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" Perfectionnements à des installations Génératrices de puissance à allumage par compression ".
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La présente invention est relative à des installa- tions génératrices de puissance ou groupes moteurs ayant un moteur principal à allumage par compression surchargé par une soufflerie à commande indépendante, et est applicable en particulier , mais non de façon exclusive, à des installations génératrices de puissance ou groupes moteurs à plusieurs moteurs décrits dans la description du brevet belge n 480.467.
Suivant la présente invention, une installation, géné- ratrice de puissance ou groupe moteur ayant un moteur principal à allumage par compression surchargé par une soufflerie à commande indépendante est pourvue de moyens de contrôle du moteur principal grâce auxquels un organe de contrôle de l'injection de combustible est influencé par un régulateur par l'intermédiaire de moyens agencés pour donner une relation prédéterminée couple/vitesse dans le fonctionnement du moteur principal et est aussi influencé par une commande à main pour déterminer la limite supérieure du couple auquel fonctionne le moteur principal .
Un groupe moteur suivant la présente invention peut présenter un couple élevé à de faibles vitesses et con- vient ainsi particulièrement comme moteur d'une locomotive comme décrit dans le brevet n 480.467.
Le régulateur est de préférence un régulateur à force centrifuge qui est agencé pour donner des mouvements sen- ra siblement égaux de la bague (on désigne/ainsi , ci-après, l'organe transmettant la régulation) du régulateur pour des variations égales de vitesse du moteur.
L'organe de contrôle de l'injection de combustible
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auquel il est fait allusion ci-dessus est de préféren- ce la crémaillère(ou organe de commande équivalent)de la pompe d'injection de combustible du moteur nrincipal.
D'autres particularités du groupe moteur suivant la présente invention comprennent : (a) des moyens pour diminuer l'injection de conbustible au moteur principal jusqu '8. ce que le harnais de transmission ait été disposé pour transmettre une charge.
(b) des moyens pour donner une injection de combus- tible de surcharge pour le démarrage du moteur princi- pal.
(c) des moyens pour couper automatiquement l'in- jection à une vitesse maxima prédéterminée pour empê- cher l'emballement du moteur .
(d) des moyens pour couper l'injection à la main, pour arrêter le moteur.
(c) des moyens pour assurer que l'injection de combustible est limités d'après l'air disponible au mo- teur principal.
L'invention comprend aussi des particularités, des combinaisons et des agencements de parties nouveaux ou perfectionnés incorporés à la forme préférée de l'invention qu'on se proposé maintenant @ de décrire avec quelques détails en se référant aux dessins annexés au présent mémoire, dans lesquels : - la figure 1 montre schématiquement les parties principales d'un groupe moteur ayant un moteur principal, en se référant particulièrement aux agencements de sur- charge; - la figure 2 montre schématiquement l'agencement des moyens de contrôle ou commande associés à un groupe moteur de la figure 1 et
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- la figure 3 montre schématique, lent les varia- tions de la pression de surcharge et également du couple en fonction de la vitesse du moteur, pour le groupe moteur des figures 1 et 2.
Un grou-oe moteur ayant un moteur principal sera décrit par raison de simplicité. En adaptant la présente invention à un groupe moteur à quatre moteurs corme dé- crit dans la. description du brevet belge 480.467 on sous-entend la multiplication correspondante de certains éléments ou mécanismes décrits ci-dessous, mais sans ap- porter de changement essentiel à leurs fonctions.
En se référant maintenant à la figure 1, un groupe moteur ayant un moteur à allumage par compression 60, un moteur auxiliaire indépendant 62 et une soufflerie
61 est pourvu d'un moyen de contrôle 1 qui donne des mouvements de commande à la crémaillère de pompe 58 de la pompe 50 d'injection de combustible du moteur 60.
En se référant maintenant à la figure 2, le moyen de contrôle est représenté comme une enveloppe 1 qui enferme ou porte les éléments composants suivants:
Un régulateur à force centrifuge 2, un dispositif
3 actionné par le vide, un levier de commande à main 5, un dispositif de démarrage qui comprend un solénoide 26 et un noyau 25 et un système de bielles ou timonnerie par lequel des mouvements de l'un ou de plusieurs de ces éléments composants sont transmis à la crémaillère 58 de pompe à combustible qui est reliée au moyen de con- trôle par une tige 7. L'agencement est tel qu'un mouve- ment de la crémaillère 58 vers la gauche augmente l'in- jection de combustible.
Le régulateur à force centrifuge 2 est entraîné par le moteur principal à tout rapport de vitesse con- venable et est prévu pour produire des déplacements sen-
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siblement égaux de la bague à ressort 53 du régula- teur pour des variations égales du nombre de tours du moteur. Ceci est obtenu en faisant en sorte que, lors- que le moment de la force exercée par les poids 51 au- tour des pivots 52 diminue, la composante effective de la force agissant sur la bague 53 augmente. Le mouve- ment de la bague 53 est employé à actionner un relais mécanique ou hydraulique (non montré) de telle manière que le régulateur ne soit pas chargé par le fonctionne- ment du moyen de commande auquel il est relié par une bielle 8.
Le dispositif 3 actionné par le vide comprend un
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diaphragme flexible i/travaillant dans une chambre 10 qui est mise en communication au moyen d'une lumière 11 à un système de commande par le vide tel que celui décrit dans la demande de brevet anglais n 24059/49 déposée le 14 septembre 1948,au moyen duquel le9 vide sera appliqué à la face de droite du diaphragme(lors- que le harnais de transmission a été réglé pour repren- dre une charge en remplissant l'accouplement à fluide.
9 L'effet de ceci est de déplacer le diaphragme/vers la droite comme montré , en entraînant une tige 12, à l'encontre d'un ressort 13, jusqu'aux limites mises en place par un arrêt 53 sur la tige 12 et un guide 54, Le mouvement vers la gauche sous l'action du ressort 13 est limité par une butée 55 sur la tige 12 et le guide 54, comme on peut en juger d'après le dessin.
La tmmonnerie qui donne son mouvement à la tige 7 comprend un levier 14 monté à pivotement sur la tige 12, une came 15 montée sur un pivot 4 de telle manière qu'elle puisse tourner par le mouvement de la bielle et une barre oscillante 16 pivotée à un bout à une tige 17, à l'autre à la tige 7 et portant un suiveur
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de came ou galet 19 monté sur une broche 20 et venant en contact avec la came 15.
Il y a en outre une tige 24 qui entre en prise avec l'extrémité inférieure du levier 5 de commande à main.
Ce levier 5, de commande à main peut être relié mécani- quement au levier de réglage décrit dans la demande an- glaise n 24059/48.
Le levier 14 est sous l'influence d'un ressort 21, dont un bout est fixé à la tige 12, de sorte que ce res- sort tend toujours à faire tourner le levier 14 dans le sens des aiguilles d'une montre comme montré à la figure 1. Des plaquettes 22 et 23 sont formées sur le levier
14 et viennent en contact avec un bout de la tige 17 et un bout de la tige 24 respectivement.
La tige 17 est normalement sollicitée vers la gau- che, comme montré à la figure 1, jusqu'à la limite permi se par une partie 38 en épaulement de l'enveloppe 1 et un collier réglable 39 fixé à la tige par un ressort 28 sur la crémaillère 58 de pompe agissant par l'intermédiai et re de la barre oscillante 16/de la tige 7, et porte le noyau magnétique 25 qui est agencé pour être influencé par le courant qui passe dans le solénoïde 26. L'agen- cement est tel que le solénoïde est excité lorsque les circuits de démarrage du moteur (non montrés) de la ma- chine principale du groupe moteur sont alimentés, et peut alors déplacer le noyau 25 et la tige 17 vers la droite à rencontre de l'action du ressort 28 jusqu'à la limite déterminée par une butée 56 sur la tige 17.
Le ressort 28 maintient normalement le contact de l'extrémité de gauche de la tige 17 avec le plat 22 du levier 14. Le collier réglable 39 permet d'ajuster le réglage de point mort de la crémaillère de pompe 58.
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La tige 7 est reliée à la crémaillère de pompe 58 par un accouplement comprenant un boîtier cylindrique 31, une pièce 30 faisant l'office de piston, et un res- sort 32 prenant appui contre la pièce 30 et le boîtier 31. La force du ressort 32 est telle que la tige 7 et la crémaillère 58 fonctionnent normalement comme une seule tige rigide; le ressort 32 n'est comprimé que lorsque le moteur est arrêté, en déplaçant une manette 33 vers la gauche pour pousser la crémaillère de pompe 58 vers la droite grâce à l'entrée en prise du talon 34 du tiroir 33 avec un écrou 35 de la tige de crémaillère 58.
(L'actionnement à la main du levier 33 représente une commande individuelle pour le moteur principal dé- crit , étant donné que, dans un groupe moteur à moteurs multiples toutes les tiges 24 se meuvent ensemble soàs le contrôle général du levier de réglage comme dé- crit dans la demande anglaise n 24059/48 lorsque le régime de tous les moteurs est normal).
Le levier 33 est pivoté à une tige 94 fixée à un piston 90 qui travaille dans un cylindre 91 relié par une conduite 92 avec la soufflerie 61 de telle sorte que le piston 90 est soumis à la pression de l'air de surcharge ; lepiston 90 est aussi soumis à l'effet de ressorts calibrés 93 et 95 . Le piston 90 prend une position dépendant de la pression de l'air de surchar- ge et déplace le levier 33 et son talon 34 pour limiter le mouvement de la crémaillère de pompe à combustible 58 suivant l'air disponible pour le moteur principal 60.
Le profil de la came 15 est réalisé de telle sor- te que,eu égard aux dimensions de la pompe d'injection de combustible et .aux caractéristiques couple moteur/ tours par minute du moteur, il déplace la tige 7 de ma-
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nière à ce que le couple diminue lorsque la vitesse de la machine augmente.
Le profil de la came 15 peut être dessiné en mesu- rant la position de la crémaillère de pombe à combusti- ble à partir d'une origine convenable, pour diverses vitesses du moteur principal et le couple désiré à cha- que vitesse . La relation désirable couple-vitesse du moteur principal variera avec le genre de service auquel est destiné le groupe moteur, et le groupe moteur peut être adapté à divers genres de services en disposant de diverses cames interchangeables.
En se référant maintenant à la figure 1, l'air nécessaire pour le moteur principal 60 est fourni par la soufflerie 61 entraînée par le moteur auxiliaire 62 contrôlé par un régulateur à force centrifuge 63 à vitesse variable qui agit sur la crémaillère de pompe (non représentée) d'une pompe à combustible 64 associée au moteur auxiliaire 62. (Dans un groupe moteur à plusieurs moteurs, un moteur auxiliaire et une souffle- rie sont en général associés à deux moteurs principaux).
La soufflerie 61, comme indiqué , est entraînée à la vitesse du moteur par le moteur auxiliaire 62, grâce à sa relation directe avec un prolongement 65 de l'arbre à manivelles; on remarquera, toutefois, qu'une transmission peut être introduite entre le moteur 62 et la soufflerie 61 pour entraîner cette der- nière à une vitesse autre que la vitesse du moteur.
L'air débité par la soufflerie 61 passe dans la manche d'alimentation 66 du moteur principal 60. La man- che 66 est pourvue de deux soupape à ressorts 67 et 68.
Un post-reproidisseur 83 est disposé dans la manche 66, entre la soupape 67 et- le moteur principal 60, pour re-
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froidir l'air provenant de la soufflerie 61. La soupape 68 est pourvue d'un ressort qui est juste assez fort pour obliger laseupape à s'appliquer sur son siège . La soupa- pe 68 doit n'ouvrir sous la pression atmosphérique si la pression dans la manche 66 tombe en-dessoàs de la pression atmosphérique .
La soupape 67 est pourvue d'un léger ressort 80 et a aussi sa tige fixée à un diaphragme 81 flexible formant l'une des parois d'une chambre 82 dans laquelle le vide peut être établi lorsque les accouplements à fluide sont remplis comme décrit dans la description de la demande anglaise n 24059/48 . En régime normal , par conséquent, l'effet du vide dans la chambre 82 est de solliciter la soupape 67 vers la position fermée . Le degré de vide, les surfaces actives de la .soupape 67 et du diaphragme 81 et la force exercée par le ressort 80 sont tels que la soupape 67 agira comme une soupape de décharge lorsque la pression dans la manche atteindra 10 -livres par pouce carré .
Lorsque le moteur principal tourne à vide, le vide dans la chambre 82 est détruit et la soupa- pe 67 peut alors être ouverte par une pression qui doit vaincre sensiblement seulement la force du ressort 80.
Celui-ci est taré pour une pression de 1 livre à une livre et demie par pouce carré.
Avec l'agencement de la soupape 67 et du post- refroidisseur 83 qui vient d'être décrit, le système post-refroidisseur restera relativement froid pendant la marche à vide du moteur principal et sera ainsi mieux apte à fonctionner à sa capacité maxima pendant le démar- rage. Bien que le moteur auxiliaire 62 tourne à une vitesse supérieure à sa vitesse de Marche à vide lorsque
60 le moteur principale tourne à vide (puisque la vitesse du moteur 62 dépend de la pression dans la manche 66 comme
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décrit ci-dessus) il tourne avec une charge légère.
En manière de variante, l'établissement duvide dans la chambre 82 peut être commandé par le levier de réglage qui est relié au levier de commande 5, et la soupape 67 peut être ouverte par la destruction du vide .
La vitesse du moteur auxiliaire 62 augmente lorsque la pression dans la manche 66 tombe. Dans ce but on a pré- vu une capsule 70 sensible à la pression. Cette capsule 70 est soumise à la pression régnant dans la manche 66 au moyen d'une conduite 69 et lorsqu'elle se contracte ou se .dilate suivant les changements de pression, elle déplace une pièce de soupape 74 faisant partie d'un relais hy- draulique au moyen duquel les mouvements de la pièce 74 sont suivis par un piston 71 travaillant dans un cylindre 72. La tige de piston 73 du piston 71 est reliée au régula- teur 63 à vitesse variable et l'effet de son mouvement est de déplacer le centre de rotation d'un élément oscillant qui modifie la vitesse du moteur pour laquelle le régula- teur maintient le contrôle.
Le moteur auxiliaire et la soufflerie sont capables de maintenir la pression de manche maxima de 10 livres par pouce carré alors que le moteur principal démarre sous charge et aux petites vitesses du moteur principal, don- nant ainsi un couple de démarrage élevé. Lorsque la vitesse du moteur principal croît, toutefois, la pression dans la manche tombe . Si, par suite d'une raison quelconque, par exemple parce que le moteur auxiliaire ne maintient pas une vitesse suffisante, le débit de la soufflerie tombe en dessous de ce qu'il faut pour le moteur principal, la pression dans la manche 66 peut tomber en dessous de la pression atmosphérique et dans ce cas la soupape 68 s'ou- vrira automatiquement et permettra aux moteurs principaux
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de tourner avec alimentation atmosphérique.
L'injection de combustible sera alors linitée de manière appropriée par le déplacement du piston 90 cornue décrit ci-des- sus.
Lorsque une soufflerie 61 fournit de l'air pour une paire de moteurs principaux, comme montré par exem- ple à la figure 1 des dessins accompagnant le brevet n 480.467, l'agencement est de préférence tel que la soufflerie peut maintenir une pression supérieure à la pression atmosphérique dans le manche 66 jusqu'à ce que les deux moteurs tournent à 1500 tours par minute.
La pression tombe progressivement de 10 livres à 600 tours par minute des moteurs principaux, jusqu'à en- viron une livre à 1500 tours par minute.
Le fonctionnement du système de contrôle du mo- teur sera décrit maintenant en se reportant à la suite adoptée en partant de l'état où le moteur principal est immobile jusqu'à sa marche à grande vitesse . (Le moteur auxiliaire est mis en route le premier, par un procédé convenable quelconque).
Lorsque le moteur principal est au repos il n'y a pas de vide appliqué à la chambre 10 de sorte que le ressort 13 sollicitera la tige 12 vers la gauche dans la mesure où le permettent le guide 54 et l'arrêt 55. Le levier 14 et le ressort 21 seront alors en posi- tions montrées par les lignes interrompues.
La manette de contrôle ou levier à main 5 sera dans la positionna vide" en sorte que la tige 24 sera dé- placée vers la gauche par le levier 14 (c'est-à-dire la position montrée à la figure 2); lorsque le levier 14 est tirévers la gauche , le ressort 28 va, en faisant tourner la barre oscillante 16 dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, solliciter la tige
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17 vers la gauche pour autant que le permettra le collier 39 ; l'extrémité inférieure de la barre oscillante 16, ainsi que la tige 7 , se déplaceront vers la droite sur le dessin c'est-à-dire vers la position de coupage de 1' alimentation en combustible.
Lorsque le démarreur du moteur est excité, le solé- noïde 26 est excité aussi et le noyau 25 et la tige 17 sont déplacés vers la droite du dessin autant que le per- mettra l'arrêt 56. Ceci déplace la tige 7 et la crémail- lère de pompe 58 à gauche pour donner l'injection de combustible de surcharge pendant le démarrage .
Dès que l'alimentation en courant du démarreur du moteur est arrêtée, le solénoïde 26 cesse d'être exci- té et le ressort 28 agit de nouveau pour déplacer la tige 17 vers la gauche et la tige 7 vers la droite,ré- duisant ainsi l'injection de combustible lorsque le mo- teur tourne . Le régulateur 2 déplacera aussi légère- ment la bielle $ et fera tourner la came 15 en sens con- traire des aiguilles d'une montre pour diminuer encore l'injection de combustible.
Le dispositif 'de réglage et avec lui le levier de contrôle à main 5 est maintenant déplacé quelque peu vers la position "grande vitesse" comme décrit dans la demande anglaise n 24059/48 . Le résultat de ce mouve- ment est de déplacer la tige 24 et l'extrémité infé- rieure de la tige 14 vers la droite, la position généra- le du levier 14 empêche toutefois ce déplacement de modifier la vitesse du moteur. Après que ce mouvement du levier de réglage ait eu lieu, la commande par le vide du remplissage des accouplements à fluide peut être actionnée, ce qui produit le remplissage des ac- couplements à fluide et également applique le vide à la chambre 10, de telle sorte que la tige 12 est dé-
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placée vers la droits autant que le permettent l'arrêt 53 et le guide 54.
Le déplacement de la tige 24 et du le- vier 14 dont il vient d'être question agit effectivement maintenant pour augmenter la vitesse du moteur. Le groupe moteur fonctionnera maintenant contre sa charge, ce qui, de concert avec le régulateur 2, déterminera sa vitesse.
Pour une charge donnée, cette vitesse augmentera lorsque le levier de commande à main 5 se déplacera vers la gau- che, correspondant au mouvement du levier de réglage vers la position grande vitesse" , amenant ainsi le moteur principal 60 à donner plus de couple.
Le profil de la came 15 se modifie brusquement comme en 42, de sorte que l'injection de combustible est subi- tement diminuée puis coupée lorsque la came 15 a tourné assez pour amener cette partie en contact avec le galet 19. Cet agencement est prévu pour empêcher le moteur prin- cipal de tourner à une vitesse dangereusement élevée.
En se référant maintenant à la figure 3, les ré- sultats obtenus par le système de contrôle de la présente invention y sont représentés graphiquement Le couple C e st donné en livres-pied, la vitesse U en tours par minute. La partie a-b de la courbe couple/vitesse du moteur représente la rotation à vide de la machine et correspond à la position du levier de réglage entre "à vi- de" et "ralenti" décrias dans la description de la demande anglaise n 24059/48.
La partie b-c de la courbe , de 470 à 1400 tours par minute, représente la gamme de variations de la vi- tesse du moteur dans laquelle toute la puissance est disponible ; on remarquera le couple élevé à l'extrémité côté Délite vitesse de cette
La partie c-d 'de la courbe représente l'effet de l'injection de combustible diminuée produite par la
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partie 42 de la came 15 qui commence à agir; ici on voit que la coupure se produit à 1500 tours/min.
L'effet du régulateur centrifuge 2 est de dépla- cer la carne 15 et de produire l'effet de déplacer le point de travail du moteur vers la droite ou vers la gauche le long de la courbe couple/vitesse de la fi- gure 3, suivant que la vitesse augmente ou diminue.
L'effet de la commande à main 5 est de déplacer toute la courbe vers le haut ou vers le bas ou en d'au- tres termes de déterminer les limites de couple entre lesquelles le moteur travaillera.
La courbe xyz représente les pressions P (don- nées en livres par pource carré), produites dans la man- che 66 par la soufflerie 16 et illustre clairement l'entretien d'une pleine pression de surcharge jusqu'à une vitesse de moteur comprise dans la gamme de vites-
Le ses correspondant à la pleine puissance. zéro des pressions correspond à la pression atmosphérique.
Bien qu'en général il n'ait été fait référence qu'à un seul moteur principal dans la description précédente, on remarquera que le groupe moteur préféré comprend quatre moteurs principaux et deux moteurs auxiliaires.
On remarquera que différents changements dans le groupe moteur décrit ci-dessus sont compris dans le ca- dre de la présente invention. Par exemple, le disposi- tif 3 actionné par le vide peut être remplacé par une liaison directe mécanique ou autre avec un contrôle de transmission et le dispositif de démarrage peut être commandé autrement qu'à l'électricité ainsi qu'être actionné de façon indépendante des moteurs de démarra- ge du moteur principal. Le régulateur centrifuge 2 peut aussi être remplacé par tout dispositif sensible
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aux variations de vitesse.
REVENDICATIONS
1. Groupe moteur comprenant, un moteur principal à allu- mage par compression surchargé par une soufflerie à commande indépendante qui est pourvu de moyens de con- trôle du moteur principal grâce auxquels un organe de con- trôle de l'injection de combustible est influencé par un régulateur par l'intermédiaire de moyens agencés pour donner une relation prédéterminée couple/vitesse dans le fonctionnement du moteur principal et est aussi influencé par une commande à main pour déterminer la limite-supérieure du couple a uquel fonctionne le moteur principal.