Moteur à combustion interne à piston La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne à piston, caractérisé en ce que le piston présente une calotte et au moins une autre partie reliée à l'organe qui est entraîné par le piston, que ladite calotte @et ladite autre partie sont suscep- tibles d'effectuer un mouvement relatif, l'une par rapport à l'autre,
en direction axiale et coopèrent ensemble pour former une première et une seconde chambre, que ledit mouvement relatif dans une direc tion augmente le volume de la première chambre et diminue celui de la seconde chambre et vice versa, que ledit piston présente encore, d'une part, un pas- sage d'alimentation en liquide sous pression qui est relié à un premier conduit d'admission dans ladite autre partie, pour alimenter la première chambre,
et à un second conduit d'admission dans ladite autre partie, pour alimenter la seconde chambre, l'ouver ture de chacun desdits conduits d'admission étant commandée par une soupape de retenue, et, d'autre part, un premier passage d'évacuation dont l'ouver ture est commandée par une soupape d'échappement et reliant la première chambre à un espace maintenu sous basse pression,
un second passage d'évacuation reliant la seconde chambre à un espace maintenu sous basse pression et des moyens pour empêcher pratiquement le passage du liquide d'une desdites chambres à l'autre.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention et deux variantes.
La fig. 1 montre le piston de cette forme d'exé cution en coupe axiale. La fig. 2 est une coupe axiale de ce même pis ton, perpendiculaire à celle de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe en plan suivant<B>A -A</B> de la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe axiale d'une variante du piston des fig. 1 à 3.
La fig. 5 est une coupe en plan suivant la fig. 4. La fig. 6 est une vue en coupe axiale d'une autre variante du piston des fig. 1 à 3.
Le piston représenté aux fig. 1, 2 et 3 comprend deux parties, principales., disposées l'une dans l'autre, chacune en forme de dé, ayant chacune, leur extré- mit6 ouverte tournée du côté de l'organe entraîné par le piston.
L'extrémité fermée 6 de la partie extérieure 5 forme la tête du piston et est munie de segments. La partie intérieure 1 peut coulisser axialement à l'intérieur de la partie extérieure; elle est articulée, au moyen d'un tourillon 2, au pied 3 de la bielle 4.
Le mouvement axial de la partie extérieure par rapport à la partie intérieure modifie le volume de l'espace libre dans le cylindre au-dessus de la tête 6.
Une chambre 7 est formée entre la face extérieure du fond de la pièce intérieure 1 et la face intérieure du fond de la tête 6, tandis qu'une cham bre annulaire 8 est ménagée entre un retrait du bas de la paroi de la pièce intérieure et une bague 16, s'étendant vers l'intérieur, vissée au bas de la jupe de la partie 5.
Un passage 9 pour l'huile est pratiqué dans la bielle 4 reliant le circuit de graissage sous pression du moteur au pied de bielle<B>;</B> de là, par un passage annulaire 10 entourant la bague de palier, l'huile pénètre dans un trou 10a pratiqué dans le pied de bielle.
Sur la surface extérieure du pied de bielle, qui est en partie cylindrique ou sphérique, prend appui une pièce creuse 10b, formant une coupelle autour du trou. Cette pièce creuse est ajustée de façon à pouvoir coulisser dans un logement que présente la face intérieure du fond de la pièce inté rieure du piston et est pressée contre le pied de bielle par un ressort 10c.
L'huile passe par un con duit 10d, pratiqué dans la pièce intérieure, et atteint une soupape de retenue par laquelle elle pénètre dans la chambre supérieure. L'huile pénètre par un conduit 10d, une autre soupape de retenue 12, et un passage, dans la chambre annulaire 8.
Pour limiter la pression produite dans les chambres à huile par les forces d'inertie de l'huile dans la bielle, en particulier dans les moteurs à hauts régimes, le sou lèvement des soupapes de retenue peut être limité ou, en variante, des étranglements peuvent être dis posés en des points convenables des passages pour l'huile dans le piston ou dans la bielle.
La surface extérieure de la pièce intérieure pré sente un dégagement annulaire pratiqué entre la chambre annulaire 8 et la tête de la pièce intérieure, et qui ménage ainsi deux portées 18 et 19 pour empêcher l'huile de passer de la chambre 7 dans la chambre 8 et vice versa ; un évent 17 est pratiqué dans la paroi de la pièce intérieure pour éviter que se produise une pression en cas de manque d'étan chéité des portées, pression qui provoquerait un effort sur les parois des deux parties du piston.
Lorsquei les parois des deux parties du piston peu vent être suffisamment épaisses pour résister à cet effort, le dégagement annulaire et l'évent 17 peuvent être supprimés, ce qui améliore l'étanchéité des deux chambres à huile.
Des segments pourraient en outre être utilisés pour assurer l'étanchéité entre les deux parties inté rieure et extérieure du piston.
L'évacuation de l'huile hors de la chambre supé rieure s'effectue au moyen d'une soupape d'échap pement comprenant des disques circulaires 13 d'acier à ressort, de diamètre décroissant progressivement, disposés coaxialement avec la pièce inférieure 1 et qui forment une partie de sa surface supérieure.
Le disque circulaire de dessus prend appui par sa p6ri- phérie sur un siège annulaire 14 ; l'huile traversant cette soupape passe par des trous 15 pour rejoindre le carter du moteur. L'échappement de l'huile de la chambre inférieure se fait, vers le bas, par un jeu suffisant ménagé entre la pièce intérieure du piston et l'anneau 16.
L'évacuation de l'huile par ce pas- sage est limitée en dimensionnant ce jeu convenable- ment. On pourrait aussi empêcher les fuites en utili- sant des segments d'étanchéité, la plus grande partie de l'échappement se faisant alors par un orifice d'étranglement soit vers le bas directement dans le carter,
soit vers le haut à travers un ou plusieurs évents pratiqués dans la partie intérieure du piston, communiquant avec le carter.
Le fonctionnement de cette forme d'exécution est le suivant Durant la dernière partie de la course d'échap pement et la première partie de la course d'admission qui la suit, la force due à l'inertie de la. partie exté rieure du piston et l'inertie de l'huile dans la cham bre supérieure et, dans une certaine mesure, l'inertie de la colonne d'huile dans la bielle,
agissent sur l'huile se trouvant dans la chambre inférieure pour provoquer l'échappement hors de cette chambre d'une certaine partie de l'huile qu'elle contient, per mettant ainsi un déplacement de la partie extérieure du piston vers le haut par rapport à la partie inté- rieune, d'une petite quantité de l'ordre de quelques millièmes de millimètre. Simultanément, le volume de la chambre supérieure augmente et de l'huile passe par la soupape 11.
Si la charge du moteur vient juste d'être réduite, de sorte que la pression maximum est inférieure à celle nécessaire au fonc- tionnement de la soupape d'échappement 13, ce qui est la condition pour laquelle une augmentation du taux de compression est désirée, le processus se répète sans autre, lors de chaque cycle du moteur, jusqu'à ce que le taux de compression donnant la pression maximum prédéterminée, qui actionne la soupape d'échappement,
soit atteint. Le léger mou vement vers le haut augmente légèrement le taux de compression au-dessus de la valeur désirée; à partir de ce moment-là, la pression maximum dans le cylindre dépasse légèrement la valeur nécessaire pour vaincre la soupape d'échappement 13 qui s'ouvre alors et laisse s'échapper une petite quantité d'huile, ce qui fait redescendre la partie extérieure du piston d'une petite,
quantité par rapport à la partie inté rieure. Si la charge du moteur reste à sa valeur inférieure, la partie extérieure du piston continue à se déplacer très légèrement vers le haut et vers le bas, lors de chaque cycle, par rapport à la partie intérieure, sa position moyenne relative étant celle qui donne la pression maximum dans le cylindre déterminée par la pression d'ouverture de la soupape d'échappement 13.
Si le papillon du moteur est alors ouvert, la pression dans le cylindre tend à augmenter beaucoup au-dessus de la valeur nécessaire pour ouvrir la sou pape d'échappement 13, mais comme cette soupape s'ouvre alors et permet un échappement important, l'huile s'échappe rapidement de la chambre 7, de sorte que la partie extérieure du piston descend rapi dement par rapport à la partie intérieure et de l'huile passe par la soupape 12 dans la chambre 8.
Ce déplacement relatif des deux parties augmente le volume de la chambre de compression et main tient ainsi la pression maximum dans le cylindre au voisinage de la pression désirée.
Le piston se règle ainsi de lui-même, relative ment lentement, lors d'une réduction de la charge du moteur, la vitesse de réglage étant déterminée par la section du passage d'échappement hors de la chambre inférieure. Il n'y a pas de nécessité à accroître rapidement le taux de compression; de plus, un important mouvement relatif vers le haut de la partie extérieure du piston, à chaque cycle, serait indésirable puisque, à charge constante, il aurait pour corollaire un mouvement d'une même ampleur vers le bas à chaque cycle également, et, par conséquent, une appréciable déperdition de puis sance en raison du pompage de l'huile.
Par contre, il est préfé.rabe que le piston puisse répondre aussi vite que possible à une soudaine accélération de l'admission de carburant pour éviter une pression excessive dans le cylindre et la détonation qui en résulterait et/ou de hautes sollicitations. La vitesse de réglage est déterminée par la soupape d'échap pement 13.
La disposition décrite ci-dessus donne une réaction très rapide en raison de la grande sur face périphérique découverte lors d'un petit dépla cement, sans l'effet différentiel qui fait que certains types de soupapes ferment à une pression sensible ment plus basse que la pression d'ouverture.
Jusqu'à ce que le taux de compression minimum choisi soit atteint, la partie du piston soumise à la pression des gaz est portée par l'huile se trouvant dans la chambre supérieure 7 ; c'est pourquoi la pression des gaz ne produit pas de tensions dans la tête, laquelle sert uniquement à séparer les gaz de l'huile. La tête est ainsi destinée à ne supporter que ses propres tensions d'inertie et celles de l'huile, qui toutes deux agiront sur elle vers l'extrémité de la course d'échappement et pendant la première partie de la course d'admission.
Quand un taux de com pression minimum est atteint, la surface intérieure de la tête de la partie extérieure du piston repose sur des, surfaces adéquates prévues au haut de la partie intérieure.
La construction de la variante représentée aux fig. 4 et 5 est analogue à celle du piston des fig. 1 à 3. L'échappement de l'huile hors de la chambre de volume variable supérieure 7 se fait directement par des soupapes 13 dans l'espace situé à l'intérieur de la pièce intérieure 1 et de là vers le carter. L'huile arrive depuis la coupelle dans la chambre 7 par un conduit commandé par la soupape de retenue 11 et un écoulement d'huile de refroidissement en direction de la tête du
piston se fait au moyen d'une tige à trou central 24 qui est fixée, par une extrémité, sur le fond de la partie extérieure 5 du piston et qui coulisse dans un trou pratiqué dans la partie intérieure ;l'huile est conduite par cette;
tige de l'axe du piston 2 à des passages radiaux 2,6 ménagés entre la surface intérieure du fond 6 de la pièce exté rieure 5 et une plaque rapportée 25 rainurée radia- lement, qui prend appui contre cette surface, la pla que formant la paroi supérieure de la chambre supé rieure 7.
Les passages radiaux de refroidissement 26 servent à l'évacuation de l'huile en direction d'un espace annulaire 28 dans lequel l'huile est brassée ; de là, elle refroidit la jupe du piston pour être ensuite évacuée vers le carter par des passages 27.
Dans cette variante, comme dans le piston des fig. 1 à 3, la tête du piston est exempte de tensions, la charge du gaz, transmise à l'huile par l'intermé- diaire du fond 6 et de la plaque munie de passages, produisant seulement une compression de ces pièces. Par conséquent, la tête du piston peut être plus mince que dans un piston ordinaire ;
un flux donné d'huile de refroidissement est ainsi plus efficace et maintient la face du piston regardant la chambre de combustion à des températures admissibles.
Dans. cette variante, l'huile parvient à la chambre de volume variable inférieure 8 par un conduit commandé par la soupape de retenue 12 et peut s'en échapper par un orifice d'échappement 29 réglable qui permet un réglage de la vitesse du retour en place de la tête du piston lors, d'une dimi nution de la charge.
Dans la variante de la fig. 6, la soupape de retenue 12, commandant le conduit d'admission d'huile allant à la chambre de volume variable infé- rieure 8, est disposée à l'intérieur du tourillon 2 du piston 2, tandis que le conduit d'admission d'huile en direction de la chambre supérieure 7 est com mandé par une soupape de retenue 11 et par l'ori fice étranglé pratiqué dans la plaque 11a ;
à part cela, la disposition est analogue à celle du piston des fig. 1, 2 et 3, l'échappement d'huile hors de la chambre 8 se faisant par le faible jeu entre la par tie 1 et la bague 16.
Dans le cas d'un moteur à allumage par com- pression à quatre temps, alimenté par le déplace ment positif d'un, compresseur entraîné mécanique ment par le moteur, la quantité et la pression de l'air d'alimentation restent sensiblement les mêmes à toutes les, charges du moteur et sont nécessairement celles qui sont exigées pour la pleine charge.
A charge partielle, un travail inutile est absorbé par la compression de l'air qui n'est pas nécessaire pour la combustion. ou pour le balayage, de sorte que le rendement du cycle est inférieur au maximum.
En munissant le moteur d'un compresseur à rendement variable, en lieu et place du dispositif normal d'ali mentation, on peut réduire la quantité d'air fournie au moteur lors des charges partielles et ainsi réduire la puissance absorbée par le compresseur avec un accroissement consécutif du rendement du cycle.
Cependant, seule une réduction limitée de la quan- tité d'air peut être tolérée par le moteur sans que la température et la pression de l'air s'abaissent trop pour le taux de compression relativement faible choisi pour les conditions de pleine charge, et qu'el les se maintiennent aux valeurs auxquelles une com bustion satisfaisante peut s'opérer.
Une forme d'exécution particulière du moteur selon l'invention, analogue par exemple à celle à laquelle se rapportent les fig. 1 à 3, pourrait être munie d'un compresseur d'alimentation à débit variable. Ceci, en combinaison avec la compression variable obtenue au moyen du piston décrit,
per- mettrait non seulement d'améliorer le rendement du cycle par la. réduction de la quantité d'air, mais en outre d'abaisser la limite à laquelle cette quantité peut être réduite.
Dans ce cas, la compression varia ble obtenue au moyen du piston du moteur décrit permettrait le plein emploi de l'alimentation variable et vice versa, puisque la réduction de la quantité d'air aux charges partielles produite par l'appareil d'alimentation variable permettrait au piston décrit rendant la compression variable d'établir des taux de compression supérieurs à ceux qui pourraient être utilisés avec des
quantités d'air normales, ce qui con- duit aux conditions de température et de pression nécessaires pour une combustion satisfaisante.