Moteur à combustion interne polycylindrique La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne polycylindrique, comprenant un turbocompresseur d'alimentation, l'aubage de turbine mobile du turbocompresseur étant à écoulement cen tripète et recevant des gaz d'échappement provenant du moteur à partir d'une chambre annulaire entou rant la périphérie dudit aubage.
Dans les turbines à écoulement axial, il est cou rant de placer des aubes directrices fixes des gaz moteurs au voisinage des bords d'adn-ission des aubes tournantes, et l'on a trouvé que le rendement de la turbine est d'autant meilleur que l'interstice entre aubes fixes et aubes tournantes est plus petit. La même pratique a donc été appliquée aux turbines à écoulement centripète. Toutefois, on s'est aperçu que, dans ce dernier type de turbine, cette étroite proximité n'était pas nécessaire.
On peut en effet montrer théoriquement qu'une chambre d'admission annulaire exempte d'aubes, qui sert à accélérer l'écou lement sur une trajectoire en spirale dirigée vers l'in térieur, peut être plus efficace pour une roue à écoulement centripète, que des passages pour les gaz moteurs formés par des aubes directrices situées tout près des bords d'admission des aubes de turbine mobiles.
Le moteur suivant l'invention est caractérisé en ce que cette chambre annulaire présente un espace vide ininterrompu tout au long de sa circonférence et communique avec l'aubage de turbine sur toute la périphérie de ce dernier, des canaux munis d7au- bes directrices étant disposés pour introduire les gaz d'échappement tangentiellement dans ladite chambre annulaire à la périphérie de celles-ci.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du moteur selon l'invention. La fig. 1 est une coupe axiale du turbocompres seur que comprend la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en élévation prise de la droite de la fig. 1.
La fig. 3 est un schéma de cette première forme d'exécution.
La fig. 4 est une coupe axiale de la seconde forme d'exécution, la coupe étant prise selon 4-4 des fig. 5 et 6, et les fig. 5 et 6 sont, respectivement, des coupes prises selon 5-5 et 6-6 de la fig. 4. Le turbocompresseur 50 représenté en détail sur les fig. 1 et 2 comprend un rotor à moyeu unique 2 portant, à ses extrémités axiales opposées, des aubes de compresseur 4 et des aubes de turbine 6.
Le rotor est monté en porte à faux sur un palier de support 8. L'air est admis par une lumière d7ad- mission 10 de la carcasse de compresseur, et il est refoulé, par l'aubage, en 4, dans un diffuseur sans aubes 12, duquel le refoulement se fait par un pas sage 14 dans une volute 16, 18. L'air est refoulé, par une sortie 19 de la carcasse, vers les cylindres du moteur, qui peut être à quatre ou à deux temps.
Les gaz d'échappement du moteur sont amenés, depuis deux groupes de cylindres, par des passages 20 et 22, dans des canaux 24 et 26 de l'enveloppe de turbine, pourvus de paires d'aubes directrices 28, 30, 32 et 34, par lesquels ils sont introduits dans une chambre annulaire 36 présentant un espace vida ininterrompu tout au long de sa circonférence, et qui communique en 40 avec l'aubage de turbine 6 sur toute la périphérie de ce dernier.
Les gaz moteurs sont évacués de l'aubage de turbine 6 par un diffu- seur d'échappement 42 qui est agencé de façon que la pression à la sortie de l'aubage de turbine soit inférieure à la pression atmosphérique." Le moteur indiqué en 44 est à six cylindres, un groupe de trois cylindres refoulant dans un collecteur 46 et un autre groupe de trois cylindres dans un col lecteur 48, ces collecteurs étant reliés respectivement aux admissions 20 et 22 décrites plus haut. Les cylin dres associés à chacun des collecteurs 46 et 48 n'ont pas de phases d'échappement qui chevauchent.
En revanche, un cylindre associé, par exemple, au col lecteur 46 peut être à sa phase d'échappement, par exemple à la portion initiale de celle-ci, au moment même où un cylindre associé à l'autre collecteur 48 est à la dernière portion de sa phase d'échappement. Dans une variante comprenant un plus grand nombre de cylindres, ne pouvant être groupés sans interfé rence de phase d'échappement pour refouler à tra vers deux collecteurs seulement, on peut prévoir un ou plusieurs collecteurs supplémentaires, qui refou lent séparément dans la chambre annulaire 36.
Les gaz d'échappement arrivant à grande vitesse par les canaux 24 et 26, pénètrent, guidés par les aubes 28, 30, 32 et 34, tangentiellement dans la chambre 36 à la périphérie de celle-ci. Ils s'écoulent ainsi à grande vitesse autour de la périphérie exté rieure 38 de la chambre 36. En dépassant les aubes 32 et 34, les gaz arrivant par 20 produisent une action d'éjection pour aspirer les gaz de l'admission 22, grâce à la réduction de pression. Si l'un des cylindres reliés au passage 22 se trouve à la portion finale de sa phase d'échappement, la contre-pression appliquée au piston de ce cylindre sera réduite, ce qui amène bien entendu un meilleur rendement du cycle de ce cylindre.
Le même phénomène a lieu dans le cas des cylindres reliés au passage 20. La disposition décrite peut être telle que, dans le cas optimum, l'accroissement de la contre-pression est empêché, de sorte que le moteur ne fonctionne pas dans des conditions plus mauvaises que celles qui régneraient pour un échappement libre. A la périphé rie 38 de la chambre 36, le courant est en pulsation et, à tout moment, il est du type corps solide , c'est-à-dire que la composante tangentielle de la vitesse est approximativement proportionnelle au rayon.
Mais le courant est contraint de prendre un mouvement en spirale vers l'intérieur, à cause de l'introduction d'un écoulement de masse à la péri phérie de la chambre 3.6 et de l'aspiration de gaz à la périphérie de l'aubage de turbine.<B>Il</B> se produit ainsi une transition qui comporte non seulement une régularisation des pulsations à la périphérie, mais aussi une transformation en courant tourbillonnant tel que la composante tangentielle de la vitesse est pratiquement inversement proportionnelle au rayon, ce qui est très avantageux pour un rotor de turbine qui fonctionne à une grande vitesse de rotation.
Etant donné la transition du courant pulsant au courant constant, et de la vitesse périphérique relativement faible à la vitesse d'écoulement élevée à l'entrée de l'aubage de turbine, toutes les conditions sont ré unies pour réaliser un rendement optimum d'une turbine à grande vitesse de rotation. Etant donné que, au rayon où le courant entre dans l'aubage de turbine, la vitesse des gaz est uniforme, la structure de l'aubage de turbine peut être basée sur une vitesse normale et un courant constant, ce qui amène un rendement élevé de la turbine. L'écoulement des gaz vers la turbine se fait, bien entendu, à tous moments sur toute sa périphérie.
Afin d'obtenir des résultats optima, on s'arrange pour que toute particule en écoulement, sortant des passages 24 et 26, soit forcée de faire un tour com plet de 3600 dans la chambre 36 avant d'entrer dans l'aubage de turbine, sans faire plus de trois tours complets avant d'entrer dans cet cubage.
Chacune des aubes directrices 28, 30, 32 et 34 est montée sur des tourillons 56 et 58, ces dernier étant montés dans des éléments 52 soudés en 54 pour fermer des fentes de la carcasse. Les tourillons 58 sont prolongés pour former des arbres sur lesquels sont fixés des bras de leviers 60, 62, 64 et 66, qui sont reliés entre eux deux à deux par des bielles 68, 70 et 72., une commande étant assurée par une bielle 74 agissant en opposition avec un ressort 76 qui sollicite la bielle 72 vers le bas lorsqu'on regarde la fig. 2, et qui sollicite les aubes vers la position fermée.
La bielle 74 peut être commandée, par exemple, par un régulateur sensible à la vitesse du moteur, ou par la pression du collecteur d'admission, ou par le mouvement de la crémaillère à carburant du moteur, etc. Ou encore, on peut supprimer la commande par la bielle 74, les forces de pression de gaz qui agis sent sur les aubes directrices elles-mêmes, les dépla çant alors contre l'action du ressort 76, pour assurer les caractéristiques de fonctionnement désirées. Dans ces conditions, les aubes directrices peuvent s'ouvrir quand la pression de gaz augmente, et inversement.
Dans une autre variante, on peut supprimer la commande décrite, et les tourillons 58 peuvent être maintenus en position fixe grâce à des écrous et à des rondelles de blocage. Dans une autre variante, les aubes directrices pourraient être fixes sans possibilité de réglage. Ceci peut se faire, par exemple, si le moteur est destiné à fonctionner à vitesse constante et sous charge constante.
Le moteur représenté aux fig. 4, 5 et 6 est à deux temps et deux cylindres.
Les deux cylindres 78 et 78' ont des phases d'échappement non coïncidentes. Chacun des cylin dres est muni d'un piston, 80, d'orifices d'échappe ment 82 et d'orifices de balayage et d'alimentation 84. Les orifices d'échappement 82 de chaque cylin dre évacuent vers une ceinture d'échappement 86, formée de deux parties, comme on l'a représenté sur la fig. 5. Des canaux 88, 88 munis d'aubes directrices font pénétrer les gaz d'échappement provenant des ceintures d'échappement des deux cylindres, tangen tiellement dans une chambre annulaire 90 ininterrom pue à la périphérie de celle-ci. Cette chambre entoure l'aubage de turbine à écoulement centripète 92 du turbocompresseur et communique avec celui-ci tout au long de sa périphérie.
Dans la chambre 90, l'écou lement se fait comme dans la chambre 36 décrite plus haut. Un aubage de compresseur 94 fournit de l'air, par un diffuseur 96,à une ceinture 98 qui entoure les orifices de balayage et d'alimentation 84.
Dans cette forme d'exécution, puisque, à tout moment donné, un seul cylindre refoule, on réalise une action d'éjection, affectant la ceinture d'échap pement du cylindre qui ne refoule pas, et empêchant les ondes de pression de se propager dans la ceinture d'échappement de ce cylindre. La turbine fonctionne avec admission complète et courant constant, et, par suite, dans des conditions de plein rendement, il y a une utilisation intégrale de l'énergie des pulsations d'échappement. Les canaux 88 associés à chaque cy lindre et qui dirigent les gaz d'échappement dans la chambre annulaire ininterrompue 90, ont une surface totale de section inférieure à la surface des orifices d'échappement correspondants des cylindres.
Dans d'autres formes d'exécution, le moteur pour rait être à deux temps à soupape soulevante et à courant uniforme.