Moteur compound à combustion interne. La présente invention a pour objet un moteur compound à combustion interne qui est caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux cylindres à haute pression travaillant sur quatre temps et communiquant chacun par au moins une soupape de transmission et au moins une conduite de transmission, avec au moins un cylindre à basse pression com mun pour ces deux cylindres à haute pression et travaillant sur deux temps, la disposition étant telle que les durées d'ouverture desdites soupapes coïncident pendant un certain inter valle de temps et de telle sorte qu'à la fin de la course de compression dudit cylindre à basse pression,
la majeure partie au moins de l'air comprimé restant dans ledit cylindre à basse pression et dans les conduites de trans mission est envoyé dans celui des cylindres à haute pression qui vient d'effectuer la course d'aspiration, au moyen des gaz de combustion de l'autre cylindre à haute pression qui vient alors d'effectuer la course de travail.
Le dessin annexé illustrer à titre, d'exem- Ales, plusieurs formes d'exécution de l'inven tion La fig. 1 est une vue schématique mon trant quatre positions des organes de la pre mière forme d'exécution du moteur dans l'or dre suivant:<I>A,</I> B, <I>C et D;</I> La fig. 2 représente des diagrammes de pression des trois cylindres de ce moteur; La fig. 8 est un diagramme de pression combiné, La fig. 4 est un diagramme schématique illustrant le fonctionnement des soupapes de transmission de ce moteur;
Les fig. 5 et 6 montrent la construction et le fonctionnement de ces soupapes de trans mission; La fig. 7 est une vue schématique latérale montrant le dispositif de commande d'une de ces soupapes -de transmission; Les fig. 8, 9 et 10 sont des schémas re présentant l'arrangement des cylindres à haute et basse pressions dans trois autres formes d'exécution, Les mêmes chiffres de référence indiquent des parties semblables ou équivalentes dans toutes les figures du dessin.
La première forme d'exécution représentée du moteur comprend deux cylindres à haute pression travaillant sur quatre temps, et un cylindre à, basse pression travaillant sur deux temps et commun auxdits cylindres à haute pression.
Chacun des cylindres à haute pression est à quatre temps, c'est-à-dire exécute par cycle les courses aspiration, compression, détente et échappement, recevant par cycle une injection de combustible à la fin de la course de com pression, de la même façon qu'un moteur ordi naire à combustion interne, du type à quatre temps. Deux courses sur quatre, soit les courses d'aspiration et d'échappement de cha que cylindre à quatre temps sont exécutées en coopération avec les courses du cylindre à basse pression.
Le cylindre à basse pression est â, deux temps, c'est-à-dire exécute par cycle les courses de compression et de détente, l'action de refoulement et de balayage étant réalisée à la fin de la course de travail, pra tiquement de la même manière que dans un moteur ordinaire à. combustion interne du type à deux temps. Le cylindre à basse pres sion diffère d'un cylindre à deux temps or dinaire par le fait que lesdites courses de compression et de détente sont exécutées en coopération avec les cylindres à haute pres sion, le cylindre à basse pression servant principalement à approvisionner en air les cylindres à haute pression et à être entrainé par les gaz de combustion fournis par ces cylindres à, haute pression.
L'air restant dans l'espace mort du cylin dre à basse pression, à la fin de la course de compression de celui-ci, est envoyé dans l'un des cylindres à haute pression au moyen des gaz de combustion provenant de l'autre de ces cylindres à haute pression, de telle sorte que tout ou presque tout l'air comprimé dans le cylindre à basse pression est utilisé pour la combustion. Le moteur représenté a une bonne efficacité de combustion, produit promptement une pression moyenne indiquée élevée et présente également une bonne effi- cacit@ thermique.
Dans l'exemple représenté à, la fig. 1, il s'agit d'un moteur compound à combustion interne qui comprend deux cylindres à haute pression 1 et 2, et un cylindre à basse pres sion 3, les manivelles pour les cylindres à haute pression étant décalées d'un angle de 180 par rapport à la manivelle du cylindre à basse pression.
Dans les cylindres à haute pression 1 et ?, une course de travail est exécutée toutes les quatre courses de chacun des pistons à haute pression 4 et 5. Les cylindres à haute pres sion 1 et 2 sont alimentés par des soupapes 14, respectivement 15, d'injection de combus tible et des soupapes de transmission 12, res pectivement 13, et sont connectés alternati vement par des conduites de transmission 10 et 11, commandées respectivement par les soupapes 1 2 et 13. avec le cylindre à basse pression 3 à des moments prédéterminés, de sorte qu'ils exécutent les courses d'aspiration, de compression, de travail et d'échappement, comme dans un simple moteur ordinaire à qùatre temps.
Des lumières d'échappement: 17 et des lumières de balayage 16 sont pré vues dans le cylindre à. basse pression 3: une course de travail est obtenue toutes les deux courses du piston 6 à basse pression, comme dans un simple moteur ordinaire ;, deux temps.
Le fonctionnement du moteur représenté est le suivant: Dans la position _4, la pre mière soupape de transmission 1 \? est encore ouverte, et le premier cylindre à haute pres sion 1 a forcé le gaz de combustion à pénétrer dans le cylindre à basse pression 3, ce der nier étant à la fin de la course de travail et exécutant l'échappement et le balayage. Le deuxième cylindre à haute pression 2 est à la fin de la course de compression et com mence la combustion, la deuxième soupape de transmission<B>1.3</B> étant fermée, la soupape d'injection de combustible 15 étant ouverte.
Entre les positions<I>A</I> et B, de l'air est comprimé par le piston 6 dans le cylindre 3 à basse pression. et est chassé dans le premier cylindre 1 à. haute pression. Le deuxième cylindre \1 à. haute pression exécute la course de travail. Dans la position B, la première soupape de transmission 12 est encore ouverte et la deuxième soupape de transmission 13 est déjà ouverte. Par conséquent, le cylindre à basse pression n'est pas fermé pour le pre mier cylindre 1 à haute pression et est en communication avec le second cylindre 2 à haute pression.
Dans cette position, le restant d'air comprimé se trouvant dans l'espace libre 9 du cylindre 3 à basse pression et dans les conduites de transmission 10 et 11 lorsque le piston 6 arrive à la fin de sa course est introduit dans le premier cylindre 1 à haute pression par les gaz de combustion du cylin dre 2 pour être utilisé pour la combustion.
Ainsi, dans le moteur représenté, l'ouver ture de la seconde soupape de transmission 13 est commencée convenablement avant la fermeture de la première soupape de trans mission 1?, de telle sorte que l'air comprimé restant est envoyé dans le premier cylindre 1 à haute pression. au moyen des gaz de com bustion à pression relativement haute, venant du deuxième cylindre 2 à haute pression, per mettant à la totalité ou la presque totalité de l'air comprimé restant dans le cylindre 3 à basse pression, d'être utilisée pour la com bustion.
Les gaz de combustion à haute pression expulsant l'air comprimé contenus dans le cylindre à basse pression, à. travers l'espace plat de la tête de ce cylindre, il n'y a prati quement aucune tendance à ce que les gaz (le combustion soient mélangés avec l'air comprimé s'écoulant dans l'autre cylindre à haute pression. Entre les positions B et C, le premier cylindre 1 à. haute pression réalise la. course de compression et, d'autre part, le gaz de combustion dans le second cylindre 2 à. haute pression est contraint à passer dans le cylindre 3 à basse pression au moyen du piston 5. Le piston 6 à. basse pression réalise la course de travail.
Dans la position C, le deuxième cylindre 2 à haute pression est à la fin de la course d'échappement et le cylindre 3 à basse pres- sion effectue l'échappement et le balayage. Dans le premier cylindre 1 à haute pression, la soupape 14 d'injection de combustible est ouverte et la combustion commence.
Le cylindre 3 à basse pression a mainte nant réalisé un cycle complet d'opérations, tandis que les cylindres 1 et 2 à haute pres sion n'ont chacun réalisé qu'une moitié du cycle complet des opérations. La moitié res tante du cycle des opérations desdits cylin dres à haute pression est complétée par le changement des positions des organes de C vers<I>A</I> par<I>D.</I> Pendant la dernière moitié du cycle, le premier cylindre 1 à haute pression fonctionne exactement comme le second cy lindre à, haute pression fonctionnait pendant la moitié précédente du cycle, et le deuxième cylindre 2 à haute pression fonctionne exac tement comme le premier cylindre à haute pression fonctionnait pendant la moitié pré cédente du cycle.
Comme il ressort de ce qui précède, un caractère important du moteur décrit réside dans le fait que l'air comprimé dans l'espace mort du cylindre à basse pression et dans les conduites de transmission est entièrement ôu presque entièrement transféré dans l'un des cylindres à haute pression au moyen de l'ac tion du gaz de combustion de l'autre cylindre à haute pression à la fin de la course de compression du cylindre à. basse pression.
La fig. 2 représente trois diagrammes de pression l', 2' et 3', qui sont les diagrammes de pression pour le premier cylindre à haute pression, pour le deuxième cylindre à haute pression et pour le cylindre à basse pres sion respectivement. Le diagramme pression- volume obtenu en combinant l'un des dia grammes l' ou 2' à quatre temps et le dia gramme 3' à deux temps (fig. 2), est repré senté à la fig. 3 en traits pleins.
Au contraire, au cas où l'air restant dans l'espace mort du cylindre de basse pression et dans les conduites de transmission reste entièrement dans lesdits cylindres et conduites, le dia gramme de pression combiné est représenté comme indiqué à la fig. 3 en traits interrom pus. Au cas où une partie seulement dudit air restant est transférée dans le cylindre à haute pression, le diagramme de pression combiné aura une forme intermédiaire entre celle représentée en lignes pleines et celle re présentée en traits interrompus.
A la fig. 3, E' est l'espace mort dans le cylindre à haute pression et Ez est l'espace mort dans le cylindre à basse pression, y compris les conduites de transmission. Ainsi, on remarque, dans ce moteur, que la compres sion de l'air et la détente des gaz de com bustion a continuellement lieu au travers de tout le volume comprenant non seulement les cylindres à haute pression et un cylindre à basse pression mais aussi les parties -faisant communiquer les deux cylindres.
Les soupapes de transmission du moteur décrit forment les parties importantes de celui-ci et exécutent chacune une opération tous les deux tours du moteur. Les durées d'ouverture ou de fermeture desdites soupapes sont pratiquement les mêmes. Les temps et les durées d'ouverture desdites soupapes sont représentés à la fig. 4 de laquelle on remar quera. que les zones représentant les durées d'ouverture 12' et 13' respectivement pour les soupapes de transmission 12 et 13 se recou vrent ou chevauchent sur une certaine dis tance appropriée.
La soupape de transmission est représen tée aux fig. 5 et 6. Cette soupape est du type à piston, destinée à être actionnée par un arbre de distribution. En plus de la fonction susmentionnée. la soupape sert aussi à com mander la conduite 18 d'air de balayage auxi liaire.
Dans le moteur représenté, quand le piston à. basse pression se trouve au point mort infé rieur, ou sensiblement dans cette position., le balayage du cylindre basse pression a lieu de façon semblable à celle des moteurs con nus. Le balayage des conduits de transmis sion est réalisé en utilisant les soupapes de transmission en sorte que de l'air de balayage auxiliaire est introduit dans ces conduits à partir des cylindres à haute pression, ce qui fait que le rendement du moteur se trouve accru., Quand le piston 4 se trouve à la fin de la course de compression (instant C) et que le piston 5 se trouve à la fin de la course de refoulement (position A), la.
soupape 12 occupe la position C (fig. 6) où l'air de ba layage provenant du conduit 18 va directe ment balayer le conduit de transmission 10 et, de là, le cylindre à basse pression, tandis que la soupape 13 occupe la position A (fig. 6) permettant à l'air de balayage ve nant de 18 de balayer, d'une part, le conduit de transmission 11 et, de là, le cylindre à. basse pression et, d'autre part, aussi l'espace mort du cylindre 2.
Quand le piston 4 se trouve à fin de course de refoulement (position A) et que le piston 5 se trouve à fin de course de compres sion (position C), c'est la soupape 12 qui est en position A, tandis que la soupape 13 est en position C.
Cependant, comme le volume des gaz < le combustion restant dans l'espace mort des cylindres haute pression ne représente que le 3 % du volume des gaz de combustion, le balayage de cet espace mort pourrait éven tuellement être négligé.
Dans le moteur compound à. combustion interne décrit, si le chevauchement des durées d'ouverture de deux soupapes de transmission est maintenu constant, quelle que soit la charge du moteur, un fonctionnement favo rable du moteur sera fréquemment empêché par les variations de la transmission de l'air pour des charges variables. Car, alors, la quantité de combustible fournie varie, et il se produit une variation dans la différence de pression entre les gaz de combustion dans le cylindre à haute pression qui a réalisé la course de travail et l'air comprimé dans l'autre cylindre à haute pression qui a réalisé la course d'aspiration. Lorsque le nombre de tours par minute du moteur varie, la durée d'ouverture de la soupape de transmission variera.
Par conséquent, pour qu'une intro duction toujours suffisante d'air puisse être effectuée, quelle que soit la charge ou le ré gime, il est désirable que des moyens soient prévus pour faire varier la grandeur du c$e- vauchement des durées d'ouverture des deux soupapes de transmission, en fonction de la variation de charge. Il n'est pas possible, d'autre part, lorsque le moteur démarre, d'in troduire l'air comprimé restant dans l'espace mort du cylindre 3 dans le cylindre à haute pression au moyen de gaz de combustion.
On pourra, dans ce but, employer l'air de démar rage afin de pouvoir assurer le premier allu mage et, dans ce cas, il est aussi désirable que les temps d'ouverture et de fermeture des soupapes de transmission puissent être réglés conformément. Divers moyens peuvent être employés pour régler les temps d'ouver ture et de fermeture des deux soupapes de transmission, afin de faire varier la durée de leur ouverture commune. Dans le moteur décrit, on emploie les moyens illustrés à la fig. 7.
La soupape 12 qui, comme déjà indi qué, est du type à piston, est entraînée par un arbre de distribution à manivelle 23 par l'intermédiaire d'une bielle 22, d'un levier 20 de distribution et d'une tige, de connexion 19. Le levier d'actionnement 20 pivote excen triquement sur un arbre excentrique 21.
Par la rotation des arbres excentriques 21 autour de leurs axes respectifs, les positions d'action- nement des soupapes de transmission et, par conséquent, le temps d'ouverture des deux dites soupapes peuvent être ainsi réglés. Ledit réglage peut être fait en accord avec les va riations de la charge par des moyens fai sant tourner automatiquement ledit arbre excentrique 21 par une manette ou commande de combustible, etc., ou en le manipulant à la main.
Bien que l'exemple précédemment décrit soit la forme la plus simple du moteur com- pound à combustion interne, la présente in vention peut être réalisée dans diverses formes, comme on le désire, par exemple en consti tuant une installation par la combinaison de plusieurs des unités de travail susmentionnées; en divisant le cylindre à basse pression en deux ou en un plus grand nombre de parties; en établissant les cylindres à haute pression et à basse pression ou seulement ces derniers comme cylindres à double effet; ou en faisant varier la disposition des cylindres.
Les fig. 8, 9 et 10 représentent trois autres formes d'exécution. Dans la fig. 8, deux groupes de cylindres à haute pression et un groupe de cylindres à basse pression, ont trois arbres-manivelles différents qui sont reliés ensemble par des engrenages.
A la fig. 9, quatre cylindres à haute pres sion sont combinés avec un cylindre à basse pression commun auxdits cylindres à haute pression.
A la fig. 10, deux cylindres à haute pres sion sont combinés avec deux cylindres à basse pression.