Moteur à combustion interne à deux temps, à grande vitesse et à allumage par eompr ession. La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne à deux temps, à grande vitesse et à allumage par compres sion, présentant .dans la culasse du cylindre une chambre de combustion dans laquelle débouche un injecteur de combustible, prati- quement la, charge complète d'air étant for cée dans cette chambre à .la fin,
de la course de compression du piston moteur, cette charge d'air s'introduisant dans le cylindre à tra vers des lumières .ménagées dans la paroi de celui-ci, par une pompe du type à déplace ment.
Le moteur faisant l'objet de la. présente invention est caractérisé en ce que la chambre de combustion présente une lumière -d'échap pement commandée par une soupape dont le <I>siège</I> est disposé au fond d'un logement cylindrique, la soupape présentant une partie cylindrique correspondant à ce logement de façon qu'après que la, soupape se soit levée de son siège, elle doive d'abord se déplacer sur une idi@stancedéterminée avant que la lumière d'échappement soit ouverte pour per mettre la sortie des :
gaz d'échappement et en ce que la pompe comporte un cylindre dans lequel va et vient un piston et qui débite de .l'air aux lumières ménagées dans la paroi du cylindre, par l'intermédiaire d'un passage de transfert commandé par une soupape.
Dans un moteur à deux temps .à grande vitesse, présentant une soupape -d'échappe ment, la période angulaire durant laquelle cette, soupape d'échappement est ouverte est très courte, par comparaison avec le .laps de temps durant lequel la soupape @d'échappe- ment est ouveTte .dans un moteur à quatre temps fonctionnant à la, même vitesse ou même lorsqu'un tel moteur marche à vitesse inférieure.
Or, la, sortie libre -des gaz d'échap pement étant d'importance capitale pour le rendement d'un moteur à deux temps du type indiqué, il est évident, .qu'étant donné le temps minime d'ouverture, une levée adé- quate de la soupape d'échappement est né cessaire pour le bon fonctionnement du mo teur.
On pourrait commander la, soupape d'échappement du moteur sejon l'invention mécaniquement et, dans ce cas, agencer le mécanisme de commande de façon à obtenir, grâce à la. construction selon l'invention. une brande rapidité d'ouverture et de fermeture de cette soupape, donc une levée adéquate de cette soupape, tout en évitant .les accéléra tions brusques indésirables pour le mécanisme de commande, ce qui ne serait guère possible avec une construction de soupape ordinaire.
La .soupape d'échappement pourrait, par exemple, être commandée mécaniquement (le façon que la. lumière d'échappement soit fer mée avant que les lumières d'admission d'air soient recouvertes par le piston moteur lors de sa course vers l'intérieur et, en même temps, on pourrait choisir le ré-;labe de la pompe à air de façon que son piston n'ait pas terminé sa coure de refoulement alors que ,les -lumières d'admission sont encore dé couvertes.
Dans ce cas, on pourrait s'y pren dre de façon que de l'air soit encore débité par la pompe dans le cylindre moteur après fermeture de la, lumière d'échappement, et obtenir ainsi qu'au début de la compression le cylindre moteur contienne une charge d'air à. une pression supérieure à la. pression a.tnio- sphérique. Pour réaliser cela, le piston de la pompe peut être entraîné à partir du vile brequin et exécuter son mouvement de va- et-vient hors @de phase par rapport au piston moteur.
La profondeur du logement --tu fond duquel est situé le siège de la. soupape d'échappement pourrait être choisie de façon que cette soupape ait à se déplacer sur une distance qui est comprise entre '/,; et de sa levée totale avant que la lumière soit ouverte. Comme il a. été décrit dans le brevet suisse no 2192â0, la soupape d'échappement pourrait avoir même axe que le cylindre moteur et la. chambre de combustion pourrait avoir une forme de révolution ayant niénie axe que ce cylindre.
Le dessin annexé représente, à, titre d'exemple, une forme d'exécution du moteur faisant l'objet de la présente invention, et une variante de détail de cette forme.
Fig. 1 est une coupe verticale de ce moteur suivant les axes des cylindres de tra vail et de la, pompe.
Fig. ? est une coupe selon II-II de fig. 3.
Fi,,. 3 est une coupe verticale en bout du moteur.
Fib. 4 est une coupe transversale selon de fic. 1.
Fib. 5 est une coupe verticale, à plus grande échelle, montrant la chambre de combustion.
Fi<B>el</B> ù#. 6 est une vue analogue @L la fib. 5, montrant une variante de la. chambre de com bustion.
Le moteur représenté comprend un cylin dre A pourvu d'une chemise P, dans laquelle sont pratiquées des lumières B', à travers lesquelles de l'air de balayage entre dans le cylindre lorsque ces lumières sont décou vertes par le piston C. La culasse D du cylindre est démontable et présente une chambre de combustion E. .du type ouvert, c'est-à-dire que cette chambre communique avec le cylindre par une ouverture de dia mètre important.
Cette chambre de eombus- tion E a une forme de révolution et même axe que le cylindre :1. Cette chambre de coml)u.tion est muni < - (l'une lumière d'échap- peinent F,
ayant même axe que le cylindre et commandée par une soupape d'échappe nient G. La lumière d'échappement F dé- bouclle d@ms le collect(--ur. d'échappement F'. La soupape d'échappement G est actionnée. par un. arbre à, came Ci.
De l'air de ba.la@,abe est fourni au e.ylin- dre par l'intermédiaire des lumières 13' par une pompe comprenant un cylindre H. .dans lequel coulisse un piston H' entraîné par une bielle N\ articulée avec la tète de la, bielle C' du piston moteur.
L'axe du cylindre H de la pompe est disposé perpendiculairement aux axes du vilebrequin .1 et du cylindre .1, da-lis un plan horizontal se trouvant au- dessous du plan horizontal contenant. l'axe dit vilebreduin. avec cette disposition, le pis- ton 11l de la pompe effectue un mouvement de va-et-vient hors de phase par rapport au piston moteur C.
L'air venant du cylindre H de la. pompe parvient, à travers un pas sage de transfert K, à une chambre annu laire -d'air de balayage K1 .entourant les lumières Bl. Dans l'extrémité du passage de transfert<I>h</I> adjacente au cylindre<I>H</I> de la pompe, se trouve une soupape rotative L qui commande non seulement le débit d'air de la pompe dans le passage de transfert mais également l'admission d'air -dans le cylindre de la pompe.
La construction et la disposition de la soupape rotative L sont, représentées sur la fig. 2. Cette soupape se trouve à l'intérieur d'une chemise 31 pourvue de lumières, et elle est montée sur un arbre Ll portant, à l'une de ses extrémités, un maneton L2. La, sou pape elle-même coopère avec :des lumières Hl, 1112 de la chemise H, communiquant respec tivement avec le cylindre H de la pompe et avec le passage de transfert Ii.
Il existe éga lement une communication avec l'admission d'air principale N. Le passage L' de cette soupape établit la communication entre le cylindre de la pompe et le passage K, -et le passage L'1 établit la communication entre le cylindre -de la pompe et l'admission N.
La fi-. 3 montre la commande de l'arbre à came Gl, de l'arbre Ll de la. soupape L et de deux autres arbres. Sur l'extrémité du vilebrequin est monté un excentrique Jl, engagé dans un palier d'un membre présen tant quatre bras en forme de croix.
Un bras 0 ,de ce membre s'étend vers le haut et vient en prise avec. un maneton G\ de l'extrémité de l'arbre à. came Gl. Le bras & de ce mem bre s'étend horizontalement et vient en prise avec le maneton L\ de l'extrémité de l'arbre Ll portant la soupape rotative L.
Le second bras horizontal 02, opposé au précédent, vient en prise avec un maneton P d'un arbre qui aetionne la pompe à combustible Pl et une dynamo. Le quatrième bras 0', dirigé vers le bas, entraîne, par l'intermédiaire d'un mane- ton Q. l'arbre d'une pompe à huile située dan: le collecteur d'huile- -du moteur.
Le maneton LZ -de l'extrémité de l'arbre Ll sert également à entraîner une pompe de circulation d'eau R.
Les lumières Bl d'admission d'air ména gées .dans la chemise B du cylindre sont incli nées. de la manière représentée en coupe sur la fig. 4.
Le siège Fz (fig. 5),de la soupape d'échap pement G est disposé au fond d'un logement cylindrique F3 -de profondeur déterminée. La soupape elle-même présente une partie cylin drique G', s'engageant dans ce logement F3 et ayant pratiquement la même<B>-</B>hauteur.
La partie conique G4 ,de la soupape, qui coopère avec le siège F2, se trouve au delà .de cette partie cylindrique G'. La disposition est con nue sous le nom. de "masquage" -de la soupape, l'effet de cette disposition étant qu'à la fois durant le. mouvement initial d'ouverture et durant le mouvement final de fermeture de la ,soupape, l'écoulement du ,gaz se trouve empêché à travers la lumière F.
Le mécanisme d'a.ctionnement de la sou pape est réglé @de manière que la, levée -de la soupape commence avant le moment où les gaz d'échappement doivent sortir à travers la lumière. Il est évident que les gaz ces seront de s'échapper avant que la soupape soit revenue sur son siège.
Il y a. done -une période plus longue disponible pour l'action- nement -de la soupape, de sorte que les accé lérations et décélérations, dues à l'actionne- ment -de la soupape par la came peuvent être plus graduelles que si la -même période effec tive d'ouverture :de la soupape était obtenue avec une soupape non masquée.
Afin de déterminer .le degré de "mas- qti:age" requis, ou prend la vitesse du moteur et on la multiplie par la levée de la soupape. Plus le produit ainsi obtenu sera grand, plus profond devra être le ,;masquage", c'est-à-dire la profondeur du logement cylindrique F3.
Les commandes .de la soupape d'échap pement G et de la soupape, rotative L sont réglées de façon que la lumière d'échappe ment F soit fermée avant que les lumières d'admission Bl soient recouvertes par le pis ton moteur C lors de sa course vers l'inté- rieur -et avant que le piston H' de la. pompe à air ait terminé sa. course de refoulement vers l'intérieur. De l'air continue ainsi à être débité dans le cylindre moteur après la fer meture de la lumière d'échappement, et la pression de l'air dans ce, cylindre dépa-sse la pression normale d'air de balayage au début.
de la course de compression du piston moteur.
Il est en outre à noter que, vu le réglage de la soupape rotative L, de l'air continue < l être débité par la pompe dans le passage de transfert Ii et dans; la chambre annulaire d'air Iii après que les lumières B' aient été fermées par le piston C.
De l'air sous une certaine pression est. ainsi retenu dans le pas sage de transfert pi et dans la chambre an nulaire d'air. It'i, en sorte que, lorsqu'au cours de la course du piston C en direction de l'extérieur, les lumières Bi sont découvertes et qu'en même temps la lumière d'échappe ment F est rapidement ouverte, de l'air sous pression entre immédiatement dans le cy lin- dre et produit un balayage efficace au début.
.de la période de balayage, ce balayage se poursuivant grâce au débit de la pompe à air. La chambre de combustion E est pourvue, autour de son ouverture de communication avec le cylindre, d'une lèvre présentée par un anneau rapporté E' qui, dans une certaine mesure, est isolé thermiquement de la cu lasse, par le fait qu'il est maintenu simple ment par l'anneau vissé E\. Une légère saillie Ci, présentée par le piston C. pénètre dans l'ouverture en question à la fin de la course de compression.
On voit d'après la fig. 5 que la .chambre de combustion E, qui, comme mentionné ci dessus, est .de forme de révolution autour de l'axe du cylindre, présente un diamètre maximum supérieur à celui .de son ouverture mesuré à l'intérieur de l'anneau E'. Le dia mètre de cette ouverture est toutefois légère ment plus grand que le diamètre de la sou- , pape G. Ceci permet la, mise en place de la soupape. L'injecteur de combustible (non re présenté) est disposé de manière à déboucher dans la chambre E à travers sa paroi laté rale.
Fig. G représente une variante de cons truction de la. chambre de combustion. Dans ce cas, cette chambre E' est pratiquement cylindrique et la lumière d'échappement F a nième axe que cette chambre. La chambre de combustion E' est en fait constituée par un Iobement de dimensions appropriées, formé dans la. culasse à refroidissement par l'eau du cylindre. L'injecteur de combustible S est.
disposé pratiquement comme représenté sur cette f ib cire.
High speed two stroke internal combustion engine with eompr ession ignition. The present invention relates to a two-stroke, high-speed internal combustion engine with compression ignition, having. In the cylinder head of the cylinder a combustion chamber into which opens a fuel injector, practically the charge. full of air being forced into this chamber at the end,
of the compression stroke of the engine piston, this air charge entering the cylinder through apertures .ménées in the wall thereof, by a pump of the displacement type.
The engine subject to. present invention is characterized in that the combustion chamber has an exhaust port controlled by a valve whose <I> seat </I> is arranged at the bottom of a cylindrical housing, the valve having a corresponding cylindrical part to this housing so that after the valve has risen from its seat, it must first move to a determined idi @ stance before the exhaust port is opened to allow the exit of:
exhaust gas and in that the pump comprises a cylinder in which a piston reciprocates and which delivers air to the openings in the cylinder wall, via a transfer passage controlled by a valve.
In a high speed two-stroke engine having an exhaust valve, the angular period during which this exhaust valve is open is very short, compared to the time period during which the valve is open. exhaust valve is open in a four-stroke engine operating at the same speed or even when such an engine is running at a lower speed.
Now, the free exit of the exhaust gases being of capital importance for the efficiency of a two-stroke engine of the type indicated, it is obvious, that given the minimal opening time, a lifting Adequate exhaust valve is necessary for proper engine operation.
One could control the, engine exhaust valve according to the invention mechanically and, in this case, arrange the control mechanism so as to obtain, thanks to the. construction according to the invention. a high speed of opening and closing of this valve, therefore an adequate lifting of this valve, while avoiding the sudden acceleration undesirable for the control mechanism, which would hardly be possible with an ordinary valve construction.
The exhaust valve could, for example, be controlled mechanically (the way that the exhaust port is closed before the air intake ports are covered by the engine piston as it travels upwards. interior and, at the same time, one could choose the re-; labe of the air pump so that its piston has not completed its discharge stroke while, the intake lights are still uncovered.
In this case, it could be done so that air is still delivered by the pump into the engine cylinder after closing the exhaust port, and thus obtain, at the start of compression, the cylinder engine contains an air charge to. a pressure greater than the. a.tnio-spherical pressure. To achieve this, the pump piston can be driven from the crankshaft and reciprocate out of phase with respect to the driving piston.
The depth of the housing - where the seat of the. exhaust valve could be chosen so that this valve has to move a distance which is between '/,; and its full lifting before the light is opened. As he has. been described in Swiss Patent No. 2192â0, the exhaust valve could have the same axis as the engine cylinder and the. combustion chamber could have a form of revolution having nieny axis as this cylinder.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the engine forming the subject of the present invention, and a variant of detail of this form.
Fig. 1 is a vertical section of this engine along the axes of the working cylinders and of the pump.
Fig. ? is a section on II-II of FIG. 3.
Fi ,,. 3 is a vertical section at the end of the motor.
Fib. 4 is a cross section along fic. 1.
Fib. 5 is a vertical section, on a larger scale, showing the combustion chamber.
Fi <B> el </B> ù #. 6 is an analogous view @L la fib. 5, showing a variant of the. combustion chamber.
The engine shown comprises a cylinder dre A provided with a jacket P, in which openings B 'are formed, through which purging air enters the cylinder when these openings are discovered by the piston C. The cylinder head D of the cylinder is removable and has a combustion chamber E.. Of the open type, that is to say that this chamber communicates with the cylinder by an opening of large diameter.
This combustion chamber E has a shape of revolution and the same axis as the cylinder: 1. This coml) u.tion chamber is provided with <- (the one escape light F,
having the same axis as the cylinder and controlled by an exhaust valve denies G. The exhaust port F releases from the exhaust manifold F '. The exhaust valve G is actuated . by a. Ci camshaft.
Air from ba.la @, abe is supplied to the cylinder via the ports 13 'by a pump comprising a cylinder H. in which slides a piston H' driven by an articulated rod N \ with the head of the connecting rod C 'of the engine piston.
The axis of the cylinder H of the pump is arranged perpendicular to the axes of the crankshaft .1 and of the cylinder .1, da-lis a horizontal plane lying below the horizontal plane containing. the axis says vilebreduin. with this arrangement, the piston 11l of the pump performs a reciprocating movement out of phase with respect to the driving piston C.
The air coming from cylinder H of the. pump arrives, through a wise transfer step K, to an annular purge air chamber K1 surrounding the lumens Bl. In the end of the transfer passage <I> h </I> adjacent to the cylinder < Inside the pump there is a rotary valve L which controls not only the pump air flow through the transfer passage but also the air intake - into the pump cylinder.
The construction and arrangement of the rotary valve L are, shown in fig. 2. This valve is located inside a jacket 31 provided with lights, and it is mounted on a shaft L1 carrying, at one of its ends, a crankpin L2. The, the pope itself cooperates with: lights H1, 1112 of the jacket H, communicating respectively with the cylinder H of the pump and with the transfer passage Ii.
There is also a communication with the main air intake N. The passage L 'of this valve establishes the communication between the cylinder of the pump and the passage K, and the passage L'1 establishes the communication between the cylinder. -of the pump and the N.
The fi-. 3 shows the control of the camshaft Gl, the shaft Ll of the. L valve and two other shafts. On the end of the crankshaft is mounted an eccentric Jl, engaged in a bearing of a member having four cross-shaped arms.
An arm 0, of this member extends upwards and engages with it. a crankpin G \ from the end of the shaft to. cam Gl. The arm & of this member extends horizontally and engages with the crankpin L \ of the end of the shaft L1 carrying the rotary valve L.
The second horizontal arm 02, opposite to the previous one, engages with a crankpin P of a shaft which actuates the fuel pump P1 and a dynamo. The fourth arm 0 ', directed downwards, drives, by means of a handle Q. the shaft of an oil pump located in: the engine oil collector.
Crankpin LZ - at the end of the shaft Ll is also used to drive a water circulation pump R.
The air intake lights Bl in the cylinder liner B are angled. in the manner shown in section in FIG. 4.
The seat Fz (fig. 5) of the exhaust valve G is placed at the bottom of a cylindrical housing F3 -of determined depth. The valve itself has a cylindrical part G ', engaging in this housing F3 and having practically the same <B> - </B> height.
The conical part G4 of the valve, which cooperates with the seat F2, is located beyond this cylindrical part G '. The layout is known under the name. of "masking" -de the valve, the effect of this arrangement being that both during the. initial opening movement and during the final closing movement of the valve, the flow of gas is prevented through the port F.
The actuating mechanism of the valve is adjusted so that the lifting of the valve begins before the moment when the exhaust gases are to exit through the lumen. It is obvious that these gases will be able to escape before the valve has returned to its seat.
There is. therefore -a longer period available for actuation -of the valve, so that the accelerations and decelerations, due to the actuation -of the valve by the cam may be more gradual than if the -same effective opening period: the valve was obtained with an unmasked valve.
In order to determine the degree of "masking: age" required, take the engine speed and multiply it by the valve lift. The larger the product thus obtained, the deeper must be the,; masking ", that is to say the depth of the cylindrical housing F3.
The controls for the exhaust valve G and the rotary valve L are adjusted so that the exhaust port F is closed before the intake ports Bl are covered by the udder your engine C when its inward stroke -and before the piston H 'of the. air pump has finished its. delivery stroke inward. Air thus continues to be supplied to the engine cylinder after the exhaust port is closed, and the air pressure in this cylinder exceeds the normal pressure of purging air at the start.
compression stroke of the engine piston.
It should further be noted that, given the setting of the rotary valve L, air continues <l to be supplied by the pump into the transfer passage Ii and into; the annular air chamber Iii after the ports B 'have been closed by the piston C.
Air under a certain pressure is. thus retained in the wise transfer pitch pi and in the annular air chamber. It'i, so that, when during the stroke of the piston C in the outward direction, the ports Bi are uncovered and at the same time the exhaust port F is rapidly opened, from the pressurized air immediately enters the cylinder and produces an effective sweep at the start.
. of the sweeping period, this sweep continuing thanks to the flow rate of the air pump. The combustion chamber E is provided, around its opening for communication with the cylinder, with a lip presented by an added ring E 'which, to a certain extent, is thermally insulated from the cylinder, by the fact that it is simply held by the screw ring E \. A slight protrusion Ci, presented by the piston C. enters the opening in question at the end of the compression stroke.
It can be seen from FIG. 5 that the combustion chamber E, which, as mentioned above, is of the shape of revolution about the axis of the cylinder, has a maximum diameter greater than that of its opening measured inside the ring E '. The diameter of this opening is however slightly larger than the diameter of the valve G. This allows the valve to be positioned. The fuel injector (not shown) is arranged so as to open into chamber E through its side wall.
Fig. G represents an alternative construction of the. combustion chamber. In this case, this chamber E 'is practically cylindrical and the exhaust port F has an nth axis as this chamber. The combustion chamber E 'is in fact constituted by an Iobement of appropriate dimensions, formed in the. cylinder head water cooled. The S fuel injector is.
arranged practically as shown in this wax f ib.