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Perfectionnements aux installations de production d'énergie comportant un moteur à combustion interne et un dispositif pour lui fournir l'a.ir comprimé
Cette invention se rapporte aux installations de produc- tion d'énergie du genre comportant un moteur à combustion interne à vitesse variable du type à allumage par compression à injection de combustible liquide et un dispositif pour lui fournir de l'air comprimé en vue de la suralimentation.
Le genre de moteur à com- bustion interne du type à injection de combustible liquide avec allumage par compression employé dans les installations de produc- tion d'énergie suivant l'invention peut varier, mais on a trouvé que l'invention est particulièrement avantageuse lorsqu'on fait usage d'un moteur à combustion interne du genre où sensiblement la tota.lité ou une grande partie de la chambre de combustion en fin de la course de compression est constituée par une chambre à
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l'extérieur du cylindre et avec laquelle le cylindre communique à travers une pièce isolée thermiquement formant la partie infé- rieure de la chambre, par un passage tangentiel à la paroi de la chambre, dont le contour est celui d'une figure de révolution.
Des exemples dé moteurs de ce type sont décrits dans les Brevets anglais n s 371.025, 431.341 et 439.426.
Le but principal de l'invention est de créer une instal- lation de production d'énergie capable de développer avantageuse- ment un couple puissant à l'extrémité inférieure de la gamme des vitesses du moteur, tout en étant encore susceptible de fonction- ner favorablement au moyen de combustibles de qualité inférieure au point de vue de l'inflammabilité, et se caractérisant par un fonctionnement à la fois simple et sans risque d'aléa.
Une installation de production d'énergie suivant la présente invention comprend un moteur principal à combustion in- terne à vitesse variable du type à injection de combustible avec allumage par compression, un compresseur d'air ou une soufflerie à commande, indépendamment du moteur à tous moments et destiné à fournir l'air de suralimentation à travers un conduit de refoule- ment d'air au moteur et présentant une capacité maximum par rapport à la gamme des vitesses et à la capacité du moteur de manière qu'il puisse maintenir une pression de suralimentation maximum
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\tmoPlJhoT'0r. fI hrJol1.u "oul <'1rnont pour des vitesses du moteur ne dépassant pas a.pproximativement la moitié de la vitesse maximum du moteur, et un dispositif pour maintenir la pression de suralimentation sensiblement consta.nte ou maximum prédéterminé, quelle que soit la charge du moteur, en tout temps, lorsque la vitesse du moteur est comprise dans la gamme pour laquelle cette pression de suralimentation maximum peut être maintenue par la soufflerie.
Il doit être entendu que le terme "capacité" appliqué ici à la soufflerie, désigne la quantité d'air que la soufflerie
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peut refouler en une unité de temps à sa vitesse maximum, tandis que le terme "capacité" appliqué ici 'au moteur désigne le volume d'air que le moteur aspire à chaque tour.
Le dispositif servant à maintenir la pression de surali- mentation à peu près constante au maximum prédéterminé sur la gamme appropriée des vitesses du moteur peut varier, mais suivant un mode de réalisation il comprend une soupape d'évacuation située dans le conduit de refoulement d'air entre la soufflerie et le moteur et susceptible de s'ouvrir automatiquement à la pression maximum pré- déterminée de manière à permettre l'échappement de l'excès d'air si cette pression tend à être dépassée.
Suivant une variante ou en combinaison, le moteur électrique ou le moteur auxiliaire comman- dant la soufflerie peut être conjugué avec un mécanisme agissant en fonction de la pression de suralimentation dans le conduit de refoulement d'air entre la soufflerie et le moteur, pour régler la vitesse de ce moteur électrique ou de ce moteur thermique auxi- liaire.
En tout cas, on peut établir dans le conduit de refou- lement d'air entre le moteur principal et la soufflerie, une sou- pape d'admission d'air automatique susceptible de s'ouvrir lorsque la pression dans cette conduite de refoulement descend sensible- ment au-dessuus de la pression atmosphérique, de manière que le moteur principal puisse alors aspirer l'air directement de l'at- mosphère lorsqu'il fonctionne à des vitesses auxquelles sa consom- mation d'air dépasse le débit d'air maximum de la soufflerie.
En outre, le moteur principal peut comporter un régula- teur suivant l'injection du combustible en fonction de la vitesse du moteur et suivant la pression de suralimentation, de manière à faire développer par le moteur sensiblement la même puissance sur la totalité à peu près de -'sa gamme de vitesses de fonctionnement sauf sur une petite gamme de vitesses à l'extrémité
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supérieure de la gamme des vitesses sur laquelle la puissance diminue rapidement à mesure qu'augmente la vitesse du moteur.
L'invention peut être mise à exécution de'diverses manières ; une forme d'exécution d'installation de production d'énergie conforme à l'invention est représentée schématiquement, à titre d'exemple, sur les dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue schématique de l'installation de production d'énergie complète.
Fig. 2 est une coupe transversale montrant la forme de combustion générale connue de la culasse des cylindres employée dans l'installation représentée sur la Fig.1.
Fig. 3 est une vue schématique montrant une variante de l'installation de force motrice représentée sur la Fig.l, et
Fig. 4 est un, graphique montrant les valeurs typiques de la vitesse, de la puissance et de la pression de suralimentation pour une installation de production d'énergie suivant l'invention.
Dans la disposition représentéeschématiquement sur les
Figs. 1 et 2, l'installation de force motrice comprend un moteur à combustion interne A du type à infection de combus- tible liquide avec allumage par compression et de la forme connue ayant une culasse de cylindres et des chambres de combustion établies suivant la disposition représentée sur la Fig.2, c'est- à-dire du genre où la culasse est non seulement pourvue des lu- mières d'admission et d'échappement normales, dont l'une est indiquée en Al, commandées par des soupapes à levée comme c'est représenté en A2, mais renferme encore une chambre de combustion
A3 dans laquelle une grande proportion de l'air chargé est chassée à la fin de la course de compression à travers un pas- sage A4 ménagé dans un tampon thermiquement isolé A5,
la chambre de combustion ayant une section transversale de forme circulaire dans un plan vertical renfermant l'axe longitudinal du passage
A4, et présentant pnr exemple une forme sphérique, tandis que , le combustible est injecté par un dispositif d'injection A6
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vers la surface du tampon A5. Dans la disposition représentée, la face du piston A7 présente une cavité comme c'est indiqué en A8 constituant une chambre extérieure à la chambre de combus- tion proprement dite à la fin de la course de compression.
Diverses formes de moteurs du genre général représenté sur la Fig. 2 sont décrites par exemple dans les Brevets anglais n 431.345, 457.491 et 439.426 et comme la forme exacte du moteur ne fait en soi pas partie de la présente invention, on ne la décrira pas davantage.
Les lumières d'admission du moteur à-combustion interne A communiquent, de la manière connue, avec un, collecteur d'ad- mission qui communique à son tour avec un passage de refoule- ment d'air B auquel l'air de suralimentation peut être envoyé sous pression par un compresseur centrifuge ou autre, ou une soufflerie Bl, commandé par un moteur à combustion interne au- xiliaire séparé B2 par l'intermédiaire d'un arbre indiqué en B3.
La capacité du groupe suralimentaire comprenant la soufflerie Bl e le moteur auxiliaire B2 est déterminée par rapport à la capacité et à la gamme de vitesses du'moteur à combustion interne A de telle manière que le groupe suralimentaire peut maintenir, dans le passage d'admission d'air B, une pression de suralimentation maximum prédéterminée non inférieure à 1¸ atmos- phère absolue, seulement aux vitesses du moteur inférieures à la moitié de la vitesse maximum du moteur.
Ainsi, dans l'exemple représenté sur le graphique que constitue la Fig. 4 des dessins, qui indique les valeurs typiques de la pression de suralimenta- tion et de la puissance pour un groupe moteur suivant l'invention, sur toute l'étendue de la gamme des vitesses de fonctionnement du moteur, le groupe suralimenteur a une capacité telle qu'il peut maintenir la pression de suralimentation maximum prédéterminée d'environ 51 pouces de la colonne de mercure jusqu'à une vitesse du moteur de 600 tours par minute seulement, la gamme des vi- tesses de fonctionnement du moteur A étant de 500 à 1500 tours par minute.
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Le passage d'amenée d'air B est pourvu d'une soupape d'évacuation automatique à :ressort réglée pour s'ouvrir auto- matiquement si la pression dans le passage B tend à dépasser la pression de suralimentation maximum prédéterminée, empêchant ainsi automatiquement les pressions de suralimentation de dépas- ser le maximum prédéterminé.
En outre, en vue de réduire ou d'éliminer la perte d'énergie par le moteur auxiliaire B2 lorsque le groupe moteur fonctionne dans la gamme des vitesses du moteur à laquelle la pression de suralimentation se trouve au maximum prédéterminé, la pompe à injection de combustible B4 du moteur auxiliaire B2 est commandée pnr un servo-moteur Cl dont 1.n soupape est actionnée par une capsule un ou soufflet C2 sensible aux variations de pression, agissant en fonction de la pression qui règne dans le passage B de manière à ne maintenir la vitesse du moteur auxiliaire B2 qu'à la valeur juste suffisante pour maintenir la pression de suralimentation maximum prédéterminée, aux faibles vitesses du moteur principal compatibles avec le maintien de la pression de suralimentation maximum prédéterminée.
Une soupape d'admission d'air automatique D est aussi établie dans le passage B pour permettre au moteur A d'aspirer une quantité additionnelle d'air directement de l'atmosphère lorsqu'il fonctionne dans la partie supérieure de la gamme totale de vites- ses où son besoin d'air peut être tel que la pression dans le conduit B tend à tomber au-dessous de la pression atmosphérique.
Lu pompe à Injection de combustible Al du moteur prin- cipal A est contrôlée par un régulateur A2 en fonction d'une courbe couple-vitesse prédéterminée, par exemple, comme c'est indiqué sur la Fig.4, de manière à assurer une production sensible- ment constante sur toute l'étendue de la gamme des vitesses du moteur, sauf dans la région la plus élevée de l'échelle des vitesses où se produit une chute de.puissance rapide pour un accroissement de vitesse relativement faible.
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Il est entendu qu'on pourra employer des dispositifs, par exemple de type connu, au moyen duquel le régulateur A2 peut être commandé à la main dans le but d'apporter des modifica- tions voulues à la production de force du moteur entre les limites fixées par les caractéristiques de ce régulateur comme c'est indiqué par exemnle dans le graphique de la Fig., des dessins.
Dans la variante représentée sur la Fig. 3, la disposi- tion générale du moteur principal et la conduite B ainsi que les soupapes C et D peuvent être les mêmes que celles qui ont été dé- crites ci-dessus avec référence aux Figs. 1 et 2. Toutefois dans la forme de construction représentée sur la Fig. 3, le compresseur d'air ou la soufflerie Bl est actionné par un moteur électrique E par l'intermédiaire d'un arbre indiqué en El et la vitesse de ce moteur est réglée par un dispositif à servo-moteur F dont la sou- pape est actionnée par une capsule ou un soufflet Fl soumis à la pression qui règne dans la conduite B.
Dans cette variante le réglage de la vitesse du moteur E pourrait être effectué de la même manière générale que le réglage de la vitesse du moteur auxi- liaire de la Fig.l, tandis qu'en outre la capacité du groupe suralimenteur comprenant la soufflerie Bl et le moteur E pourrait être telle que la pression de suralimentation maximum prédéterminée non inférieure à li atmosphère absolue ne peut être maintenue que jusqu'à une vitesse du moteur principal ne dépassant pas la moitié de la vitesse maximum du moteur.
Bien que dans l'exemple des valeurs indiquées sur la Fig. 4, la pression de renforcement maximum prédéterminée ne soit maintenue que sur une faible section à l'extrémité inférieure de la gamme des vitesses du moteur, à savoir dé 500 à 600 tours par minute, et que le contrôle de la pompe à combustible du moteur principal ne soit établi que pour maintenir sensiblement constante la production d'énergie sur toute l'étendue de la gamme des vites-
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ses du moteur, sauf dans une faible section à l'extrémité su- périeure de cette gamme,
il doit être entendu que la capacité du groupe suralimenteur peut être déterminée de façon à assurer la pression de suralimentation maximum prédéterminée jusqu'à n'importe quel point désiré inférieur approximativement à la moitié de la vitesse maximum du moteur principal et que le rapport entre la vitesse de ce dernier et l'injection de combustible, réglée par le régulateur.A2 sur la Fig. l, peut être établi de manière à produire toute courbe puissance-vitesse désirée répon- dant à des considérations d'ordre mécanique 'et relatives à la pression de suralimentation.
REVENDICATIONS
1.- Installation de production d'énergie comportant un moteur à combustion interne principal à vitesse variable du type à injection de combustible liquide avec allumage par com- pression, un compresseur d'air ou une soufflerie destiné à être actionné indépendamment du moteur en tout temps pour suralimenter co dornior ot présentant un capacité maximum par rapport l'échelle de vitesses et de capacité du moteur, de telle sorte qu'il ne peut maintenir une pression de suralimentation maximum prédéterminée non inférieure à 1¸ atmosphère absolue que jusqu'à des vitesses du moteur ne dépassant pas approximativement la moitié de la vitesse maximum du moteur,
et un dispositif pour maihtenir la pression de suralimentation sensiblement constante au maximum prédéterminé quelle que soit la charge appliquée au moteur en tout temps lorsque la vitesse de ce dernier est comprise dans la gamme où cette pression de suralimentation maximum peut être maintenue par la soufflerie.