se fait. donc relativement plus rapidement, ce qui peut être avantageux.
A proximité de son point mort inférieur, le piston effectue également un déplacement ;,. vitesse relativement lente, ce qui permet, dans le cas d'un moteur à deux temps, une évacuation complète des gaz brûlés, et donne le temps nécessaire pour le remplissage du cylindre par la charge.
La position angulaire de l'excentrique 10 est réglable par rapport à celle -de l'arbre à manivelle 7 afin que l'on puisse régler de manière précise la position du piston par rap port aux autres organes du mécanisme.
Le fonctionnement est le suivant (fig. 3), clans le cas d'un moteur à deux temps: 85-A5 allumage, A5-G5 détente, G5-J5 échappement et balayage, J5-Q5 compression.
Le moteur représenté est à un seul cylin dre, mais il est clair qu'un moteur du type décrit peut comprendre deux, quatre, huit ou douze cylindres et qu'il peut être à huile lourde ou â essence, à deux ou quatre temps, bien que les avantages de ce type de moteur soient particulièrement intéressants dans le cas du fonctionnement à deux temps.
Dans une variante, le moteur objet de l'invention pourrait être du type à pistons opposés.
Au lieu d'être obtenue par des chaînes 16 et 18, la synchronisation des organes rotatifs pourrait aussi l'être au moyen d'engrenages. Dans ce cas, et si les arbres à manivelle 6 et 13 doivent tourner dans le même sens, il faut prévoir un pignon intermédiaire.
Internal combustion engine. The present invention relates to an internal combustion engine.
This motor comprises at least one articulated piston with a connecting rod whose head is connected to a motor crank shaft, as well as to a rotary guide driven by the motor shaft whose axis of rotation is subjected to an oscillating movement around the axis of this shaft, this oscillating movement also being controlled by the drive shaft, all so that, for a complete revolution of the drive shaft, the center of the connecting rod head describes a closed curve different from 'a circle.
The accompanying drawing schematically shows, by way of example, one embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a vertical section; the. fi-. 2 is a graph showing the stroke of the piston as a function of the crank angle la fi-. 3 is a diagram illustrating the operation of the engine components.
The engine shown comprises a piston 1 moving inside a cylinder 2. The piston 1. is articulated to a connecting rod 3, the head of which is articulated at 4 at one of the ends of a pivoting oscillating lever 5. around crankpin 6 of a motor 7 crank shaft.
The second crank shaft 8, hereinafter referred to as the second crank shaft, rotates in a bore at one end of a connecting rod 9 pivoting at its other end on the main crank shaft 7 .
The role of this connecting rod 9, as will be seen more clearly in FIG. 3, is to maintain a constant distance between the two axes of the crank shafts 7 and 8. The main crankshaft rotates around a fixed axis, while the crank shaft 8 is driven in such a way. that its axis performs a translational movement in an arc of a circle centered on the shaft 7.
The secondary crank shaft 8 is connected to an eccentric 10 by a connecting rod <B> II. </B> The pivot point of the lever 5 on the crankpin 6 is located between the two ends of this lever. On the side of the lever 5 opposite to that where the articulation point 4 is located, a slide 12 is provided inside which the handle 13 of the secondary crank shaft 8 moves.
As can easily be seen by examining fig. 1, the presence .du lever 5 with its smooth neck 12 that the articulation center 4 of the. head of the connecting rod 3, the axis of the crankpin 6 and the axis of the crankpin 13 remain constantly aligned in all the positions of the mechanism.
A toothed wheel 14 is set on the main crank shaft 7, and an identical toothed wheel, 15, is set on the secondary crank shaft 8. These. two wheels 14 and 15 are connected by a transmission chain 16, so that the crankshaft 8 rotates at the same speed and in the same direction as the main crankshaft 7. On this last shaft it is also provided a toothed wheel 17 driving, by a transmission chain 18, a toothed wheel 19 serving to rotate the eccentric 10.
The diameters of the wheels 17 and 19 are such that the eccentric rotates at a speed four times that of the motor crank shaft 7.
The operation of the engine shown is as follows: If it is assumed that the piston 1 is in the position shown in FIG. 1, the organs are then arranged as indicated in FIG. 3. The connecting rod 11 then occupies the position shown in this last figure by the straight line A1, A2, while the crankpin 13 occupies the position A3 and the crankpin 6 occupies the position A4, point 4 being at A5.
When the main crankshaft 7 has turned 1 / 1s of a turn in the direction of the arrow, the crankpin 6 has come to B4, the connecting rod 11 has come to position B1, <I> B2 </I> and the crankpin 13 itself has come to B3. By considering successive rotations of 1 / 1s of a turn of the main crank shaft 7, we have the following positions of the connecting rod 11: Cl, <I> C2, Dl, D2, El, </I> <I> E2, FI, F2, </I> etc.
To these different positions correspond respectively the following positions of the crank pin 13: <I> C3, D3, E3, F3, </I> etc .; the following positions of crankpin 6: <I> C4, D4, E4, F4, </I> etc. and the following corresponding positions of the head 4 of the connecting rod 3: C5, D5, E5, F5, etc.
At the end of the fifteenth sixteenth of a revolution of the motor shaft, the connecting rod 11 occupies the position Q1, Q2, to which corresponds the position Q3 of the crankpin 13, the position Q4 of the crankpin 6 and the position Q5 of the head. of connecting rod 4 of connecting rod 3. Exa.mi- iiant fig. 3, it can be seen that, thanks to the eccentric 10 and to the connecting rod 9, the axis of the secondary crank shaft 8 described in this figure.
periodically, a reciprocating motion on an arc of a circle centered on the axis of the main crank shaft 7, so that with each revolution of the motor shaft, the crankpin 13 describes a closed curve <I> A3, B3, C3 .... P3, </I> <I> Q3, A3 </I> different from a circle. The center 4 of the head of the connecting rod 3, thanks to the mechanism is schematically represented in FIG. 3, describes the different closed curve of a circle <I> A5, B5, </I> C5 .... P5, Q5, A5, at each revolution of the motor shaft.
In fig. 2, we bet on the abscissa the crank angles of the motor crankshaft 7 and on the ordinate downwards the distances traveled by the piston from its upper dead center.
By examining this curve, it can be seen that, in an interval of rotation of the driving crank going from at least 25 before the upper dead point to the neutral point, the piston a. relatively low speed. For any position of the crank included in this. interval, the piston performs, for a given angle of rotation of the crank, one per course which is smaller than that performed for the same position of the crank and for the same angle of rotation the piston of an engine normal stroke of the same stroke in which the connecting rod articulates directly with the crank pin and whose axis of rotation intersects the piston axis.
It can also be seen that, as soon as the upper dead center has passed and for a certain interval of rotation of the crank, the speed of the piston becomes relatively greater, this piston performing for any position of the crank included in this interval and for a rotation -at a given angle of the crank a path of a length greater than that of the corresponding path of the piston of the normal engine indicated. The driving stroke of the piston corresponds to a rotation of the crank less than 180, and equal to approximately 135. The gas is released. therefore relatively faster, which can be advantageous.
Near its lower dead center, the piston also moves;,. relatively slow speed, which allows, in the case of a two-stroke engine, a complete evacuation of the burnt gases, and gives the time necessary for the filling of the cylinder by the charge.
The angular position of the eccentric 10 is adjustable with respect to that of the crank shaft 7 so that the position of the piston can be precisely adjusted with respect to the other members of the mechanism.
The operation is as follows (fig. 3), in the case of a two-stroke engine: 85-A5 ignition, A5-G5 expansion, G5-J5 exhaust and sweep, J5-Q5 compression.
The engine shown is a single cylinder, but it is clear that an engine of the type described can have two, four, eight or twelve cylinders and it can be heavy oil or gasoline, two or four stroke, although the advantages of this type of engine are particularly interesting in the case of two-stroke operation.
In a variant, the engine which is the subject of the invention could be of the type with opposed pistons.
Instead of being obtained by chains 16 and 18, the synchronization of the rotary members could also be obtained by means of gears. In this case, and if the crank shafts 6 and 13 must turn in the same direction, an intermediate gear must be provided.