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Perfectionnementx aux moteurs et engins similaires à com- bustion interne .
Cette invention a pour objet des perfectionne- ments aux moteurs et engins similaires à combustion inter- ne, en vue d'améliorer le rendement des moteurs existants ou de créer de nouveaux moteurs perfectionnés.
Au dessin ci-annexé, la fig. 1 montre en coupe longitudinale un appareil d'expérience servant à faire comprendre le principe de l'invention.
La fig. 2 est une coupe partielle d'un moteur suivant l'invention muni d'un clapet de retenue sur son conduit d'échappement.
La fig. 3 est une variante de la précédente.
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La fig. 4 est une coupe longitudinale partielle d'une autre forme d'exécution.
La fige 5 est une coupe transversale suivant la ligne 5-5 de la fige 4.
L'invention repose sur l'expérience fondamentale suivante, décrite avec référence à la fig. 1 du dessin annexé.
L'appareil d'expérience employé se compose d'un tube ou chambre quelconque 1 dans lequel, par un robinet 2, peuvent être admis des gaz carbures dont une bougie 3 as- sure 1* allumage Le tube comporte un robinet purgeur 4 et peut être mis en communication avec un indicateur de vide
5. Il est fermé et présente, en une de ses extrémités, une soupape 6 constamment rappelée sur son siège par un ressort 7, cette soupape permettant le passage des gaz de l'inté- rieur vers l'extérieur, mais s'opposant au passage inverse.
Un tube 8, vers lequel s'ouvre la soupape, débouche dans une capacité 9 sur laquelle est branché un manomètre à pression 10. Avant l'expérience, la pression régnant dans le tube et dans la capacité est, par exemple, la pression atmosphérique
Lorsque, ayant admis dans le tube 1 des gaz car- bures.on détermine l'allumage de ceux-ci, on constate, après l'explosion, l'existence d'une dépression dans le tu- be et d'une surpression dans la capacité 9.
En répétant l'expérience un certain nombre de fois, la pression dans la capacité 9 supposée elose, va augmenter, On constate que, à chaqun des réglages de la tension du ressort 7, on pourra atteindre un déséquilibre correspondant des pressions finales régnant d'une part @
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dans la chambre 1 et d'autre part dans la capacité 9.
Il va de soi que les pressions ainsi créées sont les pressions moyennes régnant dans la chambre 1 et dans la capacité 9, pressions résultant des pressions locales instantanées aux différents points de ces deux récipients.
Ces résultats peuvent s'interpréter en admettant que pendant la détente les gaomportent comme un ressort dans toute leur masse. Autrement dit, ils s'entraînent pendant la détente, et se comportent comme un projectile qui se réfléchit sur les parois de la chambre en prenant un mouvement d1 oscillation tant que celle-ci est close, et au contraire en s'échappant en bloc lorsqu'elle est brus- quement ouverte.
La tête de l'onde globale qui s'est formée pré- sente une épaisseur en surpression et la queue de l'onde est en dépression. En cours d'échappement la vitesse de l'onde diminue et la détente propre de la masse gazeuse tend à ramener les gaz dans le tube 8 vers l'arrière; il se produit en opposition une onde de réflexion dite "on- de négative" qui se trouve arrêtée par la soupape 6, de telle sorte que la dépression ou le vide relatif qui s'est produit dans la chambre 1 à la suite de l'explosion, se conserve.
Le corps gazeux en mouvement suit les lois étu- diées en balistique intérieure; il est en particulier le siège des phénomènes connus sous le nom d'onde explosive, onde de choc, etc..
Il est clair que les limites de ces pressions sont: dans la chambre 1 le vide et dans la capacité 9 la pression d'explosion.
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Ce déséquilibre, résultant de la récupération de l'énergie cinétique de la masse des gaz à leur sortie de la chambre 1, est évidemment fonction de l'énergie ther- mique libérée.
Le même phénomène se produit toutes les fois qu'une masse fluide se détend par brusque rupture d'équi- libre.
La présente invention a pour objet l'application de ces remarques en vue de l'amélioration du rendement des moteurs à combustion interne et de la récupération de l'é- nergie cinétique des gaz brûlés dans ces moteurs. Elle met à profit d'une part le vide relatif qui se crée dans la chambre d'explosion et d'autre part la pression des gaz captés après l'échappement.
Si l'on suppose en effet que la chambre 1 consi- dérée ci-dessus dans l'expérience fondamentale, constitue le cylindre d'un moteur à combustion interne, les résul- tats obtenus par utilisation du vide seront les suivants:
1 ) Meilleure vidange des gaz, puisque l'onde de retour,arrêtée par la soupape 6 placée sur l'orifice d'échappement, ne peut rentrer dans le cylindre;
2 ) Meilleur remplissage du fait du faible ré- sidu des gaz brûlés;
3 ) Possibilité d'aspiration par le vide pro- duit dans le cylindre lors de chaque échappement des gaz brûlés;
4 ) Dans le cas de moteurs à balayage des gaz, balayage automatique du cylindre;
5 ) Possibilité de suralimentation dans le cas où l'aspiration se produit par une rupture brusque.
Il
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stagit d'un effet identique à celui qui a été décrit plus haut dans toute sa généralité. Pour obtenir une suralimen- tation, on intercale dans le conduit dtadmission une soupa- pe de captation ou soupape de retenue qui laisse passer l'onde dans le cylindre et se referme derrière elle.
L'utilisation de la pression correspond à la pos- sibilité, pendant la marche du moteur, d'emmagasiner sous pression dans une capacité, les gaz, après leur sortie du cylindre et d'utiliser directement leur débit sous pres- sion.
L'invention comprend toutes les variantes repo- sant sur le principe qui vient d'être exposé :
Sur la fig. 2 on a représenté schématiquement et à titred'exemple la coupe verticale d'un cylindre de mo- teur à quatre temps pourvu d'un dispositif conforme à l'invention.
11 désigne le cylindre d'un moteur à quatre temps pourvu de la soupape habituelle 12 d'échappement; l'orifice sur lequel est ordinairement placé le tube d'é- chappement reçoit l'extrémité d'un tube 13 fermé à son autre extrémité par un obturateur quelconque, une soupape 14 par exemple, soumise à l'action d'un ressort 15 dont on peut régler la pression et la course au moyen d'une vis 16 et qui tend à appliquer la soupape sur son siège.
La soupape est destinée à établir et à fermer la communication entre le tube 13 et une tuyauterie 17 conduisant au silencieux, à l'atmosphère, ou au dispositif utilisant les gaz sous pression, turbine, cylindre basse pression d'un moteur compound, etc..
Lorsque la soupape 12 se soulève pour permettre
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aux gaz brûlés de s'échapper, ceux-ci créent une dépres- sion dans le cylindre 11 et dans le tube 13 et en soule- vant la soupape 14 pour se rendre dans le tube 17 ; puis cette soupape 14 se referme sous l'action du ressort 15 et de l'onde négative de retour, et elle interdit le re- tour des gaz dans le cylindre ; de cette manière la dépres- sion régnant dans le cylindre 11 et dans le tube 13 se trouve maintenue à un degré qui ne dépend que de l'exécu- tion précise des organes et de l'énergie contenue dans le flux des gaz écoulés.
Ce dispositif donne la possibilité de faire tra- vailler le moteur comme si l'échappement se faisait sous une dépression.
En arrêtant le retour nuisible des gaz après leur sortie du cylindre, le rendement du moteur sera ac- cru à cause: la) Du fait que la chambre de compression pour- ra se remplir d'une grande proportion de gaz frais ; charge totale du cylindre sera exempte de la plus grande partie des gaz brûlés: ces résultats équivalent à une sura- limentation ;
2 ) de l'absence du travail de chasse des gaz brûlés
3 ) du travail sur le piston de la pression atmosphérique existant dans le carter.
Il y a lieu de remarquer qu'il n'est plus be- soin, dans les moteurs auxquels l'invention sera appli- quée, de prévoir un retard aussi considérable que jusqu'à présent à la fermeture de l'échappement. On pourra par contre, avancer l'ouverture de l'admission. De même, le
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carburateur sera convenablement modifie pour pouvoir dé- biter plus rapidement la quantité voulue de gaz carburé dans un temps assez grand pour assurer la gazéification avant l'entrée au cylindre.
Dans le cas de moteurs polycylindriques, un dis- positif de retenue ou de captation suivant l'invention est préférablement placé sur chaque cylindre ; il est cependant possible de grouper tous les dispositifs de captation au mieux suivant la construction des blocs moteurs en veil- lant à ce que les effets des détentes successives ne cau- sent pas de perturbations dans les collecteurs .communs.*
Les gaz d'échappement peuvent être utilisés : a) soit en les faisant débiter sous pression (tur- bine, moteur compound, ou tous autres appareils, moteurs ou autres, utilisant les gaz sous pression). b) soit, plus simplement, en vue de réaliser un silencieux qui, quoique étranglant la sortie des gas, ne diminue pas le rendement du moteur.
L'invention donne la possibilité d'un nouveau mode de fonctionnement des moteurs à deux temps. Dans ce cas les deux phases - poussée des gaz sur le piston et sortie de l'onde hors du moteur - se succèdent comme dans le cas du moteur à quatre temps.
La chambre de carburation ou le carburateur 18 (fig. 3) est reliée directement à la lumière d'admission des gaz frais, celle-ci étant placée à un endroit quelcon- que dans le cylindre 11. L'alimentation mécanique auxiliai- re absorbant du travail étant ainsi supprimée, il en résul- te une simplification considérable dans la construction du moteur. Le tube 13 est également fixé directement/sur le cy'
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lindre et l'obturateur de retenue est constitué par une soupape 19.
En se plaçant dans le cas le plus défavorable où le piston 20 est à son point mort bas, si l'on fait tour- ner le moteur, le piston comprime dans le cylindre l'air qui s'y trouve contenu; à la descente du piston la masse dtair subit une impulsion et une certaine portion de l'air étant évacuée par le dispositif 13, 19, il se produira un appel d'air par le carburateur 18; le mélange ainsi obte- nu est comprimé, puis se détend et s'échappe en créant une dépression qui produira une nouvelle admission de gaz frais et au bout d'un très petit nombre de courses du pis- ton, la quantité de gaz frais sera suffisante pour que l'explosion se produise et que le moteur soit lancé.
Chaque explosion et la détente qui la suit pro- duisent dans le cylindre comme il a été dit ci-dessus, un vide suffisant pour que le cylindre se remplisse entière- ment degaz frais et il est à remarquer que le piston dé- couvre d'abord la lumière d'échappement 13a d'une quantité suffisante pour que le phénomène se produise avant que la lumière 18a correspondant au carburateur ne soit découver- te.
On peut régler la puissance du moteur en étran- glant plus ou moins le passage qui fait communiquer le car- burateur avec le cylindre, ou en donnant la section voulue au tube 13 ou encore en faisant varier l'impulsion et la course du ressort de rappel 19a de la soupape 19.
Dans cette nouvelle conception du moteur à deux temps l'aspiration se fait par le vide produit par les gaz eux-mêmes*
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Ceci permet: a) l'alimentation directe ; b) la suralimentation en ajoutant une soupape d'alimentation en un endroit quelconque du cylindre ; c) le remplissage intégral de la cylindrée par les gaz frais.
En outre,conformément à la fig. 3, il est avan- tageux de donner à la tête du piston 20 une forme incur- vée qui canalise les gaz et dirige l'onde de sortie vers le conduit d'échappement. On peut donner à la section de ce conduit entre la soupape automatique et le cylindre une valeur telle que la capacité 13 correspondante soit sensi- blement égale à celle des gaz brûlés résiduels après fonc- tionnement de la soupape.
Quand le dispositif est appliqué à des moteurs à balayage d'air frais, genre Diésel ou semi-Diésel, ledit balayage pourra être produit uniquement par la dépression due à la présence de la soupape empochant le retour des gaz brûlés.
Ici encore, il est possible d'utiliser les gaz d'échappement aux applications qui ont été signalées pour le moteur à quatre tempe.
On peut même concevoir, enfin, qu'on puisse uti- liser cette force vive des gaz brûlés sans troubler d'au- cune façon le fonctionnement du moteur ; gaz brûlés peuvent être emmagasinés dans un récipient quelconque où leur pression s'élèvera progressivement par les explo- sions successives et on disposera ainsi d'un fluide compri- mé pouvant servir à divers usages.
On peut même concevoir que la plus grande partie
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de la puissance de l'explosion n'est utilisée que dans le but de produire un fluide comprimé, le dispositif suivant l'invention ainsi utilisé comme compresseur pouvant être agencé comme l'indiquent les fig. 4net 5.
Celui-ci comprend une chambre d'explosion 21 sé- parée du carburateur 18 par une soupape automatique d'ad- mission 22 et communiquant avec le tube 13; l'obturateur comporte un carter 23 relié d'une part au tube 13 et d'au- tre part à un réservoir 24 muni d'un robinet 25 pour la sortie des gaz comprimés, et dans le carter 23 est disposé un disque fixe 26 muni sur sa face, en regard du tube 13, d'ailettes hélicoïdales 27.
L'allumage du mélange carburé est produit au moyen d'une bougie ou de toute autre façon et il peut être commandé d'une manière quelconque, par exemple pneumatique- ment, par les vagues gazeuses successives qui traversent l'appareil*
Au début du fonctionnement, on aspire du mélange carburé dans la chambre 21, on le fait exploser et les gaz sont projetés d'eux-mêmes par l'intermédiaire du tube 13 et de l'obturateur dans le réservoir 24; l'obturateur, gra- ce aux ailettes 27, produit dans la masse gazeuse un tour- billon qui constitue un anneau entre le carter 23 et la périphérie du disque 26 et c'est cet anneau gazeux qui s'oppose au retour, vers la chambre 21, des gaz brûlés, pendant un temps suffisant pour que le vide, ou la dépres- sion régnant provoque une nouvelle aspiration de gaz frais au carburateur.
Lorsque les gaz brûlés ont franchi l'obturateur après le retardement qui leur a été imposé, ils viennent
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comprimerles gaz-frais dans la chambre 11 où se produit une nouvelle explosion; on comprend qu'il en résulte une augmentation de pression, cette augmentation dépendant des divers réglages possibles et des dimensions des divers or- ganes rentrant dans la constitution du dispositif.
Si l'on employait un obturateur arrêtant net la vague de retour tel que celui des fig. 2 et 3, l'appareil fonctionnerait comme une pompe, mais vu le manque de com- pression, le débit aurait lieu sous faible pression.
Dans de tels dispositifs, la compression préala- ble peut aussi être réalisée, d'une manière mécanique, par un piston libre, actionné soit par les gaz comprimés, dans le réservoir 24, soit par des explosions se produi- sant sur sa face opposée à celle adjacente aux dits gas comprimés. Il est bien entendu que, dans ces cas, l'obtu- rateur ne sera plus simplement retardateur comme celui. 23, 26, 27, mais devra séparer nettement la zone de dépression et la zone de pression, comme dans les cas précédemment décrits.
Il va sans dire que l'invention n'est pas limi- tée aux formes d'exécution ci-dessus décrites à titre dtexemple et que l'on pourra sans s'en écarter modifier de toute manière convenable la forme, la disposition et le montage des différents organes du dispositif; c'est ainsi par exemple que le tube 13 pourra avoir une longueur, une section et un profil absolument quelconques, il pourra en particulier être réduit à un manchon de faible longueur faisant corps ou non avec le cylindre et renfermant l'ob- turateur.
En outre, dans les moteurs à deux temps, pour
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réduire la quantité de gaz frais aspiré au seul volume du cylindre comme dans les moteurs à quatre temps, on peut concevoir qu'on emploie dn dispositif d'obturation qui ferme l'orifice du tube 13 au moment de l'aspiration sur le carburateur et qui peut être conjugué avec un second obturateur qui ferme l'orifice du carburateur au moment de l'échappement.
Cette disposition se combine identiquement avec les chemises distributrices des moteurs sans soupapes.
REVENDICATIONS -:-
1 Procédé pour améliorer le fonctionne- ment d'un moteur à combustioninterne ou engin similaire à travers lequel passe un flux gazeux intermittent, carac- térisé en ce qu'on empoche, par l'interposition d'un or- gane de retenue approprié fonctionnant par l'action dyna- mique des gaz animés d'une grande vitesse,que chaque flux de gaz, après avoir franchi un orifice quelconque, ne re- vienne en arrière sous l'influence de son élasticité, de sorte qu'une dépression est produite en amont dudit orga- retenue ne de/après le passage du flux.
2 ) Application du procédé suivant la re- vendication 1 à un moteur à combustion interne, caractéri- séeen ce que, dans le conduit d'échappement de ce moteur est placé un clapet à ressort disposé pour s'ouvrir vers l'échappement sous l'action dynamique de chaque flux de gaz sortant des cylindres.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.