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MOTEUR DIESEL. A QUATRE TEMPS, A PLUSIEURS CYLINDRES,
L'utilisation d'air compriméexige, dans beaucoup de branches de l'économie (le bâtiment, l'agriculture, par exemple la culture de la vigne), des installations de compresseurs, qui doivent pouvoir être déplacées d'un endroit à un autre et possèdent par conséquent, comme machine de commande, des moteurs Diesel ou à carburateur.,
La présente invention a pour but d'obtenir une installation mobi- le de ce genre à marche autonome. On utilise, dans ce but, un moteur Diesel à quatre temps à plusieurs cylindres, dont on peut modifier le fonctionnement des soupapes d'admission et d'échappement d'une partie de ses cylindres, de telle manière que les cylindres, dont le fonctionnement a été modifié tra- vaillent comme compresseurs.
Le mode de fonctionnement de cette installation va être expliqué en référence au diagramme de la figure 1. Le tracé 1-2-3-4-5- 1 représente le diagramme de travail du moteur Diesel suivant le cycle à qua- tre temps : au point 1 s'ouvre la soupape d'aspiration, et le cylindre aspire de l'air jusqu'au point 2. Lors de la course de retour du piston, l'air aspi- ré est comprimé, suivan-t la ligne 2-3; ensuite ont lieu l'injectipn et la combustion du combustible, suivant la ligne 3-4, et la détente des gaz de combustion, suivant la ligne 4-5. Au point 5, peu avant la point mort, la soupape d'échappement s'ouvre et laisse les gaz d'échappement se détendre à l'air libre. Le piston repousse hors du cylindre le reste des gaz d'échappe- ment, suivant la ligne 5-la Le cycle de travail recommence ensuite avec l'as- piration d'air frais.
Conformément à la présente invention, le changement de fonctionne- ment des soupapes de certains cylindres a lieu de telle manière qu'au point 6, l'échappement s'ouvre, de sorte qu'il ne se produit pas une compression ultérieure du contenu du cylindre, mais que l'air comprimé est repoussé du cylindre suivant la ligne 6-7, après.quoi l'échappement se ferme, et l'air resté dans l'espace nuisible se détend suivant la ligne 7-8, Au point 8, 1' admission s'ouvre,et de l'air frais est aspiré jusqu'au point 2. En ce point,
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l'admission se ferme, et il se produit le nouveau cycle de travail, avec la compression de l'air nouvellement aspiré, suivant la ligne 2-6.
Il a été constaté que, aux pressions d'air comprimé qui sont le plus fréquement nécessaires, par exemple dans l'industrie du bâtiment, l'ai- re du diagramme de travail du cylindre de compresseur travaillant suivant le cycle à deux temps est moins de la moitié de l'aire du diagramme du cylindre travaillant comme moteur suivant le cycle à quatre temps, de sorte qu'il est en général possible de faire passer la moitié des cylindres d'un moteur Die- sel à plusieurs cylindres au fonctionnement comme compresseur, conformément à la présente invention, et d'actionner ces cylindres de compresseur avec l'autre moitié des cylindres continuant à fonctionner comme moteur.
On peut faire passer de toute manière désirée les cylindres du fonctionnement comme moteur au fonctionnement comme compresseur, par exemple par déplacement de l'arbre à cames; on doit alors avantageusement donner aux cames, actionnant les soupapes d'admission et d'échappement des cylindres, con- tinuant à fonctionner comme cylindres moteurs,une largeur telle que, lors de leur déplacement, les galets de cames restent sur ces cames. Les galets de cames des soupapes d'admission et d'échappement des cylindres compresseurs doivent par contre, lors du changement du fonctionnement comme moteur au fonc- tionnement comme compresseur, être amenés sur des cames, qui ouvrent et ferment les soupapes de fagon correspondant au diagramme de compresseur décrit ci-des- sus, à savoir, deux fois pendant un tour de la came.
Dans la conduite d'échappement des cylindres dont le fonctionne- ment peut être modifié est intercalé un organe d'inversion, qui relie la con- duite d'échappement, lors du fonctionnement comme moteur, à l'atmosphère et, lors du fonctionnement comme compresseur, à la conduite à air comprimé ou à un réservoir à air comprimé.
Pendant le fonctionnement comme compresseur, l'amenée de combus- tible aux cylindres de compresseur doit naturellement être supprimée. On peut le réaliser, par exemple, par le fait que les galets de cames, actionnant les pompes à combustibles correspondantes, sont amenés hors de portée de leurs cames ou par le fait qu'on ouvre un orifice d'échappement auxiliaire de la soupape à combustible, qui laisse le combustible retourner au réservoir à com- bustible.
Comme il est visible d'après la figure 1, le moment d'ouverture de la soupape d'admission, lors du fonctionnement comme compresseur, n'est plus situé au voisinage du point mort du piston, mais en un endroit où le piston possède déjà une vitesse élevée. Par conséquent, la soupape doit s' ouvrir rapidement pour ne pas laisser se produire une trop grande dépression dans le cylindre. Ceci exige des cames à pente raide et une accélération éle- vée des organes mobiles des soupapes et de leur système de tiges et leviers.
On peut éviter cet inconvénient, conformément à la présente invention, par le fait que la soupape, servant à l'échappement lors du fonctionnement comme moteur, est, lors du fonctionnement comme compresseur, également utilisé com- me soupape d'admission, et est par suite ouverte et fermée en même temps que la soupape d'admission, et que la conduite d'échappement des cylindres, pou- vant être amenés à fonctionner comme compresseur, est séparée de la conduite d'échappement des cylindres restants, de sorte que, lors du fonctionnement comme compresseur, elle peut être utilisée comme conduite d'aspiration. La hauteur de la came pour la soupape d'admission et la soupape d'échappement, servant de soupape d'admission, peut alors être réduite. Ceci donne des for- ces d'accélération plus petites et des ressorts de soupape plus légers.
Dans ce cas, on ajoute, aux cylindres dont le fonctionnement peut être modifié, une soupape de passage, de préférence s'ouvrant automatiquement, qui est raccordée à la conduite à air comprimé ou à un réservoir à air com- primé. Lors du fonctionnement-comme moteur, cette soupape de passage est main- tenue fermée.
Un exemple de réalisation d'une telle soupape de passage est re- présenté en coupe sur la figure 2. Une tige de soupape 11 peut être pressée
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sur le' siège de soupape 15 au moyen du volant à main 12, qui est guidé par un filetage 13 dans la boîte de soupape 14 L'ouverture 16 dans le fond du cy- lindre 17 est ainsi fermée.Ceci est la position de la soupape pour le fonc tionnement comme moteur.Pour le fonctionnement comme compresseur, la tige de soupape 11 est écartée du siège 15, comme représenté sur la figure 2.
L'air comprimé dans le cylindre peut ainsi passer librement par l'ouverture 16 vers une soupape plateau 18, qui se soulève automatiquement et libère le passa- ge vers l'ouverture 19, à laquelle est raccordée la conduite à air comprimé;
, lorsque la pression dans le cylindre est montée au-delà de la pression dans la conduite à air comprimée Ce dispositif également encore l'avantage que le moment d'ouverture de la soupape de passage se déplace automatiquement, comme il est nécessaire, suivant la pression antagoniste dans la conduite à air com- primée en fonction de laquelle se déplace le point 6 sur la ligne de compres- sion 2-3 du diagramme de la figure 1,
L'installation décrite ci-dessus de moteur Diesel et compresseur est montée sur un chariot, dont la propulsion peut être assurée par le moteur. l'installation mobile est ainsi à marche autonome.
Comme le moteur Diesel, fonctionnant comme moteur, dispose d'un grand excédent de puissance, l'instal- lation peut également être utilisée comme machine de traction, ce qui est d' une grande importance, notamment dans l'industrie du bâtiment.
L'installation de machine décrite peut encore être développée davantage de la façon suivante, conformément à l'invention. Ce nouveau déve- loppement se rapporte .en premier lieu au réglage des cylindres de compres- seurs. Il était usuel jusqu'à. présent, d'interrompre le fonctionnement de com- presseurs, dans les buts du genre décrit, en maintenant ouvertes les soupapes d'admission et en fermant les conduites d'admission. Pour maintenir les sou- papes d'admission ouvertes, les soupapes d'admission de la machine décrite plus haut doivent cependant être mises hors de portée de l'action des cames. De ce fait, résulte le danger que les pistons ne viennent buter contre les soupa- pes pénétrant dans la chambre du cylindre.
Suivant la présente invention, les .cylindres de compresseurs sont munis dune soupape d'émission normalement fer- mée donnant à l'air libre,qui est ouverte par le régulateur lors de l'inter- ruption du fonctionnement des compresseurs., de manière que l'air comprimé s' échappe dans l'atmosphère et ne soit pas envoyé dans la conduite à air compri- mé. Dans ce but, il faut naturellement, dans le cas où le'passage vers la conduite à air comprimé ne s'effectue pas par une soupape automatique, intro- dans la conduite à air comprimé une soupape de retenue pour éviter un retour de l'air comprimé du réservoir aux cylindres avec la perte d'énergie qui en résulte.
Une disposition particulièrement avantageuse consiste à munir les cylindres de compresseurs d'une soupape de passage automatique spéciale suivant la figure 2, et à n'utiliser les soupapes servant de soupapes d'émis- sion dans le fonctionnement comme moteur,qu'au réglage de la compression de l'air, de la manière décrite, pendant le fonctionnement comme compresseur.
Ce mode de réglage présente, vis-à-vis du procédé qui consiste à maintenir la soupape d'admission ouverte pendant l'interruption du fonction- nement comme compresseur, l'avantage que les soupapes qui doivent être action- nées pour le réglage, sont normalement au repos, et qu'on évite ainsi, entre les cames et les galets à cames, des chocs nuisibles pouvant se produire quand on utilise une soupape d'admission commandée, lorsque, pour le réglage de la compression de l'air, ces galets doivent être soulevés au-dessus des cames puis y être appliqués à nouveau. En outre, du fait que les soupapes d'admis- sion ne s'ouvrent pas davantage que ce qui correspond à 1-'action des cames, il n'est pas à craindre que les pistons viennent buter contre les soupapes d'admission.
La commande des soupapes d'échappement servant au réglage peut avoir lieu par exemple de telle sorte qu'aussitôt qu'il se produit une sur- pression dans le réservoir collecteur d'air comprimé, on fait entrer en action par exemple un régulateur automatique de pression d'air comprimé connu en soi qui laisse échapper du réservoir de l'air comprimé agissant sur un organe de distribution qui ouvre la soupape d'échappement et qui lorsque la pression de
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l'air baisse, élimine automatiquement l'air de la conduite aboutissant à 1' organe de distribution, qui ferme ensuite à nouveau les soupapes d'échappe- ment.
Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que, dans les cylindres de compresseurs munis d'une soupape de passage spéciale, qui s' ouvre automatiquement, et qui est fermée dans le cas de fonctionnement comme moteur, on intercale dans la conduite menant du compresseur au réservoir à air comprimé, pour éviter des manoeuvres erronées, une soupape qui s'ouvre à l'encontre de la pression existant dans la conduite, et qui, lors du passage du fonctionnement comme compresseur au fonctionnement comme moteur, c'est-à dire lors de l'accouplement de l'admission de combustible,fait communiquer la conduite avec l'air libre, et laisse ainsi s'échapper de façon visible et audible à l'air libre les gaz de compression qui passent encore dans la con- duite à air comprimé.
Lorsqu'on monte cette soupape de manière que l'échappe- ment des gaz de compression puisse être perçu de façon sensible par l'ouvrier utilisant le moteur, on peut être assuré qu'il n'oublie pas de fermer la sou- pape de passage. En outre, lors du fonctionnement comme Diesel, des gaz com- bustibles passant dans la conduite à air comprimé provenant éventuellement d' un manque d'étanchéité de la soupape de passage, s'échappent automatiquement par cette soupape de sûreté et ne peuvent ainsi causer aucun dommage à la con- duite ni au réservoir d'air comprimé.
Pour faciliter le passage du fonctionnement comme Diesel au fonc- tionnement comme compresseur ainsi que l'opération inverse, il est en outre avantageux de construire les passages des cames servant à -un des fonctionne- ments aux cames servant à l'autre fonctionnement, sous forme de surfaces de roulement obliques, ce qui permet d'effectuer le passage au cours du fonction- nement. Lors du déplacement de l'arbre à cames lié au passage d'un fonctionne- ment à l'autre, les galets de cames sont ainsi amenés progressivement d'une série de cames à l'autre.
La consommation d'air varie dans chaque cas particulier suivant le nombre de marteaux foreurs, marteaux riveurs, pistolets de pulvérisation de peintures, etc. à alimenter. Il est par conséquent indiqué de munir le moteur d'un régulateur de moteur réglable à différents nombres de tours, pour adapter le débit du compresseur à la consommation d'air. Si par exemple, on n'utilise qu'au maximum la moitié de la consommation d'air que le compres- seur peut fournir pour son nombre de tours maximum, on règle le régulateur à la moitié du nombre de tours.
Un autre développement de la machine utilisable comme machine de traction et comme installation de Diesel-compresseurs de la manière décrite, consiste en outre à la munir d'un générateur, avantageusement débrayable, pour la production de courant électrique à basse tension, tel qu'on l'utilise pour des soudures. On réunit ainsi sur un véhicule unique, à déplacement rapide, l'ensemble de machines nécessaires aux travaux les plus divers sur des lieux de construction. Le générateur pour soudure peut également servir à l'éclai- rage des lieux de construction, car il possède d'habitude un intervalle su- périeur de tensions pour lequel existent dans le commerce des ampoules élec- triques.
Les caisses à outils pour le fonctionnement du compresseur et de la machine à souder, se placent avantageusement à côté du siège du conducteur du véhicule. A ce point de vue, on économise particulièrement de la place en construisant ces caisses sous forme de garde-boues des roues arrières. Il est en outre recommandable de séparer la caisse à outils servant à la machine à souder de celle servant au fonctionnement des compresseurs et de placer la soupape de passage du compresseur, le levier de passage d'un fonctionnement à l'autre, le réservoir à vent, le manomètre à pression, le régulateur d'air comprimé et la caisse à outils pour l'air comprimé sur un des côtés de la ma- chine de traction.
Si on dispose ces appareils du côté opposé à celui de la circulation en sens inverse, c'est-à-dire du côté droit de la machine de trac- tion dans les pays où la circulation à droite est exigée, et du côté 'gauche dans les pays où la circulation a lieu à gauche, on réalise l'avantage que la
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commande de fonctionnement de l'air comprime peut s'effectuer du trottoir dans le cas de parquage du véhicule dans les rues.
Paraît les accessoires nécessaires à la machine à souder qu'on dis- pose également avantageusement sur un des côtés du véhicule, se trouvent les outils de soudure, les électrodes de soudure, les câbles, etc. et les bonbon- nes à oxygène dont, par exemple, on a besoin dans les cas où on doit effectuer des travaux de séparation, par exemple des découpages de tôles de fer, au moy- en d'électrodes de soudage creuses à travers lesquelles on insuffle de l'oxy- gène.
Sur les figures 3 et 4, on représente schématiquement des exemples d'exécution de ces nouveaux développements de la présente invention.
La figure 3 montre la façon dont on peut utiliser la soupape d'é- chappement d'un cylindre de moteur Diesel à quatre temps fonctionnant comme compresseur, au réglage de fonctionnement du compresseur, ainsi que le place- ment d'une soupape de sécurité dans la conduite menant du compresseur au ré- servoir d'air comprimé. On désigne par 20 le cylindre, muni de son couvercle 21, dans lequel se meut le piston 22 en mouvement alternatif. La soupape 24 commandée par l'arbre à cames 23 sert de soupape d'admission d'air qui pé- nètre dans le cylindre 20 par le canal 25; la soupape 26 représente la sou- pape d'échappement.
Du cylindre 20, une conduite d'air 29 munie d'une soupa- pe de retenue 28, aboutit en passant par la soupape de passage 27 qui s'ouvre automatiquement et qui reste fermée pendant le fonctionnement comme moteur, au réservoir collecteur d'air comprimé 30, relié par la conduite 31 à un ré- gulateur 32. Ce régulateur agit par l'intermédiaire de la conduite d'air 33 sur l'organe de distribution 34, aui actionne la soupape d'échappement 26 au moyen du levier 35. Aussitôt que le cylindre 20 passe au fonctionnement com- me compresseur, la soupape de passage 27 s'ouvre et la soupape d'échappement 26 est mise hors de portée de l'action de la came 36 de l'arbre à cames 37, de manière à rester normalement fermée.
L'air comprimé produit dans le cylin- dre 20 passe par la soupape de passage 27 et la conduite d'air 29 dans le réservoir.à air comprimé 30 auquel sont raccordés les outils devant être ac- tionnés par l'air comprimé. Aussitôt qu'il se produit une surpression dans le réservoir 30, le régulateur 32 se soulève et alimente ainsi en air la condui- te 33 aboutissant à l'organe de distribution 34, dont le piston 38 se déplace vers' le haut sous l'action de l'air comprimé, et ouvre la soupape d'échappe- ment 26 au moyen du levier 35, ayant la forme d'une fourche à son extrémité située du côté de la soupape d'échappement 26.
Aussitôt que cette soupape est ouverte,de nouvelles quantités d'air comprimé ne peuvent plus pénétrer dans le réservoir 30 par la soupape de passage 27, parce qu'elles s'échappent à ce moment par le canal d'échappement 39 placé dans le couvercle du cylindre.
Aussitôt que la surpression dans le réservoir 30 a disparu, le régulateur 32 ferme à nouveau la communication entre la conduite 33 et la conduite 31, et enlève l'air qu'elle contient, de sorte que le piston 38 de l'organe de distri- bution 34 revient en arrière et que, par conséquent, la soupape d'échappement 26 se ferme à nouveau sous l'action du ressort de soupape 40. L'air comprimé produit dans le cylindre 20 est ainsi conduit à nouveau par la soupape de pas- sage 27 dansle réservoir 30. Aussitôt qu'une surpression se produit à nouveau dans ce réservoir, le cycle des opérations se répète.
Dans la conduite 29 conduisant du cylindre 20 au réservoir à air comprimé 30, on intercale une soupape 41, qui peut être actionnée par le le- vier d'inversion 42 Le levier d'inversion 42 actionne en outre le déplace- ment des cames et l'arrêt de l'admission de combustible lors du passage du fonctionnement comme moteur au fonctionnement comme compresseur. Dans sa po- sition horizontale représentée, elles est placée pour le fonctionnement comme compresseur. La soupape 41 est ainsi maintenue fermée.
Lors du passage du fonc- tionnement comme compresseur au fonctionnement comme Diesel, on soulève le le- vier 42 et on ouvre ainsi la soupape 41 à l'encontre de la pression intérieu- re de la conduite 29,et celle-ci communique ainsi à nouveau avec l'atmosphère et les gaz de compression s'échappent de la conduite de façon visible et au- dible, jusqu'à ce que la soupape de passage 27 soit fermée par la manoeuvre du
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volant àd main 43. En même temps, la soupape de retenue 28 ferme la communi cation entre le réservoir 30 et la soupape 41.
Si la soupape de passage 27 n'est pas entièrement étanche pendant le fonctionnement comme Diesel et que des gaz combustibles passent du cylindre 20 dans la conduite à air com- primé 29 sans qu'on ne s'en apergoive, ces gaz s'échappent à l'air libre par la soupape 41 ouverte et sont ainsi rendus inoffensifs.
La figure 4 représente schématiquement une vue en plan d'une ma- chine commandée par un- moteur Diesel à quatre temps,qui peut servir en même temps comme tracteur, compresseur et générateur pour soudures. Au-dessus de l'axe avant 45 reliant les deux roues avant 44 on place le moteur Diesel à plusieurs cylindres, protégé par le capot 46, dont les soupapes d'admission et d'échappement d'une partie de ses cylindres peuvent être commandées d'au- tre façon avec coupure simultanée de l'admission de combustible dans ces cy- lindres, pour que les cylindres modifiés fonctionnent comme compresseur. Der- rière le volant et le siège du conducteur 48 se trouve le générateur pour soudure 49..50 désigne l'accouplement aux remorques du tracteur.
Du côté droit du siège du conducteur 48 se trouve la caisse à outils 51 nécessaires au fonctionnement du compresseur, qui renferme en outre également les acces- soires nécessaires. Du même côté se trouve le volant 43 servant à la ferme- ture de la soupape de passage du compresseur 27 et le levier d'inversion 42 pour le déplacement des cames, l'admission et la coupure du combustible, et la manoeuvre de la soupape de sécurité introduite dans la conduite à air comprimé. La caisse à outils 52 placée du côté gauche du siège du conducteur 48 renferme les outils et accessoires nécessaires aux opérations de soudure.
Les deux caisses à outils 51 et 52 ont la forme de garde-boues et sont placées au-dessus des roues arrière raccordées par l'axe arrière 54 REVENDICATIONS. l.- Moteur Diesel à quatre temps, à plusieurs...cylindres caractéri- sé en ce qu'on peut modifier le fonctionnement des soupapes d'admission et d' échappement d'une partie de ses cylindres, avec suppression simultanée de 1' amenée de combustible à ces cylindres (par exemple par déplacement de l'arbre à cames), de telle manière que les cylindres, dont le fonctionnement a été mo- difié, travaillent comme compresseurs.