CH97131A - Procédé pour la transformation de la chaleur d'un combustible en travail et moteur compound à combustion interne travaillant suivant ce procédé. - Google Patents

Procédé pour la transformation de la chaleur d'un combustible en travail et moteur compound à combustion interne travaillant suivant ce procédé.

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CH97131A
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Sperry Elmer Ambrov
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Sperry Elmer Ambrov
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02Engines with prolonged expansion
    • F02B41/06Engines with prolonged expansion in compound cylinders

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Description


  Procédé pour la transformation de la chaleur d'un combustible en travail et moteur  compound à combustion interne travaillant suivant ce procédé.    Cette invention se rapporte à un procédé  pour la transformation de la chaleur d'un  combustible en travail et à un moteur     com-          pound    à combustion interne travaillant sui  vant ce procédé.  



  Le procédé suivant cette invention com  prend la compression de l'air avant son ar  rivée au cylindre de combustion d'un moteur  compound à combustion interne, la compres  sion de l'air étant continuée à l'intérieur du  cylindre, l'introduction et la combustion du  combustible à l'intérieur dudit cylindre au  moins dès le commencement de la course de  travail, l'arrêt dans l'alimentation en com  bustible et la détente des produits de la com  bustion dans le cylindre et, ensuite, le pas  sage de ces produits au cylindre de détente.  



  Sur le dessin, deux formes d'exécution du  moteur formant une partie de l'invention sont  représentées, à titre d'exemple:  La fig. 1 est une vue en plan d'une pre  mière forme d'exécution dudit moteur,  La fig. 2, une coupe verticale suivant la  ligne 2-2 de la fig. 1,    La fig. 3, une coupe verticale d'une des  soupapes de communication entre les cylin  dres,  La fig. 4, une vue à plus grande échelle  en coupe verticale d'une queue de soupape  de communication,  La fig. 5, une coupe du cylindre à basse  pression, montrant les soupapes d'échappe  ment;  La fig. 6 représente un dispositif qui  peut être adopté pour l'allumage du mélange;  Les fig. - 7 et 8 montrent des détails du  mécanisme de commande de la soupape d'ar  rivée du combustible;

    La     fig.    9 est une vue du mécanisme de  commande de la soupape de communication,  La     fig.    10, une coupe de détail d'un pis  ton permettant de faire varier le -volume de  compression de la pompe à air,  La     fig.    11, une vue en coupe d'une sou  pape d'injection du combustible,  Les     fig.    12 et 13, une coupe et une vue       exi    plan donnant le détail du siège de la     son-          pape    représentée     fig.    -11,      La fig. 14, le diagramme indiquant le  travail dans le cylindre à basse pression,  La fig. 15, le diagramme indiquant le  travail dans le cylindre à haute pression,  La fig.

   16, une coupe verticale d'une se  conde forme d'exécution du moteur,  La fig. 17, une vue à plus grande échelle  de la coupe en élévation d'une soupape de  communication,  La fig. 18, une coupe montrant que l'axe  de la soupape de communication ne coupe  pas l'axe du cylindre,  La fig. 19, la coupe verticale d'une dis  position des soupapes d'admission d'air com  primé et de communication entre les cylin  dres à haute et basse pression, différant des  précédentes,  La fig. 20, une vue de détail du méca  nisme de commande des soupapes représen  tées fig. 19.  



  Suivant la fig. 15, dans laquelle les chif  fres 100 à 500 sur l'axe des ordonnées indi  quent les pressions en livres anglaises par       pouce    anglais, le cycle du cylindre à haute  pression commence en a, de l'air comprimé à  l'avance, dans le voisinage de 7 kg par cm2,  étant fourni au cylindre pendant la course  d'admission; celle-ci s'effectue sous cette  pression représentée par la ligne b, sensible  ment horizontale. Au point c la course de  compression commence et se termine en d à  une pression voisine de 35 kg par cm2. L'in  troduction du combustible commence immé  diatement avant ou exactement au moment  où la course de combustion utile ou temps  moteur commence et cette injection du com  bustible est continuée pendant une fraction  de cette course. Cette partie du cycle est re  présentée par la ligne e.

   Au point f, cette  injection est arrêtée, la courbe g étant la  courbe de détente qui continue jusqu'au point  la, en quel point la soupape de communication  s'ouvre     permettant    le passage des gaz dans  le cylindre à basse pression. La courbe i re  présente les pressions pendant la course de  détente dans le cylindre à basse pression et  à l'intérieur du cylindre à haute pression  pendant la course de retour du piston. La    pression moyenne effective dans le cylindre  à haute pression est largement au-dessus de  28 kg par cm'. La pression du mélange au  moment du passage dans le cylindre à basse  pression est dans les environs de 21 kg  par cm\ .  



  Se reportant maintenant au diagramme  de basse pression représenté en     fig.    14, la  pression intérieure est amenée très près. ou  au même point que celle du mélange arrivant  par la soupape de communication par l'effet  du matelas de gaz non échappés, comme re  présenté par la ligne<I>j.</I> Au point<I>k,</I> la. sou  pape de communication est ouverte et la  course de détente commence à l'intérieur du  cylindre à basse pression comme représenté  par la courbe     Z,    la pression moyenne effec  tive étant entre 5,5 à. 7 kg par cm'. La pres  sion peut être abaissée presque jusqu'à la  pression atmosphérique au point m.  



  A titre d'exemple de l'invention, le mo  teur compound représenté     fig.    1 et 2 com  porte deux cylindres à haute pression ou de  combustion 1 et 2 disposés de chaque côté  d'un gros cylindre à basse pression ou de  détente 3, de façon à obtenir un montage  symétrique.  



  Tous les cylindres sont suspendus à une  culasse 4 et sont fixés à cette culasse par des  boulons, ladite culasse .tant supportée par le  socle au moyen des colonnes extrêmes 7 et  des colonnes centrales 8. De préférence, la  partie inférieure des cylindres ou tout au  moins celle dû cylindre à basse pression est       comprise    entre lesdites colonnes     (fig.    2). Des  oreilles peuvent être prévues sur le cylindre  pour être boulonnées ou fixées de toute ma  nière convenable aux colonnes 8.  



  Avec cette construction, un cylindre quel  conque peut être rapidement enlevé sans en  lever la culasse 4, ce qui permet de réaliser  une grande économie de la place qui serait  nécessaire pour le démontage de cette culasse.  Les pistons 11, 12 et 16 sont reliés au vile  brequin 13 par les bielles 14, 15, 17 et les  axes de pieds de bielles démontables 18 et  19. Le démontage des parties 20 des cylin-      rdres à haute pression ou de la partie creuse  21 du cylindre à basse pression permet de re  tirer les pistons sans difficulté. Un volant  2 2 est représenté boulonné à l'extrémité du  vilebrequin 13.  



  Comme représenté, les passages 23 et  24 entre chaque cylindre de combustion et le  cylindre de détente servent de chambres de  compression aux cylindres à haute pression.  Ces chambres de compression ont un assez  grand volume, la proportion entre le volume  de la chambre de compression et le volume  du cylindre de combustion dépendant du rap  port entre les cylindres à haute et basse pres  sion. Le volume de déplacement à l'inté  rieur du cylindre à basse pression est au mi  nimum 2 1j2 fois celui du cylindre à haute  pression.  



  Avec un rapport de 10 à 1 entre les cy  lindres à basse et haute pression, un volume  de chambre de compression d'environ 50 %  de celui du cylindre à haute pression peut  être employé, la hauteur de cette chambre  étant à peu près la moitié du diamètre du  piston. Le volume peut être aussi réduit à  15 % quand un rapport beaucoup plus faible  entre les cylindres est employé.  



  Entre les cylindres à haute et basse     Ares-          sion    est placée une soupape de communica  tion 25. De préférence, cette soupape est  combinée avec la soupape d'admission du cy  lindre de combustion comme représenté sur  la fig. 3 où les deux soupapes sout concen  triques et réunies en une seule. La cons  truction d'une telle soupape est détail  lée ci-après. La soupape 25 possède une  queue 26 creuse et relativement longue  dépassant le sommet du guide 27; à l'ex  trémité de la queue est fixée une bague  28 portant deux joues. Un levier 29 com  mandant la queue par l'intermédiaire de la  bague 28 est engagée entre les deux joues 30  et 30' de la bague.

   Ce levier peut pivoter sur  un axe 31 d'un support fixe 31'     (fig.    9) et  est construit pour être commandé par la came  32 d'un arbre à cames 33. Entourant la queue  de la soupape 26 et reposant sur la. soupape    25 est la -seconde soupape ou soupape d'admis  sion 34, laquelle affecte la forme d'une che  mise coulissant comme un piston à l'intérieur  du guide 27 en 36 et 37. Une joue 38 fixée  à la partie supérieure de la soupape 34 sert  d'appui à un ressort 39 lequel appuie à son  autre extrémité sur la partie supérieure du  guide 27 et maintient la soupape 34 sur son  siège 40 à la partie .supérieure de la sou  pape 25. La soupape 25 est maintenue fer  mée aussi longtemps que la soupape 34 est  fermée.

   Afin de maintenir la soupape 25  fermée malgré que la soupape 34 soit ouverte,  cette soupape 34 est commandée par un levier  41 pivotant sur un axe 42 fixé -à une tige 43,  laquelle est elle même axée sur le levier  coudé 29. Le levier 41 soulève la soupape 34  par l'intermédiaire de la joue 38 sous la  quelle il vient s'engager; il est commandé par  une came 44 d'un arbre à cames 33. Quand  la soupape 34 est levée, le     -ressort-39    est com  primé et la pression qu'il exerce sur la joue  38 et le levier 41 est transmise, par la tige  43 et le levier 29, à la soupape 25 qui -est  maintenue fermée.

   Par contre quand le levier  29 est soulevé par la came 32, il soulève le  levier 41 par la tige 43, mais celui-ci est dé  gagé de la joue 38 de sorte que la soupape  34 continue à, porter sur son siège à la     par-          fie    supérieure de la soupape 25.  



  Pendant la marche, la chambre 45 est  alimentée d'air comprimé par la canalisation  46 arrivant de la pompe 47 décrite plus loin.  Quand la soupape 34 s'ouvre, l'air se trouvant  dans la chambre 45 se précipite de haut en  bas à travers les gorges de refroidissement  48 de la tige de soupape 26 et sur la partie  supérieure de la soupape 25, constituant de  grandes surfaces .de refroidissement, et aussi  en passant par les -conduits 49 à l'intérieur  de la, chemise 36; de là, cet air passe par lé  conduit 24 dans le cylindre de combustion.

    Après que la. combustion et une partie de la  détente des gaz à l'intérieur du cylindre à  haute pression sont effectuées, la soupape 25  s'ouvre et les gaz sont chassés dans     1"è    cy  lindre à basse pression ou dé détente par le  piston du cylindre à haute pression pendant      sa course montante. Le passage des gaz  chauds sous la soupape aura comme effet  d'amener à une très haute     température    la tête  de cette soupape et c'est pour cette raison  que des moyens de refroidissement énergiques  sont prévus. C'est dans ce but que l'air com  primé est directement amené sur la soupape  de communication et autour d'elle. La. retirée  à la soupape est absorbée. par  l'air entrant ce qui augmente le rendement  du moteur.

   Les gorges 48 sont en communi  cation avec les deux extrémités des conduits  49 de sorte que même quand les deux sou  papes sont fermées, une circulation d'air s'é  tablit par différence de température autour  de la soupape 25 et de sa tige 26, l'air chaud  montant par les gorges 48 et l'air froid des  cendant par les canaux 49.  



  Un moyen plus efficace de refroidisse  ment de la soupape consiste à terminer l'in  térieur de la tige par une chambre annulaire  50 pratiquée dans la soupape proprement  dite et contenant une petite quantité de li  quide ayant un point d'ébullition très élevé.  De préférence on emploiera du mercure. Le  mercure 51 bout si la soupape est chauffée  à une température dépassant son point d'é  bullition     et    la. vapeur monte à l'intérieur de  la. queue pour se condenser aux contacts des  parois qui sont à une température plus basse  et retomber clans la chambre annulaire. Par  ce moyen, une très grande quantité de cha  leur est retirée des parties les plus chaudes  de la. soupape et répartie aux endroits plus  froids.

   Pour augmenter encore le refroidis  sement de la queue de la soupape par l'air  comprimé comme décrit ci-dessus, l'on peut  entourer la partie supérieure de la queue  d'une chambre 52 dans laquelle un liquide  froid tel que l'eau circulera. Cette eau peut  être amenée par une canalisation<B>559-</B> d'on  elle passe dans la chambre intérieure 54 for  mée par la queue de la soupape et la ner  vure 55, puis remonte autour de cette ner  vure dans la chambre 52 et de là sort par la  canalisation 53. Grâce à ces moyens de re  froidissement intensifs une température  moyenne est maintenue et assez basse pour    garantir un fonctionnement satisfaisant et  sûr.  



  Pour empêcher la pression des gaz con  tenus clans le cylindre de maintenir la. sou  pape de communication ouverte, il est prévu  un piston 56 fixé sur la queue 26 et logé à  l'intérieur d'un cylindre 57 constituant une  partie élargie de la tige de soupape 36. Ce  cylindre 57 est prolongé vers le haut et sert  de logement à l'extrémité inférieure 59 for  mant ainsi la     chambre    de circulation d'eau 5?  décrite précédemment et en même temps une  chambre de compression 60 au-dessus du  piston 56. Cette chambre est mise en com  munication avec l'intérieur du cylindre d'ex  pansion par un tube 61 lequel, comme repré  senté     fig.    4, peut passer à l'intérieur de la  queue 26.  



  Le graissage de la soupape peut être ob  tenu par injection d'huile en 63. L'huile  descendra dans la petite gouttière 64, laquelle  entoure la. chambre de circulation d'eau 52  de façon que l'huile jaillisse tout autour de  cette chambre. De là, l'huile coulera par de  nombreux trous (non représentés) le long des  parois de la chambre pour aller aux points  de frottement de 59 et de 56. Une partie de  l'huile passera par les trous 67 pour descen  dre au piston de soupape inférieur 37.  



  Comme précédemment     indiqué    l'air admis  est envoyé sous pression. Au lieu d'un com  presseur d'air il vaut mieux employer la  partie du cylindre 3 à basse pression placée  sous la face inférieure 47. Grâce à ceci une  grande économie de poids est obtenue et le  rendement du moteur s'en trouve amélioré.  A cet effet, la partie inférieure du cylindre  3 est fermée par une pièce creuse 21 dans  laquelle sont logées des soupapes d'admis  sion 69' et d'échappement 69 lesquelles peu  vent être d'un type quelconque, automati  ques ou commandées comme on voudra; la  soupape d'échappement communiquant avec  un réservoir 68, .et l'air allant de ce     réservoir     aux soupapes d'admission d'air des cylindres  par les canalisations 46.  



  Il est préférable que la pompe à air soit  pourvue d'un dispositif permettant de faire      varier le volume de compression, ce dispositif  pouvant être soit actionné à la main soit au  tomatiquement ou par les deux moyens com  binés. Dans ce cas, ce dispositif comprend un  piston 70 logé dans l'ouverture cylindrique  71 de 21 fermant le cylindre 3. Ledit piston  est fixé à la tige 72 vissée à l'intérieur de la  bague 73 qui se termine par un pignon co  nique 74, ladite bague étant maintenue dans  son mouvement de rotation par la plaque 75  qui ferme en même temps l'ouverture cylin  drique 71. Une clavette fixe 76 s'engageant  clans une rainure 77 de la tige filetée 72 em  pêche cette tige de tourner.

   Une manivelle  78 sert à     man#uvrer    le piston à la main, la  dite manivelle étant fixée sur l'arbre 79  ainsi qu'un pignon 80 engrenant avec le pi  gnon 74. 81 est un moteur reversible qui  porte un pignon 82 engrenant avec le pignon  80, ledit moteur étant commandé par un con  trôleur électrique à vitesse constante.  



  Le combustible est injecté dans les cy  lindres de combustion par les soupapes 83 et  84. De préférence, le combustible est injecté  à l'état liquide par le fait de sa pression éle  vée ou de sa grande vitesse au lieu d'être  envoyé dans le cylindre au moyen de l'air  comprimé. Le guide 150 pour chacune de  ces soupapes peut être construit comme re  présenté substantiellement fig. 1l à 13, le  combustible étant introduit par la petite sou  pape d'admission 151 dans le conduit 152.  Comme il est envoyé sous une pression éle  vée il s'écoule dans le réduit 153 et par les  conduits 154 dans la chambre 155 en passant  par les rainures diagonales 156 faites sur la  plaque 157 laquelle plaque constitue le siège  157' du pointeau 158     (fig.    12 et 13).

   L'huile  arrivant par lesdites rainures diagonales dans  la dépression annulaire 170, acquiert pen  dant son passage un mouvement de rotation  très rapide. L'huile qui monte par le pas  sage annulaire 256     (fig.    11) autour de la.  tige du     pointeau    peut fuir par la soupape  de sûreté 159 laquelle est étudiée pour  s'ouvrir sous une pression quelque peu su  périeure à la pression normale de l'huile.  



  De là, l'huile est amenée au dehors par les    passages 160 et' conduite dans un réservoir  (non représenté) d'où elle est pompée et ren  voyée à la soupape.     Quand    le pointeau est  soulevé par l'arbre 105 et le. bras 104 comme  décrits plus     loin,    l'huile tourbillonnant se  trouve injectée dans le cylindre à une telle  vitesse qu'elle est instantanément volatili  sée. L'allumage peut être obtenu, soit par  la pression des gaz comprimés dans le cylin  dre, soit électriquement comme décrit plus  loin ou par tout autre moyen.  



  Le, pointeau 158 est soulevé périodique  ment par l'arbre à came 33 dans les condi  tions suivantes: Le moment de l'ouverture  du pointeau d'arrivée     d'huile    par rapport  au cycle du moteur de même que la durée de  l'ouverture de ce pointeau peuvent être mo  difiés et contrôlés. A -cet effet, l'arbre 105  est commandé par le levier 86     (fig.    7 et 8)  lequel pivote en 87 et porte un galet 88 com  mandé par une came 89 faisant partie d'un  tube 90 lequel tourne avec l'arbre à cames  33. Ladite came 89 affecte de préférence la  forme d'un triangle,     comme    représenté en  pointillé     fig.    7, avec le côté incliné parallèle  à l'axe de l'arbre.

   Claveté sur l'arbre 33 est  un tube 92 lequel peut être déplacé longi  tudinalement au moyen d'une manette 93 la  quelle se termine par une fourchette 94 agis  sant sur une     collerette    95 à l'extrémité du  tube. Le tube 90 est monté sur le tube 92  et peut se déplacer longitudinalement tout en  étant entraîné par une goupille 96 solidaire  du tube 92, laquelle est logée- dans     tune    rai  nure inclinée 97 faite clans le tube 90. Le       tube    90 peut être déplacé sur le tube 92 au  moyen d'une manette et     fourchette    93' agis  sant sur une collerette 95' à l'extrémité du  tube.

   Si le tube 90 est déplacé, il ,est clair  que ce déplacement entraînera une rotation  du tube par rapport à l'arbre à came 33,  tandis que si le tube 92 est déplacé, le tube  90 sera lui aussi déplacé longitudinalement  mais aucun mouvement de rotation ne sera  donné à l'un quelconque des tubes. De cette  façon si le mécanicien désire modifier le  temps pendant lequel la soupape reste ou  verte, il     manaeuvre    la manette 93 et fait      glisser sans rotation les deux tues, tandis  que s'il désire changer le moment d'ouver  ture de la soupape, il     man#uvre    la manette  93'.  



  En plus des soupapes décrites, le cylin  dre à basse pression est naturellement pour  vu d'une ou plusieurs soupapes d'échappe  ment 140 et 140' lesquelles communiquent  au conduit d'échappement 168 et sont de  préférence commandées par l'arbre à cames  33. A cet effet, un levier coudé 141 com  mandé par la came 142 soulève la soupape  140 pendant qu'une tige 143 réunit ce levier  141 à un autre levier, 144 lequel soulève la  soupape 140'. La soupape de communica  tion est commandée pour s'ouvrir quand le  piston de basse pression approche du point  mort haut. De plus les soupapes d'échappe  ment 140 et 141 du cylindre à basse pres  sion se ferment avant que le piston 16 ait  atteint son point mort haut.

   Il en résulte,  l'espace mort étant relativement faible, une  compression à l'intérieur du cylindre de basse  pression, comme indiqué par la courbe j  (fis. 14), donnant une pression approxima  tivement égale à celle des gaz contenus dans  le cylindre à haute pression, comme indiqué  en<I>la</I>     (fig.    15), au moment d'ouverture de la  soupape de communication. Avec une telle  commande des soupapes on évite des change  ments     brusques    de pression correspondant: à       ries    pertes.

   Sans     cettê    compression, une  chute de pression et de chaleur     s'ensui-          vra-ïent    avec pertes correspondantes résultant  de l'ouverture de la soupape d'admission  des gaz chauds à haute pression, ceux-ci,  emplissant la chambre de compression du  cylindre à basse pression, pourraient, en rai  son de la grande vitesse de passage sur les  sièges des soupapes, les endommager sérieu  sement, de même s'ils pouvaient aussi soule  ver la soupape de communication fermée et  pénétrer à l'intérieur de l'autre cylindre à  haute pression et cela pendant l'instant né  cessaire à l'égalisation de la pression sur les  deux faces de la soupape.

   Les     difficult@-,s     indiquées     ci-dessus    sont évitées quand la  soupape de communication est ouverte lors-    que la température et la pression à l'inté  rieur du cylindre     d'expansion    sont approxi  mativement; les mêmes que celles du     cylindre     de combustion, l'élévation de température  étant suffisamment progressive pour per  mettre l'égalisation de la pression sur les  deux faces de la soupape.  



  Les cylindres de combustion peuvent  aussi être pourvus de dispositifs pour l'éva  cuation complète des résidus de combustion  à l'intérieur     desdits    cylindres, avant l'ad  mission de mélange frais. A cet effet, une  petite soupape 145 est logé dans la paroi de  chaque cylindre de combustion, ladite sou  pape étant convenablement commandée par  une came 146 de l'arbre à cames     33,    action  nant un levier     147    lequel s'appuie, par son  extrémité sur la queue de la soupape. Une  chambre 148 à l'arrière de cette soupape sert  de réservoir à une faible partie de l'air com  primé dans.le cylindre pendant la course de  compression du piston.

   Ladite came est calée  pour ouvrir la soupape quand le piston est  arrivé presque à son point mort haut, pour  emmagasiner une partie de l'air comprimé, et  pour l'ouvrir à nouveau afin d'envoyer une  chasse .d'air comprimé à l'intérieur du cylin  dre vers la fin de la course montante du pis  ton du cylindre à haute pression.  



  Les fis. 16 à 18 représentent une deuxiè  me forme d'exécution du moteur ayant des  cylindres à hante pression et des soupapes  de communication présentant, pour de nom  breuses raisons, des avantages vis-à-vis de       ceux    représentés fis. 2.  



  Dans cette forme d'exécution de l'inven  tion, le cylindre à haute pression 2' possède  une chambre de compression 900 qui est de  préférence de forme     substantiellement    hémis  phérique. Avec une telle construction, un  volume maximum est obtenu pour la plus  petite surface de refroidissement des parois  du cylindre. Comme précédemment la sou  pape d'injection du combustible est de pré  férence placée dans l'axe et au centre du cy  lindre. Dans les deux cas, la soupape est  construite pour injecter le combustible, clans      le cylindre, sous la forme d'un cône, comme  représenté par les lignes pointillées 201 (fig.  16). Ledit cône est dans l'axe du cylindre  et est prévu pour assurer une combustion in  interrompue du plus haut rendement pendant  le temps de la course où la soupape est ou  verte.

   Dans cette forme de l'invention, le  passage 202 reliant le cylindre à basse pres  sion 3' et le cylindre à haute pression 2' peut  être plus direct que dans le cas représenté  fig. 2. Ce passage est obturé de préférence  à son entrée dans la chambre de compres  sion du cylindre de combustion par une sou  pape de communication 25'. Il est préfé  rable que cette soupape s'ouvre de haut en  bas en raison de la pression élevée à l'inté  rieur du cylindre de combustion; elle porte  une chemise creuse 26' sur laquelle est fixé le  piston 56' lequel forme un joint étanche  avec les parois 203. Dans ce cas, l'air est  amené par la canalisation 204 et les pas  sages 204' et arrive dans la chemise creuse  26'.

   Le passage de l'air est normalement  obturé par la soupape d'admission 36' qui  repose de préférence sur les parties élargies  de la soupape de communication 25'. La sou  pape d'admission 36' possède une queue 205  laquelle porte de préférence des rainures en  spirale pour assurer un refroidissement maxi  mum de la queue et de la chemise 26'. La  queue 205 peut aussi contenir du mercure  comme dans le premier type décrit, son ex  trémité formant un siège 207 sur lequel ap  puie le bras 208 d'un levier pivotant en  209. Sur cette queue est fixé un piston creux  210, de sorte que l'air comprimé arrivant par  les ouvertures 211 dans la chemise exté  rieure 26' est maintenu dans l'espace com  pris entre la face inférieure dudit piston et  la tête de la soupape 36' à l'endroit où  celle-ci repose sur son siège formé par 25'  en 212.  



  Comme la tête de la soupape a une sur  face beaucoup moins grande que le piston  210, il en résulte que la pression de l'air sur  le piston est beaucoup plus grande que celle  exercée sur la tête de soupape et la soupape  36' est fermement maintenue sur son siège.    La soupape extérieure 25' possède aussi deux  pistons 56' et 216, le piston supérieur 213  étant de plus grand diamètre que le piston  inférieur 56', de façon que l'air contenu en  tre les deux pistons maintienne par sa pres  sion la soupape 25' sur son siège 214. Des  ailettes de refroidissement 260 sont de pré  férence prévues à la partie supérieure de la  tête de soupape 25'.  



  La soupape extérieure 25' est prolongée  vers le haut par une chemise 215 sur la  quelle est fixée une autre chemise 216 ter  minée par une gorge annulaire 217. La four  chette d'un levier<B>218</B> est engagée entre les  joues de cette gorge et commande les     ouver-@    .       ture    et fermeture de la soupape. Les leviers  208 et 218 sont prolongés vers l'arrière par  deux bras coudés 219 et 220 qui s'appuient  sur les bossages 221 et 222 d'un arbre à  cames analogue à. celui représenté pour  commander le premier type de soupape de  communication     (fig.    9).

      Les soupapes d'admission d'air et de com  munication sont placées, comme représenté en       fig.    18, de façon que l'air arrivant prenne un  mouvement de rotation autour des parois du  cylindre comme     indiqué    par les flèches de la       fig.    18, de façon à obtenir un mélange com  bustible homogène. La soupape d'échappe  ment l40" affecte aussi une     forme    légère  ment .différente sur la     fig.    16, en ce sens  qu'une seule .soupape concentrique est em  ployée, les ouvertures 280 conduisant directe  ment au conduit d'échappement (non repré  senté).  



  Il- est clair que tous les avantages obtenus  avec 1e premier type de soupape décrit sont  aussi obtenus avec le     présent    type .de soupape,  puisque l'air qui arrive passe le long de la  queue de la soupape, retire une partie de la  chaleur à cette queue et en même temps  récupère     cette    chaleur. De plus le piston et le  conduit de passage des gaz pour     l'équilibre     de la pression sur les deux côtés de la sou  pape ne sont plus ici nécessaires et si on le  juge utile ladite soupape peut être refroidie  au mercure.      Sur les figures est représenté un système  d'allumage du combustible qui donne les       meilleurs    résultats.

   Il comprend un fil métal  lique enroulé en hélice conique 225 chauffé  et placé de préférence dans l'axe du cylindre,  itu -dessous de la soupape d'injection du com  bustible, de façon que la buée d'huile injec  tée soit répartie uniformément. De préférence  le fil est chauffé électriquement et à une  température variant automatiquement suivant  les besoins du moteur. Le courant arrive et  sort de 225 par les fils 226 et 227 lesquels  sont fixés sur une prise 228 ayant un troi  sième plot 229. Une résistance en un métal  résistant aux hautes températures, tel que  nickel ou alliage de nickel, est branchée entre  le plot 229 et le fil 227.

   Le courant électrique  et la régulation de courant dont il a été parlé  plus haut sont fournis par un groupe moteur  génératrice 231 comprenant un moteur 232  et une génératrice à haut débit et faible vol  tage avec circuit d'excitation séparé 233  dont les bornes de connexion sont représen  tées en 234 et 235. Le moteur et le circuit  d'excitation de la génératrice sont alimentés  de courant par les fils de ligne 236, le cou  rant débité par la génératrice étant conduit  directement aux fils 225, 225' etc. par un fil  commun isolé     venant    du collecteur, le  deuxième fil étant constitué par la terre.  



  Le circuit d'excitation de la génératrice  est automatiquement contrôlé par le moteur  lui même, afin que le débit de courant corres  ponde aux besoins dudit moteur. La ma  nette 237 de la fig. 6 est la manette de mise  en route et de contrôle du moteur. La posi  tion de la manette représentée en traits pleins  est celle de lancement; la position représen  tée en traits pointillés, celle de marche. Sur  l'arbre 238 commandé par cette manette est  monté un bras 239 coudé en 240 et portant  sur le levier de commande d'arrivée du com  bustible.

   Il est facile de voir que par la     ma-          naeuvre    de la manette 237 en sens inverse des  aiguilles d'une montre, le levier 241 sera lui  aussi déplacé et restera dans sa nouvelle posi  tion malgré que la manette 237 soit ramenée  à sa position primitive représentée en plein.    Le commutateur 243 de mise en circuit du  relais 244 est rendu solidaire du levier 241  par une tige ou barre 242; un levier 245 est  aussi fixé sur la tige 242 pour la     man#uvre     d'un commutateur     2.16    de mise en circuit  d'un rhéostat     247.    Il est visible que les deux  circuits seront fermés par la     manoeuvre    du le  vier 239.

   Le commutateur 246 étant fermé; la  génératrice 233 se trouvera excitée et la     va-          ]car    du     courant    d'excitation dépendra de la       position    du levier 248 du rhéostat 247. Ce  levier maintenu dans sa position basse par un  ressort 249 ou un     dispositif    analogue, est  amené à la     position    haute par la tige 249' at  tirée par le relais 214.     Cedit    relais est excité  par une batterie d'accumulateurs 250 ayant  en circuit la résistance métallique 230.

    Comme la force électromotrice de la batte  rie est constante, la puissance d'attraction du  flux du relais dépendra de la valeur de la  résistance 230, cette valeur variant avec la  température de la résistance. Or la tempéra  ture de la     résistance    dépend de la tempéra  ture à l'intérieur du cylindre à haute pres  sion, de sorte que plus le fil devient chaud  moins le courant passe dans le relais et plus  la résistance irise en circuit par le rhéostat  247 est grande, le courant d'excitation de la  génératrice 243 devient, plus faible et, par  suite, le courant envoyé aux fils     225-225'     est diminué.    La construction du moteur peut être aussi  quelque peu différente de celle indiquée tout  d'abord.

   Par exemple, la culasse supérieure  4' formant les chambres de compression des  trois cylindres peut être prolongée par des  chemises 100-101 etc. lesquelles constituent  les parties     supérieures    des cylindres à basse  et haute pression. Grâce à ce dispositif les  joints 102 entre les parties supérieure et in  férieure des cylindres, lesquels sont force  ment sans circulation d'eau, sont éloignés des  parties les plus chaudes des cylindres,

   c'est  <B>î</B>     -dire        ramenés        près        de        la        base        de        ces        cylin-          dres.     



  Le chemisage d'eau des     cylindres    est aussi  de cette façon grandement: simplifié.      Une autre disposition des soupapes d'ad  mission d'air et de     communication    est repré  sentée sur les fig. 19 et 20. Sur ces figures,  au lieu de disposer les soupapes concentrique  ment, deux soupapes d'admission 105' et  105" sont placées d'un côté de la soupape de  communication 106 de façon que l'air com  primé arrivant passe sur les ailettes de re  froidissement 107 placées au-dessus de la  soupape de communication, dans la chambre  108 placée immédiatement au-dessus de la  soupape et autour du guide 109 de la queue  110 de la soupape, ledit guide étant pourvu  d'ailettes augmentant la surface de refroidis  sement.

   Comme dans le cas de la soupape re  présentée fig. 3, celle-ci peut aussi être pour  vue d'un piston équilibreur 112, la chambre  113 au-dessus du piston étant en communica  tion directe avec le cylindre à basse pression  l' par le conduit 113'. Elle peut aussi être  maintenue sur son siège par un ressort 114  et commandée par l'arbre à cames 33 et le le  vier 115 (fig. 20). Les soupapes d'admission  105', 105" sont commandées d'une façon  analogue par l'arbre à cames 33 et le levier  116.  



  Il est entendu que des soupapes de sûreté  appropriées sont prévues sur le moteur en  raison des pressions dangereuses qui peuvent  être atteintes. Une soupape de sûreté 270 peut  être montée en un point du cylindre de com  pression ou du réservoir sous pression 68  (fig. 1) de même qu'une soupape analogue  peut être montée à la partie supérieure du  cylindre à basse pression 3.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS I Procédé pour la transformation de la chaleur d'un combustible en travail, le quel comprend la compression de l'air avant son arrivée au cylindre de combus tion d'un moteur compound à combustion interne, la compression de l'air étant con tinuée à l'intérieur du cylindre, l'intro duction et la combustion du combustible à l'intérieur dudit cylindre au moins dès le commencement de la. course de travail, l'arrêt dans l'alimentation en combustible et la détente des produits de la combustion dans le cylindre et, ensuite, le passage de ces produits au cylindre de détente.
    II 3 Moteur compound à combustion interne travaillant suivant le procédé d'après la revendication I, caractérisé en ce que le cylindre à haute pression est pourvu d'une chambre de combustion relative ment grande. SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé suivant la revendication I, dans lequel la compression finale à l'intérieur du cylindre à haute pression ne monte. pas substantiellement au-dessus de 35 kg par cm' et les produits de combustion de ce cylindre sont 'transmis à un cylindre de basse pression sous une pression ab solue d'au moins 7 kg par cm'.
    2 Moteur suivant la revendication II, dans lequel le volume de déplacement à l'inté rieur du cylindre à basse pression est au minimum 21/2 fois celui du cylindre à haute pression, le volume de la chambre de compression dans ce dernier cylindre étant égale au minimum à 15 % du vo lume du cylindre. .
    3 Moteur suivant la revendication II, dans lequel un dispositif est prévu pour en voyer une chasse d'un fluide servant au nettoyage, au travers du cylindre à haute pression, ledit dispositif compre nant une chambre de compression pouvant communiquer avec le cylindre à haute pression, cette communication étant con trôlée par une soupape s'ouvrant pendant la course -de compression, de façon que cette chambre soit remplie de fluide com primé, et s'ouvrant encore vers la fin de la, course de retour pour assurer par ledit fluide, le nettoyage du cylindre.
    4 Moteur suivant la revendication II, dans lequel la température et la pression dans le cylindre de basse pression sont sensi blement amenées par compression, pen dant la course de retour du piston, aux température et pression des gaz contenus dans le cylindre à haute pression au mo- ment de l'ouverture d'une soupape de communication. 5 Moteur suivant la revendication II, muni d'un dispositif d'injection du combustible injectant ce combustible dans la chambre de compression du cylindre à haute pres sion pendant une partie de la course de travail du piston, l'axe du jet de com bustible étant perpendiculaire à la base de la chambre de compression, et coïnci dant avec l'axe longitudinal du cylindre.
    6 Moteur suivant la revendication II et la sous-revendication 5, dans lequel l'air sous pression, admis par une soupape d'admission au cylindre à haute pression, est introduit dans la chambre de com pression de façon à produire un effet de tourbillon à l'intérieur de cette chambre. 7 Moteur suivant la revendication II, ayant une culasse unique pour deux cylindres à haute pression et un cylindre à basse pression, les cylindres étant fixés à ladite culasse, le cylindre à basse pression étant situé entre les deux cylindres à haute pression, ladite culasse unique étant cons truite pour former deux espaces ou cham bres de compression pour les deux cylin dres à haute pression.
    8 Moteur suivant la revendication II et la sous-revendication 7, vertical, dans le quel plusieurs colonnes de support repo sant sur un socle sont prévues pour sup porter la culasse unique. 9 Moteur suivant la revendication II, ver tical, dans lequel une culasse commune à tous les cylindres est terminée vers le bas par des prolongements prévus pour for mer une partie des cylindres, lesdits pro longements étant d'une longueur telle que les joints entre ces prolongements et les parties restantes des cylindres soient pla cés au-dessous des endroits les plus chauds des cylindres.
    10 Moteur suivant la revendication II, carac térisé en ce qu'un dispositif d'allumage et de répartition de combustible est ins tallé sur la trajectoire du combustible in jecté dans le cylindre et que des moyens de contrôle de la température de ce dispo sitif sont prévus, lesdits moyens agissant sous l'effet de la température à l'inté rieur du cylindre. 11. Moteur suivant la, revendication II et la sous-revendication 10, dans lequel le dis positif d'allumage est chauffé électrique ment, le voltage étant contrôlé automati quement par la température du moteur. 12 Moteur suivant la revendication II, carac térisé par des soupapes pour contrôler, l'admission de l'air au cylindre à haute pression et la transmission de produit de combustion de ce cylindre au cylindre de basse pression.
    l3 Moteur suivant la revendication II et la sous-revendication 12, dans lequel lesdites soupapes ont des surfaces situées dans le chemin de l'air d'admission, qui sont con sidérablement plus brandes due celles ex posées aux gaz de combustion. 14 Moteur suivant la revendication Il et la sous-revendication 12, caractérisé en ce que lesdites soupapes comprennent une soupape d'admission pour contrôler l'ad mission d'air et une soupape de transmis sion qui est coaxiale à la. première smi- pape. 15 Moteur suivanl; la revendication II et la.
    sous-revendication 1-1, caractérisé en ce que les produits de combustion passent du cylindre à haute pression au cylindre à basse pression par un prolongement la téral de la chambre de compression du cylindre à haute pression, les deux sou papes coaxiales étant disposées clans ce prolongement. 16 Moteur suivant la, revendication II et les sous-revendications 12 à 1-1_-, caractérisé en ce que l'air !l'admission sur son che min au cylindre de haute pression, passe au travers de conduis offrant des sur faces de refroidissement élargies,
    ces con duits étant formés par la combinaison de la soupape de communication avec la sou pape d'admission du cylindre de combus tion. 17 Moteur suivant la revendication II et les sous-revendications 12 à 14 et 16, carac térisé en ce que lesdits conduits sont for més par des gorges sur la surface exté rieure de la soupape intérieure. 18 Moteur suivant la revendication II et la sous-revendication 17, caractérisé en ce que la soupape extérieure affecte la forme d'une chemise coulissante et trouve un siège sur la surface supérieure de la sou pape intérieure, cette dernière ayant un siège faisant face vers le haut au-dessus du cylindre à basse pression dans un con duit connectant les cylindres à haute et à basse pression.
    19 Moteur suivant la revendication II et les sous-revendications 16, 17 et 18, caracté risé en ce que la tige de la soupape inté rieure est creuse et en communication avec une chambre formée dans son extré mité inférieure, dans la soupape propre ment dite, ladite chambre contenant une quantité d'un liquide ayant un point d'ébullition très élevé.
    20 Moteur suivant la revendication II et la sous-revendication 12, dans lequel les sou papes comprennent une soupape de com munication ayant un siège dans un pas sage reliant les cylindres de haute et de basse pression et contrôlant ici la coin- munication, et une soupape d'admission d'air se trouvant en juxtaposition à ladite soupape, l'air d'admission étant admis à une chambre située au-dessus de la sou pape d'admission, de sorte qu'il puisse circuler autour d'un guide de la tige de la soupape de communication, ledit guide et l'extrémité supérieure de la soupape de communication étant munis de nervures de refroidissement dans le but d'augmenter la surface de refroidissement.
    21 Moteur suivant la revendication II et la sous-revendication 14, caractérisé en ce que les soupapes sont tenues sur leurs sièges par pression d'air. 22 Moteur suivant la revendication II et la sous-revendication 21, caractérisé en ce qu'une des soupapes a son siège sur l'au tre et que la première soupape est pour vue d'un piston exposé à la pression de l'air d'admission pour être tenue sur son siège. 23 Moteur suivant la revendication II, carac térisé en ce qu'une soupape de transmis sion est pourvue d'un piston et de moyens pour conduire une partie des gaz du cy lindre de basse pression à la face d'ar rière dudit piston pour agir sur celui-ci clans le but d'équilibrer la pression sur la soupape.
    24 Moteur suivant la revendication II et la sous-revendication 14, caractérisé en ce qu'une des soupapes a son siège constitué par l'autre, un moyen commun étant pré vu pour tenir les deux soupapes sur leurs sièges et des mécanismes actionnant les soupapes étant arrangés de manière que la soupape interne soit tenue fermée lorsque la soupape ayant son siège sur elle est ouverte. 25 Moteur suivant la revendication II et la sous-revendication 24, caractérisé par un ressort pour tenir fermées toutes les deux soupapes, le mécanisme pour ouvrir la soupape qui a son siège sur l'autre, trans mettant la pression dudit ressort à l'autre desdites soupapes lorsqu'il agit pour ou vrir sa soupape.
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