JPH0478824B2

JPH0478824B2 -

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Publication number: JPH0478824B2
Application number: JP62504241A
Authority: JP
Inventors: Anri Benaroya
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1987-07-08
Publication date: 1992-12-14
Also published as: WO1988000279A1; EP0273959B1; DK128288D0; US4873822A; JPH01500286A; FR2601412B1; FR2601412A1; EP0273959A1; DK128288A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、一般に２行程式デイーゼルサイクル
を用いた内燃機関およびガスタービンを含むエネ
ルギ発生設備、とくに数MWと数／10MWとの間
の機械的動力を出力する設備に関するものであ
る。

現在、この形式の設備は既に使用されており、
その設備において、ガスタービンはデイーゼルエ
ンジンを過給するためのターボコンプレツサに用
いられ、このデイーゼルエンジンは出力を送出し
ている。また、使用されるデイーゼルエンジンが
往復動式または回転式コンプレツサと組み合わさ
れたクランク・連結桿型または自由動ピストン型
であり、かつデイーゼルエンジンからの排出ガス
とコンプレツサから送入される空気との混合物を
受入れて、出力のすべてあるいはその一部を送出
する出力ターピンに給送するための燃焼室を備え
た設備も提案されている。

本発明は、従来知られている実施上の要求事項
に対して従来知られているよりも優れた対応を示
す上記形式の設備を提供することを目的とし、と
くに本設備においては、高い効率と、出力当りの
低いコストと、広い出力範囲にわたる高い調整性
が同時に得られる。

この目的を達成するために、本発明は、一次空気流を送出するターボコンプレツサから
の空気によつて過給される少なくとも１基のデイ
ーゼルエンジンを具備し、ターボコンプレツサの
軸において利用できる過剰のエネルギが、二次空
気流量を送出する往復動および／または回転型コ
ンプレツサを駆動するデイーゼルエンジンの軸に
発生されたエネルギを増大させるのに用いられる
圧縮ユニツトを含み、しかし、該圧縮ユニツト
は、それぞれがコンプレツサピストンに連結され
た２つの対向式駆動ピストンで形成された２つの
可動装置組立体をもつ少なくとも１つの自由動ピ
ストンモジユールによつて特定の変形態様に好適
に形成され、各コンプレツサピストンは１つのコ
ンプレツサシリンダの中において２つの圧縮ユニ
ツトを有し、駆動ピストンは２行程デイーゼルエ
ンジン室を有し、該室は少なくとも一次コンプレ
ツサ区画によつて送出された一次空気流と称され
る空気を受け、かつその排出ガスはいわゆる一次
コンプレツサ区画あるいは複数の区画を過給する
一次回転型コンプレツサ本体と、２行程デイーゼ
ルエンジン室を過給しないいわゆる「二次」コン
プレツサ区画の１つ（あるいはそれら）を過給す
る少なくとも１つの二次回転型コンプレツサ本体
とを有するターボコンプレツサの膨張タービンへ
供給され、二次コンプレツサ区画から流入する全部または
大部分の空気または二次流を受入れる燃焼室によ
つて供給され、その軸から全部の出力を送出する
ガスタービンを含む出力ユニツトを含んでなるエ
ネルギ発生設備を提供するものである。

本装置のモジユール、または各モジユールは、
調整シウテムを具備しなければならず、すなわ
ち、外方へ、すなわち外死点またはPMEへ向う可
動装置組立体のストロークの振幅の制御、内方へ、すなわち内死点またはPMIへ向う振
幅の制御、要求出力の関数としての制御である。

この調整は、上記体系に従つて作動し、本設備
が数個の従属モジユールを含む場合、このシステ
ムは、さらに基準にされた別のモジユールに関し
て１つ（従属モジユール）を除いてすべてのモジ
ユールの位相を維持する。

この装置において、モジユール形式によつて構
造上の広い融通性が得られ、同時に、とくに駆動
ピストンとコンプレツサピストン間の機械的な直
接連結による圧縮ユニツトの高い効率、およびと
くにデイーゼルエンジンの普通の連結桿組立体お
よび普通のガスタービン装置の場合にタービンに
よつて駆動されるコンプレツサ（この場合には
2.5倍の動力を必要とする）の省略に伴うKW当
りの比コストの減少が得られる。要約すれば、本
発明はデイーゼルエンジンの高い熱効率とガスタ
ービンの低いKW当りの比コストとを組み合わ
せ、上記２つの解決策が個別に採用されたときの
欠点を大幅に減少させることができる。

さらに注目すべきことは、デイーゼルエンジン
から排出ガスを受入れる燃焼室が無いことは、タ
ービンの入口圧力からデイーゼルエンジの過給圧
力を完全に分離させることができ、それにより互
いに総的な値を選定しかつ部分負荷に対して良好
な効率を維持できることである。

一好適実施例において、この可動装置組立体は
さらに、可変容積室を有し、この中に駆動ピスト
ンの膨張ストロークに抗する逆向きの空気圧を作
用させ、かつ調整システムが要求出力の関数とし
て上記の逆向き圧力を調整するために提供されて
いる。

PMEの調整は、噴射される燃料の量の制御に
よつて行われ、またPMIの調整は、デイーゼル
エンジンを流通する一次サイクルからの空気流を
出力ユニツトを流通する二次サイクルへ転換する
ことによつて行われる。

自由ピストンモジユール（または各モジユー
ル）の可動装置組立体は通常の方法で同期システ
ムで連結されており、デイーゼルサイクル中はそ
れらの運動の大きさが等しくかつ方向反対に維持
されるが、この同期システムは後述する液圧式の
連結形態をとることが好適である。

本発明の装置の一好適実施例についての以下の
説明から本発明は十分に理解されるであろう。附
図において、第１図のみが圧縮ユニツトがクラン
ク連結桿式デイーゼルエンジンを基礎とする一実
施例を示し、他のすべての図は圧縮ユニツトが自
由ピストンをもつデイーゼルモジユールを基礎に
し、出力ユニツト内の二次空気流の使用は両場合
とも同一であるとする。

これらの条件の下において、第１図は、本発明の第１実施例を構成する、高
度に過給されるクランク連結桿式デイーゼルエン
ジンを含む２吸入流路式設備の圧縮ユニツトの構
成図であり、第２図は、本発明の一実施例による自由ピスト
ン式デイーゼルモジユールから構成された設備内
のガス流を示す図であり、第３図は、第２図の設備で使用可能な駆動ピス
トンを冷却する回路を示す簡単化された断面図で
あり、第４図は、第２図の設備で使用可能な自由ピス
トンモジユールの２つの可動装置組立体の運動を
同期させる好適な液圧システムの概略図であり、第５図は、第２図の設備で使用可能なPMEシ
ステムのブロツク線図であり、第６図は、第５図のシステムに用いられたラツ
ク「ノツチ」を制御する方法の説明図であり、第７図は、多重モジユール設備の場合における
荷重、および位相の関数として示された調整方法
のブロツク図である。

第１図は、１つの圧縮ユニツトと出力ユニツト
９を含む２吸入流路式設備を示す。この圧縮ユニ
ツトは膨張タービン１５２と回転型コンプレツサ
１５３から成るターボコンプレツサ１１によつて
過給されたクランク−連結桿式デイーゼルエンジ
ン１６０で構成されている。１段または多段ター
ビン１５２は、デイーゼルエンジンから排出ガス
を供給されて回転型コンプレツサ１５３を駆動
し、該コンプレツサはフイルタ３６から大気を吸
引して冷却用熱交換器１５４を通つてデイーゼル
エンジンのシリンダを過給する。デイーゼルエン
ジン１６０の軸１５６およびターボコンプレツサ
の軸１５５はステツプアツプ装置１５７を介して
２つの回転型コンプレツサ本体１５８および１５
９を駆動する。第１の回転型コンプレツサ本体１
５８は大気を吸入し冷却器１６１を通して第２の
回転型コンプレツサ本体１５９に給送する。第２
の回転型コンプレツサ本体１５９は圧縮空気流１
７０を出力ユニツト９に送出する。

後述される出力ユニツト９は、第２図に示され
たものと類似しており、かつ負荷（例えば交流発
電機）を駆動する出力タービンを含む。

第２図に示された設備は、本発明のとくに好適
な態様を形成する。これは圧縮ユニツト８と出力
ユニツト９から成るものである。

この圧縮ユニツトは自由ピストン型の１つまた
は複数のモジユール１０を含む。各モジユールは
１基の２行程デイーゼルエンジン燃焼室１４と２
つの復動式コンプレツサシリンダ１６ａおよび１
６ｂを構成する２つの対向型ピストン１２ａおよ
び１２ｂを有するエンジンをもつ。各コンプレツ
サシリンダは各コンプレツサピストン１８ａおよ
び１８ｂによつて外方区画２０ａまたは２０ｂと
内方区画２２ａまたは２２ｂにそれぞれ分けられ
ている。

全体とし圧縮ユニツト８に属する一次熱力学的
回路は、デイーゼルエンジンの燃焼室１４の排気
ポート２７から、空気力学的静定室２７を通つ
て、過給ターボコンプレツサ１１の膨張タービン
３０に排出ガスを給送する少なくとも１つのダク
ト２６を含む。タービン３０に連結された回転型
コンプレツサ３２は、フイルタ３６を通して大気
が供給される。回転型コンプレツサ３２は出力ユ
ニツトに給送するコンプレツサ区画の１つかまた
はそれらに適当な二次過給回路に属し、出力ユニ
ツトへ二次流量q₂を送出する。第２図に示された
場合の回路は、コンプレツサシリンダ１６ａおよ
び１６ｂの２つの外方区画２０ａおよび２０ｂを
有し、これに冷却器３４を介して回転型コンプレ
ツサ３２が接続されている。

タービン３０に接続された第２の回転型コンプ
レツサ３３もまたフイルタ３６を通して大気が供
給される。回転コンプレツサ３３はデイーゼルエ
ンジン室１４に給送するコンプレツサ区画の１つ
（またはそれら）に適当な一次過給回路に属し、
デイーゼルエンジン室へ一次空気流量q₁を送出す
る。第２図に示された場合の回路は、コンプレツ
サシリンダ１６ａおよび１６ｂの２つの内方区画
２２ａおよび２２ｂを有し、これに冷却器３５を
介して回転型コンプレツサ３３が接続されてい
る。

全負荷状態において、二次空気流量q₂は一次空
気流量q₁よりもはるかに大きく、たとえばq₂＝
3q₁である。

デイーゼルエンジン１４の吸気および掃気ポー
ト４０および４１の配列は、本出願人による特許
出願FR8513480に記載のものが好適であり、ピス
トン１２ａの外向き運転中に最初に開く掃気ポー
ト４１の列は、いわゆる「スワール」と称する空
気の回転運動を生ぜしめるためにエンジンの軸線
に対して傾斜させてある。吸気はこのコンプレツ
サ内方区画２２ｂの送出弁１９ｂの手前の内方区
画２２ｂ空所内にその全体または一部分に好適に
配設された少なくとも１つの冷却器３７ｂを通つ
て、吸気ポートから最も離れているコンプレツサ
内方区画２２ｂの１つから給送される。コンプレ
ツサ内方区画２２ｂと掃気ポート４１の列との間
で、圧縮空気は少なくとも１つの吸気パイプ３９
を通過し、その長さは吸気おくれを生ずるのに適
した長さをもつ。

ピストン１２ａの外向き運動中に最後に開く吸
気ポート４０の列は、少なくとも１つの吸気室３
８を通過する間にコンプレツサ内方区画２２ａの
送出弁１９ａの内方区画２２ａの空所内に全体ま
たは一部分が好適に配設された少なくと１つの冷
却器３７ａを通つて、吸気ポートに最も近いコン
プレツサ内方区画２２ａから吸気が給送される。

それぞれが延長部１３ａまたは１３ｂをもつ駆
動ピストンおよびコンプレツサピストンからそれ
ぞれ構成された２つの可動装置組立体１５ａおよ
び１５が配設され、延長部はモジユールの機構内
に逆圧容積と称する可変容積２３ａまたは２３ｂ
を形成する。これらの可変容積は等しくかつ室１
４と同じオーダのサイズの直径をもつことあ好適
である。その中を占めかつ不図示の回路によつて
調節可能の圧力が、圧力の同化とともに増大する
力を、駆動ピストンの膨張行程に抵抗させる。通
常の設備では、この圧力は20〜50バールであるこ
とが好ましい。

後述の説明からさらに理解されるように、容積
２３ａおよび２３ｂの空気圧力は、複合モジユー
ル設備の場合には、PME（外死点）および／また
はモジユール間の位相の変位の調節用のパラメー
タとして用いられるが、後述するように、この位
相の変位は噴射の進みによつても調節できる。

容積２３ａおよび２３ｂ内の空気圧力は、圧縮
中、膨張中に貯えられたエネルギの一部をピスト
ンを駆動するのに変換するためのクツシヨンを形
成する。最後にこの圧縮された空気は、駆動ピス
トンを冷却する為に使用される。

この出力ユニツト９は、熱交換器４４、燃焼室
４２および出力ガスタービン４６を含み、それら
を通つて二次空気流量がこの順序でコンプレツサ
の外方区画２０ａおよび２０ｂから流入する。

熱交換器４４において、圧縮ユニツトから流入
する空気流量のq₂の一部q₄が、タービン４６内で
膨張されたガスの流量q₅によつて加熱される。二
次空気流量の他と部分q₃は、もし必要ならば、タ
ービン４６の第１段目を冷却するのに適切に用い
られる。

燃焼室４２は、工業用ガスタービンに通常用い
られている種類の燃料（蒸留重油、ガス油、天然
ガス、低温蒸留ガスなど）が供給される。

最後に、タービン４６の軸４９は、交流発電
機、コンプレツサまたはポンプのような、有用な
電気または機械的エネレギを発生する回転機械４
８に連結されている。

この設備に使用されている種々の機械の一般構
造は、本文では、それらは本出願人の先行特許に
記載されているので記述されていないが、ここで
は２つの可動装置組立体１５ａおよび１５ｂの動
きを同期させる装置のほかに、駆動ピストンを冷
却させる装置および調整手段のみについて述べ
る。

しかし、実例として、圧力、温度および流量割
合を、数MWの単一モジユールを含む設備用とし
て示せば、出力ユニツト質量流量q₂：約6.5Kg／ｓ出力ターボ内で膨張した燃焼ガスの、熱交換器
４４内への入口部温度575℃、および燃焼質４２
への入口部における空気は、圧力10バールにおい
て175℃である。

圧縮ユニツト自由ピストンモジユールのエンジンの内径：250
mm 自由ピストンモジユールのコンプレツサの内径：
625mm デイーゼルエンジン１４の過給圧：７バール質量流量q₁：約２Kg／ｓ往復動周期：約10Hz ターボコンプレツサのタービン３０の入口空気：
600℃において６バールコンプレツサ３２の圧縮比：3.5／１コンプレツサ３３の圧縮比：1.8／１タービン４６の軸における効率：全負荷において
47〜50％駆動ピストン１２の冷却は、ピストン内側容積
と連通する逆圧容積２３から来る空気との熱交換
によつて適切に行われる。この成果を得るため
に、駆動ピストンのヘツドは第３図に示されるよ
うに構成され、この場合、この形式の設備におい
て、２行程デイーゼルエンジ燃焼室には、出力ユ
ニツト９の燃焼室４２のような工業用ガスタービ
ンに通常用いられている種類の燃料が供給され、
このような燃料の使用によつて、デイーゼルエン
ジン燃焼室１４と直接に接触しているピストン壁
の温度は、比較的高い値に上昇させることが許容
されるという事実が考慮される。

ピストンヘツド５１は、その上部に亘つて、
700℃の温度にも達する表面５０をもつステンレ
ス鋼の熱遮へい部分５２をもつ。この遮へい部分
は、ピストンヘツド内にはめ込まれ、かつナツト
６４によつてピストン内側のスペーサ６２上には
め込まれた円筒形付加物６７をもつ。

ピストンヘツドには一連の冷却空気取入れ孔５
５ａおよび空気排出孔５６が貫通している。スク
リユ結合または溶接されたリング５７によつて形
成されたダクト５９が孔５５ａと５６とを連通さ
せている。冷却空気は、環状の容積２３（第２図
の容積２３ａまたは２３ｂ）を通りピストンヘツ
ドに流入し、孔５５ａ、ダクト５９および孔５６
を通り、次いで環状の容積６９を通り、連続的に
スリツトや孔を通つて、チユーブ５８の内側５５
に達する。ドレン孔５３がダクト５９をこの流れ
の下流と連通させる。

遮へい部分５２とピストンヘツド５１とは、高
温時に数百分の１mmの隙間５４によつてそれらの
接触面の一部分に亘つて分離されている。この隙
間はピストンの運動中にそこを流れる空気によつ
遮へい部分とピストンヘツドとの間に付加的な熱
抵抗を提供する。かくして、分割された溝１００
の区域においてピストンヘツドのすぐれた冷却が
得られる。しかし、圧力の慣性力を伝達するため
に、中央区域６８内は完全な接触が提供し続けら
れる。

孔５５ａおよび５６を通つて到来する逆圧容積
２３からの冷却空気は、水循環部分６５をもつ冷
却熱交換器の両側に１組の弁６０および６１が配
設されているために、ピストンの運動そのものに
よつて流動される。弁−冷却器組立体はフレーム
５９に固定され、かつチユーブ５８内を活動する
固定チユーブ６６を通して空気を供給される。

２つの可動装置組立体を同期させかつ停止時に
おいてその移動を許すために、自由ピストン設備
は一般に、機械的装置（ラツクと歯車、ニユルン
ベルクの鋏、エンドレススクリユーなど）を含
む。第４図に示された設置では、これらの装置は
少なくとも１つの液圧システムによつて置換され
ている。

第４図に示された可動装置組立体１５ａおよび
１５ｂのコンプレツサピストン１８ａおよび１８
ｂは、各々の断面に差のあるコンプレツサピスト
ン１７ａおよび１７ｂを含み、行程センサ９１ａ
および９１ｂによつて駆動される調整回路から起
り得る漏洩を補うために、運転中に供給される２
つの密封された液圧室１９ａおよび１９ｂ内に突
入する。

可動装置組立体１５ａおよび１５ｂに作用する
力が非対称である場合、このシステムは液圧室１
９ａおよび１９ｂ内に異な液圧を生じ、これによ
り可動装置組立体の運動の同期生を再設定しよう
とする。

停止時には、この可動装置組立体は、始動前に
空にされた中央密封液圧室２１内に移動用の油圧
２４を導入して外方へ「移動」される。内方への
「移動」は、空所２３ａおよび２３ｂ内に空気圧
力を供給することによつて達成される。両方向へ
の円滑な移動運動を提供する目的で、ループ（不
図示）が移動用油および移動用空気圧力を調整す
るために配設される。

上記形式の設備を調節するシステムはつぎの体
系順序で機能しなければならず、すなわち、 (1) 迅速な調整（たとえば20ｍsecの時定数）に
よつてPMEの位置である外向きの行程の振幅
を制御し、 (2) やや迅速な調整（たとえば１ｍsec）によつ
て内向き行程（PMI）の振幅を制御し、 (3) もし設置が2π／Ｎの位相差を有するＮ個の
モジユールを有する場合、Ｎ個のモジユール間
の正しい位相を維持するために、先行する調整
装置の応答時間（例えば10sec）に対して遅い
対応時間をもつようにさせ、 (4) 同様に長い応答時間（例えば10esc）をもつ
てタービン４６の軸に対する出力要求に従わせ
る。

これらの機能を果すための回路の構造について
以下に述べる。

外向き行程の調整この調整は、サイクルごとに実施されなければ
ならず、かつPMEの位置を入力パラメータ、お
よび噴射された燃料量を制御パラメータとして用
いる。その目的は、負荷に応じた或る基準値にお
けるPMEの真の位置を維持するためである。こ
の結果を得るために、入力パラメータの測定後に
できる限り僅かな遅れで制御パラメータ（ポンプ
における噴射「ノツチ」）を調節することが重要
であり、したがつてサイクルタイムの35％を越え
ない遅延内で、噴射に対して単純に測定に従う所
要の修正を遂行することが適切である。

この結果を得るために、この修正は、今まで行
われたように常にノツチの増加の方向になされる
のが有利である。しかし、先行するサイクルに対
してノツチを増加するのと同様に減少することも
できるように、本発明の装置は、噴射に際して、
１つのサイクルから次のサイクルに順次に必要な
最大の減少を組織的に実施する。従つて必要な修
正は常に、正符合である。

この装置は第５図に示されるように構成され、
かつモータ駆動式低圧燃料ポンプ１７と噴射ポン
プ７２をもつ燃料回路、高圧ポンプ７４と電気式
ノツチ調節回路７８および噴射制御入力部８０を
もつ噴射駆動ユニツト７６で構成された出力液圧
回路を含む。

この調整回路は厳密に言えばデジタル方式であ
る。この回路はPME基準値を提供する制御デス
ク８２を含む。PMEの真の値は、真のPMI値を
提供するデジタル式位置センサ９１によつて提供
され、かつ噴射の開始に対しは稼働装置組立体の
通路上の「信号」と速度によつて提供される。後
者の情報は、噴射時に行われる修正を決定する電
気ユニツト８６からのデータを形成する。ノツチ
調節ユニツト７８は増加作用をもちかつ液圧ポン
プに連結されたステツピングモータを含んでもよ
い。また、ユニツト８６の入力８８に各噴射のた
めのノツチの有効値の信号を送る位置センサ８９
を含む。

噴射指令は、ユニツト８６によつて噴射開始弁
９０に送られ、この弁はこの噴射指令パルスを駆
動ユニツト７６に増幅して送る電気・液圧変換装
置を形成する。

調整装置の作用モードは第６図に示されてい
る。PMIからｎ番目を通過したのちのノツチの
予備的減少が９２で示されている。次に、 t₀からt₁（PMIへの通過）は、データの処理が
行われ、これについでPMEの新しい値がられ、 t₁からT₂は、そのままノツチを維持または増加
させることによつてノツチの値の新規の調節が行
われ、 t₂からt₃は、噴射の開始までの利用できる時
間、 t₃から噴射し、 t₄でPMIを通過し、かつ検出および測定が行わ
れる。

PMIの調整デイーゼルエンジン１４の吸気室３８内、すな
わち一次コンプレツサ区画の出口部を占める圧力
p₁は、すべての速度において、回転型コンプレツ
サ３２の出口部、すなわちコンプレツサ内方区画
の入口部を占める圧力P₂よりも大きい値を保つ。
これらの状態の下で、PMIは、回転型コンプレ
ツサ３２の出口部に外方コンプレツサ区画２２の
１つを組み合わされた吸気室３８を接続するバル
ブ９４により、二次回路に一次空気流を転換する
ことによつて、第７図に略図された装置に従つて
調整される。PMI９１の測定によつて制御され
る弁９４は、全負荷において閉じられ、部分負荷
において開かれ、一次区画２２ａおよび２２ｂの
空圧抵抗を減ずることによつてPMIを減少させ、
これが閉じるとその空圧抵抗の増加によつて
PMIを増加させる。

モジユールの相対位相の調整噴射のわずかな進みの変化は稼働装置組立体の
往復動周期を変更させることができる。そのうえ
Ｎモジユールを設備した設備においては、2π／
Ｎという正規の位相差を維持することいよつて互
いに位相を一致させることが望ましいから、この
正規の位相差は主モジユールを選択することによ
つて有効に維持できる。つぎに電気ユニツト８６
が、主モジユールのPMIを通過する時刻と他の
モジユール（従属モジユール）の通過する時刻と
の比較を行い、それぞれに位相差Ｋ×2π／Ｎ（Ｋ
＝１、２、…Ｎ−１）がそれぞれ定められかつそ
の結果噴射の進みに作用する。

従属モジユールの位相差を得る他の方法は、容
積２３を占めている逆圧を調節することである。

出力ユニツトのタービン軸の負荷指令への適応出力タービンの軸に対するネツトワークからの
負荷指令に帯する対応が、第５図の線図によつて
提供され、これはこの逆圧の測定値100の関数と
して容積２３を占める逆圧を調整することによつ
て行われる。

Ｎ個のモジユールをもつ設備において、2N個
の逆圧室２３が共通容積９８によつて互いに接続
され、これはネツトワークから指令を受けると、
減圧装置１０４を介して容積１０６に圧縮空気が
送られ、また減圧装値１０５を介して容積１０８
に排出される。センサ９１によつて測定された
PMIを通過することによつて制御される電動弁
９６が、各容積２３を短時間、共通容積９８と連
通状態にさせ、これによつてその中に個々の増加
によつて外部の負荷指令に対応する逆圧を発生さ
せる。逆圧のこれらの変動は可動装置組立体の
PMIを修正し、したがつてPMEの上記調整方法
に従つて負荷に対し燃料ノツチを適応させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を構成する、高
度に過給されたクランク連結桿式デイーゼルエン
ジンを含む複流式設備の圧縮ユニツトの構成図で
あり、第２図は、本発明の一実施例による自由ピ
ストン式デイーゼルモジユールから構成された設
備内のガス流を示す図であり、第３図は、第２図
の設備で可能な駆動ピストンを冷却する回路を示
す簡単化された断面図であり、第４図は、第２図
の設備で使用可能な自由ピストンモジユールの２
つの可動装置組立体の運動を同期させる好適な液
圧システムの概略図であり、第５図は、第２図の
設備に使用可能なPME調整システムのブロツク
線図であり、第６図は、第５図のシステムに用い
られたラツク「ノツチ」を制御する方法の説明図
であり、第７図は、多重モジユール設備の場合に
おける荷重、および様相の関数として示された調
整方法のブロツク図である。

Claims

【特許請求の範囲】１おのおのがデイーゼルピストンとコンプレツ
サピストンで形成された２個の直線可動装置組立
体を有し、各コンプレツサピストンは２個のコン
プレツサ区画を形成し、該コンプレツサ区画は内
方の一次の区画と外方の二次の区画を含み、さら
にデイーゼルピストンがデイーゼル室を形成す
る、少なくとも１個のデイーゼルサイクルのフリ
ーピストンモジユールと、デイーゼル室からの排気を供給される膨張ター
ビンと、該膨張タービンにより駆動され、大気を
吸入するように連結され、前記内方の一次の区画
へ一次の空気流を給送する一次の回転型コンプレ
ツサと、大気を吸入するように連結され、前記外
方の二次の区画へ二次の空気流を給送する二次の
回転型コンプレツサとを有する、前記モジユール
を過給するためのターボブロワ装置を含む圧縮ユニツトと、前記外方の区画から少なくとも二次の空気流の
一部を受けるように接続された空気吸入口を有す
る燃焼室装置、および前記設備の出力を送出する回転出力軸を有し、
かつ前記燃焼室からの燃焼ガスを受けるように接
続された入口部を有するタービン装置を備えた出
力ユニツトを含むエネルギ発生設備。２出力ユニツトとタービンからの排出ガス流q₅
が熱交換器４４内の空気流q₄を加熱し、二次空気
流の小部分q₃が前記タービン４６の１段または複
数段を冷却するのに用いられることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載のエネルギ発生設
備。３コンプレツサ区画２２ａ，２２ｂによつて発
生された一次空気流が冷却器３７ａおよび３７ｂ
を通り、吸気および掃気の２列のポート４０およ
び４１を通つてデイーゼルエンジン室１４を過給
し、エンジン室１４の中心に最も近いポート４１
は、少なくとも１つの吸気パイプ３９を通つて吸
気ポートから最も遠い一次コンプレツサ区画２２
ｂによつて給気され、エンジン室１４から最も遠
いポート４０は、吸気室３８を通つて隣接するコ
ンプレツサ区画２２ａによつて給気され、冷却器
３７ａおよび３７ｂは、対応するコンプレツサ区
画２２ａ，２２ｂの空所内に全体または一部を、
かつ１組の送出弁１９ａおよび１９ｂの手前に好
適に配設されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載のエネルギ発生設備。４可動装置組立体１５ａ，１５ｂのそれぞれ
が、該組立体の膨張行程に抗する逆圧空気が占め
ている可変容積の室２３ａおよび２３ｂを有し、
それにより膨張エネルギの一部を圧縮エネルギに
変換し、前記逆圧が指令出力の関数として調整シ
ステムによつて調整されることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載のエネルギ発生設備。５駆動ピストン１２が、室２３からの空気流に
よる冷却回路を有し、加圧空気がピストンの運動
そのものによつて冷却用空気の循環を許す組をな
す逆止弁６０および６１の間の室２３内に配設さ
れた冷却装置６５を通過するときに冷却されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載のエ
ネルギ発生設備。６２つの可動装置組立体１５ａ，１５ｂの運動
が、それぞれ可動装置組立体１５ａ，１５ｂのコ
ンプレツサピストン１８ａ，１８ｂに接続された
断面に差のある２つのプランジヤピストン１７
ａ，１７ｂをもつ液圧システムによつて同期さ
れ、前記プランジヤピストンが、行程検出センサ
９１ａ，９１ｂによつて駆動される調整回路から
の漏洩を補うために、運転中に給送される２つの
密封された液圧室内に突入することを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載のエネルギ発生設
備。７可動装置組立体の室２３ａ，２３ｂ内に空気
圧力を発生させることによつて可動装置組立体を
外方へ移動させる、運転中は空にされる中央液圧
室２１を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
６項に記載のエネルギ発生設備。８各モジユールが個々の調整システムを有し、
該システムが、燃料「ノツチ」に作用することによつて外死点
（PME）の測定から見出される、低い時定数をも
つ可動装置組立体の、外向き行程の振幅の監視と
制御を確実にし、たとえば秒のオーダの高い時定数をもつ可動装
置組立体の内向き行程の振幅の監視と制御であつ
て、この制御が回転型コンプレツサ３２の出力と
連係した吸気室３８を配置することによつて確実
に実施され、たとえば10秒の長い時定数をもつ指令出力の関
数として室２３内を占めている逆圧力の監視と制
御を確実にすることを特徴とする数個の自由ピス
トンモジユールを含む特許請求の範囲第３項に記
載のエネルギ発生設備。９調整システムが、１つのモジユールまたは各
モジユールに対し、各噴射に追従して駆動シリン
ダ内に燃料を噴射るポンプのノツチを組織的に減
少させる装置、および次に、外死点の基準値と先
行するサイクル中に測定された実際の値との間の
差異に応答して、可能な増加によつてノツチを修
正する装置を含むことを特徴とする特許請求の範
囲第１項と３項のいずれか１項に記載のエネルギ
発生設備。１０調整システムが、駆動ピストンの後方の室
２３ａ，２３ｂ内を占めている逆圧力を調整する
装置、あるいは１つの主モジユールの周期数に対
して（Ｎ−１）従モジユールの周期数を徐々に変
更し、かつ数秒のオーダの長い時定数をもつＮモ
ジユール間で、2π／Ｎの位相の変位を得るため
に噴射の進みを調節する装置を含むことを特徴と
するＮモジユール（Ｎは１より大きい）を含む特
許請求の範囲第１項に記載のエネルギ発生設備。