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Moteur à gaz avec réglage automatique faisant varier la quantité et la composition du mélange sous la dépendance du régulateur.
Il est connu d'équiper les moteurs à gaz d'un dis- positif de réglage automatique qui fait varier sous la dé- pendance d'un régulateur la quantité et la composition du mélange dans toute la gamme de charges du moteur. Ce réglage automatique s'opère en faisant en sorte que des étranglements ou des registres, montés dans les conduites de gaz et d'air, démasquent dans celles-ci des sections de passage plus ou moins grandes selon la position du régulateur ou que la levée de la soupape d'admission change sous la dépendance du régu- lateur, et on s'arrangeait pour que, en partant de la position la plus haute du régulateur (position de marche à vide), des
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quantités proportionnelles de gaz et d'air viennent s'ajou- ter aux quantités de gaz et d'air correspondant à cette position.
Ces additions changeaient tant la quantité du mé- lange que sa composition, mais les changements s'opéraient toujours dans le sens d'une diminution de l'excédent d'air dans la gamme de charges parcourue depuis la marche à vide jusqu'à la pleine charge, de sorte qu'en marche à vide et aux régimes de faibles charges et de charges moyennes il fallait faire fonctionner le moteur avec un trop grand excé- dent d'air qui donnait lieu à une combustion incomplète et, partant, à une consommation exagérée de calories.
La marche entière de la combustion était donc commandée depuis une position fondamentale du dispositif de réglage, qui était organisée pour le régime de pleine charge et créait pour ce régime le fondement d'une combustion avantageuse dans laquel- le les gaz brûlés étaient débarrassés dans une large mesure de constituants combustibles, mais qui naturellement ne se présentait plus aux régimes de charge réduite et en régime de marche à vide, de sorte que pour ceux-ci il fallait se contenter d'un rendement thermique relativement peu satis- faisant.
L'invention a pour but de procurer aussi dans ces limites de charge une combustion sûre et parfaite sans renon- cer pour cela à la composition avantageuse du mélange en ré- gime de pleine charge. Elle.vise donc à une composition du mélange, variant selon les charges, qui dans toute la gamme de charges donne la combustion la plus avantageuse dans cha- que cas et qui conduise ainsi aux chiffres optima de consom- mation de calories. Suivant l'invention, on atteint ce but en faisant en sorte que l'excédent d'air augmente d'une part et diminue d'autre part dans la gamme de charges.
Il faut donc que pour des déviations égales du régulateur l'excédent d'air existant avant l'opération de réglage augmente ou @
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diminue selon La position qu'occupait le régulateur au moment considéré, ce revirement des changements de l'excédent d'air étant opéré à un régime d'environ 1/2 à 3/4 de charge, pour lequel l'excédent d'air atteint son maximum et depuis lequel il tombe graduellement à des valeurs de marche à vide et de pleine charge sensiblement égales entre elles.
Les sections de passage de gaz et d'air respecti- ves peuvent se démasquer dans la soupape d'admission du cy- lindre ou dans un dispositif pour proportionner le mélange, monté en amont de la soupape d'admission, auquel on donnera en règle générale la construction d'une distribution à re- gistres car dans une telle construction il est facile d'ac- commoder les arêtes de distribution aux particularités du nouveau mode de réglage automatique, même lorsque le change- ment du rapport des sections de passage de l'admission de gaz et de l'admission d'air est produit en profilant rien que l'arête de distribution de l'entrée de gaz ou rien que l'arête de distribution de l'entrée d'air.
Toutefois, pour établir le rapport prescrit entre les sections de passage de gaz et d'air, on se servira en règle générale des deux arêtes de distribution, étant donné que dans ce cas le profilage des arêtes de distribution reste encore relativement simple même quand on emploie un régulateur dont les déviations correspon- dant à des variations égales de la vitesse de rotation ne sont pas les mêmes dans les différentes gammes de vitesse - comme c'est le cas par exemple avec tous les régulateurs cen- trifuges - et doivent encore être compensés dans la distri- bution par un fonctionnement de celle-ci tel que les lumières de la distribution se démasquent exactement comme si le ré- gulateur décrivait dans toutes ses positions des trajets de réglage égaux pour des variations de vitesse égales.
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Il est particulièrement avantageux d'employer des registres tournants, étant donné que la commande de la distribution se réalise alors très simplement. En outre, il ne faut pour ces registres que des efforts régulateurs relativement faibles, de sorte qu'ils obéissent aussi à de petits changements de la vitesse de rotation, créant ainsi sans grand étalage de moyens les fondements d'un réglage automatique parfaitement fidèle. L'autres caractéristiques de l'invention résident dans la disposition et la forme du dispositif de réglage automatique.
Les dessins annexés représentent un exemple d'exé- cution de l'invention, dans lequel une distribution à re- gistres tournants est montée entre la culasse 1 du cylindre, portant la soupape d'admission ou de mélange, et les tuyaux d'admission de gaz et d'air 2 et 3 respectifs. Le carter 4 de cette distribution comprend deux chambres 5 et 6 isolées l'une de l'autre, qui font communiquer la chaiabre de gaz et la chambre d'air de la culasse 1 avec les conduites d'admis- sion respectives 2 et 3 et que des registres tournants 7 et 8 (cf. aussi fig.2) peuvent obturer par rapport au côté cylindrique. Les registres tournants 7 et 8 sont entraînés ensemble par un arbre 9 relié par un bras 10 au tringlage non représenté du régulateur du moteur.
En l'occurrence ce régulateur est un régulateur centrifuge qui, en raison de la non uniformité de sa caractéristique de réglage, déterminée par les pendules centrifuges, donne pour des variations éga- les de la vitesse de rotation des déviations différentes selon la position du régulateur, de laquelle on part pour exécuter l'opération de réglage automatique. On compense ces irrégularités, se transmettant aussi à l'arbre 9, par la coopé ration de variations appropriées des sections d'ouverture des
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registres d'admission de gaz et d'air, dont on peut facile- ment tenir compte - lorsqu'on emploie des registres tournants - en profilant à l'avenant les arêtes de distribution définis- sant les sections d'ouverture respectives.
Les sections d'ouverture sont déterminées par des lumières 11 et 12 ménagées respectivement dans les registres 7 et 8, le développement de ces lumières étant représenté à plus grande échelle sur la fig. 3. Sur celle-ci les traits mixtes a et b définissent respectivement le degré d'ouverture en marche à vide (a) et la section démasquée en pleine charge (b). Les hauteurs des deux lumières 11 et 12 sont accommodées de manière à correspondre à l'excédent d'air requis en pleine charge pour une combustion parfaite.
En marche à vide, la section d'ouverture est notablement plus petite dans la lu- mière à gaz 11, mais conjointement avec la section de passage de gaz démasquée d'emblée par suite des défauts d'ajustage du registre, elle est à la section de passage d'air, démasquée en même temps, dans un rapport tel que, comme le montre la courbe de la fig. 4 établie pour le gaz d'éclairage, on ob- tienne en marche à vide un excédent d'air ho sensiblement égal à l'excédent d'air en pleine charge. La valeur #. assure l'allumage du mélange, pauvre dans ces limites de char- ge, et garantit que le mélange brûle à fond.
Les grandeurs initiales et les accroissementsdes sections d'ouverture déterminées par les arêtes de distribu- tion 13 et 14 des deux lumières 11 et 12 sont choisis de ma- nière que lorsque la charge augmente on obtienne des excédents d'air plus grands qui maintiennent la consommation de chaleur du moteur à un niveau élevé. Comme le montre la fig.4, l'excé- dent d'air décroît de nouveau depuis environ 1/2 à 3/4 de charge pour assurer la puissance requise dans ces limites de charge et diminue graduellement jusqu'à la valeur corres-
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pondant à la pleine charge.
Avec les registres tournants re- présentés ce but est atteint du fait que pour les charges croissantes, pour lesquelles par suite de l'obliquité des arêtes de distribution 13 et 14 les accroissements des sections d'ouverture augmentent continuellement, l'influence des- sections de passage libres introduites par le jeu diminue continuellement, de sorte que dans les limites des 3/4 de charge les accroissements de la quantité de gaz commencent à l'emporter et accentuent toujours davantage cette avance jusqu'à la pleine charge, ce qui assure une diminution de l'excédent d'air de façon qu'on obtienne une plus grande puissance.
L'obliquité, la grandeur et aussi la forme des arêtes obliques 13 et 14 des deux lumières d'admission 11 et 12, pour la cotation desquelles il faut aussi tenir compte de la différence de poids spécifiques et coefficients de con- traction de la veine des deux fluides, différence qui fait varier le rapport des sections de passage réelles, doivent par ailleurs être adaptés à la nature des différents gaz employés. A cet effet, pour les gaz à pouvoir calorifique élevé, l'obliquité dans la lumière à gaz 11 doit être plus faible que l'obliquité dans la lumière à air 12.
En outre, il s'est avéré avantageux avec les gaz riches, pour une ca- ractéristique déterminée du régulateur, d'employer un profil en S aplati pour la lumière à gaz 11 (cf. fig.3). Naturelle- ment, on pourrait exécuter une des lumières, savoir la lu- mière à air 12, sans obliquité et en revanche donner à la lumière à gaz 11 un contour curviligne correspondant. Tou- tefois, on ne fera ceci, si tant est qu'on le fasse, que lorsqu'il n'est pas nécessaire de tenir compte de la ca- ractéristique du régulateur pour établir le profil des arêtes de distribution, c'est-à-dire seulement quand le régulateur a une caractéristique rectiligne.
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Les registres tournants 7 et 8 sont facilement remplaçables et sont montés dans des chambres 5 et 6 du car- ter, qui ont des dimensions telles qu'on puisse adapter le moteur à toute une série de gaz de natures différentes en donnant aux lumières des dimensions et des formes différentes.
Le cas échéant, on établira le registre à gaz 7 avec un plus petit diamètre que le registre à air 8.
En plus de la commande par régulateur il est en- core prévu un dispositif supplémentaire pour la manoeuvre à la main qu'on exécute au moyen d'un levier coudé 15 calé sur l'arbre 9 et comprenant deux bras 16 et 17. Le bras 16 porte une poignée 18 et, en outre, est percé d'un trou 19 reçe- vant une broche 20 qui sert à accoupler le levier à main 15 à un des¯bras 21 du levier 10 du tringlage du régulateur (fig.
5). Les mouvements de réglage du régulateur, communiqués au levier 10, se transmettent ainsi par la broche d'accouplement 20 au levier à main 15 et, par delà celui-ci seulement, à l'arbre 9 et aux registres tournants 7 et 8. Le bras 21 com- porte une butée 22 qui empêche que le déplacement angulaire du levier 15, qu'on peut produire lorsque l'accouplement 20 est relâché, puisse aller au-delà des positions respectives du régulateur. Le déplacement angulaire du levier à main 15 dans l'autre sens (position d'isolement du cylindre corres- pondant) est limité par une butée 23 du bras 17, dans le tra- jet de laquelle est disposé un élément fixe 24 ayant la forme d'une douille.
Cet élément fixe sert en outre à loger élasti- quement une broche 25(fig.l) qui lorsque le levier 15 est désaccouplé vient s'engager dans un cran d'arrêt 26 de son bras 17 et empêche ainsi qu'on imprime au levier à main 17 un déplacement angulaire non voulu. Lorsque l'accouplement 20 est relâché, on peut donc, à l'aide du levier à main 15, couper
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indépendamment du régulateur l'admission de gaz et d'air de chaque cylindre sans devoir pour cela arrêter le moteur. Ceci est avantageux pour inspecter à l'occasion les soupapes du cylindre et d'autres organes d'admission.
REVENDICATIONS.
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1.- Moteur à gaz avec réglage automatique faisant varier la quantité et la composition du mélange sous la dé- pendance du régulateur, caractérisé en ce que le réglage au- tomatique-opéré sur la soupape d'admission ou sur un dis- positif pour proportionner le mélange (pistons-valves ou registres tournants), monté en amont de la soupape d'admis- sion - démasque chaque fois les sections de passage de gaz et d'air dans un rapport mutuel tel qu'en marche à vide et en pleine charge le moteur fonctionne avec des excédents d'air de préférence sensiblement égaux qui sont plus faibles qu'aux régimes de charge intermédiaires et qui, à ces régi- mes de charge,s'élèvent peu à peu à un maximum atteint pour 1/2 à 3/4 de charge, après quoi, la charge augmentant,
l'excédent d'air tombe graduellement à celui correspondant à la pleine charge, de telle manière qu'à tous les échelons de charge le rapport de mélange le plus économique soit toujours assuré.