Moteur à combustion interne La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne polycylindrique comportant un compresseur d'alimentation entraîné par une turbine à gaz d'échappement, et des buses par lesquelles une partie au moins des gaz d'échappement est dé chargée des cylindres dans un conduit commun. Ce moteur pourrait être un moteur à quatre temps à allumage par étincelle ou pourrait être avantageuse ment un moteur Diesel à deux temps.
Le moteur selon la présente invention est carac térisé en ce que ce conduit commun a une section transversale augmentant dans le sens de l'écoulement et se termine à son extrémité aval par un diffuseur, ce conduit étant disposé dans une chambre en com munication permanente avec l'extrémité amont au moins dudit conduit commun.
Le dessin représente, à titre d'exemple, trois for mes d'exécution du moteur faisant l'objet de la pré sente invention.
La fig. 1 est une vue en plan schématique, partie en coupe, d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en élévation d'une deuxième forme d'exécution.
La fig. 3 est une vue en coupe horizontale selon 4-4 de la fig. 2 et selon 4-4 de la fig. 4.
La fig. 4 est une vue en coupe verticale frag mentaire selon 5-5 de la fig. 4, et la fig. 5 est une vue en coupe schématique d'une troisième forme d'exécution.
Le moteur représenté à la fig. 1 est un moteur Diesel à deux temps, à huit cylindres, dans lequel les gaz d'échappement sont expulsés de chaque cylin dre à travers une ouverture de décharge unique. L'air fourni par le compresseur d'alimentation passe â travers un refroidisseur intermédiaire 43 de là, dans un collecteur d'admission 44. Les ouvertures d'échappement des cylindres sont représentées en 46. Un grand collecteur d'échappement 47 s'étend tout le long du moteur. Ce collecteur est muni d'un revêtement 48 et d'une isolation 49 intérieurs et il est extérieurement entouré d'une chemise d'eau 50.
La chemise d'eau sert principalement à éliminer des différences de dilatation entre le moteur et le col lecteur et rend ainsi superflus des joints d'expansion.
A l'intérieur du collecteur 47 sont disposés des coudes d'échappement 51, un pour chaque cylindre, et ces coudes sont emboîtés les uns dans les autres, de manière à former un conduit 52 rectiligne et con tinu de section graduellement croissante à partir d'une des extrémités du moteur jusqu'à l'autre. Les ouvertures d'échappement 46 des cylindres commu niquent avec des buses 53 présentées par les coudes 51 et débouchant dans le conduit 52. Les buses 53 sont dimensionnées de manière que la partie de l'énergie d'échappement de chaque cylindre consti tuée par l'énergie de pression y soit transformée en énergie cinétique, de sorte qu'un écoulement à grande vitesse est ainsi maintenu à travers le con duit 52.
L'extrémité aval du conduit commun est formée par un diffuseur 54 réduisant la vitesse élevée des gaz circulant dans le conduit 52 et convertissant leur énergie cinétique en augmentation de pression. Une partie du courant de gaz d'échappement dé chargé du diffuseur 54 est admise .dans le passage d'admission 18 de la turbine entraînant le compres seur. Le reste de ces gaz circule à très faible vitesse dans la chambre 55 formée par le collecteur 47 et dans laquelle est disposé le conduit 52 et pénètre à nouveau dans le conduit 52 à travers une buse 56, afin de maintenir un écoulement continu à grande vitesse dans ce conduit.
Etant donné que le conduit 52 communique par ses deux extrémités avec la chambre 55 dans laquelle règnent des conditions de très faible vitesse, la pres sion totale dans le conduit 52 à grande vitesse et celle dans la chambre 55 doivent être identiques. Il s'ensuit que la pression statique dans- le conduit 52 sera inférieure à cette pression totale & #la quantité correspondant à la pression dynamique. Là-moteur expulse par conséquent ses gaz d'échappement eop- tre l'action d'une contre-pression statique inférieurè à celle régnant à l'entrée de la turbine.
On utilise ainsi la partie pulsatoire de l'énergie d'échappement, qui serait autrement perdue. Cette partie pulsatoire de l'énergie d'échappement est utilisée pour pro duire et pour maintenir la grande vitesse de circula tion des gaz dans le conduit 52, ce quia pour résul tat que, pendant la partie initiale de la phase d'échappement de chaque cylindre, l'échappement a une action d'injection et que, pendant la partie finale de ladite phase d'échappement, l'échappement a une action d'éjection au cours de laquelle ladite circula tion à grande vitesse entraîne les gaz d'échappement résiduels hors des cylindres.
Le moteur représenté aux fig. 2 à 4 est un moteur Diesel à deux temps à pistons opposés, comportant trois séries de lumières d'échappement par cylindre. Ces lumières d'échappement coopèrent avec le piston inférieur de chaque cylindre et les lumières d'ad mission coopèrent avec le piston supérieur de cha que cylindre.
Le moteur comprend un groupe turbine-compres- seur 72, identique à celui précédemment décrit. Le compresseur de ce groupe fournit de l'air comprimé d'alimentation à travers une sortie 16'à un conduit 74 communiquant avec une chambre de répartition d'air 76 qui, si on le désire, peut contenir un refroi disseur intermédiaire. Les gaz d'échappement sont amenés à l'admission 18' de la turbine.
Les cylindres 80 renferment chacun un piston inférieur 78, représenté à cette figure dans sa posi tion de point mort extérieur. Deux séries de lumières d'échappement inférieures sont disposées comme représenté en 82 et 84. Une troisième série supplé mentaire de lumières d'échappement 86 disposée au-dessus des lumières 84.
Les lumières d'échappement 82 communiquent avec un collecteur d'échappement 88 qui s'étend le long du côté correspondant du moteur. Ce collec teur est pourvu d'une chemise d'eau 90 et est pourvu d'un revêtement intérieur 92 qui est séparé de ses parois par une isolation 94.
Les lumières 84 de l'autre série inférieure de lumières d'échappement communiquent avec un se cond collecteur d'échappement 96 qui est pourvu d'un revêtement intérieur 98 et d'une isolation 100. Ce collecteur est également entouré extérieurement d'une chemise 102 pour de l'eau de refroidissement.
Les lumières 86 qui sont démasquées par le piston inférieur pendant sa course vers le bas, avant l'ouverture des lumières 82 et 84, communiquent avec les buses pourvues d'aubes de guidage 108 diri geant des gaz d'échappement sortant des cylindres à travers les lumières 86 vers la droite tout en effec tuant une conversion de l'énergie thermique et de pression de ces gaz en énergie cinétique, produisant ainsi des jets à grande vitesse de gaz d'échappement. Les buses débouchent dans un conduit commun formé d'éléments tubulaires indiqués en 110 et qui sont logés à l'intérieur de la chambre 106 du col lecteur 96.
Les sections transversales des passages ménagés dans les éléments 110 croissent successive ment à partir de la gauche de cette figure et en allant vers sa droite, c'est-à-dire dans le sens d'écou lement à travers lesdits passages, le passage de cha que élément débouchant dans celui de l'élément sui vant du jeu d'éléments. Chacun des éléments tubu laires 110, sauf celui d'extrême gauche, est muni d'une ouverture évasée 112 par laquelle il commu nique avec la chambre 106 formée par le collec teur 96 et dans lequel est disposé le conduit com mun. L'élément 110 d'extrême gauche s'ouvre en amont dans la chambre 106, comme indiqué en 111. Le conduit formé par le jeu d'éléments 110 se termine par un diffuseur 114 qui débouche dans l'admission 18' de la turbine.
A son extrémité d'ad mission le diffuseur 114 est également pourvu d'une ouverture évasée par laquelle il reçoit des gaz à partir de la chambre 106. Un conduit<B>1,18</B> fait com muniquer les chambres 104 et 106 des collecteurs 88 et 96 à une des extrémités du moteur.
Les lumières d'échappement supérieures 86 sont dimensionnées de façon qu'environ 70 % en poids des gaz d'échappement soient déchargés à travers ces lumières avant que les lumières d'échappement à basse pression 82 et 84 ne commencent de s'ou vrir. La disposition des lumières d'échappement su périeures 86 par rapport à la course du piston est telle que les gaz d'échappement à haute tempéra ture et à haute pression déchargés de façon pulsa- toire à travers ces lumières contiennent pratiquement la totalité de l'énergie disponible dans les gaz d'échappement.
Cette énergie est convertie en éner gie cinétique dans les buses qui dirigent le flux de gaz d'échappement circulant à grande vitesse dans le conduit commun formé par les éléments 110. On remarquera que ce conduit est parfaitement rectili gne.
La grande vitesse maintenue dans ledit conduit commun produit une action d'aspiration en 111, 112 et 116 et provoque l'entraînement de gaz d'échappe ment dans. ledit conduit à partir de la chambre qui l'entoure. Cette chambre 106 reçoit les gaz s'échap pant à travers les lumières 82 et 84, les gaz s'échap pant par les lumières 82 passant à travers le collec teur 104 et le conduit de liaison 118.
Les lumières d'échappement à basse pression 82 et 84 de chaque cylindre sont démasquées par les pistons après que la plus grande partie de l'énergie des bouffées d'échappement a été utilisée, de sorte que la pres sion et la température des gaz déchargés à travers ces lumières sont relativement basses. Le flux de gaz s'échappant du cylindre à travers les lumières d'échappement à basse pression est donc un flux de gaz d'échappement résiduel et d'excès d'air de balayage.
Ces gaz et cet air circulent à faible vitesse à travers les chambres 104 et 106 et ils sont aspirés dans le conduit à grande vitesse. Dans ce conduit, ils sont accélérés jusqu'à une vitesse moyenne qui peut, par exemple, être de l'ordre de 167 à 183 mlsec. Ils pénètrent finalement dans le diffuseur 114, à l'extrémité aval du conduit commun. Ce dif fuseur s'étend jusqu'à l'intérieur du carter spiral de l'admission de la turbine, de manière que l'énergie cinétique des gaz sortant du diffuseur soit conservée à travers les buses de la turbine, tout au moins dans des proportions très considérables.
Etant donné que les buses déchargeant dans le conduit commun n'ont pas à servir alternativement de buses d'aspiration comme c'est le cas dans la forme d'exécution décrite en référence à la fig. 1, ces buses peuvent être construites spécialement en vue de l'obtention d'une production maximum d'éner gie à partir des gaz d'échappement à haute pression et à haute température.
Le moteur décrit ne comporte qu'une seule sor tie, de gaz d'échappement communiquant avec l'ad mission unique de la seule turbine, de sorte que la disposition du groupe turbine-compresseur est extrê mement simple.
Grâce au fait que l'énergie des bouffées puls.a- toi.re.s est entièrement utilisée de la manière décrite, on obtient en particulier des avantages dans le fonc- tionnement du moteur des fig. 2 à 4 comme moteur turbo-suralimenté. Ces avantages sont les suivants L'action du dispositif d'échappement du moteur décrit a pour effet de provoquer un écoulement d'air de combustion et de balayage à travers les cylindres même pendant le démarrage et immédiatement après le premier allumage d'un cylindre quelconque du moteur.
Par l'auto-induction de circulation d'air dans les cylindres, le groupe turbine-compresseur du moteur des fig. ? à 4 est déchargé en partie en raison de l'utilisation de l'énergie des pulsations.
Le moteur représenté à la fig. 5 est un moteur polycylindrique à balayage en boucle. Chaque piston 120 fonctionne dans un cylindre 122 qui n'est muni de lumières qu'au voisinage de la position de point mort bas du piston.
Des lumières d'admission d'air sont indiquées en 124 et sont alimentées en air à partir d'un groupe turbine-compresseur à travers un collecteur<B>126.</B> Des lumières d'échappement à basse pression 128 sont disposées de manière à déboucher dans la chambre à basse pression d'un collecteur 130 correspondant aux chambres. 104 et 106 du moteur des fig. 2-et_ 4.
Des lumières d'échappement à haute pression 132 disposées de manière à être démasquées avant les lumières d'échappement à basse pression 128 débouchent à travers des buses 133 dans un conduit commun, correspondant à celui constitué dans le moteur des fig. 2 .à 4 par les éléments 110 et amenant les gaz d'échappement à la turbine,