Moteur à combustion interne

Description

[0001] La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'un moteur à combustion interne et un moteur pour la mise en oeuvre de ce procédé, du type décrit respectivement dans les revendications 1 et 2.

[0002] Un procédé et un moteur de ce type sont décrits dans le brevet français N° 771 168. Dans ce moteur, les cylindres de combustion et basse tension sont agencés de façon que la détente qui a commencé dans chacun des deux cylindres comburant à quatre temps puisse s'achever dans le cylindre basse tension. D'autre part, chaque cylindre comburant est alimenté en air frais ou en mélange air-combustible, séparément et indépendamment du cylindre basse tension.

[0003] Ce moteur vise à augmenter la puissance par cylindre tout en maintenant un très bon rendement, grâce à la possibilité d'améliorer les conditions de combustion et de détente.

[0004] La présente invention a pour but d'augmenter le rendement énergétique d'un moteur à combustion interne à cylindres compound du type décrit dans l'antériorité.

[0005] Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention et le moteur pour sa mise en oeuvre comportent les caractéristiques qui sont énoncées dans les parties caractérisantes des revendications 1 et 2, respectivement.

[0006] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels :

La figure 1 est une vue en coupe verticale du bloc moteur d'un premier mode de réalisation à trois cylindres, d'un moteur selon l'invention.

La figure 2 est une vue en coupe horizontale du bloc moteur selon la figure 1.

Les figures 3a à 3d montrent quatre phases du fonctionnement du moteur selon l'invention représenté à la figure 1.

La figure 4 illustre l'aspiration de l'air dans le carter du cylindre basse pression à deux temps ;

La figure 5 illustre l'échappement des gaz comburés par le cylindre basse pression à deux temps, dans le cas de la version à balayage transversal.

La figure 6 illustre le balayage transversal des gaz comburés restants par l'air dans le cylindre basse pression à deux temps.

La figure 7 illustre de façon schématique les quatres phases se déroulant pendant deux tours de rotation du vilebrequin dans un moteur à combustion interne à deux temps et à cinq cylindres, constituant un deuxième mode de réalisation de l'invention.

[0007] Les figures 1 à 6 sont relatives à un premier mode de réalisation d'un moteur selon l'invention, à savoir un moteur à combustion interne à deux temps étagés par allumage commandé qui est réalisé à l'aide de trois cylindres rangés en ligne. Il comporte deux cylindres comburants haute pression 2, 3 situés aux extrémités du vilebrequin et un cylindre central 1, basse pression et à deux temps. Le volume du cylindre basse pression 1 est supérieure à celle des cylindres comburants 2,3. Un échangeur de chaleur 15 est relié au cylindre basse pression 1 par une tubulure de refoulement d'air précomprimé 12 et sa sortie est relié aux deux cylindres comburants haute pression 2, 3 par les tubulures d'introduction du mélange air-combustible précomprimé 13, 14 respectivement. La tubulure 12 est obturable par une soupape de refoulement 7 associée au cylindre basse pression, tandis que les tubulures 13, 14 sont pourvues de soupapes d'introduction 8, 11 associées aux cylindres comburants 2,3. C'est au niveau de ces tubulures d'introduction 13 et 14 que se fait l'introduction du combustible au moyen d'un dispositif d'injection 25 commandé ou d'un carburateur. Les chambres de travail des cylindres comburants 2, 3 sont reliées à la chambre de travail du cylindre basse pression 1, respectivement par des tubulures de transvasement 16, 17 des gaz comburés. Les tubulures de transvasement 16, 17 sont pourvues respectivement de soupapes de transvasement 9, 10 associées aux cylindres comburants. Les soupapes de transvasement 9 et 10, les soupapes d'introduction d'air ou de mélange air-combustible 8 et 11 ainsi que les bougies d'allumage 26 se trouvent dans la culasse des cylindres comburant haute pression 2 et 3. La chemise du cylindre basse pression 1 présente des lumières d'échappement 20 des gaz comburés et d'admission 22 de l'air frais, reliées respectivement à un collecteur d'échappement des gaz comburés 19 et un collecteur d'admission de l'air frais 18. Le carter basse pression 24, situé en aval du piston 4 du cylindre 1 est une enceinte fermée qui est reliée au moyen des lumières 21 et une tubulure 23 de balayage à la partie en amont du piston basse pression 4.

[0008] Dans cette configuration des trois cylindres 1 à 3, le cylindre basse pression à deux temps 1 forme avec le cylindre comburant haute pression gauche 2 d'abord une première paire de cylindres comprimants et une première paire de cylindres détendants. Avec le cylindre comburant haute pression droit 3, le cylindre basse pression 1 forme d'abord une deuxième paire de cylindres comprimants et aussi une deuxième paire de cylindres détendants. Ceci ressortira de la description suivante du fonctionnement du moteur, en se référant aux figures 3a à 3d. Ces figures montrent en détail les quatre phases que l'on rencontre lors de deux tours du vilebrequin dans le moteur représenté aux figures 1 et 2. Sur les figures 3a à 3d les zones pourvues de simples points sont des zones remplies de mélange air-combustible et les zones pourvues de petits ronds représentent des zones qui sont remplies de gaz comburés.

[0009] Fig. 3a) Les pistons 5 et 6 des cylindres comburants haute pression 2 et 3 sont en train de monter, et le piston 4 du cylindre basse pression 1 à deux temps est en train de descendre. La première paire de cylindres détendants, c'est-à-dire les cylindres comburant haute pression gauche 2 et basse pression à deux temps central 1, effectue une deuxième détente des gaz comburés, la soupape de transvasement 9 étant ouverte. Quand le piston basse pression à deux temps 4 s'approche de son point mort bas, les gaz comburés seront évacués par les lumières d'échappement 20 et le résidu de ces gaz sera balayé par l'air frais amené au moyen des lumières d'admission 21. Le cylindre comburant haute pression droit 3 effectue une deuxième compression du mélange air-combustible et la bougie 26 va l'allumer vers la fin de cette compression.

[0010] Fig. 3b) Les deux pistons comburants haute pression 5 et 6 sont en train de descendre pendant que le piston basse pression à deux temps 4 monte. La première paire de cylindres comprimants, c'est-à-dire le cylindre comburant haute pression gauche 2 et le cylindre basse pression à deux temps 1, effectue la première compression, les soupapes de refoulement d'air précomprimé 7 et d'admission du mélange air-ombustible 8 étant ouvertes. L'essence est introduite au niveau de la tubulure d'admission de mélange air-combustible précomprimé 13. Le cylindre comburant haute pression du côté droit 3 effectue la première détente des gaz comburés.

[0011] Fig. 3c) Les deux pistons comburants haute pression 5 et 6 remontent une deuxième fois pendant que le piston basse pression à deux temps 4 redescend. La deuxième paire de cylindres détendants, c'est-à-dire le cylindre basse pression à deux temps 1 et le cylindre comburant haute pression droit 3, effectue à leur tour la deuxième détente des gaz comburés, la soupape de transvasement 10 correspondante étant ouverte. Quand le piston basse pression à deux temps 4 s'approche de son point mort bas, les gaz comburés seront évacués par les lumières d'échappement 20 et le résidu de ces gaz sera balayé par l'air frais amené au moyen des lumières d'admission 21. Le cylindre comburant haute pression gauche 2 effectue à son tour la deuxième compression du mélange air-combustible, qui sera allumé au moyen d'une bougie 26 vers la fin de cette compression.

[0012] Fig. 3d) Les pistons comburants haute pression 5 et 6 redescendent à nouveau pendant que le piston basse pression à deux temps remonte. La deuxième paire de cylindres comprimants, c'est-à-dire le cylindre basse pression à deux temps 1 et le cylindre comburant haute pression droit 3, effectue maintenant la première compression, les soupapes de refoulement d'air précomprimé 7 et d'admission de mélange air-combustible précomprimé correspondante 11 étant ouvertes. L'essence est introduite au niveau de la tubulure d'admission de mélange air-cimbustible précomprimé 14. Le cylindre comburant haute pression gauche 2 effectue la première détente des gaz comburés.
La phase suivante est celle illustrée à la figure 3a).

[0013] Une autre réalisation du moteur à combustion interne à deux temps étagés à trois cylindres serait un moteur tel qu'il vient d'être décrit, mais où la différence réside dans la façon d'introduire le combustible, qui cette fois sera directement injecté vers la fin de la deuxième compression aux chambres à combustion des cylindres comburants haute pression 2, 3 où il s'enflammera alors spontanément. La puissance du radiateur 15 ainsi que les rapports des cylindrées et de compression devront être évidemment réajustés.

[0014] De cette réalisation du moteur à trois cylindres, on déduit, en se référant à la figure 7, celle à cinq cylindres en juxtaposant deux moteurs trois cylindres en les rangeant en ligne de façon à ce que les deux cylindres comburants haute pression centraux travaillent parfaitement en phase. On peut alors les "fusionner" en un unique cylindre comburant haute pression central 3, qui aura alors une cylindrée de préférence deux fois plus grande que celle des deux cylindres comburants haute pression se trouvant aux extrémités du vilebrequin 2. Le cylindre comburant haute pression central 3 communiquera avec les deux cylindres basse pression à deux temps avoisinant 1 au moyen de soupapes 10 et tubulures 17 de transvasement. La deuxième détente des gaz comburés se trouvant dans ce cylindre 3 se fera en les transférant simultanémant vers les deux cylindres basse pression à deux temps adjacents 1. Les figures 7a à d reprennent en détail les quatres phases que l'on rencontre lors de deux tours du vilebrequin dans le moteur à combustion interne à deux temps étagés à cinq cylindres, où les zones hachurées en traits horizontaux sont remplies d'air uniquement, hachurées en petits ronds sont remplies de gaz comburés.

[0015] Cette façon de procéder n'est évidemment pas limitée à cinq cylindres et on peut ainsi créer des moteurs à combustion interne à deux temps étagés de 5, 7, 9, ... cylindres. Toutes ces réalisations se prêtent aux deux types d'allumage, spontané et commandé.

[0016] Toutes ces versions du moteur à combustion interne à deux temps étagés se prêtent évidemment aussi à un balayage longitudinal, où les lumières d'échappement seront alors remplacées par au moins une soupape d'échappement aménagée dans la culasse du cylindre basse pression à deux temps.

[0017] Le moteur à combustion interne à deux temps étagés, objet de la présente invention, trouvera une utilisation partout, où l'on utilise actuellement des moteurs à combustion interne classiques, notamment dans le transport routier.

[0018] On constate que les moteurs à combustion interne à deux temps et à pistons alternatifs, qui viennent d'être décrits, à titre d'exemple permettent d'augmenter le rendement énergétique du moteur à combustion interne à deux temps et à piston alternatif par rapport aux moteurs connus. Pour atteindre ce but, on réalise un cycle thermodynamique à deux temps étagés. Ce cycle comporte une première compression, une deuxième compression, une première détente des gaz comburés produisant un travail mécanique utilisable et finalement une deuxième détente des gaz produisant également un travail mécanique utilisable. L'aspiration d'air et l'échappement des gaz comburés sont réalisés vers la fin de la deuxième détente et au début de la première compression suivant le principe classique du moteur à combustion interne à deux temps, où l'on assiste à un balayage des gaz comburés par l'air ou le mélange air-combustible frais pendant que le piston se trouve proche de son point mort bas. Ce nouveau cycle permet d'abord d'augmenter le rapport global de compression et puis le balayage des gaz comburés par l'air uniquement. Ceci est également possible dans la version essence, où l'on introduira l'essence entre les étages de compression.

[0019] Dans le cas de la version essence, l'augmentation du rapport global de compression nécessite un refroidissement intensif entre les deux étages de compression afin de ne pas courir le risque d'un détonnement prématuré du mélange air-combustible.

[0020] Les cylindres comburants haute pression servent uniquement à accueillir l'air ou le mélange air-combustible précomprimé, à le comprimer la deuxième fois, à subir la combustion, à détendre les gaz comburés la première fois et finalement à refouler ces mêmes gaz sous haute pression à travers la ou les tubulures de transvasement.

[0021] Le cylindre basse pression à deux temps a pour unique fonction de comprimer et de refouler l'air frais, à accueillir les gaz comburés sous haute pression et à participer à leur deuxième détente, l'échappement des gaz comburés suivi du balayage des gaz restants par l'air frais se faisant vers la fin de la deuxième détente quand le piston se trouve proche de son point mort bas.

[0022] L'admission de l'air frais dans le cylindre basse pression à deux temps se fait de préférence au moyen de lumières de balayage aménagées dans la chemise du cylindre de façon à ce qu'elles seront découvertes par le piston vers la fin de la course de détente. L'échappement se fera soit par une soupape d'échappement aménagée dans la culasse et l'on parlera d'un balayage longitudinal, ou bien par des lumières d'échappement aménagées dans la chemise du cylindre de façon à ce que le piston les découvre vers la fin de la deuxième détente mais avant qu'il découvre les lumières de balayage et l'on parlera dans ce cas d'un balayage transversal.

[0023] Pour que le balayage se produise, l'air frais sera avantageusement sous une légère surpression. Ceci peut être réalisé soit par une soufflante quelconque ou par le principe classique du moteur à deux temps, appelé le "carter-pompe" où l'air est aspiré dans le carter. C'est dans ce cas que la chemise du cylindre basse pression à deux temps peut être équipé de lumières d'admission d'air vers le carter. Celles-ci seront uniquement découvertes par le piston quand celui-ci sera proche de sa position point mort bas. Lors de sa course descendante, le volume en aval du piston, c'est-à-dire le volume du carter, diminue et l'air s'y trouvant est légèrement comprimé.

[0024] Le principal avantage par rapport aux moteurs existants est un accroissement du rendement énergétique. Pour des puissances d'échangeurs et des pressions maximales qui semblent tout à fait admissibles, les calculs promettent un accroissement de ce rendement d'environ 10 à 20 % dans le cas du moteur à essence. Ce moteur hérite un avantage du moteur classique à deux temps, qui est une puissance spécifique, c'est-à-dire un rapport puissance/cylindrée notable, sans pour autant avoir le grand défaut des moteurs à deux temps existants, qui est l'entraînement de combustible vers le collecteur d'échappement lors du balayage.

[0025] Un autre avantage du nouveau moteur à deux temps étagés, proposé par l'invention, par rapport au moteurs à deux temps existants est la possibilité de régler la puissance de plusieurs façons. En effet, l'étranglement à l'aspiration, utilisé jusqu'à présent, pose des problèmes car, la pression de balayage devenant trop petite, il conduit à une dillution importante du mélange air-combustible frais de façon à rendre la combustion difficile. Le cycle à combustion interne à deux temps étagés permet, par exemple, de régler la puissance au moyen d'un étranglement au niveau des tubulures de refoulement d'air précomprimé ou encore au niveau des tubulures d'introduction d'air ou de mélange air-combustible précomprimé. Dans le dernier cas, la pression dans l'échangeur de chaleur va monter à régime partiel ce qui peut être exploité pour satisfaire une demande brusque de puissance. Dans les deux cas, le balayage n'est pas affecté par le réglage de la puissance.

[0026] Le deuxième taux de compression, c'est-à-dire le rapport de compression volumétrique du cylindre comburant haute pression est relativement faible (3 ... 6). La détente est répartie sur un tour complet du vilebrequin. Ces deux facteurs diminuent sensiblement l'influence défaborable d'un temps de combustion non instantanée. La compacité de la chambre à combustion, qui est en fait l'espace mort du cylindre comburant à haute pression, dont la cylindrée est relativement petite et dont le rapport de compression est faible, tout d'abord limite, malgré des pressions maximales importantes, les contraintes mécaniques et puis évite une perte thermique exagérée. Elle contribue à éviter le cliquetis de la combustion à essence et probablement à augmenter la richesse de la combustion spontanée. Ce dernier avantage est aussi dû au second taux de compression faible qui évite une chute trop rapide de la pression et de la température après que le piston ait dépassé le point mort haut.

[0027] Un autre avantage du nouveau moteur est que les gaz d'échappement sont nettement moins chauds ce qui assurera une durée de vie plus longue du système d'échappement.

[0028] Encore un autre avantage supplémentaire réside dans le fait que le cylindre basse pression ne subit pas des combustions, donc pas d'élévations brusques de pression et de température, ce qui permet l'utilisation de matériaux autres que ceux des cylindres actuels, qui pourraient être avantageux entre autre au niveau de la lubrification et supporter même le frottement "sec".

Revendications

1. Procédé de réalisation d'un moteur à combustion interne du type comprenant au moins trois cylindres qui comportent chacun une chambre de travail de volume variable par le déplacement dans le cylindre d'un piston entre une position de point mort haut et une position de point mort bas, sous l'effet de forces de pression engendrées périodiquement dans ladite chambre, à chaque cylindre étant associés des moyens d'admission d'un fluide gazeux et d'évacuation des gaz comburés, le piston de chaque cylindre étant relié à un arbre-villebrequin du moteur, procédé selon lequel on utilise au moins un cylindre (1) fonctionnant en cylindre basse pression à deux temps et deux cylindres (2,3) fonctionnant en cylindre comburant à quatre temps, et amène le piston du cylindre basse pression à se déplacer dans un sens de déplacement qui est opposé à celui du cylindre comburant, caractérisé en ce qu'à chaque course du piston du cylindre basse pression vers son point mort haut, le fluide gazeux admis dans celui-ci est refoulé alternativement dans l'un des deux cylindres comburants (2,3) par une voie séparée dans laquelle le fluide est soumis à l'action de l'échangeur de chaleur de façon que de l'essence puisse être ajoutée au fluide entre cet échangeur de chaleur (15) et l'entrée dans le cylindre comburant (2,3), que le cylindre comburant (2 ou 3) dans lequel ledit fluide a été refoulé est amené à effectuer ensuite successivement des courses d'admission dudit fluide, de compression de ce fluide, une première détente des gaz comburés, après l'allumage de ce fluide ou après la combustion spontanée de combustible injecté vers la fin de la course de compression, et de refoulement pendant son déplaçement de son point mort bas vers son point mort haut, des gaz comburés, dans le cylindre basse pression au cours de la deuxième course de détente de celui-ci, suivant celle dudit refoulement du fluide hors du cylindre basse tension dans le cylindre comburant, en vue d'une deuxième détente des gaz comburés et de leur échappement du moteur.

2. Moteur pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dans lequel la chambre de travail du cylindre basse pression (1) est susceptible de communiquer avec une voie d'admission (18) de fluide gazeux et une voie d'échappement (19) des gaz comburés et avec la chambre de travail de chaque cylindre comburant (2,3) par une voie de transvasement (16 ou 17) des gaz comburés par l'intermédiaire d'une soupape de transvasement (9 ou 10) associée au cylindre comburant (2 ou 3), les pistons (4,5,6) des cylindres basse pression (1) et comburants (2,3) étant reliés à l'arbre vilebrequin de façon à ce que les pistons (5,6) des cylindres comburants (2,3), d'une part, et le piston du cylindre basse pression (1), d'autre part, se déplaçent dans les sens opposés, caractérisé en ce que la chambre de travail du cylindre basse pression (1) est susceptible de communiquer encore par une voie de refoulement (12,13 ; 12,14) du fluide dans cette chambre de travail, avec la chambre de travail de chaque cylindre comburant par l'intermédiaire d'une soupape de refoulement (7) associée au cylindre basse pression (1) et d'une soupape d'introduction (8 ou 11) associée au cylindre comburant, que chaque voie de refoulement comprend un échangeur de chaleur (15), et en ce que les soupapes (7 à 11) sont commandées de façon que ladite soupape de refoulement (7) soit ouverte pendant la course du piston (4) du cylindre basse pression (1) vers son point mort haut, simultanément avec la soupape d'introduction (8 ou 11) de l'un des deux cylindres comburants (2 ou 3) et que la soupape de transvasement (9 ou 10) de ce cylindre comburant (2 ou 3) est ouverte pendant la deuxième course du piston (4) du cylindre basse pression (1) vers son point mort bas, après l'admission du fluide dans ce cylindre.

3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que des moyens d'injection de combustible sont plaçés dans la partie de la voie de refoulement (13, 14) reliant la sortie de l'échangeur de chaleur (15) à l'entrée du cylindre comburant (2 ou 3) correpondant.

4. Moteur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte trois cylindres (1 à 3) rangés en ligne, les deux cylindres comburants haute pression (2 et 3) se trouvant aux extrémités de l'arbre-vilebrequin auquel ils sont reliés.

5. Moteur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend cinq cylindres rangés en ligne, qui sont trois cylindres comburants haute pression et deux cylindres basse pression à deux temps, deux cylindres comburants haute pression se trouvant aux extrémités de l'arbre-vilebrequin auquel ils sont reliés, le troisième cylindre comburant haute pression se trouvant au milieu et étant susceptible de communiquer avec les deux cylindres basse pression à deux temps adjacents par respectivement au moins une soupape et tubulure de transvasement de façon à transférer, lors de la deuxième détente, les gaz comburés contenus dans le cylindre comburant haute pression central dans les deux cylindres basse pression qui lui sont associés et cela d'une manière simultanée.

6. Moteur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend un nombre impair, plus grand que cinq, de cylindres rangés en ligne de façon qu'aux extrémités du vilebrequin se trouvent deux cylindres comburants haute pression et de façon à ce que les autres cylindres comburants se trouvent entre deux cylindres basse pression à deux temps, et soient susceptibles de communiquer avec les deux cylindres basse pression à deux temps adjacents par respectivement au moins une soupape et tubulure de transvasement de façon à transférer, lors de la deuxième détente, les gaz comburés contenus dans le cylindre comburant haute pression dans les deux cylindres basse pression qui lui sont associés et cela d'une manière simultanée.

7. Moteur selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de chaleur (15) dont les entrées (12) sont susceptibles de communiquer avec les chambres de travail des cylindres basse pression à deux temps (1), par les soupapes de refoulement précitées (7), et par ses sorties (13, 14) avec les chambres de travail des cylindres comburants haute pression (2, 3), par l'intermédiaire des soupapes précitées d'introduction (8, 11).

8. Moteur selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les passages de commutation des chambres de travail des cylindres comburants haute pression (2, 3) comportent des moyens d'introduction du combustible dans le fluide précomprimé, tels que les moyens d'injection commandés ou des moyens carburateurs, les chambres de travail des cylindres comburants haute pression étant équipées par un moyen (26) pouvant allumer le mélange air-combustible.

9. Moteur selon les revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les chambres de travail des cylindres comburants haute pression (2, 3) comportent des moyens d'injection directe du combustible dans l'air comprimé vers la fin de la compression dans les cylindres, de manière que le combustible s'enflamme spontanément.

Claims

1. Procedure for producing an internal combustion engine of a type comprising at least three cylinders, each of which includes a work chamber whose volume is varied by the displacement in the cylinder of a piston between the upper neutral position and the lower neutral position under the effect of pressure forces generated at regular intervals in the said chamber, each cylinder having the means of admitting a gaseous fluid and evacuating combusted gases, the piston of each cylinder being linked to a crankshaft of the engine, according to which process at least one cylinder (1) is used to function as the low-pressure, two-stroke cylinder and two cylinders (2,3) to function as the four-stroke combustion cylinder, and causing the low-pressure cylinder piston to be displaced in a direction of movement opposite to that of the combustion cylinder, typified in that with every stroke of the low-pressure cylinder piston towards its upper neutral position, the gaseous fluid drawn in is forced out alternatively into one of the two combustion cylinders (2,3) by a separate channel in which the fluid is subjected to the action of a heat exchanger so that petrol may be added to the fluid between this heat exchanger (15) and the entry to the combustion cylinder (2,3) such that the combustion cylinder (2 or 3) in which the said fluid has been expelled is induced afterwards to execute successively intakes of the said fluid, compression of this fluid, a first expansion of the combusted gases, after ignition of this fluid or after spontaneous combustion of the fuel injected towards the end of the compression stroke and expulsion, during its travel from its lower neutral position towards its upper neutral position, of the combusted gases into the lower pressure cylinder in the course of the second of its expansion strokes, following that said expulsion of fluid out of the lower pressure cylinder into the combustion cylinder, with the purpose of a second expansion of combusted gases and their evacuation from the engine.

2. Engine to effect the procedure described in claim 1. in which the work chamber of the low-pressure cylinder (1) is capable of connection with an access channel (18) of gaseous fluid and an exhaust channel (19) of combusted gases and with the work chamber of each combustion cylinder (2,3) by a transfer channel (16 or 17) for combusted gases through the intermediary of a transfer valve (9 or 10) connected with the combustion cylinder (2 or 3), the pistons (4,5,6) of the low-pressure cylinders (1) and combustion cylinders (2,3) being linked to the crankshaft in such manner that the pistons (5,6) of the combustion cylinders (2,3), on the one hand, and the low-pressure cylinder piston, on the other hand, are displaced in opposite directions, distinguished in such a way that the work chamber of the low-pressure cylinder (1) is capable of reconnecting by an expulsion channel (12,13;12,14) of fluid in this work chamber, with the work chamber of each combustion cylinder through the intermediary of an expulsion valve (7) connected with the low-pressure cylinder (1) and through an introduction valve (8 or 11) connected with the combustion cylinder, such that each expulsion channel comprises a heat exchanger (15), and that these valves (7 to 11) are controlled in such a way that the said expulsion valve (7) remains open during the travel of the piston (4) of the low pressure cylinder (1) towards its upper neutral position, simultaneously with the introduction (8 or 11) of one of the two combustion cylinders (2 or 3) and that the transfer valve (9 or 10) of this combustion cylinder (2 or 3) is open during the second travel of the piston (4) of the low-pressure cylinder (1) towards its lower neutral position, after the intake of fluid into this cylinder.

3. Engine according to claim 2, typified in that the means of fuel injection are positioned in the part of the expulsion channel (13,14) linking the exit of the heat exchanger (15) to the entrance of the corresponding combustion cylinder.

4. Engine according to one of the claims 2 or 3, typified in that it comprises three cylinders (1 to 3), disposed in line, the two high-pressure combustion cylinders (2 and 3) positioned at the extremities of the crankshaft to which they are linked.

5. Engine according to one of the claims 2 or 3, typified in that it comprises five cylinders disposed in line, which are three high-pressure combustion cylinders and two low-pressure, two-stroke cylinders, two of the high-pressure cylinders positioned at the extremities of the crankshaft to which they are linked, the third high-pressure combustion cylinder positioned in the middle and capable of connecting with the two low-pressure, two-stroke cylinders adjacent respectively to at least a valve and a transfer manifold in order to transfer, after a second expansion stage, the combusted gases contained in the central high-pressure combustion cylinder into the two low-pressure cylinders connected with it, in a simultaneous manner.

6. Engine according to one of the claims 2 or 3, typified in that it comprises an uneven number, greater than five, of cylinders disposed in line such that two high-pressure combustion cylinders are positioned at the extremities of the crankshaft and that the other combustion cylinders are positioned between two low-pressure, two-stroke cylinders which shall be capable of connecting with the two low-pressure, two-stroke cylinders adjacent respectively to at least a valve and a transfer manifold in order to transfer, after the second expansion stage, the combusted gases contained in the high-pressure combustion cylinder into the two low-pressure cylinders connected with it, in a simultaneous manner.

7. Engine according to one of the claims 2 to 6, typified in that it comprises a heat exchanger (15) of which the entries (12) are capable of connecting with the work chambers of the low-pressure, two-stroke cylinders (1), through the aforementioned expulsion valves (7), and through the exits (13,14) of the work chambers of the high-pressure combustion cylinders (2,3) through the intermediary of the aforementioned introduction valves (8,11).

8. Engine according to one of the claims 2 to 7, typified in that the exchange passages of the work chambers of the high-pressure combustion cylinders (2,3) comprise the means of introducing fuel into the pre-compressed fluid according to the method of injection required or by means of carburettors, the work chambers of the high-pressure combustion cylinders being equipped with a means (26) of igniting the air-fuel mixture.

9. Engine according to claims 2 to 7, typified in that the work chambers of the high-pressure combustion cylinders (2,3) comprise the means of direct injection of fuel into the compressed air, towards the end of the compression stage in the cylinders, such that the fuel is spontaneously ignited.

Ansprüche

1. Vorgang zur Entwicklung eines Brennkraftmotors mit mindestens drei Zylindern, von denen ein jeder eine Brennkammer besitzt, deren Rauminhalt durch die Auf- und Abbewegung des Kolbens im Zylinder zwischen einem oberen bzw. unteren Totpunkt und den zeitweilig innerhalb der betreffenden Brennkammer ausgeübten Druck ständigen Änderungen unterworfen ist, wobei ein jeder Zylinder mit Vorrichtungen zum Ansaugen eines Gasgemischs und zum Ausstoß von Verbrennungsgasen versehen und der Kolben des Zylinders mit einer Kurbelwelle verbunden ist. Im Zuge dieses Vorgangs arbeitet mindestens ein Zylinder (1) im Zweitakt als Niederdruckzylinder, während in den beiden anderen Zylindern (2,3) im Viertaktzyklus der Verbrennungsvorgang stattfindet. Der Niederdruckzylinderkolben bewegt sich hierbei ständig in entgegengesetzter Richtung des Verbrennungszylinderkolbens. Während sich der Niederdruckzylinderkolben zu seinem oberen Totpunkt hinbewegt, wird das in den Zylinder gesaugte Gemisch nacheinander in einen der beiden Verbrennungszylinder (2 oder 3) eingeführt, wobei das Gemisch durch einen getrennten Kanal fließt, wo es vom Wärmeaustauscher behandelt wird, damit das Benzin zwischen dem Wärmeaustauscher (15) und dem Einlaß des Verbrennungszylinders (2,3) dem Gemisch hinzugeführt werden kann. Im Verbrennungszylinder (2 oder 3), in den das Gemisch eingeführt wurde, wird das Gemisch danach durch die ständige Kolbenbewegung angesaugt, verdichtet, in einem ersten Hub in Form von Abgas ausgestoßen, und zwar nach dessen Zündung oder Selbstentzündung nach Ablauf des Verdichtungsvorganges sowie des durch die Kolbenbewegung vom unteren zum oberen Totpunkt hervorgerufenen Ausstoßes der Verbrennungsgase innerhalb des Niederdruckzylinders während des zweiten Expansionshubes und nach der Förderung des Gemischs aus dem Niederdruckzylinder in den Verbrennungszylinder hinsichtlich der anschließenden Expansion und Hinausbeförderung der Verbrennungsgase aus dem Motor.

2. Motor, anhand dessen der in der Anforderung 1 besagte Vorgang verwirklicht werden kann, d.h. bei dem die Arbeitskammer des Niederdruckzylinders (1) mit einem Einlaßkanal (18) für das Gasgemisch, mit einem Auslaßkanal (19) für die Abgase und zur Entfernung der Abgase über einen Umfüllungskanal (16 oder 17) mit einem dem Arbeitszylinder (2 oder 3) zwischengeschalteten Umfüllungsventil (9 oder 10) mit der Arbeitskammer eines der Verbrennungszylinders (2, 3) in Verbindung steht. Die Kolben (4,5,6) der Niederdruckzylinder (1) und der Arbeitszylinder (2,3) sind mit der Kurbelwelle verbunden. Aus diesem Grund bewegen sich die Kolben (5,6) der Verbrennungszylinder (2,3) bzw. der Kolben des Niederdruckzylinders (1) jeweils in der entgegentgesetzten Richtung, jedoch so, daß die Arbeitskammer des Niederdruckzylinders (1) noch durch einen Kanal (12, 13; 12, 14), durch den das Gemisch in die Arbeitskammer geleitet wird, mit der Arbeitskammer eines jeden Verbrennungszylinders verbunden ist, und zwar über ein mit dem Niederdruckzylinder (1) verbundenes Auslaßventil (7) und mit dem Arbeitszylinder verbundenes Einlaßventil (8 oder 11). Jeder Zuführungskanal besitzt einen Wärmeaustauscher (15) und die Ventile (7 bis 11) werden so gesteuert, daß das jeweilige Auslaßventil (7) beim Hub des Niederdruckzylinderkolbens (1) zu dessen oberen Totpunkt gleichzeitig mit dem Einlaßventil (8 oder 11) eines jeden der beiden Verbrennungszylinder (2 oder 3) geöffnet wird und daß das Umfüllungsventil (9 oder 10) des Verbrennungszylinders (2 oder 3) während des zweiten Hubs des Kolbens (4) des Niederdruckzylinders (1) ebenfalls geöffnet wird.

3. Motor gemäß der Anforderung 2, der sich dadurch kennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen innerhalb desjenigen Abschnittes des Auslaßkanals (13, 14), durch den der Ausgang des Wärmeaustauschers (15) mit dem Einlaß des einschlägigen Arbeitszylinders (2 oder 3) in Verbindung steht, angeordnet sind.

4. Motor, der den Anforderungen 2 oder 3 entspricht und der sich durch drei in einer Reihe angeordnete Zylinder (1 bis 3), von denen die beiden Hochdruck-Verbrennungszylinder (2 und 3) an den Außenenden der Kurbelwelle, mit der sie verbunden sind, angebracht sind, kennzeichnet.

5. Motor, der einer der beiden Anforderungen 2 oder 3 entspricht und mit fünf reihenförmig angeordneten Zylindern ausgerüstet ist, von denen drei Hochdruck-Verbrennungszylinder sowie die beiden anderen Zweitakt-Niederdruckzylinder darstellen. Die beiden Hochdruck-Verbrennungszylinder sind an den Außenenden der Kurbelwelle, mit der sie verbunden sind angeordnet. Der dritte Hochdruck-Verbrennungszylinder befindet sich inmitten der beiden erstbezeichneten Zylinder und ist mit den beiden nebeneinanderliegenden Zweitakt-Niederdruckzylindern jeweils durch mindestens ein Umfüllungsventil bzw. -rohr verbunden, so daß beim zweiten Expansionshub die Verbrennungsgase, die sich im mittleren Hochdruck-Verbrennungszylinder angesammelt haben, gleichzeitig in die beiden mit letzterem verbundenen Niederdruckzylinder hineingeleitet werden.

6. Motor im Sinne einer der beiden Anforderungen 2 oder 3, der sich durch eine ungerade Anzahl - mehr als fünf - in Reihe angeordneter Zylinder kennzeichnet, so daß an den äußersten Kurbelwellenenden zwei Hochdruck-Verbrennungszylinder liegen und die beiden anderen Verbrennungszylinder sich zwischen den beiden Zweitakt-Niederdruckzylindern befinden und mit beiden nebeneinanderliegenden Zweitakt-Niederdruckzylindern über je ein Umfüllungsventil bzw. -rohr verbunden sind, so daß beim zweiten Expansionshub die im Hochdruck-Verbrennungszylinder angestauten Verbrennungsgase gleichzeitig in die beiden mit letzterem verbundenen Niederdruckzylinder eingeführt werden.

7. Motor, der einer der Anforderungen 2 bis 6 entspricht und der einen Wärmeaustauscher (15) aufweist, dessen Einlässe (12) in Verbindung mit den Arbeitskammern der im Zweitakt arbeitenden Niederdruckzylindern (1) stehen, und zwar durch die erwähnten Auslaßventile (7), und dessen Ausgänge (13, 14) hingegen mit den Arbeitskammern der Hochdruck-Verbrennungszylindern (2,3) durch die obenerwähnten Einlaßventile (8, 11) verbunden sind.

8. Motor, der einer der Anforderungen 2 bis 7 entspricht und der sich dadurch kennzeichnet, daß die Gemischaufbereitungskanäle der Arbeitskammern der Hochdruck-Verbrennungszylinder (2, 3) Vorrichtungen zur Kraftstoffeinführung in das vorverdichtete Gemisch aufweisen, wie z.B. gesteuerte Einspritzeinrichtungen oder Vergaser, und in den Arbeitskammern der unter Hochdruck arbeitenden Verbrennungszylinder mit Hilfe einer Vorrichtung (26) das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet werden kann.

9. Motor, der den Anforderungen 2 bis 7 entspricht und der sich dadurch kennzeichnet, daß die Arbeitskammern der Hochdruck-Verbrennungszylinder (2, 3) Mittel zur Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die verdichtete Luft nach dem Verdichtungshub aufweisen, durch die eine Selbstentzündung des Kraftstoffes hervorgerufen wird.

Dessins