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BREVET D'INVENTION.
MOTEUR A COMBUSTION INTERNE SURALIMENTE.
La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne suralimente. Suivant la présente invention, dans un moteur de ce genre, au moins une soufflante actionnée mécaniquement par le moteur mäme ou par une source d'énergie indépendante est établie et réalisée de manière telle qu'elle fournisse une charge qui, d'une part, est suffisante pour le démarrage du moteur ou son fonctionnement à de petites charges et, d'autre part, correspond, pour des chargea plus élevées ou (et) des vitesses de rotation plus élevées du moteur, à toute la
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quantité d'air pouvant être aspirée par, au moins, une seconde soufflante actionnée par une turbine à gaz recevant seulement les gaz d'échappement du moteur et, autrement, indépendante de ce dernier,
cette seconde soufflante pouvant fournir au moteur tout l'air sous pression nécessaire à son fonctionnement à ces charges plus élevée@,cet air étant, en outre, surpressé.
L'ensemble peut tre réalisé de manière telle que, au démarrage et aux faibles charges ou aux faibles vitesses de rotation du moteur, la soufflante actionnée mécaniquement envoie, au moins, une partie de l'air qu'elle refoule dans la tuyauterie d'aspiration de la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement et que la partie restante de oet air refoulé par cette première soufflante soit envoyée ' directement au dispositif d'admission de l'air dans les cylindres de travail du moteur.
Pour obtenir automatiquement ces modifications des circuits de l'air fourni par la soufflante actionnée mécaniquement,entre cette soufflante et le dispositifd'admission de l'air dans les cylindres du moteur qui est raccordé directement à'oette soufflante, des dispositifs de fermeture à fonctionnement automatique peuvent être montés, ces dispositifs se fermant automatique- ment lorsque la pression de refoulement de la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement croît et atteint une certaine valeur, la soufflante actionnée mécaniquement envoyant, alors, tout l'air qu'elle refoule dans la soufflante aotionnée par turbine à gaz d'échappement et celle-ci envoyant, ensuite, cet air à pression surélevée dans le dispositif d'admission de l'air dans les cylindres du moteur,.
Il est également possible de réaliser une installa- tion dans laquelle, entre la tuyauterie de refoulement de la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement et la tuyauterie de refoulement de la soufflante actionnée mécaniquement,, tuyauteries débouchant dans des espaces distincts
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du dispositif d'admission de l'air dans les cylindres du moteur, au moins un dispositif de fermeture automatique de la communication existant avec ce dispositif est monté, ce dispositif se fermant pour des chargea croissantes du moteur et correspondant à une pression de refoulement de la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement qui est accrue par rapport à la pression de refoulement de la soufflante actionnée mécaniquement,
afin que la fraction de charge refoulée par la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement augmente, Dans ce cas, le dispositif peut être tel que, au démarrage du moteur ou pour un fonctionnement de celui-ci à de petites charges, seuls travaillent, avec injection de combustible, les cylindres qui sont alimentés tout d'abord suffisamment en air de balayage et (ou) de charge par la soufflante actionnée mécaniquement, tandis que les autres cylindres, qui sont chargés ou balayés par l'air de la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement, travaillent seulement ensuite, avec injection de combustible, lorsqu'ils sont également suffisamment balayés ou chargés,
La réalisation peut, encore, être telle que, seulement,
à partir d'une charge déterminée du moteur pour laquelle le débit de la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement est suffisant pour cette charge,, les circuits de l'air refoulé par la soufflante actionnée méoani- quement soient modifiés de manière telle que cette soufflante envoie la totalité de l'air qu'elle refoule dans la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement., Le dispositif de réglage de la communication entre les deux soufflantes peut être actionné à la main ou par un régulateur, ou par le dispositif de réglage du combustible fourni au moteur.
Dans les moteurs polyoylindriques, les tuyauteries des gaz d'échappement de divers cylindres, dont les temps d'échappement et de balayage n'interfèrent pas entre eux, peuvent être reliées à un collecteur aboutissant à, au moins,
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une turbine à gaz d'éohappement, tous les cylindres du moteur étant, ainsi, réunis par groupes ,et les collecteurs/d'échappemet de ces divers groupes ayant des entrées distinctes dans la turbine et les dimensions et volumes de ces diverses tuyauteries et collecteurs ainsi que leurs sections correspondantes d'entrée dans la turbine à gaz étant telles que, pour chaque groupe de cylindres ainsi formé, au moins, aux fortes charges du moteur et au début de chaque temps d'échappement,
la pression en avant de la turbine excède la pression totale de suralimentation due aux,deux soufflantes et que, pendant le temps de balayage, cette pression s'abaisse le plus possible au voisinage de la pression atmosphérique, de manière telle que le cylindre correspondant soit balayé efficacement, et sans qu'il en résulte de troubles due aux temps d'échappement des autres cylindres, et par de l'air sous pression fourni par la soufflante actionnée mécaniquement et la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement et travaillant ensemble,
En outre, l'installation peut étre établie de manière telle que la pression de l'air refoulé par,la soufflante actionnée mécaniquement soi t toujours supérieure à la contre-pression due à la retenue dans les cylindres,
les tuyauteries et collecteurs d'échappement et la section d'entrée dans la turbine à gaz d'échappement, de telle sorte que, mime au démarrage de la soufflante actionnée par turbine à gaz d' échappement et aux faibles vitesses de rotation de cette dernière, un retour de gaz d'échappement de la turbine vers les cylindres du moteur soit rendu impossible et, cela, m'orne pendant la période de balayage correspondant à l'ouver- ture simultanée fies organes d'admission et d'échappement dans les cylindres du moteur. En outre, cette disposition présente des avantages si aux charges élevées du moteur, la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement est établie de manière telle que sa pression de refoulement soitplus élevée que oelle de la soufflante actionnée méoaniquement.
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Pour réaliser un moteur à renversement du sens de marche et sans dispositif de renversement de marche de soufflante, suivant la présente invention, la soufflante actionnée mécaniquement par le moteur peut tre établis sous forme de soufflante centrifuge à palettes radiales et sans aubes fixes de diffuseur.
Dans le but de pouvoir modifier la proportion de l'air sous pression refoulé par la soufflante actionnée mécaniquement et envoyé directement à la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement, un organe d'étranglement ou de fermeture de la tuyauterie reliant ces deux soufflantes peut être monté dans cette tuyauterie, Egalement,en avant de la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement, un dispositif d'ouverture et de fermeture peut être monté dans une tuyauterie d'aspiration de cette soufflante s'ouvrant dans l'atmosphère, pour permettre à cette soufflante d'aspirer directement dans l'atmosphère.. Mais, dans ce cas,
l'installation doit 'être telle que la tuyauterie d'aspiration de l'air atmosphérique dans cette soufflante puisse 'être fermée du coté de la soufflante actionnée mécaniquement et la tuyauterie de refoulement de la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement et aboutissant au dispositif d'admission de l'air dans les cylindres du moteur est pourvue d'un dispositif de fermeture à fonction- nement automatique ou à main, Ceci, afin que la soufflante actionnée mécaniquement puisse fournir de l'air aux cylindres du moteur malgré une pression plus basse de l'air fourni par la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement, Avec ce mode de réalisation de l'invention, la soufflante actionnée par turbine à gaz pourra, seule, alimenter le moteur aux charges élevées.
Au lieu d'aocoupler rigidement la soufflante actionnée mécaniquement et le moteur, cette soufflante peut, également, être actionnée par le moteur, par l'intermédiaire d'un mécanisme de changement de vitesse permettant d'obtenir,
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au démarrage et aux faibles charges du moteur, de l'air de balayage et de suralimentation pression plus élevée ou de modifier, entre certaines limites, la pression de refoulement finale de l'air dû à la coopération des deux soufflantes.
Au point de -vue constructif, le montage des deux soufflantes à une m'orne extrémité du moteur présente des avantages. De préférence, la soufflante actionnée mécanique- ment est entrainée par l'arbre manivelle ou le vilebrequin du moteur, tandis que la soufflante actionnée par turbine à gaz est disposée au-dessus et au niveau dés tuyauteries d'échappement des gaz des cylindres du moteur,
Comme source auxiliaire d'énergie d'entrainement de la soufflante actionnée mécaniquement, une source d'énergie quelconque peut être utilisée,
la puissance pouvant être fournie par le moteur suralimenté lui-même ou par une source d'énergie complètement indépendante de ce dernier
La présente invention permet de réaliser tout aussi bien des moteurs suralimentés à deux temps que des moteurs suralimentés à quatre temps. pomme soufflante actionnée mécaniquement ou comme soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement, des soufflantes centrifuges ou à hélice à action radiale et à un ou plusieurs étages peuvent être employées.'
Les dessins ci-joints donnés à titre d'exemple et qui ne suuraient, en aucune facon, limiter la portée de la présénte invention, 'se rapportent à des moteurs établis conformément aux'principes ci-dessus définis.
Dans ces dessins ;
La Figure 1 est une coupe verticale transversale faite à travers un moteur à combustion interne à deux temps travaillant suivant l'invention.
La figure 2 est une -vue, partie en élévation
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longitudinale, partie en coupe partielle, du moteur de la figure 1.
La Figure 5 montre, à plus grande échelle, partie en élévation, partie en coupe, une variante d'installation des turbo-soufflantes du moteur de la figure 2.
La Figure 4 est une vue longitudinale, partie en élévation, partie en coupe, d'un moteur présentant certaines différences par rapport aux moteurs des figures 2 et 3,
Les figures 6 et 6 se rapportent à un moteur à quatre temps, la figure 5 étant une vue en élévation longitudinale de ce moteur et la figure 6 une vue de cote du mme moteur.
La figure 7 montre des exemples de diagrammes de la pression dans les soufflantes des deux types et dans la turbine à gaz d'éohappement.
Les figures 8 et 9 donnent des exemples de diagrammes des pressions dans les tuyauteries d'échappement des gaz d'un moteur à six cylindres et à deux temps..
La figure 10 montre les positions correspondantes des manetons de l'arbre manivelle.
Dans ces diverses figures,les marnes signes de référence désignent les marnes éléments.
Dans les figures 1 à 4, 1,2,3,4,5 et 6 désignent les cylindres d'un moteur à combustion interne montés sur un bâti 7.
Figure 1, le piston 8 du cylindre 1 est représenté en coupe; la puissance reçue par ce piston est transmise, par la bieille 9, à l'arbre manivelle 10. Le moteur de cette figure est un moteur à deux temps dans lequel l'air de balayage et l'air de la charge sont admis à travers des lumières 11 ménagées dans le oylindre;
l'éohappement des gaz est réglé par une soupape d'échappement 12 montée dans la oulasse du cylindre,
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Conformément à l'invention, une soufflante 13 'est actionnée mécaniquement par le moteur à combustion interne et une soufflante 15, entraînée non mécaniquement par ce moteur à combustion interne, est établie pour 'être actionnée par les-gaz d'échappement qui sortent à travers des tuyauteries 43 et 44- d'alimentation d'une turbine à gaz d'échappement 14 accouplée aveo cette soufflante 15.
Suivant la figure 1, la soufflante 13 est actionnée par l'arbre manivelle 10 du moteur, par l'intermé- diaire d'un train denté composé de trois engrenages 16, 17 18, de manière telle que cette soufflante ait déjà une vitesse de rotation¯élevée, même pour une marche lente du moteur. La soufflante 13 refoule son'air sous pression,d'une part, directement par la tubulure 19 dans une chambre 20 d'un dispositif d'admis sion de l'air dans les cylindres du moteur, dispositif qui, ici,, comporte des lumières 11 ouvertes librement dans cette chambre pour le passage de l'air dans les cylindres.
La soufflante 13 actionnée mécaniquement est, également, pourvue d'une tubulure 21 et d'une tuyauterie, de raccordement 22 qui conduit à la tubulure d'admission 23 de la soufflante 16 actionnée par la turbine à gaz. Cette dernière soufflante envoie, également, son air sous pression dans la ohambre d'admission d'air 20 à travers sa tubulure de refoulement 24.
La figure 2 montre le circuit de l'admission, dans le moteur, de l'air refoulé par les deux soufflantes.
Pour tout le moteur, une chambre d'admission 20 est prévue, La tuyauteries 24 de refoulement de la soufflante 16 actionnée par turbine à gaz d'échappement débouche librement dans cette chambre d'admission. Au contraire, la communication entre la tuyauterie 19 de la soufflante actionnée mécaniquement et la chambre 20 d'admission de l'air dans les cylindres peut 'être fermée à l'aide d'un dispositif 25.
Dans 1-*exemple représenté aux dessins, ce dispositif 25 est
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constitué par des volets ou lames - pivotants disposés les uns à la suite des autres; il est établi de manière à s'ouvrir ou se fermer suivant qu'il existe une supression
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du cote de louff lante ou du c8té de là chambre 20 deadmisston de l'air; par conséquent, suivant les cas,, il établit ou ferme la communication entre la soufflante 13 actionnée mécaniquement et la chambre d'admission 20
La quantité d'air fournie par la soufflante 13 à la soufflante 15 passe à travers la tubulure sous pression 21 de la soufflante 13, la tuyauterie 22 et la tubulure d'aspiration 23 de la soufflante 15.
Le mode de fonctionnement du moteur représenté dans la figure 2 est le suivant
Lors du démarrage du moteur, la soufflante actionnée mécaniquement entre immédiatement en action, en raison de son accouplement avec le train denté. Elle débite donc immédia- tement de l'air sous pression et la pression de celui-ci détermine, automatiquement, l'ouverture du dispositif 25, de sorte qu'au moins, une partie de l'air sous pression fourni par cette soufflante parvient dans les cylindres, à travers la chambre 20 et les lumières d'admission 11. L'échappement se fait à travers les lumières 50. De la sorte, le démarrage du moteur et le balayage des cylindres sont assurés.
Un certain temps est nécessaire pour que la soufflante 15 actionnée par la turbine à gaz d'échappement atteigne une vitesse de rotation suffisante pour que l'air sous pression qu'elle fournit puisse surmonter sa propre résistance et celle due aux tuyauteries de raccordement et alimenter les cylindres.
Mais, lorsque la charge ou la vitesse de rotation du moteur augmente, la vitesse de rotation de cette soufflante augmente et, à partir d'un régime déterminé, elle donne de l'air à une pression plue élevée que celle de la soufflante 13; dès que la pression dans la chambre d'admission 20 est plus élevée que celle de l'air fourni par la soufflante 13dans les
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conditions de fonctionnement de cette soufflante, le dispositif 25 se ferme automatiquement et, à partir de oe moment, l'alimentation du moteur en air sous pression se trouve assurée en totalité par la soufflante 15;
alors, par suite de la disposition spéciale adoptée, la soufflante actionnée mécaniquement refoule tout l'air qu'elle produit dans la tuyauterie d'aspiration 23 de la soufflante 15, de sorte qu'elle coopère, également et entièrement, à l'alimen- tation du moteur à combustion interne en air sous pression et ce, seulement, en tant qu'organe de basse pression et d'alimentation de la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappements De la sorte, un fonctionnement complè- tement automatique est assuré, quel que soit le'régime de marche du moteur à combustion interne,
Si, brusquement, le moteur tourne à vide ou à faible/charge, la vitesse de rotation de la soufflante 15 actionnée par la turbine à gaz d'échappement tombe fortement et, d'autant plus, qu'alors,
la pression de l'air fourni par cette soufflante est inférieure à celle de l'air sous pression fourni par la soufflante 13 commandée mécaniquement, de sorte que l'air alors admis dans le moteur est fourni complètement ou presque complètement par la soufflante 13.
Dans la figure 2, un rotor centrifuge 26 de soufflerie est représenté dans'la soufflante 13 actionnée mécaniquement.
La figure 3 montre, partie en élévation, partie en coupe, une réalisation quelque peu différente d'un dispositif d'alimentation en air, à l'aide de deux soufflantes 13 - 15, d'un moteur à combustion interne dont les autres éléments correspondent à ceux du moteur de la figure 2.
Tout d'abord, dans la tuyauterie 19 de refoulement de la soufflante 13 un papillon 27 estdisposée au moyen de ce papillon, la quantité d'air sous pression passant dans la chambre 30 d'admission de l'air au moteur peut être
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réglée, En plus, un dispositif de fermeture 25 à fonction- nement automatique, constitué, ici, par des volets ou lames pivotants, est également monté du Côté de la chambre 20 d'admission de l'air dans le moteur; lorsque la pression est plus élevée dans cette chambre 20 que dans la tuyauterie de refoulement 19 de la soufflante 15, ce dispositif 25 .se ferme automatiquement.
Un dispositif de fermeture 28, ici, constitué par un papillon, est également monté dans la tuyauterie de refoulement 22 oonduisant à l'ouie d'aspiration de la soufflante 15; grâce à ce papillon, la quantité d'air refoulé par la soufflante 13 dans la soufflante 15 peut 'être réglée à volonté, ou même, réduite à zéro. Dans un raccord
29' de la tubulure d'aspiration de la soufflante 15 ouvert librement dans l'atmosphère, un second dispositif de fermeture 29 est aussi prévu; ici, ce dispositif est, également, constitué par un papillon. Suivant la position de ce papillon
29, la soufflante 15 peut aspirer dans l'atmosphère, soit en totalité, soit en partie.
Dans le premier cas, il est opportun d.e fermer le papillon 28, le papillon 29 étant, alors, placé dans sa position d'ouverture totale; alors, tout l'air refoulé par la soufflante 13 passe, à travers la tuyauterie19 dans la chambre 20 du dispositif d'admission de l'air dans le moteur à combustion interne. Pour assurer, dans ces conditions, une manoeuvre automatique correcte des deux papillons 28- 29, ceux-ci peuvent être reliés ensemble par une bielle 30 d'accouplement et de manoeuvre et un organe de commande 30' agit directement sur l'un de ces papillons.
En outre, dans la tuyauterie de refoulement 24 .de la soufflante un dispositif de fermeture 31 est monté, ce dispositif étant, ici, encore constitué par un papillon. A l'aide de celui-ci, la quantité d'air refoulée par la soufflante 16 dans la chambre 20 du
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dispositif d'admission d'air dans le moteur peut être réglée ou coupée complètement.
Un dispositif 32 de fermeture automatique de la communication entre la chambre 20 précitée et la,tuyauterie de refoulement 24 est prévu; ici, ce dispositif 32 est constitué par des volets montés les uns à la suite des autres et disposés de manière telle que, dans le cas ou la soufflante 15 aspire dans l'atmosphère en donnant une pression dé refoulement qui n'est pas aussi grande que celle produite par la soufflante 13, ces volets 32 se ferment automatiquement du côté de la soufflante 15, c'est-à-dire, en coupant la communication avec cette soufflante,, Quand la pression produite par la soufflante , 15 est égale ou supérieure à'oelle régnant dans la tuyauterie 19 de la soufflante 13, ce dispositif de fermeture 32 s'ouvre automatiquement,
.Egalement, lorsque la pression produire par la soufflante 15 devient supérieure à celle produite par la,soufflerie 13, les olapets de fermeture 25 se ferment et tout l'air sous pression admis dans le moteur 7'est fourni par la soufflante 15, Le fonctionnement des papillons de fermeture 27- 31 est assuré par des organes de commande-03 34 Les tiges de commande 30'- 33- 34 des divers organes de fermeture et de réglage peuvent être accouplés les uns aux autres de toute manière appropriée afin que les circuits de l'air puissent toujours 'être réalisés de la manière voulue et propre au fonctionnement du moteur,, En particulier, si le papillon 27 est fermé, le papillon 31 doit être ouvert et inversement, ce qui est indiqué par les sens des flèches du dessin.
Le dispositif de manoeuvre des organes de commande 30', 33, 34 peut, également, 'être accouplé, d'une manière non figurée aux dessins, avec le dispositif dé réglage du combustible ou de réglage du régime du moteur à combustion interne, Les dispositifs de fermeture automatique 25- 52 peuvent,
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également, *être établis de manière telle qu'il soit possible de les ouvrir ou de les fermer complètement, au moins, temporairement.
Dans la figure 4, une autre variante de réalisation de l'invention est représentée. En opposition aux figures 2 et 3 où la soufflante actionnée mécaniquement est constituée par une soufflante centrifuge, ici, une oagniardelle ou soufflante à hélice 35 refoulant axialement est utilisée.
Celle-ci est actionnée par l'arbre manivelle 10 par l'intermédiaire d'un mécanisme de changement de vitesse 36.
Avec cette disposition, la vitesse de rotation de la souf- flante à hélice peut être modifiée pour mieux correspondre aux besoins des divers régimes de charge et de rotation du moteur et, en particulier, pour permettre de pouvoir aotionner la soufflante à une vitesse plus grande, lors du démarrage du moteur. La manoeuvre de ce mécanisme de changement de vitesse, c'est-à-dire, le réglage à des vitesses diverses,de la soufflante à hélice, peut être effectué à la main ou à l'aide du dispositif de réglage de l'admission du combustible dans le moteur ou du dispositif de réglage du moteur. Le réglage des quantités d'air refoulées par les deux soufflantes 13 et 15 est, également, quelque peu différent.
La capacité 20 délivrant l'air sous pression auxdispositifad'admission de cet air dans les cylindres du moteur à combustion interne est, ici, divisée en trois compartiments 20, 20',20'', Ces compartimente sont séparés les uns des autres par des oloisons 37- 38; chacun d'eux est pourvu, d'au moins, un organe de fermeture 39, ici,constitué par une soupape soumise à l'action d'un ressort monté de manière telle que cet organe s'ouvre, seulement si la pression due à la soufflante 15 actionnée par turbine à gaz d'échappement est plus élevée que celle produite par la soufflante 13 dans
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les conditions de fonctionnement correspondantes.
Dans ce but, la, tuyauterie de refoulement 24 de la soufflante 15 est reliée, par une tuyauterie 40, au compartiment 20' et une tuyauterie 41 au .compartiment 20'', En outre, entre la tuyauterie 19 de la soufflante 13 et le compartiment 20, un dispositif 25 similaire celui de la figure 2, assure automatiquement une fermeture de la communication entremette tuyauterie et ce compartiment lorsque la pression dans ce dernier est supérieure à celle donnée par la soufflante 13,
Le mode de fonctionnement d'un moteur conforme à celui de la figure 4 est le suivant :
S'il existe, seulement, une cloison 37 pourvue d'un organe de fermeture automatique 39, la tuyauterie 24 de la soufflante 15 est reliée, par la tuyauterie 40 au compartiment 20' du dispositif d'admission de l'air sous pression.
Dans ce cas, pour le démarrage du moteur, seuls, par exemple, les cylindres 5 et 6 peuvent recevoir du combustible par les tuyauteries 42 tandis que les cylindres 1 à 4 fonotionnent tout d'abord sans combustible.
La soufflante 13 est constituée et dimensionnée de manière telle qu'elle fournit suffisamment d'air de balayage et de charge pour les cylindres 5 et 6. Ainsi, même lors du démarrage, ces deux cylindres travaillent correctement,.
Suivant le réglage du papillon 28, une partie de l'air refoulé par la soufflante 13 est envoyée à la soufflante 15 et lorsque la vitesse de la turbine à gaz d'échappement 14 augmente la pression de refoulement de la soufflante 15
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s élève progressivement et, jl un moment donné, prend une valeur plus élevée que celle 'de la pression de refoulement de la soufflante 13, Ceci se produit d'autant plus rapidement que le papillon 28 est porté plus rapidement dans sa
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position drouvértureotale et, ainsi, la soupapé 39
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s'ouvre du coté du compartiment 20 d'admission de l'air et les volets 25 se ferment automatiquement ooupant la communication de ce compartiment avec la tuyauterie 19 de la soufflante 13.
A partir de ce moment, la soufflante 13 envoie, dans la soufflante 15, la totalité de l'air qu'elle refoule et, par la tuyauterie40, cette soufflante 15 fournit tout l'air de balayage et de charge nécessaire au moteur à combustion interne,
Comme cela est indiqué en traits pointillés, deux cloisons 57-38 peuvent être établies pour délimiter trois compartiments 20, 20', 20'' et ces cloisons sont pourvues de soupapes anti-retour 39 et une tuyauterie .41 envoie l'air de la soufflante 15 dans le compartiment 20'' d'admission d'aire dans ce cas, le refoulement de cette soufflante 15 est réduit encore plus fortement lors du démarrage et du fonctionnement à faible charge, du fait que l'air de balayage et de charge doit être fourni d'abord aux cylindres 1 et 2 et, plus tard, seulement, également, aux cylindres 3 et 4,
lorsque l'organe 39 monté dans la cloison 38 et non représentée dans le dessin- s'ouvre.
Dans ce cas, la vitesse de rotation de la soufflante 15 actionnée par la turbine à gaz d'échappement croît plus rapidement, de sorte que cette soufflante peut fournir plus rapidement tout l'air sous pression, car, dans le cas d'une soufflante à roue aubée, pour de faibles débits de refoulement, la puissance absorbée est plus petite.
Dans ce cas de mises en travail successives des cylindres du moteur, les canalisations 42 d'alimentation en combustible de ces cylindres sont mises en aotion successi- Yement; ces mises en action successives de ces canalisations peuvent être effectuées à la main direotement ou par l'entremise de servo-moteurs par le dispositif de mise
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en marche du moteur, Ces mêmes mises en action successives de ces canalisations 42 peuvent aussi être opérées automatiquement, par exemple, pour les canalisations d'alimentation en combustible des cylindres 5 et 6 par le disposisif de mise en marche du moteurs pour les canalisations d'alimentation en combustible des cylindres let 2 par l'intermédiare d'un organe auxiliaire;
oet organe auxiliaire peut être, par exemple, commandé par des volets similaires aux volets 32 de la tuyauterie 24 de la soufflante 15 de la figure 3, volets montés dans cette tuyauterie 24 ou la tuyauterie 41 et réglés de manière à prendre une position déterminée d'ouverture partielle lorsque la pression dans la tuyauterie 24 a atteint la valeur voulue pour la mise en travail des cylindres 1 et 2, L'organe auxiliaire précédent peut, également, assurer la mise en action automatique des cana- lisations d'alimentation en combustible dès cylindres 3 et 4;
à cet effet,cet organe commandé par les volets montés dans la tuyauterie 24 ou la tuyauterie 41 ouvre ces canalisations lorsque ces volets arrivent dans une seconde position déterminée d'ouver- ture partielle de cette tuyauterie, positionneur laquelle la pression dans la tuyauterie 24 atteint une seconde valeur défera minée appropriée à la mise en travail des cylindres 9 et 4.
La mise automatique en travail de ces mêmes cylindres 3 et 4 pourrait, également, être réalisée à l'aide d'un organe commandé par la soupape 39, non représentée, montée dans la cloison 38 organe provoquant l'ouverture des canalisations 43 d'alimentation en combustible des cylindres 3 et 4 lorsque cotte soupape 39 est portée dans sa position d'ouverture,
Aussi bien dans les figures 1 à3 que dans la figure4, les tuyauteries des gaz d'échappement conduisant à la turbine 14 sont au nombre de deux, dont l'une, 43 reçoit les gaz d'échappement des cylindres 1, 2,3 et l'autre, 44, les gaz d'échappement des cylindres 4, 5, 6.Le but de cette disposition est exposé ci" après,
à propos de la description des figures 8 à 10,
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.Les figures 5 et 6 se rapportent à une application de la présente invention à un moteur à combustion interne à quatre temps à douze cylindres et d'un mode de réalisation particulier.
Les cylindres de ce moteur sont disposés en deux rangs 1, 2,3,4, 5,6 pour l'un et 1', 2', 3', 4', 5', 6' pour l'autre est ces deux rangs dé cylindres sont montés en Va Dans ce moteur,, pour chaque rang de cylindres, ily a une soufflante actionnée par turbine à.gaz d'échappement, soufflante 15 pour un rang, soufflante 15' pour l'autre; ces deux soufflantes, sont disposées à la mme extrémité du moteur; chacune de ces soufflantes est actionnée par une turbine à gaz d'échappement, 14 pour l'une, 14' pour l'autre et indépendamment de toute liaison mécanique avec les organes mobiles du moteur à combustion Interne.
La particularité du moteur de cet exemple consiste dans le fait qu'il ne compte qu'une soufflante 13 actionnée mécaniquement par l'arbre mani- velle 10 du moteur, par exemple, par l'intermédiaire d'engrena- ges 16 et 17 et d'un renvoi par ohaine 36' cette soufflante refoule, d'une part, au moyen de ses tubulures 19 , 19' et par l'intermédiaire de tuyauteries 45,45' dans les tuyauteries d'admission 20 ,20' des deux range de cylindres 1 à 6 et 1' à 6' } des dispositifs de fermeture 25,25' à fonctionnement automatique sont, également, disposés sur ces trajets de l'air, par sa tubulure de refoulement 21, la soufflante 13 envoie directement une partie de son air de refoulement dans les tuyauteries 22, 22' et les raccords 23,23' d'admission de l'air dans les soufflantes 15, 15'.
Les collecteurs 43. 44 d'une part, 43',44' d'autre part, d'échappement des gaz des divers cylindres, sont agencés cylindres par groupes de trois et les collecteurs de ces divers groupes débouchent, séparément des autres. dans l'une des turbines à gaz d'échappement 14 ou 14'.Le fonctionnement d'unmoteur ainsi établi
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est tel, qu'au démarrage, ou à faible charge, la soufflante 13 actionnée mécaniquement, refoule sonair sous pression dans les cylindres du moteur à travers les tuyauteries 45, 45' les organes'86 , 25' à fonctionnement automatique et les compartiments 20, 20' d'admission de l'air dans le moteur, D'autre part, une autre partie de l'air refoule par la soufflante 13 est envoyée à travers les tuyauteries 22,
33' aux tubulures 23 23' d'admission de l'air dans les souf- flantes 15, 15', Seulement,-lorsque ces deux soufflantes 15 15' donnent de l'air à une pression plus élevée que celle de l'air débité par la soufflante 13 à travers les organes de fermeture 25, 25' dans les tuyauteries 20, 20' d'admission de 2 air dans le moteur, .les organes de fermeture 25, 25' se ferment automatiquement et tout l'air refoulé par la soufflante 13 est reçu par les soufflantes 15, 15' et envoyé par celles-ci, sous pression surélevée, dans les tuyauteries 20, 20' d'admission.
de l'air dans le moteur à combustion interne,
Par les groupements déterminés, ci-dessus décrits, des tuyauteries d'échappement des gaz des divers cylindres qui aboutissent par des collecteurs distincts en des points distincts des turbines à gaz d'échappement 14, 14',il est possible d'obtenir, pour une valeur déterminée du volume de ces tuyauteries et collecteurs d'échappement de gaz et pour des valeurs déterminées des sections d'entrée des collecteurs dans les turbines, des oscillations de pression importantes en avant de ces turbines à gaz d'échappement, oscillations qui sont particulièrement favorables à un balayage des cylindres du moteur* Grace à la formation correcte ou à la réalisation correcte de ces oscillations ou chutes de pression agissant sur les turbines,
l'énergie des gaz d'échappement qui est nécessaire pour le fonctionnement des soufflantes actionnées par les turbines entraînées par ces gaz et pour la compression
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de l'air de balayage et le renforcement du balayage-est utilisée correctement.
Les gaz d'échappement quittent les deux turbines à gaz d'échappement 14, 14' par les tuyauteries 46 , 46',
Figure 7, les charges du moteur sont portées en abscisses et les pressions en ordonnées; cette figure montre les diagrammes des pressions produites par les deux soufflantes 13 et 15. Po est la pression atmosphérique. pl est la pression de refoulement de la soufflante actionnée mécaniquement par le moteur à combustion interne; conformé- ment à l'invention, celle-ci ne doit pas varier trop fortement dans toutes les limites des puissances développées par le moteur, Dans l'exemple représenté, elle décroît quelque peu lorsque la charge augmente.
Son allure dépend, notamment, de la caractéristique pour des débits variables de la soufflante 13, est la pression moyenne des gaz d'éohappement en avant de la turbine à gaz d'échappement 14, Pour de faibles charges, celle-ci est relativement faible et, ensuite, elle croît progressivement, notamment en raison de la température plus élevée des gaz d'échappement
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et de la charge renforcée d'air et de combustiblournie au moteur lorsque la puissance développée par ce dernier augmente. Le diagramme p3 est celui de la courbe des pressions de l'air comprimé par la soufflante 15 lorsque celle-ci aspire directement dans l'atmosphère.
Lorsque la puissance développée par le moteur est nulle ou faible, cette pression est, pour ainsi dire, nulle, mais, ensuite, pour un bon rendement de la turbine à gaz d'échappement, elle croît, plus rapidement que la pression moyenne p2 régnant en avant de la turbine à gaz d'échappement et nécessaire pour le fonctionnement de la soufflante.
Au point A, les deux pressions p2 et p3 sont égales et, pour
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............ -1 . une charge plus forte du moteur, la pression p3 de l'air
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comprimé par la soufflante 15 est supérieure à la pression moyenne p2 en avant de la turbine, Mais, si maintenant et, conformément à l'invention, les deux soufflantes de surali- mentation 13, 14 travaillent ensemble de telle sorte que la soufflante 13 refoule, tout d'abord, partiellement et, ensuite, complètement, dans la tuyauterie d'admission de la soufflante 15, la pression dans la tuyauterie de refou- lement 24 de cette soufflante s'élève de la manière indiquée par le diagramme P4 autant qu'il n'existe aucun étranglement de section dû, par exemple, au papillon de fermeture 28.
Si un étranglement existe dans la tuyauterie 24, la pression dans cette tuyauterie 24 s'établit à une valeur inférieure P5 dont un diagramme est également donné à titre d'exemple dans la figure 7.
Suivant ce mode de fonctionnement,, à partir d'un certain moment, la pression dans la tuyauterie 24 s'établit à une valeur égale à celle de la pression dans la tuyauterie 19 de la soufflante 13, Cet instant est marqué en B dans la figure 7, Lorsque la charge du moteur augmente, la pression de l'air refoulé par la soufflante 15 s'élève également et à un moment donné, le dispositif 25 de fermeture; automatique de la tuyauterie de refoulement 19 ferme cette tuyauterie ;
à partir de ce moment, tout l'air comprimé par la soufflante 13 est conduit à la soufflante 15 et celle-ci envoie l'air surpresseé à travers la tuyauterie de refoulement 24 dans la chambre 20 du dispositif d'admission de l'air dans le moteur à combustion interne;alors, cette chambre reçoit uniquement l'air,de cette soufflante 15.
Oette modification dans les circuits d'air des soufflantes est marquée par le point 0 de la figure 7; cette modifioa'tion produite, la pression dans la chambre 30 croît suivant la portion C- D du diagramme de la figure 7, puis la valeur p4 de la pression dans la tuyauterie 24 prend les
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valeurs représentées par la courbe P4 de cette figure 7; la pleine pression de balayage et de suralimentation due à la coopération des soufflantes 13 et 15 travaillant, alors, uniquement en série, est réalisée et disponible pour le fonctionnement du moteur à combustion interne.
Les figures 8 et 9 donnent, en outre, les diagrammes des pressions à la sortie* des deux soufflantes 13 15 et en avant de la turbine à gaz 14 pour une charge déterminée et pendant une rotation de l'arbre¯manivelle d'un moteur à combustion interne à deux temps 7du type de la figure 2.
Ces-figuras se rapportent au passage des gaz d'échappement provenant du moteur 7 à combustion interne à six cylindres dans lequel la position du maneton de chacun des cylindres et le sens de rotation de l'arbre manivelle sont représentés dans la figure 10 et les tuyauteries d'échappement des gaz des divers cylindres étant groupées entre elles de la manière représentée dans la figure 2.
Avec cette disposition, chaque cylindre envoie ses gaz d'échappement dans un collecteur commun seulement à plusieurs cylindres de ce moteur, les cylindres reliés à ce collecteur étant choisis de manière telle que les gaz d'échappement de chacun d'eux ne puissent troubler l'action du balayage dans les cylindres qui sont raccordés à ce m'orne collecteur, la section d'entrée de ce collecteur dans la turbine à gaz d'échappement étant distincte des sections d'entrée des collecteurs d'échappement des autres groupes de cylindres du mme moteur.
En outre, les dimensions et le volume de chacun de ces collecteurs d'échappement des gaz et des tuyauteries d'échappement raccordées avec lui ainsi que les sections d'entrée de ces collecteurs dans la turbine correspondante sont telles que, au commencement du temps de l'échappement, la pression en avant de la turbine excède la pression totale de surali- mentation due aux¯deux soufflantes, mais,que, pendant la période de balayage, cette pression se rapproche le plus
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possible de la pression atmosphérique.
Comme dans l'exemple représenté, il s'agit d'un moteur à deux temps à six cylindres dans lequel un échappement a lieu à chaque sixième de tour de l'arbre manivelle, les tuyauteries d'échappement des cylindres 1, 2, 3, et 4, 5, 6 dont les temps d'échappement sont décalés de 1200 les uns par rapport aux autres sont réunies en deux groupes qui envoient leurs gaz d'échappement respectivement dans l'un des deux collecteurs distincts 43 ou 44.
Grâce à la pression finale de compression de l'air envoyé dans les cylindres et due à la ooopération de la soufflante actionnée mécaniquement avec la soufflante actionnée par, turbine à gaz d'échappement, pression qui est, par conséquent, surélevée, les cylindres peuvent tre balayés plus efficacement aux régimes des plus fortes charges.
La pression moyenne P23 des gaz d'échappement provenant des oylindres 2,1,3 et débouchant dans le collecteur d'échap0 pement 43 et la pression instantanée P2' de valeur fortement oscillants de ces mtmes'gaz dans ce méme collecteur sont représentées par les diagrammes de la figure 8 et celles correspondantes P2 et P2 pour le collecteur 44 des gaz d'échappement prevenant des cylindres 4, 6,
5 sont représentées dans la figure 9 par les courbes P2 et P2"Les lignes P2 représentent donc la valeur moyenne des pressions p et P2 des gaz d'éohappement. P1 est la pression de refoulement de la soufflante actionnée mécaniquement et p4 est la pression finale résultant de la coopération de la soufflante actionnée mécaniquement avec la soufflante actionnée par turbine à gaz d'échappement.
Cette pression est plus ou moins constante suivant que, entre la soufflante 15 et les organes d'admission de l'air dans le moteur à combustion interne, une capacité de volume relativement plus ou moins grande est interposée,
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Comme le montrent les figures 8 et 9, une phase E-F utilisable comme phase de balayage de durée relativement grande, est obtenue dans chaque cylindre, grâce au mode de travail indiqué. Pour mettre en évidence la commande des organes d'admission et d'échappement dans un moteur établi conformément à la présente invention, au bas de la figure 8, les temps d'ouverture correspondant aux cylindres 2,1,3, ' ont été indiquésen grostraits.
Lestraits supérieurs G-H indiquent les positions de la manivelle correspondant au temps d'ouverture des organes d'échappement de ces cylindres..
Les traits inférieurs J-K montrent, au contraire, les temps d'ouverture des organes d'admission des m'ornes cylindres
2, 1, 3.Les gaz d'échappement de ces cylindres sont recueillis dans un méme collecteur et dans une méme chambre spéciale d'une turbine à gaz d'échappement. Les positions des points morts des pistons des cylindres 3, 1 et 3 corres- pondent pour des calages des manivelles à 60 , 180 , 3000aux positions représentées dans la figure 10. La distribution est établie de manière telle que les organes d'échappement du cylindre 1 commencent à s'ouvrir environ 20 après le passage au point mort de la manivelle du cylindre 2.
L'ouverture est maintenue jusqu'à un peu plus de 300 du point mort inférieur du cylindre 1, Si, maintenant, comme cela est recommandé, le volume de chaque collecteur d'échappement et des tuyauteries d'échappement raccordées à ce collecteur est relativement petit et si, également, la section d'entrée correspondance de ce collecteur dans la turbine est aussi relativement petite, la pression P2 dans la tuyauterie 43 s'élève très rapidement et, cela, dans l'exemple représenté, au-delà de la valeur de la pression de refoulement P4 due aux deux soufflantes 13-16 travaillant en série suivant ce mode de fonotionnement.
Après avoir atteint sa valeur maxima, la pression tombe,
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de telle sorte/que, au voisinage du point mort du cylindre 1 ou, après ce point mort, elle atteint son minimum qui doit 'être aussi voisin que possible de la valeur de la pression atmosphé- rique pour s'élever ensuite, à nouveau, rapidement, peu après l'ouverture de l'organe d'échappement du cylindre 3. De l'allure de la courbe de la pression P2 des gaz d'échappement et de la courbe de pression de l'air P4' on voit que, aux points E-F, ces pressions sont égales.
Entre lés pointa E et F où la surface hachurée correspond aune différence de pressions, la pression P2 des gaz d'échappement est plus petite que la près- sion totale de, suralimentation P4. Pendant . cette période, le cylindre correspondant du moteur peut donc être balayé à la pression de suralimentation P4' alors que les organes d'éohap- pement et d'admission de ces cylindre sont ouverts simultané- ment, Pratiquement, les organes d'admission de chaque cylindre sont maintenue ouverts pendant que la manivelle correspondant à ce cylindre tourne de l'angle correspondant à la ligne J-K.
Comme cela est représenté dans la figure 8, les organes d'échap- pèment sont fermés au moment du passage de la manivelle au point H c'est-à-dire un peut plus tôt que les organes d'admis- sion qui sont fermés.au point k, de sorte que, après la ferme- ture de l'organe D'échappement, une bonne/suralimentation du cylindre est assurée.
Fige 8, L- M représente donc chaque période de balayage, le point ± correspondant au point marquant le début de l'admission, et le point M au point !!,. marquant la fin de l'échappement*
Un moteur établi conformément à l'invention présente de nombreux avantages parmi lesquels il y a lieu de signaler les suivants ;.Au démarrage et à faible charge du moteur, le balayage et la suralimentation de celui-ci sont mieux assurés que dans un moteur ordinaire et, aux charges élevées, la pression de balayage et la pression de suralimentation sont plus élevées que dans un moteur suralimenté de type connu.
En. outre,à toutes les chargés du moteur,les deux sourfflantes /
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travaillent parfaitement et sensiblement en correspondance à leur capacité de refoulement, Une soufflante à roues à aubes actionnée par une turbine à gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne présente l'inconvénient de ne pouvoir donner qu'un faible débit, lorsque sa vitesse de rotation est faible, ainsi que cela a lieu au moment du démarrage et pour les faibles charges du moteur. Au contraire, conformément à la présente invention, il est possible de fournir au moteur, même dans ces conditions de fonctionnement,, une grande quantité d'air de balayage et de suralimentation et cela à une pression basse, mais suffisante.
Malgré les exigences diverses auxquelles il faut satisfaire pour la suralimentation du moteur en air au démarrage, aux faibles régimes et aux fortes charges, à tous ces régimes de marche,, cette suralimentation se trouve toujours assurée, grâce aux modifications réalisées dans les circuits de l'air sous pression et obtenues automatiquement sans reoourir à une action extérieure, Comme la soufflante actionnée mécaniquement ainsi que celle actionnée par turbine à gaz d'échappement ont à débiter les grandes quantités d'air correspondant à leurs capacités de refoulement, au démarrage et à tous les régimes, le grave incon- vénient du pompage si préjudiciable au fonctionnement des moteurs et qui, autrement, se produit aux très faibles débits, se trouve évité complètement.
Enfin, en raison du balayage plus long et à pression plus élevée réalisé dans un moteur conforme à la présente inven- tion, la température des aubes de la turbine (ou des turbines) actionnée(s] par les gaz d'échappement est inférieure à celle des aubes d'une turbine actionnée par les gaz d'échappement d'un moteur similaire suralimenté de type connu; de la sorte, la turbine (ou les turbines) à gaz d'échappement d'un moteur con- forme à la présente invention fonctionne(nt) dans des conditions améliorées; c'est là un avantage particulièrement intéressant, notamment, en ce qui concerne l'application de la présente invention à des moteurs-à combustion interne dans. lesquels la température des gaz d'échappement est très élevée.