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"Perfectionnements aux moteurs à combustion interne à quatre temps"
La présente invention est relative à un perfection- nement dans les moteurs à combustion interne à quatre temps du genre travaillant avec souffleries ou pré-com- presseurs servant à surcharger les cylindres de combustion et à les balayer pendant la dernière partie de la course d'échappement, et où en outre 1 échappement des cylindres est envoyé à des échappements multiples. communs à plusieurs cylindres.
L'invention se rapporte à la fois à des ins- tallations où les pré-compresseurs sont commandés au moyen de turbines d'échappement utilisant l'échappement des mo- teurs à combustion interne et à des installations où ils sont commandés d'autres manières, les gaz d'échappement passant directement à l'atmosphère, vers un silencieux ou analogue.
Dans den moteurs à quatre temps travaillant avec sur- charge, il sera possible de balayer l'espace mort des cy- lindres par un courant d'air frais quand le piston est à
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sa position du point mort supérieur, parce que la pression dans le tuyau d'alimentation d'air frais, est plus élevée que la pression atmosphérique. Ce balaya peut avoir lieu à la fin de la période d'échappement et au commencement de la période d'admission, ces deux périodes étant habituellement non séparées mais superposées l'une à l'autre.
Le balayage dépend, cependant, non seulement de ce quela soupape d'échappement n'est fermée qu'après 1'ou- verture de la soupape d'admission mais aussi de ce que la pression dans le tuyau d'alimentation d'air frais est plus élevée que dans le tuyau d'échappement pendant la même période,
Dans le cas de moteurs polycylindriques du genre de ceux où l'échappement de plusieurs ou de tous les cylin- dres a lieu en un échappement commun multiple, il n'est pas toujours possible d'obtenir le dit effet de balayage, car chaque fois que l'échappement d'un cylindre a lieu,un coup de bélier se forme dans le tuyau d'échappement, c'est à dire un accroissement de pression assez considérable, périodique s'y produit, puis retombe pourtant relativement bientôt, de sorte que dans la dernière partie de la pério- de d'échappement,
la pression est seulement quelque peu au-dessus de l'atmosphère. Une telle vague de pression ou coup de bélier formé au commencement de la période d'é- chappement d'un cylindre réagit dans des moteurs où l'échsp- pement de plusieurs cylindres a lieu vers un échappement commun multiple à un autre cylindre ou alternativement à plusieurs--autres cylindres ayant aussi bien leurs soupapes que celles d'échappement d'admission ouvertes exactement en même temps, de sorte que le balayage de la chambre de combus- tion qui pourrait autrement avoir lieu est entièrement ou partiellement empêché parce que la contre-pression dans le tuyau d'échappement est considérablement plus élevée que la pression de balayage.-
Dans les installations à moteur à combustion interne
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connues,
avec turbine d'échappement, les tuyaux d'échappe- ment des cylindres individuels peuvent être disposés en groupes, de sorte que l'échappement seul des cylindres dont les périodes d'échappement ne se superposent pas, ou le font du moins seulement à un faible degré, se fait versun et d'ailleurs et même échappement multiple, le groupement est disposé de telle sorte que les échappements des cylin- dres d'un groupe ont lieu à des intervalles égaux.
Ces dispositions connues ont cependant l'inconvénient que, comme règle, pas plus de trois cylindres ne peuvent être disposés pour l'échappement dans un seul échappement multiple, s'il faut des intervalles entre les périodes, pendant lesquels l'échappement de ces cylindres a lieu dans l'échappement multipleSi, notamment, il y a quatre cylindres dans un groupe à échappement vers un échappement multiple commun, le commencement de chaque période d'échap- pement peut se produire à un moment tel que l'effet de ba- layage soit détruit dans un autre cylindre, ou alternati- vement dans d'autres cylindres, où les soupapes sont ouver- tes pour le balayage. Ceci est la conséquence de ce que la soupape d'échappement est habituellement ouverte quelque peu avant le point mort inférieur.
La dite superposition entre le commencement de la période d'échappement d'un cy- lindre et la période de balayage d'un autre cylindre de- vient encore plus grande quand plus de quatre cylindres ont l'échappement versun seul échappement multiple.Un meilleur balayage est naturellement obtenu, quand l'échap- pement est contrôlé de telle sorte qu'il s'ouvre seulement à un moment tardif convenable, mais une telle ouverture tardive de la soupape d'échappement augmente la contre- pression pendant la période d'échappement et est, pour cela, de préférence évitée.
La présente invention a pour objet d'écarter les in- convénients ci-dessus produits par la réaction de l'échap- pement multiple pendant la période de balayage, ce qui est
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obtenu suivant la présente invention par ce que le groupement des cylindres en relation avec l'échappement multiple est disposé de telle sorte que les périodes d'é- chappement de deux ou plusieurs des cylindres à échappe- ment vers un seul échappement multiple se superposent suf- fisamment pour que le coup de bélier formé au commencement de l'échappement de celui des cylindres, dont l'échappe- ment s'est fait en dernier lieu, soit terminé avant que la période de balayage ne commence dans le ou les cylin- dres dont l'échappement s'est fait plus tôt.
En les groupant,ces cylindres sont assemblés de pré- férence par groupes de deux, dont les périodes d'échappe- ment commencent à des intervalles d'environ 900, de sorte qu'un groupe de cylindres dont l'échappement se fait à un échappement commun comprend deux cylindres ou deux fois deux cylindres ayant leurs périodes d'échappement dépla- cées entr'elles de 900 ou environ.
Suivant la présente invention, l'échappement de plu- sieurs groupes dans lesquels les périodes d'échappement des cylindres individuels se superposent, peut se faire dans un et même échappement multiple de telle manière que les périodes d'échappement combinées des groupes indivi- duels ne se superposent pas ou du moins le fassent à un faible degré, ou bien soient entièrement séparées, c'est- à-dire qu'elles se trouvent placées avec des intervalles entre elles. Il peut également se faire que l'échappement de l'un ou plusieurs groupes de cylindres et de l'un ou plusieurs des cylindres individuels dont les périodes d'échappement sont séparées de celles des groupes, ait lieu dans un échappement multiple.
De plus, la superposi- tion des périodes d'échappement des cylindres individuels dans un groupe dont l'échappement se fait au même échap- pement multiple peut de préférence être telle que le coup de bélier formé au commencement de l'échappement de l'un des dits cylindres soit terminé avant que les périodes
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d'échappement ne commencent dans le ou les cylindres dont l'échappement a lieu ensuite.
L'invention est illustrée dans les dessins ci-joints, où Fig.l est un schéma montrant les périodes d'échappement d'un moteur à quatre temps à huit cylindres.
Fig.2 montre schématiquement les échappements dans les groupes d'échappement individuels du même moteur,
Fig.3 montre schématiquement l'arrangement des échap. pements multiples, et Fig.4-6 montrent d'une manière correspondante à celle des Fige.1-3, l'arrangement suivant l'invention dans un moteur à quatre temps à sept cylindres.
Dans le schéma de la Fig.l, les périodes d'échappe- ment individuelles sont montrées par les surfaces hachu- rées par rapport aux abscisses montrant la rotation angu- laire de la manivelle. Les chiffres I -VIII représentent les cylindres individuels, et comme cela résulte de la Fig.l, l'ordre d'allumage du moteur est: 1, 4, 7, 3, 8,
5, 2, 6. En ce qui concerne maintenant l'échappement du cylindre 1, l'on verra que la soupape d'échappement s'ou- vre à environ 40 avant le point mort inférieur, dont l'abscisse est 0 , et ne se ferme que jusqu'environ 2150, c'est-à-dire environ 35 après le point mort supérieur suivant.
Cette partie de la surface représentant la pério. de d'échappement qui est marquée par un seul hachurage, la première indique partie de la période d'échappement où la valve d'échappement seule est ouverte, tandis que la partie marquée par des hachures doubles indique la der- nière partie de la période d'échappement où la valve d'ad- mission est également ouverte, c'est-à-dire la période pendant laquelle le balayage du cylindre peut avoir lieu.
Les cylindres I et IV peuvent être associés d'après l'in- vention, suivant la manière dont la période d'échappement des cylindres individuels se trouve placée relativement l'une par rapport à l'autre, les manivelles de ces cylin-
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dres étant déplacées entr'elles de 900. D'une manière semblable, les cylindres VII et III, VIII et V, II et VI peuvent être associés, et il devient possible de grouper les pairesde cylindres I, IV et VIII, V sur le mêneéchap. pement multiple et également de grouper les paires de cy- lindres VII, III et II, VI sur un autre échappement mul- tiple de telle sorte que le moteur à huit cylindres reçoi- ve deux échappements multiples.
L'effet technique obtenu par l'arrangement décrit suivant l'invention apparaît du diagramme de la pression dans les tuyaux d'échappement, donné dans la Fig.2, où les dits tuyaux sont désignés par A et B respectivement.
Au commencement d'une période d'échappement dans un cylindre, une augmentation plut8t forte de la pression aura lieu dans le tuyau d'échappement, mais cette pression décroitra de nouveau relativement bient8t de sorte que la pression est peu au-dessus de la pression atmosphérique dans la dernière partie de la période d'échappement, et en tout cas elle sera essentiellement plus basse que la pres- sion de la machine soufflante, de sorte que le balayage pourra se faire. L'augmentation de pression à la période d'échappement peut être désignée comme un coup de bélier ou partie d'une vague de pression, dont la longueur en degrés de la rotation de la manivelle est en général d'en- viron 70 , et ce coup de bélier s'étend à travers le tuyau d'échappement.
L'on voit de la partie supérieure de la Fig.2, qui montre la situation dans l'échappement multi- ple A, que le commencement de la période d'échappement dans le cylindre IV, qui est montré schématiquement par une courbe semi-circulaire, a lieu 900 après le commence- ment de la période d'échappement dans le cylindre I. Il apparaît de plus que le coup de bélier du cylindre IV qui s'étend sur environ 700, s'est terminé, c'est-à-dire la pression est tombée à une faible valeur avant la fin de la période entière d'échappement du cylindre I et juste avant
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que la période de balayage ne commence, Cette période est montrée en-dessous de l'axe, à partir duquel les ordonnées de la pression d'échappement, marquées SI, sont portées.
De cette manière la période de balayage dans le cylindre
I ne sera pas influencée par le coup de bélier qui se forme au commencement de la période d'échappement du cy- lindre IV, ce coup de bélier s'étant justement terminé simultanément avec l'ouverture de la valve d'admission du cylindre I.
D'une manière semblable à celle du cylindre I, les périodes de balayage des autres cylindres sont indi- quéespar SIV, SVIII etc.Quant au cylindre IV, il n'y aura pas du tout d'interférence par rapport au balayage, parce que l'échappement des cylindres dont les périodes d'échappement coïncident avec la dernière partie de la @ @ c'est à dire période d'échappement du cylindre IV, @ les cylin. dres VII et III, se fait à l'autre échappement multiple B, tandis que l'échappement des cylindres VIII et V ne com- mence qu'après la fin de la période d'échappement du cylin- dre IV.
Quant aux cylindres VIII et V, les conditions corres= pondent entièrement à celles des cylindres I et IV, et les périodes d'échappement combinées des deux paires de cylindres ne sont pas plus longues que ce qu'il faut pour qu'elles soient toutes deux comprises endéans les 720 représentant les quatre temps du moteur. D'une manière tout à fait semblable, il résulte de la partie inférieure de la Fig.2 que l'échappement des cylindres VII,III, II et VI peut se faire au même échappement multiple B.
Fig.3 montre schématiquement les cylindres I=VIII avec leurs tuyaux d'échappement et les deux échappements multiples A et B.
Fig.4 est un schéma correspondant à la Fig.1 et mon- trant les échappements des cylindres I-VII d'un moteur à quatre temps à sept cylindres ayant comme ordre d'allumage
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1, 3, 5, bzz 6, 4. 2. 'l> 1"'-1.." n m 4a
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La première et la dernière partie des périodes d'é- chappement sont marquées comme dans la Fig.l respective- ment avec hachures simple et double.
Fig.5 montre schématiquement comment les échappements des cylindres individuels ont lieu et comment les cylin- dres sont groupés par rapport aux échappements multiples,
Dans ce cas il y a trois échappements multiples, le cy- lindre I ayant seul son échappement dans le tuyau d'échap. pement C, tandis que l'échappement des cylindres II,
VII se fait à l'échappement multiple B et celui des cylin. dres III, IV, VI à l'échappement multiple A.
Il résulte de la Fig.5 que les périodes d'échappement des cylindres
IV et VI, dont l'échappement se fait à l'échappement mul- tiple A, se superposent à une distance si faible entre les commencements de leurs périodes d'échappement que le coup de bélier qui se forme au commencement de l'échappe- ment du cylindre IV s'est terminé avant que la période de balayage du cylindre VI, qui est marquée SVI, ne soit com. mencée de sorte que l'échappement de ces deux cylindres peut se faire à un échappement multiple unique A. Dans cet échappement multiple se fait également l'échappement du cylindre III, dont la période d'échappement est entiè- rement séparée des périodes d'échappement des deux cylin- dres IV et VI, de sorte qu'aucun des échappements de ces cylindres n'influencera la période de balayage du cylin- dre III, cette période étant marquée SIII.
D'une manière tout à fait analogue, les cylindres V, VII, II sont grou- pés par rapport à l'échappement multiple B, tandis que, comme il a été dit ci-dessus, le cylindre I seul fait sont échappement dans le tuyau C.
Comme il résulte des exemples montrés, la superposi- tion des périodes d'échappement de deux cylindres dont l'échappement se fait l'un après l'autre dans un échappe- ment multiple commun, par exemple cylindres I, IV, Fig.2, ou bien VI, IV, Fig.5, est telle que le coup de bélier'
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qui se forme au commencement de l'échappement du premier des dits cylindres -est terminé avant que la période d'é- chappement du cylindre suivant ne commence,
Finalement il doit être Bien entendu que les arran- gements montrés et décrits ci-dessus sont donnés seule- ment à titre d'exemple, et que l'invention peut être réa- lisée d'autres façons, suivant le nombre des cylindres et la longueur des périodes d'échappement dans chaque cas.