Machine à piston libre à combustion interne. La présente invention a pour objet une machine à piston libre à combustion interne comprenant un accumulateur pneumatique d'énergie de renvoi du piston libre vers son point mort intérieur. Cette machine est ca ractérisée selon l'invention par un organe se mouvant avec le piston libre et dont les mou vements sont utilisés pour commander un dis positif distributeur servant à alimenter l'ac eumulateur en gaz sous pression ou à faire échapper du gaz de cet accumulateur, afin de régler la pression dans celui-ci en vite de ra mener le piston libre à une position donnée à la fin de la course de compression dans le cylindre moteur.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine selon l'invention, ainsi que quelques variantes de détail (le cette forme d'exécution.
La fig. 1 est une vue partielle en éléva tion de côté, avec parties en coupe de cette forme d'exécution.
lLa fig. 2 est une vue schématique du dis positif de réglage de Bette forme d'exécution. Les fig. 3 et. 4 sont des diagrammes rela tifs à des variantes de la machine des fig. 1 et 2.
La fig. 5 se rapporte à une autre variante de la machine des fig. 1 et 2.
La fig. 6 est, un détail d'une partie de la variante de la fig. 5.
La fig. 7 se rapporte à une quatrième va riante de la machine des fig. 1 et 2. Dans la machine des fig. 1 et 2, une con sole fixe 9 est disposée au voisinage de cré maillères 10 et 11 solidaires des pistons libres opposés de la machine, engrenant avec un pignon 12 et servant à synchroniser les mou vements de ces pistous libres. La crémaillère 10 présente une came pré sentant une partie en retrait 13 et une partie en saillie 14. Cette came est. disposée sur la crémaillère de façon qu'à la. fin de la course de compression, elle passe sous un galet 15 porté par l'extrémité inférieure d'un plon geur 16 guidé par la console 9.
A l'extrémité supérieure du plongeur 16, il y a. une vis ré zlable 17 venant toucher un bras d'un levier coudé 18 pivotant en 19 dont l'autre bras est relié à la tige 21 d'un piston 22. Le galet 1.5 est. poussé contre la came par un ressort 20.
Au-dessus du piston 22, il y a. un cylindre comprenant des chambres 23 et 24 de part et d'autre d'ttn piston 25 muni de tiges 26, s'étendant vers l'extérieur dans des sens opposés. L'extrémité de la tige 26 de droite vient au voisinage d'un levier coudé 27 dont l'autre bras est relié à. une soupape 28 com mandant la communication entre une conduite 29 d'air fortement .comprimé et un tuyau 30 allant aux accumulateurs pneumatiques 83 d'énergie de renvoi des pistons libres vers leurs points morts intérieurs. L'autre tige 26 vient au voisinage d'un levier coudé 31 relié à une soupape 32 commandant la communi- cation entre le tuyau 30 et un tuyau d'échap pement 33.
Le piston 22 se déplace dans un cylindre comprenant une chambre 35 à gauche du pis ton, et une chambre 36 à droite. La chambre 35 est reliée par une soupape de retenue 37 et un by-pass 38 à un orifice 39 de la cham bre 24, et la chambre 36 est reliée par une soupape de retenue 40 et un by-pass 41 à un orifice 42 de la chambre 23.
En dessous des chambres 35 et 36, il y a une chambre d'accumulateur 45 qui est reliée à la chambre 35 par un orifice 46 et une sou pape de retenue 47 montée dans un passage 48. De même, la chambre 45 est reliée à la chambre 36 par un orifice 39 et une soupape de retenue 50 montée dans un passage 51.
Le piston 22 porte une tige 52, du côté opposé à la tige 21, formant plongeur dans un cylindre de pompe 53. De l'huile arrive au cylindre 53, en venant de la conduite 54, par une soupape de retenue 55, et il est re foulé par une soupape de retenue 56 et une conduite 57 dans la chambre 45.
Dans un cylindre 58, se trouve un piston 59 divisant ce cylindre en deux chambres 60 et 61. La chambre 60 est en communication constante avec la chambre 45, tandis que la chambre 61 est en communication constante par la conduite 62 avec le tuyau d'alimenta tion 54. Un ressort 63 placé dans la chambre 61 pousse constamment le piston 59 vers la gauche. Dans le cylindre 58, il y a un orifice 64 découvert par le piston 59 lorsqu'il se dé place vers la droite et débouchant dans une conduite 65 communiquant avec la con duite 62.
Lorsque les pistons libres effectuent leur course de compression, la crémaillère 10 se déplace vers la gauche jusqu'à ce que, à la fin de la course de compression, la saillie 14 se trouve sous le galet 15. On comprend faci lement que lorsque la partie en retrait 13 passe sous le galet 15, le piston 22 se déplace vers la gauche. Pendant la première partie de ce déplacement, l'huile contenue dans la chambre 35 pénètre par l'orifice 46 dans la chambre 45 et, ensuite, par l'orifice 49 dans la chambre 36.
Lorsque l'extrémité de gauche du piston 22 recouvre l'orifice 46, l'extrémité de droite découvre le by-pass 41 et un nou veau déplacement du piston 22 refoule l'huile par la soupape de retenue 37 dans la cham bre 24 en poussant le piston 25 et la tige 26 de droite vers la droite, l'huile venant de la chambre 23 passant par le by-pass 41 dans la chambre 36. Ceci fait que la tige 26 de droite se rapproche du levier coudé 27. Ce pendant, la disposition est telle qu'une seule descente du galet dans la partie en retrait 13 de la came ne suffise pas pour actionner le levier 27 et lui faire ouvrir la soupape 28.
Lorsque le galet 25 monte sur la saillie 14, il se produit une action inverse, c'est-à-dire que le déplacement initial refoule l'huile de la chambre 36, par -l'orifice 49, -dans la. chambre 45 et, ensuite, par la soupape de retenue 47, dans la chambre 35, jusqu'à ce que l'orifice 46 soit idécouvart, après quoi l'huile passe par cet orifice au lieu de passer par la sou pape de retenue, jusqu'à ce que l'orifice 49 soit recouvert et ile by-pass 38 découvert,
après quoi l'huile est refoulée par la soupape de retenue 40 dans la chambre 23 et s'échappe de la chambre 24 par le by-pass 38, ce qui ramène le piston 25 vers la gauche.
Lorsque le fonctionnement. de la machine est normal, c'est-à-dire lorsque .le point. atteint par les pistons libres en fin de course de compression est le point mort intérieur nor mal prédéterminé, le galet atteint., sur la par tie saillante 14 de la came, im point 66, tel que .le déplacement correspondant du piston 22 vers la droite pompe deux fois plus d'huile dans la chambre 23 que ne l'a fait. le déplacement du piston 22 vers la gauche, pro voqué par la chute du galet. 1:
5 dans la partie en retrait 13, pour en envoyer dans la. cham bre 24. Ainsi, la moitié de ce déplacement de pompape du piston 22 lorsqu'il se déplace vers la droite, ramène le piston 25 dans sa position centrale, et la moitié restante de ce déplacement de pompage amène le piston 25 dans une position pour laquelle la. tige<B>2</B>6 de gauche est voisine du levier coudé 31, sans toutefois actionner ce dernier.
Lorsque la cré- maillère 10 revient vers la droite, le galet des- eend d'abord dans la partie en retrait 13 et le piston 22 se déplace vers la gauche, et puis ce galet remonte à sa position initiale en dé plaçant le piston 22 vers la droite, de sorte que le piston 25 effectue en sens inverse les mouvements effectués pendant le déplacement de la crémaillère vers la gauche, et est ainsi ramené à sa position initiale centrale.
On voit que l'action de pompage ne s'ef fectue qu'aux extrémités des courses du pis ton 22, le commencement et la partie médiane de chaque course n'affectant pas la position du piston 25. En conséquence, la course de pompage à une extrémité peut se répéter sans qu'il se produise, entre temps, de course de pompage à l'autre extrémité.
On voit donc que, tant que le point mort intérieur normal, correspondant au point 66 de la saillie 14 de la came, est atteint sans être dépassé par les pistons libres, il n'y a pas de fonctionnement de la soupape 28, ni de la soupape 32. Si le point mort intérieur normal n'est pas atteint par des pistons libres, donc si le point 66 de la came n'arrive pas sous le galet 15, il y aura eu pour une telle course plus d'huile pompée dans la chambre 24 que dans la chambre 23, de sorte que lors que le galet remonte à sa position initiale, le piston 25 se trouvera à droite de sa position centrale.
Ainsi qu'on l'a vu, ce déplacement n'est pas assez grand pour qu'une seule course trop courte provoque l'actionnement de la soupape 28, mais si la condition se ré pète, il suffit que le point 66 manque de très peu d'arriver au point désiré sous le galet 15 à chaque course pour avoir un effet cumulatif tel que le piston 25 se déplace vers la droite jusqu'à ouverture de la soupape 28, en lais sant l'air à pression élevée pénétrer dans les accumulateurs. Ceci augmente la pression dans les accumulateurs et, par conséquent, les forces qui ramènent les pistons vers leur point mort intérieur de manière à allonger la course et à ramener le fonctionnement à la normale.
Inversement, si les pistons libres dépassent le point mort intérieur normal, donc si la came se déplace vers la gauche jusqu'au-delà du point où le point 66 est di rectement sous le galet 15, i1 y a un excès d'huile pompée dans la chambre 23 à chaque course. Le déplacement maximum du galet 15 par la partie saillante 14 est tel qu'il ne suf fise pas d'une seule course allongée pour que la soupape 32 s'ouvre, mais l'effet cumulatif des courses excessives répétées déplace rapi dement le piston 25 vers la gauche, suffisam ment loin pour ouvrir la soupape 32 et faire communiquer les accumulateurs avec l'atmo sphère,
de manière à réduire la pression qui y règne jusqu'à ee que les pistons libres reviennent à leur position normale à la fin de la course de compression.
A ,chaque course du piston 22 vers la gau che, le déplacement du plongeur 52 fait arri ver de l'huile, en passant par la soupape de retenue 55, dans la chambre 53, d'où elle passe par la soupape de retenue 56 et. par la conduite 57 dans la. chambre 45 du fait du retour du plongeur 52 vers la droite. Ainsi, une faible quantité d'huile est refou lée dans la chambre d'accumulateur 45 à cha que course du moteur et cela est plus que suffisant. pour tenir compte d'une fuite nor male.
Lorsque la quantité d'huile contenue dans la. chambre 45 augmente de la quantité qui est pompée en excès de ce qui est perdu, le piston 59 est refoulé vers la droite, en antagonisme à l'action du ressort. 63 jusqu'à ce que l'orifice 64 soit découvert en permet tant à l'excédent de s'échapper et de revenir par les conduites 65 et 62 au tuyau d'alimen tation 64. L'air qui peut être inclus dans l'huile en dessous du tuyau d'alimentation peut être évacué par une soupape 67.
L'air peut être évacué des autres parties du dispo sitif par des soupapes 68.
La. variante à laquelle se rapporte la fib. 3, est. pourvue d'une came en saillie pré sentée par @la crémaillère 10 et comprenant. une rampe 70, située de la même façon que la partie en .retrait 13 de la came de la ma chine des fig. 1 et 2 et une rampe 71 placée de la même façon que la saillie 14 de cette came.
Pour le reste, cette variante est iden tique à la machine des fig. 1. et 2, sauf que les liaisons sont agencées de façon que le pis ton 22 soit dans sa position de gauche lors que le galet 15 circule sur la partie supé rieure unie de la crémaillère 10, ce piston ve nant en position médiane lorsque le galet passe sur la rampe 70 et le premier pompage se produisant lorsque le galet passe sur la rampe 71. Lors du mouvement de retour, la descente du galet 15 sur 71 ramène le piston 22 en position médiane et le deuxième pom page se produit lorsque le galet descend sur 70.
Dans cette variante, il n'y a que deux courses de pompage normalement égales à chaque va-et-vient des pistons libres, mais le fonctionnement est, à part cela, le même que celui de la machine des fig. 1 et 2. La variante à laquelle se rapporte la fig. 4 est identique à celle de la fig. 3, sauf que la came ne présente qu'une seule rampe continue 73, le fonctionnement est le même que dans le cas de la fig. 3. Il est clair que la rampe 73 devra être assez longue pour qu'elle vienne sous le galet 15, quelle que soit la lon gueur de la course des pistons libres lorsque la machine marche.
La machine des fig. 1 et 2 est un auto- générateur de gaz chauds sous pression à pis tons libres comprenant un cylindre moteur central 75 et des cylindres compresseurs 76 et accumulateurs 83 disposés de part et d'au tre du cylindre 75. Chaque piston libre com prend un élément moteur 79, un élément com presseur 78 et un élément accumulateur 77 coulissant dans les cylindres respectifs. Les cylindres compresseurs fournissent l'air de balayage et d'alimentation du cylindre mo- teur 75 qui fonctionne à deux temps et four nit un mélange sous pression d'air et de gaz de combustion.
On voit en 80 la pompe d'injection du combustible, en 81 la pompe à combustible et en 82 l'alimentation en air à haute pression pour la conduite 29. Un réservoir 84 fournit de l'huile à la pompe 81. Dans certaines conditions, le déplacement du piston 25 de la machine des fig. 1 et 2 peut être trop sensible aux caractéristiques de course, ce qui fait que la machine pré sente un effet galop au ralenti.
La variante à laquelle se rapporte la fig. 5 comprend un dispositif servant à amortir l'action du pis ton 25, grâce à quoi son déplacement est moins sensible aux conditions de trop grande ou trop petite course et l'on supprime en con séquence le galop. Dans cette variante, les chambres 23' et 24' et le piston 25' corres pondent aux chambres 23 et 24 et au piston 25 de la fig. 2 et les orifices 39' et 42' correspondent aux orifices 39 et 42 de cette figure.
Sur chacune des tiges 26', de chaque côté du piston 25' et près de celui-ci, il y a un piston plus petit 85 faisant saillie à travers la paroi d'extrémité des chambres respectives 23' et 24' pour pénétrer dans les chambres 86 et 87, ce qui fait que le dépla cement vers l'extérieur des pistons 85 dans ces chambres provoque un déplacement de l'huile qui s'y trouve. La chambre 87 com munique, par un orifice 88, avec une cham bre 89, tandis que la chambre 86 débouche par l'orifice 90 clans une chambre 91. Les chambres 89 et 91 sont séparées par un tiroir cylindrique 92, normalement maintenu en position neutre au moyen de ressorts 93 se trouvant à chaque extrémité.
Le tiroir ou pis ton 92 présente une gorge centrale 94 ,qui, lors -du déplacement du tiroir, assure la coni- munication entre une ou l'autre des ouver tures d'étranglement 95 et 96 et un orifice d'échappement<B>97.</B> Les orifices 95 et. 96- com muniquent respectivement avec les chambres 24' et 23', tandis que l'orifice 97 communi- que avec un passage 98 et une conduite 99 conduisant à un espace dans lequel règne la pression atmosphérique, par exemple, au ré servoir à huile 84.
Des orifices de décharge 100 et 101 débouchent., respectivement, des chambres 89 et 91 dans le passage 98 et ils sont. comina.ndés par des pointeaux<B>102.</B> Les ouvertures d'étranglement 95 et 96 sont en forme de fentes disposées dans le sens de la longueur du tiroir 9\?, comme on le voit sur la fig. 6. Pour le reste, cette variante est iden tique à la machine des fig. 1 et 2.
Le fonctionnement est le suivant: En sup posant que le piston 25' est amené à se dé placer vers la gauche par suite d'un état de trop longue course des pistons libres, comme on l'a expliqué plus haut, le piston de gau che 85 fait passer de l'huile de la chambre 87 par l'orifice 88 dans la chambre 89. Du fait de la restriction de l'orifice 100 par le pointeau 102, le volume de la chambre 89 augmente temporairement par addition d'huile et, par suite, le tiroir 92 provoque la compres sion du ressort d'équilibrage opposé 93 en provoquant un déplacement vers la droite et découvrant, par suite, l'orifice 96. On obtient ainsi une communication directe de la cham bre 23' par l'ouverture d'étranglement 96 et les conduites 97, 98 et 99, jusqu'à un échap pement à pression atmosphérique.
La pour suite du pompage de l'huile par le piston 22 (fig. 2) ne produit alors qu'un déplacement très continu du piston 25', étant donné qu'une quantité relativement grande de l'huile passe par l'orifice 96. Le tiroir 92, du fait de l'ac tion d'équilibrage des ressorts 93, se met en position neutre lors de la cessation du déplace ment du piston 25'. Ce déplacement du tiroir est permis par l'échappement lent de l'huile par l'orifice 100. Un mouvement de retour du piston 25' est également retardé par une action identique à celle ci-dessus décrite, sauf que le dispositif fonctionne clans l'ordre in verse. On voit que le réglage de la pression dans les accumulateurs ne se fera pas par à coups, grâce au déplacement amorti et ré glé du piston 25'.
Dans la variante de la machine des fig. 1 et 2 à laquelle se rapporte la fig. 7, une cré maillère 110 de synchronisation des pistons libres présente une came en saillie 111; un galet 112 porte sur cette crémaillère et sur la came et est porté lui-même par une chape 113 munie d'un bras en saillie 114. La chape 113 porte, par l'intermédiaire d'un bras pivo tant 115, contre l'extrémité inférieure d'une tige coulissante 116, en soulevant cette tige contre l'action d'un ressort 117, lorsque le galet passe sur la came 111. Après un mou- vement perdu déterminé d'élévation de la tige 116, celle-ci vient porter contre l'extrémité inférieure d'une tige 118 en provoquant la montée d'un piston 119 placé dans une cham bre 120, contre la tension d'un ressort 121.
La chambre 120, du côté où se trouve le res sort, communique avec une chambre 122 par un orifice 123 et, de l'autre côté du piston, il y a une communication avec cette chambre 122 par un passage 124 qui, par deux orifices 125 et 126, communique avec la chambre 122. L'orifice 125 est réglé par un pointeau 127 réglable manuellement et l'orifice 126 est commandé par une soupape de retenue 128 empêchant un écoulement par l'orifice 126 du passage 124 vers la chambre 122. La cham bre 122 communique avec une source d'ali mentation en huile sous pression par une con duite 130 correspondant à la conduite 54 des fig. 1 et 2. Une tige 121 fait saillie du côté du piston 119 où se trouve le ressort et pré sente au-delà de la chambre 120 deux fentes 132 et 133 espacées clans le sens de la lon gueur de la tige.
D'un côté de la tige 131 se trouve un boîtier 134 présentant un passage 135 communiquant par une conduite 136, , -correspondant à la conduite 30 des fig. 1 et 2 avec les accumulateurs 83 de la machine. Ce passage communique avec une conduite d'ali mentation en air sous pression 137, par une soupape à aiguille 138, normalement fermée, et avec une conduite 139 allant à l'atmo sphère, par une soupape à aiguille 110 nor malement fermée.
Les soupapes 138 et 140 s'ouvrent par déplacement des leviers cou dés respectifs 141 et 142 dont les bras font. saillie librement dans les fentes 132 et 133 pour assurer une liaison à mouvement perdu avec la tige 1.31 lorsque celle-ci se déplace. Le bras 111 de la. chape 113 est. relié par un levier coudé 143 et une bielle 144 à un pis ton 145 se déplaçant dans une chambre 146 communiquant, par une conduite 147, avec le réservoir de balayage 148 de la machine dans lequel l'air est refoulé par les éléments compresseurs 78 des pistons libres.
Un ressort 149 agit sur le piston 145 contre la pression qui règne dans la chambre 146. Cette variante fonctionne de la façon sui vante: Lorsque les pistons libres sont au voi sinage immédiat des extrémités de leurs cour ses de compression, la. came 111 vient porter contre le galet 112 et soulève la tige 116. Cette tige, lorsque son mouvement perdu a été rattrapé, appuie sur la tige 118 et soulève ainsi le piston 119 qui refoule de l'huile de la chambre 120, au-dessus du piston dans la chambre 122. En même temps, de l'huile pé nètre dans la chambre 120 du côté inférieur du piston par l'orifice 126, commandé par la soupape de retenue 128. Lors de la course de retour de la crémaillère 110, les tiges 116 et 118 cessent d'être en contact.
La tige 118 est poussée vers le bas par le ressort 121, mais elle ne peut revenir que lentement, à mesure que l'huile s'échappe par l'orifice ré glé 125. Le piston 119 a donc ainsi un faible déplacement aller et retour qui tend à se cen trer autour d'une position fixe. Si à la fin de la course de compression les pistons libres atteignent sans les dépasser leurs points morts intérieurs normaux déterminés, les déplace ments de la tige 131 sont tels qu'il n'est pals transmis de mouvement aux leviers 141 et 142 du fait de leur liaison à mouvement perdu avec la tige. Si les pistons s'arrêtent plus tôt pendant leurs courses de compression, le galet 112 n'est pas soulevé à la hauteur nor male par la came 111.
Pendant la course sui vante, la tige 118 descend vers la tige 116 plus bas qu'il n'est normal et le levier coudé 141 fait alors ouvrir la soupape l38 pour laisser passer de l'air sous pression de la conduite 137 à la conduite 135 et, en consé quence, aux accumulateurs de la machine. Si les pistons libres effectuent une trop longue course, la came 111 avance vers la droite au delà de sa position normale, provoquant ainsi un soulèvement tel du galet 112 que le mou vement transmis à la tige 131 actionne le levier 142 faisant ouvrir la soupape d'évacua tion 140 et laissant l'air s'échapper du pas sage 135 et des accumulateurs dans l'atmo sphère.
Lors d'une augmentation de pression dans le réservoir de balayage 148, le piston 145 descend dans sa chambre en provoquant ainsi un déplacement vers la gauche de la chape 1l3, de sorte que le galet monte plus haut sur la came 111 à chaque course de compression des pistons libres. On voit donc que plus la pression dans le réservoir de ba layage est grande, plus grande est la montée du galet 112 et, par suite, du piston 119 et de sa tige 131, de telle sorte que la pression des accumulateurs se réduit par échappement d'air par le passage 135 jusqu'à ce que la course normale des pistons libres soit réduite conformément à l'augmentation de pression de balayage.
Cette disposition, suivant laquelle la position du galet de la came est modifiée suivant la, pression dans le réservoir du ba layage, pourrait être appliquée de la même façon au galet 15 de la machine des fig. 1 et 2.