Noteur à combustion interne compound. Cette invention se rapporte :aux moteurs à combustion interne compound,du type com prenant deux cylindres à haute pression ayant des pistons fonctionnant selon le cy cle à quatre temps, les gaz provenant de ces deux cyilindres étant refoulés :alternativement dans un cylindre unique à basse pression dis posé entre eux.
Jusqu'à maintenant, l'emploi pratique de moteurs de ce type a été gêné par certaines difficultés éprouvées et par les désavantages résultant de certaines caracté ristiques des constructions proposées ou adop tées. Le but te la présente invention est d'ef fectuer des perfectionnements tels que ces ,dé savanta:ges seront évités et tels qu'ils permet- tront .de surmonter les difficultés ,attenantes à la marche,de ces moteurs.
Un exemple typique de construction con- iiuc de moteurs du type ci-dessus comporte les caractéristiques suivantes. Deux cylin dres à. haute pression sont disposés de cha que côté .d'un seul cylindre à basse pression, les trois cylindres étant disposés en ligne et leurs pistons agissant sur un arbre-manivelle commun.
Les manivelles sur lesquelles agis sent les pistons des cylindres à haute pres sion sont disposées semblablement, de telle sorte que les pistons de ces cylindres .se .dé placent ensemble, tandis que la manivelle sur laquelle agit le piston .du cylindre à basse pression est décalée de 180 ou d'environ 180 par rapport aux manivelles à haute pression. Chaque cylindre à haute pression présente des orifices ménagés dans sa.
cu lasse, ces orifices étant commandés par des soupapes .à champignon et 'servant respecti vement à l'admission des charges gazeuses et â la sortie des gaz d'échappement qui pas sent -à travers un passage ide transfert -dans le cylindre à basse pression, lequel est pourvu d'une soupape d'échappement dans sa eu- lasse. On a eu l'habitude de surcharger cha que cylindre à haute pression avec du gaz provenant d'une pompe disposée et fonction nant d'.une façon appropriée.
;Dans ces constructions connues, la sou pape ide transfert a un travail dur à accom plir,. -du fait qu'elle est soumise à des tempé- ratures beaucoup plus élevées que celles aux quelles la. soupape d'échappement d'un mo teur simple de type normal est soumise. Il est donc nécessaire -de prévoir une forme de soupape .de transfert qui puisse travailler avec du gaz chaud à haute pression et se dé plaçant à -grande vitesse. Le type de soupape qui a été employé jusqu'ici pour ce but n'est pas satisfaisant, en ce sens qu'il est impar faitement refroidi et qu'il a un pouvoir li mité pour travailler avec des courants très chauds.
De plus, l'expérience a montré que les conditions sont trop dures pour le fonc tionnement satisfaisant des soupapes de ce type. Un autre point est que, -du fait de la pression régnant dans le cylindre à basse pression. pendant la course -de travail .de son piston, au moment où, .dans l'un des cylin dres à haute pression, le piston effectue sa course d'admission, la soupape de transfert a tendance à se soulever -de son siège. Pour éviter ceci, il est nécessaire de prévoir pour la soupape ide transfert. soit un ressort très fort, soit un autre .dispositif équivalent ten dant à imposer une forte charge aux engre nages .actionnant la soupape lorsqu'elle doit être soulevée.
On a. trouvé, par exemple, que dans le cas d'un moteur -compound typique comme indiqué ci-dessus, dans lequel les cy lindres à haute pression sont surchargés, il est nécessaire de prévoir pour chaque soupape de transfert une charge de ressort de l'ordre de grandeur de \91 kilogrammes par cm' de surface -de soupape, .au lieu que, dans le cas d'un moteur simple de forme équivalente, la charge du ressort -de la soupape d'échappe ment -est de l'ordre de \?,1 kilos par cm' de surface de soupape.
Lorsque l'on emploie des soupapes à champignon, le passage de transfert entre les cylindres à haute pression et le cylindre à basse pression est nécessairement d'une Ion- b leur appréciable et tant soit peu tortueux du fait dle l'obstruction causée par la tête et la tige de la soupape,
ainsi que parla courbe près de la gorgedu passage. La- longueur et la forme de -ces passages xle transfert provo quent une perte considérable de chaleur peu- dant le passage des gaz à. travers eux, ce qui a pour résultat, qu'en plus dies mauvais ef fets ide la haute température ides gaz sur les soupapes, tout gain en rendement dû à la com binaison des cylindres à haute et basse pres sions tend à être annulé en majeure partie.
Si l'on emploie des tiroirs au lieu de sou papes, on rencontre les mêmes difficultés ef- les mêmes désavantages que lorsque l'on em ploie des soupapes, mais à un degré tant soit peu plus fort, vu que les passages de trans fert sont en tout cas plus tortueux. que dans le cas où l'on emploie ides soupapes à. cham pignon.
Dans des moteurs de ce type, il est désï- rable que .les soupapes de transfert s'ouvrent très rapidement et ceci ne peut pas "être effec tué avec des soupapes .qui doivent partir du repos et pour actionner -ces soupapes rapide ment, il faut imposer une charge excessive à leur mécanisme d'aietionmement.
Le moteur ,selon l'invention est cazacté- risé en ce qu'il présente, pour le passage des gaz de chacun des cylindres à. haute pression au cylinidre à basse pression au moins un pas sage @de transfert court et pratiquement recti ligne, disposé entre des orifices ménagés dans les parois desdits cylindres, ces passages étant commandés par un seul fourreau dans chaque cylindre à haute pression,
recevant un mouvement combiné @d'oscillation et de va- et-vient. Il est -possible, grâce à cette cons truction. de d'i.sposer les deux cylindres à haute pression suffisamment près, à. côté du cylindre unique à basse pression, dans lequel les gaz s'écoulent des deux cylindres. à. haute pression., pour qu'il se trouve, entre ces cy lindres, [seulement l'espace nécessaire pour la.
chemise d'eau ou pour un autre milieu de re - froidissement. Ceci raccourcit les passages de transfert entre les cylindres à haute et à basse pressions, vu que ces pa,ssa.ges peuvent ainsi conduire pratiquement en ligne droite des orifices ménagés -dans las parois latéra les dies cylindres à haute pression aux orifi ces correspondants de la. paroi latérale du cy- hnd@e à basse pression.
Les orifices d'en- crée du gaz. pour les cylindres à haute pression peuvent également être ménagés clans les parois latérales de ces cylindres et peuvent être commandés par les fourreaux -de ces cylindres, mais le cylindre â, basse pression peut. présenter un on plusieurs orifices d'échappement ménagés de préférence dans sa culasse, ces orifices étant commandés par des soupapes.
De préférence, dans ce d@er- nier cas,, chaque cylindre @à haute pression, ne présente seulement qu'un orifice de transfert ménagé dans sa. paroi latérale et commandé par le fourreau, mais on peut prévoir deux ou plusieurs orifices d'échappement des ga.z.
Il est possible, grâce à la construction perfectionnée qui caractérise l'objet de l'in vention, non seulement de réduire matérielle ment la longueur des passages ode transfert, mais aussi -de ménager -ces passages de telle manière qu'il ne .sont pas obstrués comme c'est le cas lorsque l'on emploie des soupapes.
Chacun de ces passages présente aux gaz une surface d'absorption de chaleur beaucoup plus faible que lorsque les passages de transfert sont plus longs et plus tortueux. Il en ré sulte une moindre perte" de chaleur lors du passage des gaz et par conséquent une perte de rendement moindre pour le moteur. La sur face @du fourreau exposée aux gaz chauds coulant à grande vitesse, est petite du fait qu'elle -est limitée pratiquement aux bords de l'orifice ménagé dans le fourreau.
Grâce à cela., le fourreau tend à absorber peu de chaleur pendant le transfert et cette chaleur peut, dans tous les cas, être ,dispersée rapi- dem@ent, vu que le fourreau, @du fait de son mouvement combiné ,de va-et-vient et d'oscil lation, se trouve en bon contact thermique avec les parois refroidies du cylindre.
Ega- lement, si on le préfère, la culasse du cylin dre est construite comme un bouchon refroidi à l'eau, introduit dans l'extrémité du cylindre en laissant un espace annulaire entre lui et la paroi du cylindre, d'ans lequel espace peut osciller et coulisser l'extrémité supérieure du fourreau. Il est évident qu'un fourreau ne de mande pas de compensation de pression, vu que les pressions qui agissent sur lui sont à angle droit par rapport à sa direction de mou vement.
De plus, en employant un fourreau, comme indiqué ci-dessus, il est possible d'ob tenir que les orifices,de transfert commandés se découvrent très rapidement, et cela en éta blissant la commande de ces fourreaux de telle sorte que ces derniers se déplacent à leur plus grande vitesse, ou sensiblement à celle-ci, au moment de l'ouverture desdits orifices- de transfert.
Bien que l'échappement du cylindre à basse pression puisse être commandé par une ou plusieurs soupapes à champignon, les quelles peuvent être employées d'une façon satisfaisante dans ce cas, vu que le gaz pa.s- sant à l'échappement en venant <B>dû</B> cylindre à basse pression est tout au moins plus froid que les gaz d'échappement d'un moteur nor mal de type simple, d'autres types.
connus de soupapes peuvent, cependant, être employés à la place des soupapes à champignon pour la. commande de l'échappement du cylindre à basse pression.
Dans une autre forme df'exécution, le cy lindre à basse pression peut être pourvu, dans sa paroi latérale, d'orifices, d'échappement pratiqués à. un endroit où ils ne seront pas recouverts par le piston, à ou vers lia fin de sa, course de travail.
La surcharge des cylindres à haute pres sion peut ,être effectuée au moyen d'une pompe.à mouvement alternatif, placée de fa: çon appropriée et actionnée par l'arbre ma nivelle du moteur, l'air ou le gaz comprimé par cette pompe s'écoulant de préférence à travers un refroidisseur intermédiaire avant de passer aux orifices d'admission des cyln- dres à. haute pression.
Si on le désire, un turbo-ventilateur peut être prévu et entrainé par les gaz d'échappement -du cylindre à basse pression, ce turbo-ventilateur peut être em ployé soit seul, pour effectuer lui-même la surcharge désirée, soit pour effectuer une compression préliminaire, la, compression sub séquente (le la surcharge étant effectuée dans ce cals, par une pompe à mouvement alterna tif, comme indiqué ci-dessus.
De plus, ,si on le désire, la partie inférieure, soit du cylin- dre à basse preskon au-dessous du piston de ce :cylindre, soit les parties correspondantes des cylindres à haute pression, soit encore toutes ces parties, peuvent être disposées ;de façon à. fonctionner comme une pompe pour la surcharge.
Par exemple, une partie aunu- laire,de la, surface de n'importe lequel ou de plusieurs au de tous les pistons peut être disposée en relation avec une forme de cylin dre appropriée pour agir comme pompe de surcompression.
De préférence, lorsque l'on emploie une pompe à mouvement alternatif, celle-ci est :du type :à simple effet et refoule pendant les courses de travail des pistons des cylindres i, haute pression. Ceci donne un couple moteur résultant plus uniforme, vu que, normale ment, l'effort fourni par un cylindre à haute pression pour chaque course de travail de ce piston est plus grand que celui fourni par le cylindre à basse pression.
Les charges explosives peuvent être for mées et le combustible peut être amené aux cylindres à haute pression :de diverses ma nières. Par exemple, le combustible peut être amené aux cylindres, mêlé avec de l'air, ce mélange étant formé soit avant son admis sion dans le cylindre, soit pendant la. course d'aspiration. Alternativement, du combusti ble plus lourd peut être injecté directement dans le cylindre.
De plus encore, le combusti- ble peut être fourni au cylindre sous forme d'un mélange riche par un ou plusieurs ori fices prévus uniquement dans ce but, tandis que la charge principale d'air pénètre dans le cylindre par un orifice. séparé.
Lorsque le moteur est du type dans lequel l'allumage ides charges a lieu électriquement, comme par exemple au moyen de bougies d?a.l.- lumage, il peut :être désirable de munir cha cune de ces bougies de moyens pour refroi dir l'isolant et l'électrode centrale, soit une circulation id'hui#le, soit un courant d'air étant employé dans ce but.
Des moyens de refroi dissement semblables peuvent également être employés pour la soupape d'injection du cOm- bustible dans le cas :d'un moteur à injection de combustible.
L'invention petit "être mise en pratique de diverses manières. Le dessin annexé reprP-- sente schématiquement, à titre d'exemple, une forme d'exécution de moteur à combustion interne compound, selon la, présente inven tion, vue en coupe.
Dans la. forme d'exécution représentée; le moteur, :dont les cylindres à haute pression fonctionnent selon le cycle à quatre temps, comporte deux cylindres A à haute pression refroidis à. l'eau, disposés sur :des côtés ap posés d'un cylindre B à basse pression re froidi à l'eau, les. pistons: A' des cylindres à haute pression et le piston Bl .du cylindre à basse pression agissant tous par l'intermé diaire de bielles C de connexion, :sur un ar bre manivelle C' :commun.
Les manivelle: C' ,sur lesquelles agissent les pistons A1 des cylindres A à. haute pression, sont décalées de 180 par rapport à la manivelle C3 sur la quelle agit le piston B' du cylindre à basse pression.
Chaque cylindre A à. haute pression pré sente intérieurement un fourreau D comman- drant tes orifices Dl d'admission et des ori fices De d'échappement ménagés .dans ses pa rois. Les orifices D'1 d'admission communi quent avec un passage :d'admission D'. tandis que les orifices D' d'échappement communi quent, parles passages D\4 de transfert, direc tement avec l'intérieur dlu cylindre B à basse pression.
Chaque fourreau D est actionné à la moitié de la vitesse te l'arbre manivelle et reçoit à volonté de cet arbre, d'une manière connue, un mouvement combiné oscillant et de va-et-vient. L'extrémité supérieure .du four reau se déplace !dans un espace annulaire entre la paroi du cylindre et la paroi externe .d'une culasse E du cylindre refroidie à l'eau et en forme de bouchon, contenant une cham bre El de combustion de forme pratiquement conique pourvue d'une :bougie d'allumage ou d'un dispositif E' d'allumage semblable.
Une soupape d'échappement F commande un orifice Fl d'échappement de la culasse du cylindre B à basse pression. Le passage D' .d'admission communique par un dispositif C de refroidissement avec -an compresseur H pour la surcharge.
Le compresseur, dans la forme -d'exécution re présentée, est du type à. piston à mouve ment de va-et-vient et comporte un cylindre H comprenant un piston Hl actionné, par l'intermédiaire d'une bielle lde connexion, par une manivelle C' -de l'arbre ,de manivelle Cl, le cylindre<I>H</I> étant pourvu d'orifices H2, <I>H'</I> d'admission et d'échappement commandés par des soupapes automatiques H4,
H5. Le com- presseur H est destiné à amener un mélange inflammable de combustible et d'air sous pression par .le passage @d'admission D' ,aux orifices d'admission Dl des cylindres A à haute pression, le combustible étant më- langéavec l'air soit avant son entrée dans l'orifice H2 d'admission du compresseur, soit en un point entre l'orifice d'échappement H' -du compresseur et les orifices Dl d'ad mission des cylindres A à haute pression.
La course de travail dans l'un des cy lindres A est décalée par rapport à celle de l'autre cylindre A -d'un angle,de rotation de 360 de l'arbre manivelle, de telle sorte que des gaz sous pression sont refoulés dans le cylindre B à basse pression, alternativement à partir de l'un et .de l'autre des -cylindres A à haute pression, à travers le passage D' de transfert correspondant, pendant chaque course de travail du piston B' <I>à</I> basse pres sion.
Do plus, les passages D' de transfert étant rectilignes et seulement de longueur suffisante pour ménager la place .de la che mise d'eau .autour des cylindres A et B, une proportion relativement faible @de chaleur sera abandonnée aux parois de ces passages pendant le passage des gaz à travers eux. De plus, la surface du fourreau D qui est expo sée aux .gaz chauds se déplaçant à grande vi tesse est faible, étant pratiquement limitée aux bords ;des orifices d'échappement du fourreau, de telle sorte que ce fourreau tend également à absorber peu de chaleur pendant la durée du transfert.
La chaleur absorbée par le fourreau peut, de plus, être dispersée rapidement, vu que ce fourreau, clans son ensemble, est en bon contact thermique avec le cylindre et que sa partie se trouvant dans le voisinage des orifices d'échappement est, après la période d'échappement et du fait du mouvement combiné d'oscillation et de va-et-vient du fourreau, déplacée vers le haut entre les parois froides du cylindre et la culasse en forme de bouchon -du cylindre. La.
soupape F est d'autre part capable de fonc tionner efficacement, vu que la chaleur des gaz passant -du cylindre B à basse pression à travers elle, tend tout au moins à être plus faible que ,celle des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne normal.
On comprendra que le cylindre à basse pression peut être disposé autrement que comme représenté, pour autant qu'il se trouve entre les cylindres à haute pression, que les passages D4 de transfert sont courts et sont aussi droits que possible et que le rapport convenable -de phase est maintenu entre les courses des pistons à haute st à basse pres sions.
Une unité telle que celle représentée, comprenant deux pistons à haute pression et un seul piston à basse pression, peut être employée seule, mais on préfère combiner plusieurs unités semblables soit avec tous les cylindres en ligne, soit avec plusieurs des unités groupées ou disposées en forme de V o u en étoile ou en forme de croix, comme on le désire. De plus, un compresseur centri fuge ou ;
autre peut être employé au lieu du compresseur H du type à piston à mouvement alternatif représenté, un tel compresseur étant entraîné soit directement par l'arbre manivelle Cl, soit par une turbine actionnée par les oaz d'échappement de l'orifice P.
Les fourreaux<I>D</I> des cylindres<I>A</I> à haute pression sont, comme spécifié, actionnés con- venablement de n'importe quelle manière con nue, afin -de donner à chacun d'eux le mou vement désiré oscillant et de va-et-vient com biné.
Ainsi, le mouvement @de ces fourreaux peut être obtenu -de manière connue, d'un arbre entraîné à une vitesse réduite de moi tié par l'.arbre-manivelle Cl d'une manière convenable. Cet arbre à vitesse dédoublée est de préférence également pourvu d'une ou de plusieurs cames destinées à actionner la sou pape F d'échappement à l'aide d'un méca nisme approprié.
Comme cette soupape doit être ouverte, une fois pour chaque tour de l'arbre-manivelle, la came l',,actionriant est constituée de telle sorte qu'elle la soulève deux fois pour chaque tour de (arbre à vitesse réduite @de moitié.
Bien qu'il soit préférable d'appliquer l'invention à un moteur -du type ayant un arbre manivelle à trois manivelles, sur lequel les pistons ,des trois cylindres agissent comme représenté, on comprendra qu'une plaque motrice -ou qu'un autre mécanisme pour trans- forrger un mouvement ,de va-et-vient en un mouvement rotatif, peut être employé au lieu d'un arbre-manivelle normal. On com prendra également que le moteur perfec tionné selon cette invention peut être dis posé de manière à être refroidi soit par & l'eau, de l'air ou d'une autre matière.
Internal combustion compound scorer. This invention relates to: compound internal combustion engines, of the type comprising two high-pressure cylinders having pistons operating according to the four-stroke cycle, the gases from these two cylinders being discharged: alternately in a single cylinder at low dis posed pressure between them.
Heretofore, the practical use of motors of this type has been hampered by certain difficulties experienced and by the disadvantages resulting from certain characteristics of the constructions proposed or adopted. The object of the present invention is to make improvements such that these difficulties will be avoided and such that they will make it possible to overcome the difficulties associated with running these engines.
A typical example of a construction of motors of the above type has the following features. Two cylin dres to. high pressure are arranged on each side of a single low pressure cylinder, the three cylinders being arranged in line and their pistons acting on a common crank shaft.
The cranks on which the pistons of the high pressure cylinders act are arranged similarly, so that the pistons of these cylinders are moved together, while the crank on which the piston of the low pressure cylinder acts is offset 180 or approximately 180 from high pressure cranks. Each high-pressure cylinder has orifices formed in its.
cylinder head, these orifices being controlled by mushroom valves and 'serving respectively for the admission of the gaseous charges and for the outlet of the exhaust gases which do not pass through a transfer passage in the cylinder at low pressure, which is provided with an exhaust valve in its socket. It has been the practice to overload each high pressure cylinder with gas from a properly arranged and functioning pump.
In these known constructions, the transfer pope has a hard job to do. -because it is subjected to much higher temperatures than those at which it is. exhaust valve of a single engine of normal type is subject. It is therefore necessary to provide some form of transfer valve which can work with hot gas at high pressure and moving at high speed. The type of valve which has been employed heretofore for this purpose is unsatisfactory, in that it is imperfectly cooled and has limited capacity to work with very hot currents.
Furthermore, experience has shown that the conditions are too harsh for the satisfactory operation of valves of this type. Another point is that, -because of the pressure prevailing in the cylinder at low pressure. during the working stroke .of its piston, when, .in one of the high-pressure cylinders, the piston performs its intake stroke, the transfer valve tends to rise -from its seat. To avoid this, it is necessary to provide for the transfer valve. either a very strong spring, or another equivalent .dispositif tending to impose a high load on the gears .actuating the valve when it has to be lifted.
We have. found, for example, that in the case of a typical -compound engine as indicated above, in which the high pressure cylinders are overloaded, it is necessary to provide for each transfer valve a spring load of the order of magnitude of \ 91 kilograms per cm 'of valve area, .instead, in the case of a single engine of equivalent shape, the load of the spring -of the exhaust valve is of the order of \ ?, 1 kilos per cm 'of valve surface.
When mushroom valves are employed, the transfer passage between the high pressure cylinders and the low pressure cylinder is necessarily of appreciable extent and somewhat tortuous due to the obstruction caused by the pressure. valve head and stem,
as was the curve near the gorge of the passage. The length and shape of these transfer passages cause considerable loss of heat during the passage of gases to. through them, which has the result that, in addition to the bad effects of the high temperature of the gases on the valves, any gain in efficiency due to the combination of the high and low pressure cylinders tends to be canceled out for the most part. part.
If we employ spools instead of valves, we encounter the same difficulties and the same disadvantages as when we employ valves, but to a somewhat greater degree, since the transfer passages are in any case more tortuous. than in the case where ides valves are used. cham pinion.
In engines of this type, it is desirable that the transfer valves open very quickly, and this cannot be done with valves which must come from rest and in order to actuate these valves quickly, an excessive load must be placed on their fueling mechanism.
The engine according to the invention is cazacterized in that it has, for the passage of gases from each of the cylinders to. high pressure to the low pressure cylinder at least one short and practically straight transfer pitch @de transfer, arranged between orifices made in the walls of said cylinders, these passages being controlled by a single sleeve in each high pressure cylinder,
receiving a combined movement @ of oscillation and reciprocation. It is possible, thanks to this construction. to position the two high-pressure cylinders close enough to. side of the single low pressure cylinder, in which gases flow from both cylinders. at. high pressure., so that there is, between these cylinders, [only the space necessary for the.
water jacket or other cooling medium. This shortens the transfer passages between the high and low pressure cylinders, since these steps can thus lead practically in a straight line from the orifices formed in the side walls of the high pressure cylinders to the corresponding ports of the cylinder. the. low pressure cy- hnd @ e side wall.
The openings for gas. for high pressure cylinders can also be provided in the side walls of these cylinders and can be controlled by the sleeves -of these cylinders, but the low pressure cylinder can. have one or more exhaust ports preferably formed in its cylinder head, these ports being controlled by valves.
Preferably, in this last case, each high pressure cylinder only has one transfer orifice formed in its. side wall and controlled by the sleeve, but it is possible to provide two or more exhaust ports of the ga.z.
It is possible, thanks to the improved construction which characterizes the object of the invention, not only to reduce materially the length of the transfer passages, but also to arrange -these passages in such a way that they are not. not clogged as is the case when using valves.
Each of these passages presents the gases with a much smaller heat absorbing surface area than when the transfer passages are longer and more tortuous. This results in less loss of heat during the passage of the gases and consequently less loss of efficiency for the engine. The area of the sleeve exposed to the hot gases flowing at high speed is small because it - is practically limited to the edges of the orifice made in the sheath.
As a result, the sleeve tends to absorb little heat during transfer and this heat can, in any case, be quickly dispersed, since the sleeve, due to its combined movement, will vary. back and forth and oscillation, is in good thermal contact with the cooled walls of the cylinder.
Also, if preferred, the cylinder head is constructed as a water-cooled plug, inserted into the end of the cylinder leaving an annular space between it and the cylinder wall, in which space can swing and slide the upper end of the scabbard. It is obvious that a sleeve does not require pressure compensation, since the pressures acting on it are at right angles to its direction of movement.
In addition, by using a sheath, as indicated above, it is possible to obtain that the controlled transfer orifices are discovered very quickly, and this by establishing the control of these sheaths so that the latter are move at their highest speed, or substantially at the speed of opening of said transfer orifices.
Although the exhaust from the low pressure cylinder can be controlled by one or more mushroom valves, which can be satisfactorily employed in this case, as the gas exiting the exhaust on the way. The low pressure cylinder is at least cooler than the exhaust gases of a normal single type engine of other types.
Known valves can, however, be employed in place of mushroom valves for the. low pressure cylinder exhaust control.
In another embodiment, the low pressure cylinder may be provided in its side wall with exhaust ports. a place where they will not be covered by the piston at or near the end of its working stroke.
The overloading of the cylinders at high pressure may be effected by means of a reciprocating pump, suitably placed and actuated by the level shaft of the motor, air or gas compressed by this pump. preferably flowing through an intercooler before passing to the inlet ports of the cylinders to. high pressure.
If desired, a turbo-fan can be provided and driven by the exhaust gases - from the cylinder at low pressure, this turbo-fan can be used either alone, to perform the desired overload itself, or to perform a preliminary compression, the, sub sequent compression (the overload being carried out in this callus, by a reciprocating pump, as indicated above.
In addition, if desired, the lower part, either of the low pressure cylinder below the piston of this cylinder, or the corresponding parts of the high pressure cylinders, or even all of these parts, can be arranged. ;so that. operate as a pump for overload.
For example, an outer portion of the surface of any one or more or all of the pistons may be disposed in relation to a suitable cylinder shape to act as a booster pump.
Preferably, when a reciprocating pump is used, it is: of the type: single-acting and delivers during the working strokes of the pistons of the cylinders i, high pressure. This gives a more uniform resulting engine torque, since normally the force provided by a high pressure cylinder for each working stroke of that piston is greater than that provided by the low pressure cylinder.
Explosive charges can be formed and fuel can be delivered to cylinders at high pressure: in various ways. For example, the fuel can be supplied to the cylinders, mixed with air, this mixture being formed either before it is admitted into the cylinder, or during the. suction stroke. Alternatively, heavier fuel can be injected directly into the cylinder.
Still further, the fuel can be supplied to the cylinder as a rich mixture through one or more ports provided solely for this purpose, while the main charge of air enters the cylinder through an orifice. separate.
When the engine is of the type in which ignition of the charges takes place electrically, as for example by means of spark plugs, it may: be desirable to provide each of these spark plugs with means for cooling the insulation. and the central electrode, either a current circulation or an air current being employed for this purpose.
Similar cooling means can also be employed for the fuel injection valve in the case of a fuel injection engine.
The invention can be put into practice in various ways. The accompanying drawing shows schematically, by way of example, an embodiment of a compound internal combustion engine, according to the present invention, in sectional view. .
In the. embodiment shown; the engine: whose high-pressure cylinders operate according to the four-stroke cycle, has two high-pressure A cylinders cooled to. water, placed on: the sides of a cylinder B at low pressure cooled with water, the. pistons: A 'of the high pressure cylinders and the piston Bl. of the low pressure cylinder all acting through the intermediary of connecting rods C,: on a crank shaft C': common.
The cranks: C ', on which act the pistons A1 of the cylinders A to. high pressure, are offset by 180 relative to the crank C3 on which acts the piston B 'of the low pressure cylinder.
Each cylinder A to. high pressure internally has a sleeve D controlling the intake ports Dl and the exhaust ports formed in its walls. The intake ports D'1 communicate with a passage: intake D '. while the exhaust ports communicate, through the transfer passages D \ 4, directly with the interior of cylinder B at low pressure.
Each sleeve D is actuated at half the speed of the crank shaft and receives at will from this shaft, in a known manner, a combined oscillating and reciprocating movement. The upper end of the furnace moves in an annular space between the cylinder wall and the outer wall of a water-cooled, plug-shaped cylinder head E of the cylinder, containing a combustion chamber E of practically conical shape provided with a: spark plug or similar ignition device E '.
An exhaust valve F controls an exhaust port Fl of the cylinder head of cylinder B at low pressure. The intake passage D communicates via a cooling device C with compressor H for overloading.
The compressor, in the embodiment shown, is of the type. reciprocating piston and comprises a cylinder H comprising a piston Hl actuated, by means of a connecting rod, by a crank C '- of the shaft, of the crank Cl, the cylinder < I> H </I> being provided with H2, <I> H '</I> intake and exhaust ports controlled by H4 automatic valves,
H5. The compressor H is intended to supply a flammable mixture of fuel and pressurized air through the inlet passage D 'to the inlet ports D1 of the high pressure cylinders A, the fuel being mixed with. the air either before it enters the intake port H2 of the compressor, or at a point between the exhaust port H ′ of the compressor and the intake ports Dl of the cylinders A at high pressure.
The working stroke in one of the cylinders A is offset with respect to that of the other cylinder A - by an angle, of 360 rotation of the crank shaft, so that pressurized gases are discharged in the cylinder B at low pressure, alternately from one and the other of the -cylinders A at high pressure, through the corresponding transfer passage D ', during each working stroke of the piston B' <I > at low pressure </I>.
In addition, the transfer passages D 'being rectilinear and only of sufficient length to spare room for the water jacket around the cylinders A and B, a relatively small proportion of heat will be left on the walls of these passages. during the passage of gases through them. In addition, the area of the sleeve D which is exposed to hot gases moving at high speed is small, being practically limited to the edges; of the exhaust ports of the sleeve, so that this sleeve also tends to absorb little. heat for the duration of the transfer.
The heat absorbed by the sleeve can, moreover, be quickly dispersed, given that this sleeve, in its entirety, is in good thermal contact with the cylinder and that its part located in the vicinity of the exhaust ports is, after the exhaust period and due to the combined oscillating and reciprocating movement of the barrel, moved upward between the cold walls of the cylinder and the plug-shaped cylinder head. The.
valve F is on the other hand capable of functioning efficiently, since the heat of the gases passing from cylinder B at low pressure through it tends at least to be less than that of the exhaust gases of a normal internal combustion engine.
It will be understood that the low pressure cylinder may be arranged other than as shown, as long as it is between the high pressure cylinders, the transfer passages D4 are short and as straight as possible, and the proper ratio - phase is maintained between the strokes of the pistons at high and low pressure.
A unit such as that shown, comprising two high pressure pistons and a single low pressure piston, may be used alone, but it is preferred to combine several similar units either with all the cylinders in line or with several of the units grouped or arranged in a row. V-shaped or star-shaped or cross-shaped, as desired. In addition, a centrifugal compressor or;
Another can be used instead of the compressor H of the reciprocating piston type shown, such a compressor being driven either directly by the crank shaft C1, or by a turbine driven by the exhaust gases from the port P.
The sleeves <I> D </I> of the high pressure <I> A </I> cylinders are, as specified, properly actuated in any known manner, in order to give each of them the desired oscillating and back-and-forth movement.
Thus, the movement of these sleeves can be obtained in a known manner from a shaft driven at a reduced speed of me linked by the crankshaft C1 in a suitable manner. This split-speed shaft is preferably also provided with one or more cams intended to actuate the exhaust valve F using an appropriate mechanism.
As this valve must be opened, once for each revolution of the crankshaft, the actuating cam is formed such that it lifts it twice for each revolution of (shaft at reduced speed @ by half .
Although it is preferable to apply the invention to an engine -of the type having a three-cranked crankshaft, on which the pistons of the three cylinders act as shown, it will be understood that a drive plate -or a Another mechanism for converting a movement back and forth into a rotary movement can be employed instead of a normal crankshaft. It will also be appreciated that the improved engine according to this invention can be arranged to be cooled either by water, air or other material.