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pour l'invention intitulée :
L'invention concerne un moteur compound à combustion interne a compresseur pr:able et turbine à gaz d'échappe- ment. Elle consiste à donner aux sections d'entrée de la turbine à gaz d'échappement, ainsi qu'à la section et à la capacité des tuyaux amenant les gaz d'échappement à cette turbine, des dimensions telles, et à choisir le moment de l'écoulement des gaz d'échappement de façon telle , qu'après
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le commencement de l'échappement, la pression régnant en avant de la turbine à gaz d'échappement dépasse la pression de charge pour ne retomber que vers la fin de l'échappement . une valeur plus petite, qui est de préférence supérieure à la pression atmosphérique.
Grâce à cette élévation de la pression en avant de la turbine, on obtient une puissance plus grande de la turbine. Ceci permet de refouler une plus grande quantité d'air de charge ou de balayage, ou de com- primer cet air sous une pression plus élevée, lorsque la tur- bine actionne le compresseur de charge ou le compresseur d'air de balayage, ou les deux. Malgré cela, et grâce à la pression inférieure régnant dans les cylindres de combustion à la fin de l'échappement, on évite qu'une grande quantité de gaz d'échappement reste dans ces cylindres à la fin de l'échappement, ce qui aurait pour effet que la nouvelle charge introduite serait simplement échauffée ou encore réduite.
Le début de l'écoulement hors d'un cylindre doit avoir lieu assez tard pour ne pas empêcher la production de la pression plus basse dans le cylindre où l'échappement a eu lieu pré- cédemment
Les dimensions des tuyaux amenant les gaz d'échappe- ment a la turbine peuvent être telles que la pression la plus basse en avant de la turbine, aumoins pour des charges déterminées du moteur, soit plus basse que la pression de la charge préalablement comprimée. Dans ce cas chaque cylindre de combustion peut encore être balayé par une nouvelle charge.
Il faut seulement veiller à ce que les organes d'admission
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et d'échappement du même cylindre de combustion soient ouverts en même temps pendant le balayage, et que l'organe d'échappement du cylindre dont les gaz de combustion s'é- chappent ensuite ne s'ouvre qu'assez tard pour qu'il ne se produise dans la tuyauterie'allant à la turbine aucune aug- mentation de pression trop rapide empêchant le balayage. Les temps de distribution doivent être modifiés suivant le nombre de cylindres dont l'échappement se fait dans la même tuyauterie.
C'est ainsipar exemple que, dans les moteurs à quatre cylindres à quatre temps, l'organe d'admission des cylindres de combustion devra s'ouvrir plus tôt, et les organes d'échappement plus tard que cela n'est générale- ment le cas actuellement pour les moteurs ordinaires à qua- tre temps, surtout si l'on veut obtenir une pression aussi basse que possible vers la fin des courses d'échappement.
Lorsque plus de quatre ou cinq cylindres, surtout lorsqu'il s'agit d'un moteur à quatre temps, envoient leurs gaz d'échappement dans une tuyauterie commune allant à la turbine, il peut arriver, surtout lorsque le moteur est relativement chargé, que la limite inférieure de la pression des gaz d'échappement en avant de la turbine ne puisse pas être maintenue assez longtemps ou pas du tout au-dessous de la, pression de charge, les échappements des différents cylindres de combustion se succédant trop rapidement. Pour remédier à cet inconvénient, on peut disposer plusieurs tuyauteries entre les cylindres de combustion et la tur- bine, de façon que trois ou plus de trois cylindres par
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exemple aient une tuyauterie commune pour les gaz d'échappe- ment.
On s'arrangera de préférence pour que les cylindres dont les échappements se suivent autant que possible aux mêmes intervalles de temps, aient une tuyauterie d'échappe- ment commune. On obteint ainsi une charge, un balayage et un échappement uniformes des différents cylindres de combu- stion et le fonctionnement de la turbine est aussi meilleur.
Les différentes tuyauteries d'échappement peuvent déboucher dans une ou plusieurs turbines. les deux dessins ci-joints représentent le fonctionne- ment et le montage de moteurs construits suivant l'invention.
La fig. 1 montre, à une échelle fortement agrandie, les variations de la pression dans les cylindres d'un mo- teu à combustion interne à quatre cylindres à quatre temps pendant deux révolutions entières.
La lige 2 montre la disposition des manivelles de son vilebrequin.
La Fig 3 montre les variations de la pression en avant de la turbine, et
La fig. 4 montre les levées de soupapes des organes diadmissi et d'échappement du moteur à quatre cylindres.
La fig 5 représente schématiquement un moteur à quatre temps à huit cylindres combiné avec deux turbines à gaz d'échappement, et la fig. 6 montre la disposition de ses manivelles sur le vilebrequin.
Les figs. 7 et 8 montrent des modes de construction particuliers de turbines à gaz d'échappement.
Dans la fig. 1 les pressions régnant dans les cylin- -combustion sont représentées par les courbes P1,
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1,11,111, IV sont les quatre cylindres dans l'ordre de leur juxtaposition. Les phénomènes de travail se déroulent dans ces cylindres suivant les nombres 1,2,3, et 4, de telle sorte que chaque phénomène se reproduit après que l'arbre de manivelle a tourné de 180 .
La fig. 2 est une coupe longitudinale et une coupe transversale montrant la position des manivelles du moteur de telle sorte que les phénomènes individuels se reproduisent à des intervalles de temps égaux.
Si l'on considère maintenant, dans la fig. 1, les variations de la pression dans le cylindre III, (2), on voit que la combustion et la détente se produisent entre o et @ 180 degrés. L'organe d'échappement s'ouvre avant que les 180 ne soient atteints. Or les dimensions de la tuyauterie allant à la turbine sont telles, suivant l'invention, que la pression d'échappement, au lieu de baisser subitement à partir du moment de l'ouverture de l'organe d'échappement, ne baisse que relativement lentement pendant que l'arbre continue à tourner entre 180 et 360 . On a supposé, dans la fig. 1, que cette pression tombe un peu au-dessous de la pression de charge régnant pendant le deuxième tour, au cours de la course d'aspiration lorsque l'arbre tourne de 360 à 180 .
Pendant que le moteur continue à tourner de 180 à 360 , la charge qui se trouve dans le cylindre se trouve comprimée à nouveau. La fin de la compression, ainsi que la combustion et le début de la détente ne sont pas re- présentés par les courbes p1, pour éviter une échelle trop petite. La combustion peut ressembler à une explosion, à
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une combustion sous une pression constante ou se produire de toute autre faon.
La fig. 3 montre l'action du mode de fonctionnement en question sur la pression régnant dans la tuyauterie de gaz d'échappement. Aux environs de 180 de la première révolution représentée du moteur, c'est-à-dire peu de temps après, la pression p2 monte fortement, pour retomber au-des- sous de la pression de charge p aux environs de 360 . A ce moment le même phénomène se reproduit, provoqué par les gaz d'échappement sortant du cylindre IV, et ainsi de suite. pa indique la pression atmosphérique, tant dans la fig. 1 que dans la fig. 3, ce qui montre qu'il s'agit ici d'un moteur à charge.
Si l'on considère maintenant, dans la fig. 4, les courbes de levées de soupapes a111 et b11 du cylindre III, (2), dont la première pst celle de l'organe d'échappement et la dernière celle de l'organe d'admission, on voit que l'organe d'échappement s'ouvre un peu avant 180 de la pre- mière révolution du moteur, pour ne se refermer que vers 360 . A ce moment, comme le montre la fig. 3, la pression commence à remonter dans la tuyauterie d'échappement pour dépasser la pression de charge p , l'organe d'échappement du cylindre IV s'étant ouvert auparavant suivant la courbe de levée AIV et les gaz entrant dans la tuyauterie d'échappe- ment y ayant augmenté la pression à nouveau.
Au moment où la pression p tombe au-dessous de p pendant la première révolution du moteur, l'organe d'admission du cylindre III peut s'ouvrir, comme le montre la courbe d'ouverture b III
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On supposera que cet organe reste ouvert jusqu'à la fin de la course d'aspiration aux environs de 180 de la deuxième révolution du moteur. Le balayage pourra se faire par une nouvelle charge entre la première et la deuxième révolution du moteur, avant ou après l'angle de manivelle 3600, l'organe d'admission et l'organe d'échappement étant ouverts en même temps, la pression.? étant alors supérieure à p2, comme le montre la fig. 3.
Des hachures horizontales font ressortir cette période de balayage dans les courbes d'ouverture des organes d'admission BiI bII,b11 et vi
La fig. 5 montre un moteur à quatre temps à huit cylindres, I,II,III,IV,V,VI, VII et VIII sont les huit mani- velles de l'arbre principal 11.10 est le socle du moteur, socle sur lequel sont fixés les cylindres de combustions; 13,14,15,16,17,18,19 et 20 sont les fonds de ces cylindres.
La figure ne montre plus en outre que les tuyauteries
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d'échappement 13',1',15',16',1,18',19 et 20' condui- sant à la turbine les gaz d'échappement sortant des cylindres.
Les tuyauteries de l'air de charge sont supprimées, car elles ne feraient que nuire à la clarté. Les tuyauteries d'échappement de chaque groupe de quatre cylindres, c'est-à- dire des cylindres I,IV, V et VIII et des cylindres II,III, VI et VII, respectivement débouchent chacune dans une tuyau- terie commune 21 ou 22 abbutissant respectivement à une turbine particulière 23 ou 24. Les deux turbines 23 et 24 travaillent sur le même arbre 25, qui peut fournir par exemple du travail au dehors. 26 et 27 sont les tuyauteries d'échappement de ces turbines.
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La fig. 6 montre la position des manivelles, ainsi que la succession des allumages dans les cylindres, comme dans la'fig. 2. On voit que les tuyauteries d'échappement débouchant dans une tuyauterie collectrice commune 21 ou
22 sont celles des indres dont les manivelles se trouvent dans le même plan, comme c'est également le cas pour le vilebrequin représenté par la fig. 2. Les allumages se succèdent donc dans ces cylindres chaque fois que l'arbre a tourné de 1800; il en est de même pour les allumages des quatre autres cylindres, sauf qu'ils sont décalés de 900 par rapport aux précédents.
Au lieu de deux turbines, il peut aussi n'y en avoir qu'une, comme le montre la fig. 7. 21 et 22 sont encore les deux tuyauteries conduisant à la turbine unique 23 comportant par exemple deux sections d'admission différentes 25 est l'arbre de cette turbine.
Ou bien on peut installer deux turbines pouvant être assemblées comme le montre la figl 5 de façon que toutes les poussées axiales s'annulent. Cette turbine possède deux orifices d'admission 28 et 32 dans lesquels les gaz entrent par des tuyauteries distinctes 21 et 22. Les turbines montées à gauche et à droite comportent chacune en outre deux roues de turbine 29 et 31 d'une part, 33 et 35 d'autre part, avec une roue directrice 30,34 placée entre elles. Les gaz sortant des turbines passent dans les tuyauteries 26 et 27, d'où ils s'échappent à l'air libre, soit directement, soit à travers d'autres dispositifs. Les roues de turbine sont
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montées sur un arbre commun 25.
Au lieu de deux turbines assemblées, on pourrait installer aussi deux turbines in- dépendantes l'une de l'autre. l'invention s'applique également aux moteurs à deux temps. Comme les périodes d'échappement et l'admission de ces moteurs sont beaucoup plus courtes, on peut faire déboucher un plus grand nombre de cylindres dans la même tuyauterie d'échappement, sans que cela empêche de donner à la contre-pression en avant de la turbine une valeur aussi basse que possible, pour permettre encore le balayage des cylindres de combustion.
R e v e n di cations .
1. Moteur compound à combustion à compresseur préalable et combiné avec une turbine à gaz d'échappement, moteur caractérisé par le fait que la tuyauterie d'échappement montée entre le moteur et la turbine, ainsi que les sec- tions d'entrée dans celle-ci ont des dimensions telles, et que le moment de l'écoulement des gaz d'échappement est choisi de telle sorte que la pression des gaz d'échappement en avant de la turbine dépasse la pression de charge au début de l'échappement, pour retomber, vers la fin de l'échappement, à une valeur plus basse, qui est de pré- férence supérieure à la pression atmosphérique.