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PERFECTIONNEMENTS AUX MOTEURS ALTERNATIFS A COMBUSTION INTERNE A DEUX
TEMPS.
La présente invention concerne les moteurs alternatifs à combus- tion interne à deux temps, comprenant trois vilebrequins dont les axes sont parallèles entre eux et disposés aux sommets d'un triangle, les vilebrequins étant enfermés dans des carters de vilebrequin entre lesquels sont disposés des cylindres dont chacun contient deux pistons reliés respectivement aux vi- lebrequins voisins et commandant respectivement les lumières d'admission et d'échappement ménagées dans la paroi du cylindre.
Un but de l'invention est de procurer un moteur de ce type qui ait un bon rendement et, en même temps soit mécaniquement compact.
Dans un moteur alternatif à combustion interne conforme à l'in- vention, un compresseur d'air multiple axial-destiné à alimenter directe- ment ou indirectement en air les orifices d'admission des cylindres est lo- gé, au moins partiellement, dans l'espace approximativement triangulaire en- touré des trois blocs de 'cylindres et des carters de vilebrequin entre les- quels s'étendent les cylindres. Pour plus de commodité, cet espace sera 'appelé ci-après espace triangulaire.
Généralement, chaque bloc de cylindres comprend un nombre appré- ciable de cylindres, par exemple, quatre ou six, si bien que l'espace trian- gulaire entouré des blocs de cylindres et des carters de vilebrequin est com- parativement long et le compresseur d'air axial à plusieurs étages peut ainsi être logé complètement dans cet espace.
De plus, dans la plupart des cas, il est désirable de prévoir, ou- tre le compresseur d'air axial, un compresseur d'air centrifuge monté à une extrémité de l'ensemble comprenant les blocs de cylindres et les carters de vilebrequin, les conduits de refoulement du compresseur centrifuge menant aux lumières d'admision, des cylindres tandis qu'un conduit intermédiaire re- lie le conduit d'entrée du compresseur centrifuge au conduit de refoulement voisin du compresseur axial, si bien que lorsque le compresseur axial et le
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compresseur centrifuge fonctionnent tous deux, le compresseur centrifuge cons- titue l'étage final de compression d'air qui s'ajoute aux divers étages de com- pression du compresseur axial.
Dans une telle construction, il est avantageux que le conduit primaire d'entrée, amenant l'air à l'orifice d'entrée du com- presseur axial, passe directement par l'extrémité voisine de l'espace trian- gulaire, c'est-à-dire par l'extrémité de cet espace éloignée du compresseur centrifuge, ce dernier obstruant entièrement ou dans une mesure substantielle, dans la plupart des cas, l'autre extrémité de cet espace.
Suivant une autre particularité de l'invention, l'agencement est tel que le compresseur axial est entraîné par une turbine actionnée par l'é- chappement, turbine à laquelle des conduits amènent les gaz d'échappement de- puis les lumières d'échappement du moteur, la turbine étant de préférence co- axiale au compresseur axial et située à l'extérieur de l'espace compris entre les blocs de cylindres et les carters de vilebrequin.
En outre, lorsqu'un compresseur centrifuge est prévu de la façon décrite ci-dessus en plus du com- presseur axial, ainsi qu'il est généralement préférable, une transmission mé- canique est de préférence prévue entre les vilebrequins du moteur et le rotor du compresseur centrifuge, tandis qu'en outre, il est prévu un embrayage per- mettant d'amener le rotor de la turbine à transmettre un couple à un élément du moteur en liaison mécanique, directe avec les vilebrequins et/ou vice versa, de préférence, aux engrenages par l'intermédiaire desquels le rotor du com- presseur centrifuge est entraîné. De cette façon, la puissance excédentaire de la turbine peut être transmise aux organes rotatifs du moteur proprement dit et/ou l'ensemble de la turbine et du compresseur axial peut être entraîné depuis les vilebrequins du moteur.
Ainsi, dans une disposition conforme à l'invention, le compres- seur axial, le compresseur centrifuge et la turbine sont disposés sur un axe commun, le compresseur centrifuge étant situé entre le compresseur axial et la turbine et le rotor du compresseur centrifuge étant entraîné mécanique- ment par l'intermédiaire d'engrenages depuis les vilebrequins et ayant un alésage dans lequel passe un arbre relié à une extrémité au rotor du com- presseur axial et à l'autre extrémité au rotor de la turbine et à un élément d'un embrayage hydraulique du type dit volant fluide, dont l'autre élément est relié au rotor du compresseur centrifuge. Dans une telle disposition, 1' embrayage hydraulique peut être, si on le désire, du type que l'on met à vo- lonté en action ou hors d'action par la commande du fluide contenu dans les chambres de travail de l'embrayage.
L'invention peut être réalisée de différentes manières; une for- me d'exécution de l'invention est représentée à titre d'exemple, quelque peu schématiquement, dans les dessins annexés où : la Fig. 1 est une élévation de côté en coupe du moteur complet, la coupe étant faite suivant la ligne 1-1 de la Fig. 3, la Fig. 2 est un plan inversé en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 3, à plus grande échelle, montrant certains détails associés à la transmission vers les compresseurs centrifuge et axial, la Fig. 3 est une élévation d'arrière quelque peu schématique du moteur montré sur la Fig. 1,
La Fig.
4 est une élévation d'arrière schématique en coupe, la coupe étant faite par le plan qui contient les deux faces jointives des moi- tiés avant et arrière de l'enveloppe du compresseur centrifuge de manière à montrer la forme des canaux collecteurs de refoulement de ce compresseur et la forme des collecteurs d'admission vers lesquels ils mènent, la Fig. 5 est une coupe schématique destinée à montrer les formes des parties des collecteurs d'admission et d'échappement qui s'étendent le long des cylindres, et la Fig. 6 est une coupe du passage reliant un collecteur d'admis- sion au compresseur centrifuge et la partie voisine du collecteur d'admis- sion, la coupe étant faite par le plan 6-6 de la Fig. 4.
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Dans la construction représentée, le moteur comprend trois vile- brequins pareils A dont l'un est montré sur la Fig. l, les vilebrequins étant tous à six manivelles et leurs axes A étant parallèles entre eux et situés aux sommets d'un triangle équilatéral. Les vilebrequins sont logés dans des carters B1 B et chaque carter est relié à un autre par un bloc de cylindres C, C , C , refroidis à l'eau. Chaque bloc de cylindres comprend six alé- sages à extrémités ouvertes dans les extrémités opposées de chacun desquels se meuvent en un mouvement alternatif deux pistons reliés par des bielles aux manivelles des deux vilebrequins voisins.
Les vilebrequins sont reliés entre eux . l'extrémité avant du moteur par des engrenages, comme il est indiqué en C , C , C , Fig. 1, de manière que deux des vilebrequins)dont le vilebre- quin du bas, tournent dans un sens, tandis que l'autre tourne dans le sens opposé. Les engrenages relient aussi les vilebrequins à un arbre entraîné C6 par l'intermédiaire d'un arbre C7 et des engrenages C8.Le phasage des vi- lebrequins est tel que tandis que les deux pistons de chaque cylindre se dé- placent sur la plus grande partie de leur course dans des sens opposés par rapport au cylindre, ils sont déphasés de 20 , si bien qu'un piston termine ses courses avant et arrière quelque peu avant l'autre piston.
Les deux pis- tons de chaque cylindre commandent respectivement une couronne de lumières d' admission et une couronne de lumières d'échappement situées de manière à être découvertes respectivement par les deux pistons à la fin de leurs courses avant, l'agencement étant l'agencement habituel où les lumières d'échappement s'ouvrent quelque peu avant celles d'admission et se ferment approximativement au même moment que les lumières d'admission ou quelque peu après ces derniè- res.
Les lumières d'admission de chaque cylindre communiquent de la manière connue avec un collecteur d'admission annulaire entourant le cy- lindre, tandis que les lumières d'échappement communiquent avec un collec- teur d'échappement annulaire entourant semblablement le cylindre, les col- lecteurs d'échappement annulaires de chaque bloc de cylindres communiquant avec un collecteur d'échappement situé du côté du bloc des cylindres éloigné de l'espace triangulaire situé entre les blocs de cylindres, tandis que les collecteurs d'admission annulaires de chaque bloc de cylindres communiquent avec les deux parties d'un collecteur d'admission double dont une partie s'é- tend le long du côté du bloc contigu à l'espace triangulaire situé entre les blocs de cylindres, tandis que l'autre partie s'étend le long du côté du bloc éloigné de cet espace triangulaire.
Les collecteurs d'échappement sont montrés dans les dessins en D, D1, D2, tandis que les collecteurs d'admission sont montrés en E, E1,E2, 3 4 5 1 E3, E4, E5, les parties E et E1 constituant un collecteur double, les par- ties E2 et E3, un autre collecteur double et les parties E4 et E5, le troi- sième collecteur double.
La construction générale du moteur est du type connu et ne sera dès lors pas décrite plus en détail, une forme spéciale d'un tel moteur étant décrite dans la demande de brevet de même date intitulée "Perfectionnements aux moteurs à combustion interne", l'invention qui y est décrite étant égale- ment de préférence appliquée aux moteurs conformes à la présente invention.
Dans l'espace triangulaire compris entre les blocs de cylindres est monté un compresseur axial à plusieurs étages comprenant une enveloppe F portée par les cylindres et portant les bagues d'ailettes fixes F des di- vers étages du compresseur. L'enveloppe est pourvue de paliers supportant l'arbre de rotor portant les rotors à ailettes des divers étages du compresseur. Dans la construction montrée, le compresseur axial t 12 étages et est agencé de manière à aspirer l'air d'un passage d'entrée F situé à l'extrémité avant du moteur et µ. le refouler après compression par un passage de refoulement annulaire F (appelé ci-après, pour plus de commodité, passage de refoulement intermédiaire).
Sur l'extrémité arrière du moteur est monté un compresseur cen-
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trifuge comprenant une enveloppe de roue G dans laquelle est montée une roue à ailettes G de compresseur centrifuge. La roue G est montée sur un arbre creux G supporté par des paliers G , et un arbre H, accouplé par un manchon au rtor du compresseur axial, passe librement à travers l'alésage de 1' arbre G .
La roue à ailettes G1 du compresseur centrifuge est agencée de manière à refouler l'air-par,.!'intermédiaire d'un diffuseur G4 dans trois canaux de refoulements G, G , G et est entraînée depuis les vilebrequins par un train d'engrenages comprenant l'engrenage J,monté sur l'arbre G de la roue à ailettes, qui attaque'deux engrenages ageJ2 montrés respectivement Fig. 1 et Fig. 2, reliés par l'intermédiaire d'autres engrenages respectivement à deux arbres J élastiques à la torsion, s'étendant jusqu'à des points situés au voisinage de l'avant du moteur. Les extrémités des arbres J voisi- nes de l'avant du moteur sont reliées par d'autres engrenages au vilebrequin A et au vilebrequin dont l'axe A est indiqué Fig. 3 et 4.
Les engrenages par l'intermédiaire desquels l'engrenage est relié, à l'aide de son arbre J associé, au vilebrequin A sont montres Fig. 1 et comme les engrenages par 1' intermédiaire desquels l'engrenage est relié à son vilebrequin associé sont identiques, on ne les 1 pas représentés séparément. Le train d'engrenages associés à l'engrenage J et montrés Fig. 1 comprend un engrenage J4 solidaire de l'arbre qui porte l'engrenage J et attaquant un engrenage J qui attaque à son tour un engrenage J attaquant un engrenage J monté sur l'extrémité 8 arrière de l'arbre J . L'autre extrémité de l'arbre J porte un-, engrenage J attaquant un engrenage J qui à son tour attaque un engrenage J monté sur le vilebrequin A.
On voit donc que la roue à ailettes G1 est entraînée depuis le vilebrequin par l'intermédiaire de deux voies de transmission parallèles dont chacune comprend un arbre élastique à la torsion qui non seulement tend à assurer une répartition égale des efforts entre les deux voies de transmis- sion, mais empêche aussi la surcharge des engrenages pendant les accélérations positives et négatives élevées du moteur.
Une enveloppe K montée sur la paroi arrière du moteur porte une turbine actionnée par l'échappement, comprenant une enveloppe K# portant les couronnes d'ailettes fixes K2 et un rotor K ayant trois couronnes d'ailettes de rotor portées par l'arbre de rotor K4. Sur l'extrémité 'avant de l'arbre de rotor se trouve monté rigidement l'élément extérieur L, intérieurement den-- té, d'un-, dispositif d'accouplement de transmission ayant deux éléments intérieurs L et L , extérieurement dentés, ainsi qu'il est montré Fig. 2, à cha- cun desquels l'arbre est, de cette façon, accouplé pour la rotation.
L'élément intérieur L1 est monté sur l'extrémitéarrière de 1' arbre H, de manière que le rotor du compresseur axial F soit accouplé en permanence par son intermédiaire à l'arbre 9 de la turbine à gaz K#. D'autre part, l'élément intérieur L est relié à l'un des éléments à réaction M d'un embrayage hydraulique de transmission dont l'autre élément à réaction M1 est porté rigidement par l'enveloppe de l'embrayage hydraulique et à l'intérieurde celle-ci, l'enveloppe M étant reliée à l'extrémité voisine de 1' arbre G2 de la roue à ailettes G du compresseur centrifuge.
Les trois collecteurs d'échappement D, D1, D2 sont reliés par des passages de gaz d'échappement N, N , N à une chambre collectrice annulaire N de laquelle les gaz d'échappement passent de la manière habituelle, par une tuyère annulaire, vers le premier étage de la turbine tandis que les gaz d'échappement quittant la turbine passent dans un tuyau d'échappement dont l'extrémité est montrée en N4.
Les trois volutes de refoulement G5,G6, G7 du compresseur cen- trifuge communiquent par l'intermédiaire des pièces 0, 0 'la avec les ex trémités voisines des collecteurs d'admission doubles E, E , E2 E E4, E respectivement.
L'embrayage hydraulique M2 peut être du type rempli en permanen- ce,mais il est de préférence du type dont le remplissage peut être commandé
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de manière à mettre à volonté l'embrayage hors d'action ou en action et il est tel qu'il peut transmettre un couple dans les deux sens, c'est-à-dire de l'élément M à l'élément M1 ou bien.de l'élément M à l'élément Mo
Avec la construction décrite en se référant aux dessins, lorsqu' on fait démarrer le moteur, le compresseur centrifuge G fonctionne et alimen- te d'air les lumières d'admission par l'intermédiaire des collecteurs doubles d'admission E, E1, D2, E3, E4, E5 tandis que, dans le cas où l'embrayage hydraulique M2 est rempli, le rotor du compresseur axial F est entraîné par suit,
de la transmission du couple de l'arbre par l'embrayage ¯ à l'élément L et par celui-ci, par l'intermédiaire de l'élément L, à l'élément L et par ce dernier, à l'arbre H, ce qui réduit ou élimine la résistance à l'écoule- ment de l'air à travers le compresseur axial vers le passage d'admission'du compresseur centrifuge, résistance qui, dans le cas contraire, existerait.
Lorsque le moteur fonctionne normalement sous charge, les gaz d'2 échappement passent par les collecteurs D, D , ET et les passages N, N , N2 vers la turbine K qui entraîne alors le compresseur axial par l'intermédiair du dispositif d'accouplement L, L En outre, si l'embrayage hydraulique ,,le est actif, toute puissance produite par la turbine en excès de celle qui est nécessaire pour entraîner le compresseur axial sera transmise à l'arbre G2 de la roue à ailettes du compresseur centrifuge, cette puissance étant soit seulement suffisante pour contribuer à l'entraînement du compresseur centri- fuge, soit essentiellement suffisante pour entraîner ce compresseur, soit telle que non seulement elle fournit un couple suffisant pour entraîner le com- presseur centrifuge,
mais aussi transmet un couple par l'intermédiaire des en- grenages reliant la roue à ailettes du compresseur centrifuge aux vilebrequins, de manière à ajouter à la puissance disponible à l'arbre C
On voit que la disposition conforme à l'invention fournit un mo- teur très compact, ayant un degré de souplesse considérable puisque le rap- port des puissances prises respectivement aux pistons et à la turbine peut être modifié entre des limites éloignées selon les conditions de travail, tandis qu'en même temps, il assure un rendement satisfaisant grâce au rap- port de compression total élevé qui peut être utilisé et grâce au fait que la quasi totalité de l'expansion est utilisée à produire du travail utile.
REVENDICATIONS l.- Moteur alternatif à combustion interne à deux temps, compre- nant trois vilebrequins dont les axes sont parallèles entre eux et se trouvent aux sommets d'un triangle équilatéral, des carters de vilebrequin supportant les vilebrequins et un bloc de cylindres s'étendant entre chaque paire de car- ters de vilebrequin voisins et comprenant des cylindres dans chacun desquels se meuvent en mouvement alternatif deux pistons reliés respectivement aux deux vilebrequins voisins et commandant les lumières d'admission et d'échappement ménagées dans la paroi du cylindre, caractérisé en ce qu'un compresseur d'air axial alimentant en air, directement ou indirectement, les lumières d'admis- sion des cylindres, est logé au moins partiellement dans l'espace approximati- vement triangulaire entouré par les trois blocs de cylindres.
2. - Moteur alternatif à combustion interne suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'un compresseur d'air centrifuge est porté par 1' extrémité du moteur voisine de l'extrémité de refoulement du compresseur d'air axial, le compresseur centrifuge refoulant l'air vers les lumières d'admission des cylindres, tandis qu'un conduit relie l'extrémité de refoulement du compres- seur axial à l'admission du compresseur centrifuge.
3.- Moteur alternatif à combustion interne suivant les revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le compresseur centrifuge est relié par des engrenages de transmission aux vilebrequins du moteur à combustion inter- ne tandis que le rotor du compresseur axial est relié à une turbine à fluide élastique alimentée par les gaz d'échappement provenant du moteur à combustion interne.
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