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"Moteur à deux temps. "
La présente invention se rapporte à un moteur à deux temps susceptible de fournir de grandes puissances avec un nombre de tours élevé.
Les moteurs à gaz à grande puissance, de l'ordre de plusieurs milliers de chevaux-vapeurs, connus jusqu'ici, marchaient lentement et possédaient par conséquent des di- mensions et un poids très considérables, de sorte que leur prix de revient était très élevé et leur montage coûteux.
On sait que, pour des nombres de tours élevés, les dimen- sions du moteur sont plus réduites; aussi s'est-on efforce de construire des moteurs à r,égime plus rapide. Toutefois @
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les tentatives de réalisation pratique ont échoué en raison de l'incompatibilité des formes de construction envisagées.
Une des difficultés principales, à laquelle on se heurtait en cherchant à atteindre le but en question était que les organes de distribution, à grand débit, du gaz et de l'air possédaient des dimensions et un poids tels que, pour un nombre de tours élevé, il n'était plus possible de neutraliser l'accélération des masses. La présente invention permet d'écarter ces difficultés en opérant uniquement au moyen de lumières et du piston moteur, sans l'intervention d'autres organes de distribution, la distribution de la to- talité de l'air admis, l'air de balayage y compris, ainsi que des gaz d'échappement. On évite ainsi l'accélération des masses pour les organes de distribution commandant l'admis- sion de l'air et l'échappement.
Quant à la soupape d'admis- sion de gaz qui, pour les grandes puissances, doit livrer passage à un débit de gaz appréciable, on écarte la diffi- culté à son sujet en admettant les gaz le plus rapidement pos- sible après la fermeture des lumières d'échappement. De ce fait, d'une part, le temps disponible pour l'admission du gaz suffit largement pour permettre l'emploi d'un organe de distribution de petites dimensions et, d'autre part, la pres- sion du gaz reste relativement réduite, de sorte qu'il suffit d'employer un petit compresseur. En outre, il reste assez de temps pour que le gaz et l'air puissent se mélanger dans la chambre de travail du cylindre avant l'allumage.
Il importe, en outre, que la soupape à gaz soit munie d'une commande à action positive. Seule une telle com- ,mande est à même d'assurer l'invariabilité du moment de l'ad- mission du gaz qui, ainsi que cela résulte de ce qui vient d'être dit plus haut, est d'une grande importance pour le
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fonctionnement du moteur, et ce n'est qu'avec une telle com- mande que le moteur peut atteindre un nombre de tours élevé.
Les soupapes dadmission de gaz automatiques ou celles qui s'ouvrent sous l'action de la pression régnant dans le cylin- dre et ne possèdent pas d'organes de commande extérieurs ac- tionnés positivement, ne conviennent donc pas.
Une troisième condition est encore requise pour rendre vraiment efficace et pratiquement utilisable un grand moteur du genre spécifié. Il faut en effet disposer d'une quantité suffisante d'air de balayage du cylindre, qui soit notablement plus grande que le volume engendré par le piston.
A titre d'exemple il peut être mentionné que des essais ont montré qu'on obtient de bons résultats pour une quantité 1, 3 fois plus grande que celle du volume engendré par le piston.
.On ne peut donc employer, dans le cas envisagé, des moteurs dans lesquels l'air de balayage est aspiré et comprima de la manière connue., dans le carter du vilebrequin, la partie inférieure du cylindre communiquant alors constam- ment avec le carter du vilebrequin et le piston, animé de son mouvement de va-et-vient,, y produisant un effet d'aspira- tion et de compression. Dans ce cas on ne peut aspirer, bien en- tendu., qu'une quantité d'air qui, au plus grand maximum, correspond au volume du cylindre, mais ne dépasse jamais ce volume. Aussi est-il indispensable que, dans le nouveau moteur, l'air de balayage soit fourni par une pompe spéciale de puis- sance suffisante.
L'emploi d'une telle pompe spéciale à air de balayage présente en outre l'avantage que, dans les moteurs polycylindriques, elle est à même d'alimenter d'air de balaya- ge tous les cylindres, à condition qu'elle soit dimensionnée convenablement. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir pour chaque cylindre une pompe de balayage spéciale.
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La combinaison des caractéristiques précitées, à savoir,-la distribution, au moyen de lumières commandées par le piston moteur, de l'air admis et de l'échappement, l'ad- mission du gaz, immédiatement après la fermeture des lumiè- res d'échappement, à travers une soupape commandée positive- ment, et la disposition d'une pompe spéciale pour l'air de balayage, qui alimente d'air de balayage chaque moitié du cylindre et y envoie un volume d'air supérieur à celui dé- placé par le piston,-donne lieu à une nouvelle forme de construction de moteur à gaz, qui permet d'atteindre des nombres de tours élevés ainsi qu'une grande puissance.
Les dessins annexés montrent des exemples d'exécu- tion de l'invention.
La Fig. 1 montre en coupe les parties essentielles d'un moteur à deux temps à double effet, certaines parties étant représentées en élévation.
Le cylindre 1 comporte à sa partie médiane quatre lumières superposées 2,3, 4 et 5, dont celles désignées par 3 et 4 sont destinées à admettre l'air de balayage dans le cylindre. L'air de balayage nécessaire est envoyé par la souf- flerie 6, à travers la conduite 7, aux lumières 3 et 4. Dans la conduite 7 est intercalé un collecteur 8.
Les lumières 2'et 5 sont des lumières d'échappement.
Par ces lumières les gaz brûlés s'en vont du cylindre dans les conduites d'échappement 9 et 10 et, de là, dans l'atmos- phère. Dans ces conduites sont intercalés les réservoirs collecteurs 11 et 12.
A chaque extrémité du cylindre est montée une soupa- pe d'admission de gaz ; celle de dessus est désignée par 13 et celle de dessous par 14. Dans le cylindre se déplace le piston 15 qui, de la. manière connue, actionne, au moyen de la tige de piston 16 et de la bielle 17, la manivelle 18 et
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le vilebrequin 19. Le sens de la rotation est indiqué par la flèche 20.
Le bord inférieur du piston 15 commande les lumiè- res .2 et 3, et son bord supérieur commande les lumières 4 et 5; les lumières se découvrent lorsque le bord correspondant du piston se déplace vers le milieu du cylindre et elles se ferment lorsque le bord correspondant du piston se déplace vers le bas ou vers le haut. Ce processus sera décrit dans la suite avec plus de détail.
La commandedes soupapes 13 et 14 s'effectue à l'ai- de des dispositifs suivants :
La poulie 21 calée sur le vilebrequin 19 commande par l'intermédiaire de la transmission 22 la poulie,23, de même diamètre. A celle-ci est fixée la came 24 qui tourne, par conséquent, à la même vitesse angulaire que l'arbre 19:.
Sur la périphérie de la came .appuient, en deux points diamé- tralement opposés, des galets 25 et 26 dont chacun est fixé à un système de transmission à leviers. Le système de leviers coopérant avec la soupape supérieure 13 est constitue par les leviers 27 et 28 ainsi que par la bielle 29, tandis que la soupape inférieure 14 est commandée par le levier unique 31.
Les extrémités des leviers 28'et 31 appuient sur les tiges respectives 30 et 32, les soupapes 13 et 14. En outre, un bossage 33 est fixé à la périphérie de la came 24.
Lorsque la came 24 tourne dans le sens de la flèche, le bossage soulève d'abord le galet supérieur 26 et, -ainsi.- que le dessin l'indique clairement, il ouvre de cette manière, pour une courte durée, la soupape 13. Après une rotation de 180 , le bossage rencontre le galet 25 et ouvre la soupape 14 qui se referme après le passage de la came.
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Le compresseur 34 aspire le gaz par la conduite 35 et le refoule, par la conduite 36 et les deux branches 37 et 58, vers les soupapes 13 et 14. Lorsque celles-ci s'ouvrent, le gaz entre dans le cylindre. Dans le tuyau 36 est monté le réservoir collecteur 39 en vue d'éviter les coups de bélier dans les conduites 36, 37 et 38.
On décrira maintenant le fonctionnement du moteur en examinant ce qui se passe dans la moitié supérieure du cylindre. On supposera que le piston se trouve au bas de sa course, son bord supérieur occupant la position 40. L'air de balayage entre alors par la lumière 4 dans le cylindre 1 et chasse de celui-ci les gaz brûlés, dans la direction indiquée par les flèches.
Lorsque le piston se déplace vers le haut, son bord supérieur recouvre, dans la position 41, la lumière d'échap- pement 5. A cette position correspond la position, représen- tée sur le dessin, de la bielle 17, de la manivelle 18 et de la came 24 avec son bossage 33. A ce moment la soupape à gaz 13 commence à se soulever sous l'action du bossage 33 qui, ainsi que cela a été décrit plus haut, agit sur le galet 26 et les systèmes de transmission à leviers 27, .29, 28, 30, et du gaz entre le cylindre. L'admission de gaz cesse lors- que le bord supérieur du piston arrive sensiblement en 43.
Suivent alors la compression de la charge contenue dans le cylindre et ensuite, un peu .avant le point mort du piston, l'allumage et l'explosion, après quoi le piston redescend.
Aussitôt que le bord supérieur du piston .atteint la position 42, les gaz brûlés s'écoulent par la lumière 5 dans la con- duite d'échappement 10; ensuite, dans la position 41, la lu- mière 4 se découvre et de l'air de balayage pénètre dans le cylindre pour chasser le reste des gaz brûlés. Puis le cycle recommence.
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La construction de moteur à gaz qui vient d'être décrite diffère notamment de celle des moteurs plus anciens, abstraction faite d'autres caractéristiques, par le fait que l'admission du gaz commence aussitôt que le cylindre se ferme hermétiquement. Dans les moteurs plus anciens, l'admission du gaz avait lieu soit alors que le cylindre était encore à l'échappement, de manière qu'il pouvait se produire des pertes de gaz par échappement, soit avec un retard tel que la pé- riode de compression touchait déjà à sa fin, de sorte qu'une forte pression régnait déjà dans le cylindre, ce qui exigeait que le gaz fût fortement comprimé avant son -admission*
Le fonctionnement de la moitié inférieure du cylindre est, bien entendu, exactement le même que celui décrit pour sa moitié supérieure.
La Fig. 2 montre un moteur à deux temps qui, lui aussi, présente toutes les caractéristiques de l'invention, mais qui, en outre, comporte encore un dispositif pour l'ad- mission d'air après fermeture des lumières d'échappement lors- que, dans la moitié supérieure du cylindre, le piston se dé- place vers le haut ou lorsque, dans la moitié inférieure, il se déplace vers le bas. Ce dispositif est constitué par une lumière 44 pour la moitié supérieure.du cylindre et par une lumière 45 pour sa moitié inférieure. Les deux lumières sont commandées chacune par un robinet - le robinet 46 corres- pondant à la lumière 44 et le robinet 47 à la lumière 45.
Ces robinets sont commandés, par l'intermédiaire d'un dispo- sitif non représenté mais connu en soi-même, par le vilebre- quin 19, de telle manière qu'au moment propice l'air soit envoyé de la conduite 48 dans le cylindre. Ceci peut avoir lieu en même temps que l'admission du gaz par la soupape 13 ou 14, ou avant cette admission, ou encore, si l'on reporte
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les lumières plus loin vers les extrémités du cylindre, après que cette admission s'est produite.
Les deux figures montrent un moteur monocylindrique.
Bien entendu, le moteur peut aussi être polycylindrique, plusieurs cylindres verticaux juxtaposés agissant alors, de ma- nière connue, sur le même vilebrequin. Bien entendu il suffit alors de ne prévoir qu'une seule soufflerie de balayage et un seul compresseur de gaz pour tous les cylindres.
Au lieu d'un moteur à double effet, on peut aussi construire un moteur à simple effet qui présente, sans aucun changement, les caractéristiques de l'invention. Il est inu- tile de décrire séparément cette forme d'exécution, sa cons- truction se comprenant aisément.
On peut en outre, sans s'écarter de l'idée de l'in- vention, appliquer à celle-ci des dispositions constructives connues qui, ici comme ailleurs, peuvent donner lieu à des avantages. Ainsi, comme c'est représenté sur la Fig. 3, on peut monter dans les conduites d'échappement 9 et 10 respec- tivement, à proximité des lumières.2 et 5, des robinets 49 et 50 qui fonctionnent de manière à obturer les lumières d'échap- pement chaque fois que le piston vient de recouvrir la lumiè- re de balayage correspondante.
L'admission du gaz peut déjà commencer avant que le bord du piston n'ait recouvèrt les lumières d'échappement, car maintenant, ainsi qu'on vient de le dire, la communication du cylindre avec les conduites d'é- chappement se trouve coupée par les robinets 49 et 50.
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