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Dispositif combiné pour le balayage des gaz brûlés et la suralimentation du cylindre dans les moteurs à explo- sions et à combustion interne.
La présente invention a pour objet un dis- positif combiné pour le balayage des gaz brûlés et la suralimentation des moteurs à explosions et à combus- tion Interne, caractérisé par le fait qu'au cylindre moteur sont reliés deux cylindres dans lesquels se meu- vent deux pistons engendrant des volumes dont la somme est supérieure au volume engendré par le piston moteur et envoyant respectivement dans le cylindre moteur de l'air frais sous pression pour le balayage des gaz brû- lés et le fluide sous pression servant à la suralimen-
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talion ,
les mouvements de ces deux pistons étant ré- glés par rapport au mouvement du piston moteur et les divers orifices d'admission et d'échappement étant dis- posés de telle sorte que les quatre phases normales des moteurs à quatre temps (détente, échappement, ad- mission, compression) s'opèrent dans le cylindre moteur en un seul tour de. l'arbre moteur.
Cette disposition permet donc d'obtenir un temps moteur par tour de manivelle, comme dans un mo- teur à deux temps, tout en conservant les quatre phases du moteur à quatre temps, ces phases pouvant d'ailleurs âtre nettement séparées grâce à un réglage approprié.
En outre, elle permet d'obtenir un balayage efficace des gaz brûlés et une suralimentation du cu- lindre moteur. Cette suralimentation sera réalisée avec un mélange carburé dans le cas des moteurs à explosions, par air frais dans le cas des moteurs à combustion in- terne, genre Diesel ou semi-Diesel.
Au dessin annexé, à titre d'exemple:
La fig. 1 montre schématiquement la dispo- sition conjuguée du cylindre moteur et des deux cylin- dres auxiliaires, appliquée au cas d'un groupe Diesel.
Des fig. 2 et 3 sont respectivement l'épure sinusoïdale et l'épure circulaire correspondant au fonc- tionnement d'un moteur ainsi constitué.
La fig. 4 est une coupe verticale d'une for- me de construction d'un groupe Diesel pouvant fonction- ner éventuellement comme moteur à explosions. comme il a été expos6 dans ce qui précède , au cylindre moteur a, dans lequel se déplace le piston , sont adjoints deux cylindres b et c (fig. 1) dans les- quels se meuvent-des pistons e et f, La somme des volumes
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engendrés par les pistons e et f est supérieure au volume engendré par le piston moteur m.
De préférence, les pistons e et f sont pourvus de clapets automatiques g et h, par lesquels, dans le cas présent, ils peuvent être mis respective- ment en communication avec l'atmosphère.
Le cylindre b, qui est le cylindre de ba- layage, peut être mis en relation avec le cylindre moteur a par un orifice i, D'autre part, le cylindre c servant au remplissage et à la suralimentation peut être mis en relation avec le cylindre a par l'intermé- diaire d'une soupape j commandée par une came s et ré- glant l'ouverture d'un orifice k, Le cylindre moteur comporte en outre une lumière d'échappement 1. L'en- semblo des cylindres b et c, leurs pistons e et f munis de: leurs clapets g et h, et le piston moteur m forme deux pompes aspirantes et foulantes dont l'une est ré- servée exclusivement au balayage des gaz brûlés,l'autre au remplissage et à la suralimentation du cylindre moteur.
Les pistons de ces pompes sont actionnés par des biellettes n et o reliées à des manivelles p et q dont les angles de calage± et ss. par rapport à la manivelle motrice r sont calculés de manière à assu- rer de manière précise un taux convenable de compres- sion dans le cylindre de balayage,la durée exacte de la phase de balayage ainsi que le taux de compression convenable du cylindre de remplissage. La position de l'orifice 1 est prévue de manière à assurer en temps opportun le début du balayage. Le début du remplissage et sa durée sont déterminés par le profil de la came s qui commande la soupape j.
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Dans la forme de construction représentée fige 4, le cylindre moteur a est de préférence pourvu dtune culasse à circulation d'eau; d'autre part, à ce cylindre est relié de la manière connue un injecteur (non représenté) permettant d'alimenter le moteur pour le fonctionnement en moteur à combustion Diesel ou semi- Diesel. En outre, peut être adjointe une bougie d'allu- mage afin de permettre le fonctionnement en moteur à explosions ; à cet effet, d'ailleurs, le cylindre de remplissage c porte à sa partie inférieure un plateau x sur lequel peut s'adapter un carburateur ou tout au- tre appareil permettant le remplissage de ce cylindre par un mélange carburé quelconque. Pour le fonctionne- ment en Diesel ou semi-Diesel, le plateau x est ouvert à l'air libre.
Les tiges des pistons e et f sont reliées par les biellettes n et o aux manivelles p et q soli- daires de la manivelle motrice; les chapes d'articula- tion v,w des biellettes aux tiges de piston, sont guidées dans des glissières ! z.
Le calage des manivelles p et q étant effec- tué de manière c-onvenable, le fonctionnement du moteur ainsi constitué a lieu de la manière suivante (fig. 2 et 5):
Sur l'épure sinusoïdale , le mouvement du piston moteur m est représenté par la courbe I, les mouvements des pistons e et f respectivement par les courbes II et III.
Lorsque le piston moteur m est en appoint mort haut) sur la courbe I, le piston de balayage e est en!2 '(courbe II) allant vers son point mort bas A2, c'est à dire pendant la période d'aspiration de l'air
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de balayage, le clapet automatique g étant ouvert. Le piston f est en a3, (courbe III), allant également vers son point mort bas A3, c'est à dire pendant la période d'aspiration du mélange carburé ou de l'air frais, le clapet automatique h étant ouvert ,
L'allumage s'est produit quelques degrés avant le point mort haut du piston m. Le temps moteur est représenté sur les deux épures par a1, b1.
En bl le piston m démasque l'orifice d'échap- pement 1. A ce moment commencera l'échappement naturel des gaz et il se produit instantanément à l'intérieur du cylindre a une forte colonne de dépression. Le piston e se trouve alors en b2, dans sa course ascen- dante, marchant vers son point mort haut d2 et compri- mant l'air de balayage. Le piston ± est on b3 au dé- but de sa course ascendante), commençant la compression du mélange carburé ou de l'air frais de remplissage et allant vers son point mort haut g3. L'échappement na- turel se poursuit de b1 à c1.
Arrivé en c1, le piston m découvre l'orifi- ce i. A ce moment commence le balayage sous pression, le piston e étant en c2 toujours en période ascendante.
Le pistonf est en c3 et continue la compression du mé- lange carburé.
Le balayage sous pression s'effectue de c1 à d1, jusqu'à la fermeture de l'orifice i. (A noter que pendant cette période la vitesse du piston moteur est relativement faible, ce qui favorise le balayage sous pression). A la fin de cette période de balayage le piston e est arrivé en /, à son point mort haut B2.Le piston f est en d3, continuant sa compression.
De d1 à e1 s'effectue un échappement na-
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turel, constituant un balayage sans pression. Arrivé en e, le piston moteur m masque complètement l'orifice
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d'éahappement 1 ce qui marque la fin du balayage.
A ce moment le piston.! se trouve en e, la compression du mélange carburé ou de l'air frais est alors terminée; sous l'aotion de la came s la soupape j s'est soulevée, un peu avant la fin du balayage, met- tant en communication le cylindre c avec le cylindre moteur a lorsque le piston m est arrivé en f1.
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Le piston est en f2, Pousu1vant'l'asp1- ration de l'air de balayage et le piston f en f3, com- mençant le remplissage sous pression du cylindre mo- teur. La période de remplissage sous pression s'étend de f1 à g1, la s oupape j retombant sur son siège en gl, tandis que le piston m obture l'orifice d'admission k. A ce moment le piston e est en g2, toujours en pério- de descendante, tandis que le piston! est arrité en g à son point mort supérieur.
Le piston m qui n'est pas tout à fait arri- vé à mi-course ascendante continue alors sa montée, produisant la compression du mélange combustible, jus- qu'en al, point mort haut. En h s'est produit l'allu- mage. Le cycle recommence ensuite dd la manière exposée ci-dessus.
Comme on a pu s'en/rendre compte, et comme
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cela est partioulièrement apparent sur l'épure air- uvulaire (frigo Z)p 1 s'out produit un teàpe moteur pour un tour de manivelle motrice et cependant les quatre phases du moteur à quatre temps sont nettement conservées, la période de balayage étant notamment par- faitement distincte de celle de remplissage . En outre, le dispositif employé permet un remplissage efficace
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du cylindre et sa suralimentation à volonté.
Bien entendu, l'application de l'invention n'est nullement limitée à la forme de construction représentée et décrite. En particulier, on doit pré- voir son utilisation pour tous types de moteurs à explosions et à combustion interne et son application à un nombre quelconque de cylindres.
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1 ,- Dispositif combiné pour le balayage des gaz brûlés et la suralimentation des moteurs à explosions et à combustion interne)) caractérisé par le fait qu'au cylindre moteur sont reliés deux cylin- dres dans lesquels se meuvent deux pistons engendrant des volumes dont la somma est supérieure au volume en- gendré par le piston moteur et envoyant respective- ment dans le cylindre moteur de l'air frais sous pres- sion pour le balayage des gaz brûlés et le fluide sous pression servant à la suralimentation,les mouve- ments de ces deux pistons étant réglés par rapport au mouvement du piston moteur et les divers orifices d'ad- mission et d'échappement étant disposés de telle sorte que les quatre phases normales des moteurs à quatre temps (détente,échappement, admission, compression)
s'opèrent dans le cylindre moteur en un seul tour de 1'-arbre moteur..
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Combined device for purging flue gases and supercharging the cylinder in combustion and internal combustion engines.
The present invention relates to a combined device for scavenging burnt gases and supercharging explosive and internal combustion engines, characterized in that the engine cylinder is connected to two cylinders in which move. two pistons generating volumes the sum of which is greater than the volume generated by the driving piston and sending fresh pressurized air into the driving cylinder respectively for purging the burnt gases and the pressurized fluid used for supercharging
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talion,
the movements of these two pistons being adjusted in relation to the movement of the engine piston and the various intake and exhaust ports being arranged so that the four normal phases of four-stroke engines (expansion, exhaust, intake, compression) take place in the engine cylinder in a single revolution of. the motor shaft.
This arrangement therefore makes it possible to obtain an engine time per turn of the crank, as in a two-stroke engine, while retaining the four phases of the four-stroke engine, these phases being able, moreover, to be clearly separated by means of an adjustment. appropriate.
In addition, it allows efficient scavenging of the burnt gases and supercharging of the engine cylinder. This supercharging will be carried out with a fuel mixture in the case of combustion engines, by fresh air in the case of internal combustion engines, such as Diesel or semi-Diesel.
In the attached drawing, by way of example:
Fig. 1 schematically shows the combined arrangement of the engine cylinder and the two auxiliary cylinders, applied to the case of a diesel group.
From figs. 2 and 3 are respectively the sinusoidal diagram and the circular diagram corresponding to the operation of a motor thus constituted.
Fig. 4 is a vertical section through a form of construction of a diesel unit which may possibly function as an explosion engine. as it was exposed in the preceding, to the engine cylinder a, in which the piston moves, are added two cylinders b and c (fig. 1) in which move the pistons e and f, The sum of volumes
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generated by the pistons e and f is greater than the volume generated by the driving piston m.
Preferably, the pistons e and f are provided with automatic valves g and h, by which, in the present case, they can be placed respectively in communication with the atmosphere.
The cylinder b, which is the scavenging cylinder, can be put in relation with the engine cylinder a by an orifice i, On the other hand, the cylinder c used for filling and supercharging can be put in relation with the cylinder a through the intermediary of a valve j controlled by a cam s and regulating the opening of an orifice k, The engine cylinder further comprises an exhaust port 1. The assembly of cylinders b and c, their pistons e and f fitted with: their valves g and h, and the motor piston m forms two suction and pressure pumps, one of which is reserved exclusively for flushing the burnt gases, the other for filling and supercharging of the engine cylinder.
The pistons of these pumps are actuated by rods n and o connected to cranks p and q whose setting angles ± and ss. relative to the driving crank r are calculated so as to ensure precisely a suitable compression rate in the scavenging cylinder, the exact duration of the scavenging phase as well as the suitable compression ratio of the filling cylinder . The position of the orifice 1 is provided so as to ensure the timely start of the sweep. The start of filling and its duration are determined by the profile of the cam s which controls the valve j.
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In the form of construction shown in FIG. 4, the engine cylinder a is preferably provided with a cylinder head with water circulation; on the other hand, to this cylinder is connected in known manner an injector (not shown) making it possible to supply the engine for operation as a diesel or semi-diesel combustion engine. In addition, a spark plug may be added to allow operation as an explosive engine; for this purpose, moreover, the filling cylinder c carries at its lower part a plate x on which a carburetor or any other device can be fitted, allowing this cylinder to be filled with any fuel mixture. For diesel or semi-diesel operation, the plate x is open to the air.
The piston rods e and f are connected by rods n and o to the solid cranks p and q of the driving crank; the articulation yokes v, w from the connecting rods to the piston rods, are guided in guides! z.
The setting of the cranks p and q being carried out in a suitable manner, the operation of the engine thus constituted takes place as follows (fig. 2 and 5):
In the sinusoidal drawing, the movement of the motor piston m is represented by curve I, the movements of pistons e and f respectively by curves II and III.
When the engine piston m is in top dead top) on curve I, the sweeping piston e is in! 2 '(curve II) going towards its bottom dead center A2, i.e. during the suction period of the air
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sweep, the automatic valve g being open. The piston f is in a3, (curve III), also going towards its bottom dead center A3, that is to say during the period of suction of the fuel mixture or of the fresh air, the automatic valve h being open,
The ignition occurred a few degrees before the top dead center of the piston m. The engine time is represented on the two drawings by a1, b1.
In bl, the piston m unmasks the exhaust port 1. At this moment the natural exhaust of gases will begin and there is instantaneously a strong vacuum column inside the cylinder. The piston e is then at b2, in its upstroke, moving towards its top dead center d2 and compressing the purging air. The piston ± is on b3 at the start of its upstroke), starting the compression of the fuel mixture or of the fresh filling air and going towards its top dead center g3. The natural escape continues from b1 to c1.
Arrived at c1, the piston m discovers the orifice i. At this moment the sweeping under pressure begins, the piston e being in c2 still in an ascending period.
The pistonf is in c3 and continues the compression of the fuel mixture.
The pressure sweep is carried out from c1 to d1, until orifice i closes. (Note that during this period the speed of the motor piston is relatively low, which favors sweeping under pressure). At the end of this sweeping period, piston e has reached /, at its top dead center B2. Piston f is at d3, continuing its compression.
From d1 to e1 there is a natural exhaust
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turel, constituting a sweep without pressure. Arrived at e, the motor piston m completely masks the orifice
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exhaust 1 which marks the end of the sweep.
At this time the piston.! is at e, the compression of the fuel mixture or of the fresh air is then completed; under the influence of the cam s, the valve j rose, a little before the end of the sweep, putting the cylinder c in communication with the engine cylinder a when the piston m reached f1.
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The piston is at f2, pushing forward the suction of the scavenging air and the piston f at f3, starting to fill the engine cylinder under pressure. The period of filling under pressure extends from f1 to g1, the valve j falling back on its seat in gl, while the piston m closes the inlet port k. At this moment the piston e is in g2, still in a descending period, while the piston! is stopped in g at its upper dead center.
The piston m, which has not quite reached halfway upstroke, then continues its rise, producing the compression of the fuel mixture, until al, top dead center. In h the ignition occurred. The cycle then begins again in the manner described above.
As we have been able to realize, and as
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this is particularly apparent on the air-uvular draft (fridge Z) p 1 is produced a motor type for a driving crank turn and however the four phases of the four-stroke engine are clearly preserved, the scanning period being in particular completely distinct from that of filling. In addition, the device used allows efficient filling
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of the cylinder and its supercharging at will.
Of course, the application of the invention is in no way limited to the form of construction shown and described. In particular, provision should be made for its use for all types of explosion and internal combustion engines and for its application to any number of cylinders.
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1, - Combined device for scavenging burnt gases and supercharging explosions and internal combustion engines)) characterized in that the engine cylinder are connected to two cylinders in which two pistons move, generating volumes of which the somma is greater than the volume generated by the engine piston and sending fresh pressurized air into the engine cylinder respectively for the scavenging of the burnt gases and the pressurized fluid used for supercharging, the movements of these two pistons being adjusted in relation to the movement of the engine piston and the various intake and exhaust ports being arranged so that the four normal phases of four-stroke engines (expansion, exhaust, intake, compression)
are operated in the motor cylinder in a single revolution of the motor shaft.