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"Moteur à combustion interne avec génératrice, en particulier pour véhicules".
Pour les moteurs à combustion interne qui action- nent une génératrice, on sait qu'on peut faire en sorte que la vitesse du moteur à combustion interne se règle automatiquement sur une valeur réglable, en compensant les variations de char- ge dans la z8ne des petites charges par une variation de l'ar- rivée du combustible, tandis que les variations aux charges plus élevées sont réglées par une action sur l'excitation de la génératrice, l'arrivée complète du combustible ayant encore lieu pendant le réglage. Ceci a l'inconvénient de provoquer de grandes fluctuations de vitesse-pendant le réglage, ce qui fait que le réglage traine en longueur.
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On a constaté qu'il est avantageux, à toutes les char- ges, de provoquer par le réglage non seulement une variation ra- pide de l'excitation de la génératrice, mais encore d'agir sur l'arrivée du combustible pour accélérer l'opération pendant le réglage. Conformément à l'invention on obtient ce résultat non seulement grâce à ce qu'il est prévu un dispositif de commande qui comporte un dispositif de refoulement dépendant de la vites- se du moteur à combustion interne et relié à une canalisation, dispositif de commande qui, sous l'action d'un point d'étrangle- ment de la canalisation, au moyen d'un piston moteur relié à celle-ci agit automatiquement de façon telle sur la résistance réglant l'excitation de la génératrice que la vitesse du moteur à combustion interne conserve une valeur réglable,
mais encore grâce à ce qu'un dispositif dépendant de la vitesse du moteur à combustion interne agit sur l'organe de réglage de l'arrivée du combustible, pendant le réglage, dans le sens opposé aux va- riations de vitesse qui se produisent pendant le réglage. Le piston moteur qui agit sur la résistance de réglage peut agir sur l'organe de réglage de l'arrivée du combustible, lorsque la résistance de réglage est mise hors circuit gour qu'on puis- se réduire cette arrivée de combustible entre la valeur réglée et la consommation à vide.
Deux exemples de réalisation de l'invention sont représentés schématiquement dans le dessin annexé :
La fig. 1 représente un dispositif de réglage conforme à l' invention.
La fige 2 est une variante de la fig. 1.
Le moteur à combustion interne 1 entraine la gé- nératrice et la génératrice auxiliaire 3. celle-ci produit le courant d'excitation pour la génératirce 2 qui toutefois peut aussi être excitée en dérivation ou séparément par une source de courant quelconque. Une résistance de réglage 5 ser- vant à faire varier l'excitation eat montée dans le cirauit d'excitation 4 de la génératrice 2. Le dispositif de manoeuvre
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de la résistance de réglage 5 est constitué par un servo-mo- teur dépendant de la vitesse du moteur à combustion interne et-entraîné par ce moteur, la pompe à engrenages 6 et la cana- lisation 7, 7'.
elle-ci comporte d'une part le point d'étran- glement qui provoque le réglage automatique de la vitesse, l'écoulement du fluide sous pression refoulé dans la canalisa- tion 7,7' par la pompe à engrenages 6 étant réglé au point d'étranglement 8 au moyen de l'aiguille 9 qui est reliée au levier 10. D'autre part, le piston moteur 14. qui se meut dans le cylindre 13, est relié par l'intermédiaire du conduit 11 et du tiroir de distribution 12 et il agit sur la résistance de réglage 5 au moyen de la tige de piston 15 et du levier de contact 16. En vue du réglage du tiroir de distribution12 le cylindre 18 du piston moteur 19 est relié à la canalisation 7 au moyen du conduit 17.
Le piston moteur 19 est chargé par le ressort 20-et sa tige 21 agit simultanément sur le levier 22 de l'organe de réglage du combustible de la pompe à combus- tible 23.
Le fonctionnement est le suivant :
Le dispositif de commande dépendant de la vitesse du moteur à combustion interne, et comprenant la pompe 5, la canalisation 7,7', le point d'étranglement 8, le tiroir de dis- tribution 12 et les pistons moteurs 14 et 19, règle automatique- ment l'excitation de la génératrice 2 de façon que la vitesse du moteur à combustion interne 1 conserve une valeur réglable.
Lorsque la charge du moteur à combustion interne 1 baisse par exemple, le courant d'induit de la génératrice 2 diminuant, la vitesse du moteur à combustion interne 1 augmente d'abord et par conséquent aussi la vitesse de la pompe à engrenages 6.
Comme la position de l'aiguille 9 reste invaria- ble, l'écoulement du fluide au point d'étranglement 8 reste sensiblement le même. L'augmentation du débit de la pompe 6 par suite de l'augmentation de la vitesse provoque une augmen- tation de pression en amont du point d'étranglement 8 dans la canalisation 7, ce qui fait que le piston moteur 19 etle tiroir de distribution 12 sont abaissés. Le fluide pénètre ainsi dans
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le cylindre 13 et soulève le piston moteur 14. Ce piston réduit alors la résistance 5 montée dans le circuit d'excitation 4, en agissant sur le levier de contact 16. L'augmentation d'excita- tion signifie une augmentation de charge pour le moteur à com- bustion interne 1, dont la vitesse diminue maintenant de nouveau.
Immédiatement après, le débit de la pompe à engrenages 6 et la pression dans la canalisation 7 diminuent à leur tour, ce qui fait que le piston moteur 19 monte, que le tiroir 12 re- vient à sa position médiane et que l'arrivée du fluide au piston moteur 14 est coupée, dès que le moteur à combustion interne 1 a atteint de nouveau la vitesse réglée au moyen du levier 10.
Pendant ce réglage, le dispositif dépendant de la vites- se du moteur à combustion interne, le piston moteur 19, agit en putre sur l'organe de réglage 22 de l'arrivée du combustible dans un sens opposé aux fluctuations de vitesse qui se produisent pendant le réglage, car lorsque la vitesse augmente, l'arrivée du combustible diminue à cause de l'entrainement du levier 22 par le piston moteur 19 qui descend, tandis que lorsque la vi- tesse diminue jusqu'à la valeur réglée dans la deuxième moitié du réglage l'arrivée du combustible augmente par suite du rap- pel du levier 22 à, sa position primitive. Lorsque la charge aug- mente, les opérations ont lieu dans le sens opposé.
Le fluide sortant au point d'étranglement 8 est ramené dans la circulation de la pompe 6. La sortie du tiroir de dis- tribution 12 est également reliée à ce conduit de retour 7'. A toutes les vitesses du moteur à combustion interne 1 la pression est la même en amont du point d'étranglement 8 dans la canalisa- tion 7. Comme on fait varier l'écoulement au point d'étranglement 8 au moyen du levier 10 et de¯ l'aiguille 9, l'augmentation de la section d'édoulement au point d'étranglement 8 compense l'augmen- tation de débit de la pompe 6 aux vitesses plus grandes. A la po- sition médiane du tiroir 12 correspond toutefois,à toutes les vi- tesses,la même charge du piston 19 par le ressort 20, ce qui fait que cette position médiane ne peut s'établir que pour une seule et même pression dans le cylindre 18.
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Lorsqu'une section d'écoulement constante est établie au point d'étranglement 8, le réglage de la vitesse du moteur à combustion interne 1 peut avoir lieu par variation dela ten- sion initiale du ressort 20, ce qui fait que, pour les vitesses plus grandes, le ressort 20 est plus fortement tendu et qu'il s'établit dans la canalisation 7 une pression plus haute que pour les petites vitesses.
En outre.le liston moteur 19 peut servir exclusivement au réglage de la position du tiroir de distribution 12 et l'arrivée du combustible peut être réglée de façon connue au moyen d'un régulateur centrifuge entrainé par le moteur à combustion interne, la tension de l'ensemble de ressorts qui charge le régulateur à force centrifuge va- riant avantageusement simultanément de façon-connue lorsque la vitesse est réglée au -moyen du levier 10 ou d'autre façon.
Enfin l'arrivée du combustible peut encore être coupée au moyen d'un régulateur de sûreté pour limiter la vitesse ma- xima du moteur à combustion interne.
Le dispositif de commande peut aussi comporter un régulateur centrifuge dépendant de la vitesse du moteur à combustion interne, un tiroir de distribution sur lequel agit ce régulateur, avec son piston moteur, et le réservoir ou dispositif analogue fournissant le fluide sous pression. En- fin le levier 10 de réglage du point d'étranglement 8 peut être commandé à distance. Au lieu de l'application d'un fluide gazeux ou liquide, le dispositif de refoulement peut produire entre ce dispositif et le point d'étranglement ménagé dans la canalisation une dépression servant à agir sur la position du piston moteur, le courant de gaz ou de liquide circulant alors dans le sens indiqué par les flèches en traits interrom- pus.
L'invention assure cet avantage que le couple du mo- teur à combustion interne est maintenu automatiquement cons- tant lorsque le courant d'induit de la génératrice & varie et aux différentes vitesses, et qu'on évite ainsi une surcharge
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du moteur Diesel.
comme¯la circulation permanente du fluide dans la canalisation 7,7' assure un déplacement rapide du pis- ton 14 et par conséquent du lev ier de contact 16 au moment de l'ouverture du tiroir de distribution 12, contrairement aux dispositifs de réglage dans lesquels le fluide est au repos en amont du tiroir de distribution entre les diverses opérations de réglage, on a l'avantage que la variation d'ex- citation peut suivre la variation du courant d'induit assez rapidement pour éviter que la position de réglage ne soit dé- passée. Pour les véhicules ceci a l'avantage d'éviter les fluctuations dangereuses de l'effort de traction et leurs in- convénients pour les attelages des véhicules.
Comme un autre dispositif dépendant de la vitesse du moteur à combustion interne agit sur l'organe de réglage de.l'arrivée du combustible, pendant le réglage, .dans un sens opposé aux fluctuations de la vitesse, ceci a l'avantage par- ticulier qu'il est non seulement possible de maintenir les fluctuationsde vitesse à une petite valeur, mais encore que le réglage a lieu rapidement.
Dans la fig. 2 le piston 19 déplace la tige 25 du tiroir de distribution 12 au moyen du levier 26 dont on peut faire varier le pivot 27, le cas échéant par une commande à distance, pour régler la vitesse du moteur à combustion interne, au moyen de la tige filetée 28 et du pigeon 29. tandis que le point d'étranglement 8 a une section invaria- ble. Le levier 30 qui sert à régler la position de l'organe de réglage pour l'arrivée du combustible à la pompe à combuse- tible 23 par l'intermédiaire de la biellette 31 et du levier 22. est relié à la tige 25 du tiroir.
Lorsque le pivot 27 est déplacé vers le haut par la rotation de la tige 28, le tiroir 12 monte d'abord, ce qui a pour effet d'abaisser le piston 14 et de réduire l'exci- tation en ajoutant de la résistance. L'augmentation subsé- quente de la vitesse du moteur à combustion interne 1 aug-
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mente la pression dans la canalisation 7 en amont du point d'étranglement 8. En raison de l'augmentation de la charge du piston 19 il s'établit une nouvelle position d'équilibre I pour le levier 26, le tiroir 12 revenant à sa position mé- diane. Un déplacement du pivot 27 vers le bas provoque par exemple l'établissement de la position d'équilibre II pour le levier 26 pour une vitesse plus petite du moteur à com- bustion interne 1.
En outre, le pivot 32 du levier 30 constitue l'une des extrémités du levier à deux bras 33, qui tourne autour du pivot fixe 34 et dont l'autre extrémité est fixée à la tige 35. Pendant le déplacement du levier de contact 16 de la résistance 5 la tige 35 coulisse dans la do uille 36 mon- tée sur le levier de contact 16, jusqu'à la butée 37, après quoi, le piston 14 continuant à monter, la tige 35 monte en surmontant l'action du ressort antagoniste 38 et en abais sant le pivot 32 et par conséquent le levier 22.
La butée 37 est réglée au moyen de la pièce 39 de façon que le piston moteur 14 qui agit sur la résistance de réglage 5-n'agisse sur l'organe de réglage de l'arrivée du combustible, le le- vier 22,- et ne réduise l'arrivée du combustible de la valeur établie àla consommation de marche à vide, qu'après la mise hors circuit de la résistance 5, c'est à dire à partir de la position III du levier de contact 16, lorsque ce dernier ne passe plus que sur la barre de contact 42.
Ceci à l'avan- tage de s'opposer à une nouvelle diminution de la charge du moteur à combustion interne 1 par-, réduction de l'arrivée du combustible, au moment de l'établissement de l'excitation complète après la mise hors circuit de la résistance 6, et de maintenir automatiquement la vitesse du moteur à combus- tion interne, jusqu'à la marche à vide, à la valeur qui a été établie,/
Dans la fig. 2 le tiroir de distribution 12 fonction- ne dans le tiroir tubulaire 40 qui comporte les ouvertures d' entrée et de sortie commandées par le tiroir 12 et qui peùt
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être déplacé au moyen de la tige 41 par une tringlerie non représentée.
En déplaçant le tiroir tubulaire 40 ou les arêtes de distribution coopérant avec le tiroir 12,on fait varier le couple du moteur à combustion interne 1, car la position médiane du tiroir de distribution 12 varie, et par conséquent aussi la position des leviers 30 et 22, ce qui provoque une variation de l'arrivée du combustible.
On peut d'ailleurs aussi obtenir un réglage du cou- ple en faisant variable, de façon connue, l'organe de liai- son entre le levier 22 qui règle l'arrivée du combustible et le tiroir de distribution 12 du piston moteur 14 qui rè- gle l'excitation. Le levier de réglage de la vitesse du mo- teur à combustion interne est combiné avantageusement avec un dispositif de réglage du champ de la génératrice ou enco- re un dispositif de réglage du champ de l'excitatrice, ou les deux, ce qui fait qu'on obtient, pour l'excitation de la génératrice 2, un réglage approché correspondant aux dif- férentes vitesses et que la résistance-5 n'a plus besoin d'assurer que le réglage précis, ce qui fait qu'elle peut comporter des dégrés plus précis ou qu'elle peut être plus petite.
En outre, pour les véhicules, il peut y avoir en plus de la résistance de-réglage 5, dans le circuit d'exci- tation de la génératrice 2 une autre résistance pouvant être mise en circuit depuis le poste du mécanicien, pour que le personnel de service puisse être maître, pendant la marche, de la vitesse maxima du véhicule, vitesse qui s'établit au- tomatiquement.
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"Internal combustion engine with generator, in particular for vehicles".
For internal combustion engines which operate a generator, it is known that the speed of the internal combustion engine can be made to be automatically adjusted to an adjustable value, by compensating for variations in load in the zone of small loads by a variation of the fuel arrival, while the variations at higher loads are regulated by an action on the excitation of the generator, the complete arrival of fuel still taking place during the adjustment. This has the disadvantage of causing large fluctuations in speed during adjustment, which causes the adjustment to lag.
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It has been found that it is advantageous, at all loads, to cause by the adjustment not only a rapid variation of the excitation of the generator, but also to act on the arrival of fuel to accelerate the flow. operation during setting. In accordance with the invention, this result is obtained not only by virtue of the provision of a control device which comprises a delivery device depending on the speed of the internal combustion engine and connected to a pipe, which control device. , under the action of a choke point of the pipe, by means of a motor piston connected to the latter acts automatically in such a way on the resistance regulating the excitation of the generator as the speed of the engine internal combustion maintains an adjustable value,
but also thanks to the fact that a device depending on the speed of the internal combustion engine acts on the fuel supply regulator, during the regulation, in the opposite direction to the speed variations which occur during adjustment. The motor piston which acts on the adjustment resistor can act on the fuel supply adjustment member, when the adjustment resistor is switched off, so that this fuel supply can be reduced between the set value. and empty consumption.
Two exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the appended drawing:
Fig. 1 shows an adjustment device according to the invention.
Figure 2 is a variant of FIG. 1.
The internal combustion engine 1 drives the generator and the auxiliary generator 3. this produces the excitation current for the generator 2 which, however, can also be energized in shunt or separately by any current source. An adjustment resistor 5 used to vary the excitation is mounted in the excitation circuit 4 of the generator 2. The operating device
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of the adjustment resistor 5 is constituted by a servomotor depending on the speed of the internal combustion engine and driven by this engine, the gear pump 6 and the pipe 7, 7 '.
it comprises on the one hand the choke point which causes the automatic speed adjustment, the flow of the pressurized fluid discharged into the pipe 7,7 'by the gear pump 6 being regulated at choke point 8 by means of the needle 9 which is connected to the lever 10. On the other hand, the motor piston 14. which moves in the cylinder 13, is connected via the conduit 11 and the valve distribution 12 and it acts on the adjustment resistor 5 by means of the piston rod 15 and the contact lever 16. With a view to adjusting the distribution spool 12, the cylinder 18 of the motor piston 19 is connected to the pipe 7 by means of the led 17.
The motor piston 19 is loaded by the spring 20 and its rod 21 acts simultaneously on the lever 22 of the fuel regulator of the fuel pump 23.
The operation is as follows:
The control device depending on the speed of the internal combustion engine, and comprising the pump 5, the pipe 7,7 ', the choke point 8, the distributor spool 12 and the engine pistons 14 and 19, regulates automatically the excitation of the generator 2 so that the speed of the internal combustion engine 1 maintains an adjustable value.
When the load of the internal combustion engine 1 decreases, for example, the armature current of the generator 2 decreases, the speed of the internal combustion engine 1 first increases and therefore also the speed of the gear pump 6.
Since the position of needle 9 remains invariable, the flow of fluid at the constriction point 8 remains substantially the same. The increase in the flow rate of the pump 6 as a result of the increase in speed causes an increase in pressure upstream of the throttle point 8 in the pipe 7, so that the motor piston 19 and the valve spool 12 are lowered. The fluid thus penetrates into
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the cylinder 13 and lifts the motor piston 14. This piston then reduces the resistance 5 mounted in the excitation circuit 4, by acting on the contact lever 16. The increase in excitation means an increase in load for the driver. internal combustion engine 1, the speed of which is now reduced again.
Immediately thereafter, the output of the gear pump 6 and the pressure in the line 7 in turn decrease, which causes the motor piston 19 to rise, the spool 12 to return to its middle position and the arrival of the pump. fluid to the motor piston 14 is cut off as soon as the internal combustion engine 1 has again reached the speed set by means of the lever 10.
During this adjustment, the device depending on the speed of the internal combustion engine, the driving piston 19, acts as a putre on the adjustment member 22 of the fuel supply in a direction opposite to the speed fluctuations which occur. during the adjustment, because when the speed increases, the arrival of fuel decreases because of the driving of the lever 22 by the motor piston 19 which goes down, while when the speed decreases to the value set in the second half of the adjustment the arrival of fuel increases as a result of the return of the lever 22 to its original position. When the load increases, operations take place in the opposite direction.
The fluid leaving the throttle point 8 is returned to the circulation of the pump 6. The outlet of the distribution spool 12 is also connected to this return duct 7 '. At all speeds of the internal combustion engine 1 the pressure is the same upstream of the choke point 8 in the pipe 7. As the flow at the choke point 8 is varied by means of the lever 10 and ¯ needle 9, the increase in flow section at the choke point 8 compensates for the increase in flow rate of pump 6 at higher speeds. However, at the middle position of the spool 12 corresponds, at all speeds, the same load of the piston 19 by the spring 20, which means that this middle position can only be established for one and the same pressure in the spring. cylinder 18.
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When a constant flow cross-section is established at the throttle point 8, the speed control of the internal combustion engine 1 can take place by varying the initial tension of the spring 20, so that for the speeds larger, the spring 20 is more strongly tensioned and a higher pressure is established in the pipe 7 than for low speeds.
In addition, the engine strake 19 can be used exclusively for adjusting the position of the distribution spool 12 and the fuel supply can be regulated in a known manner by means of a centrifugal regulator driven by the internal combustion engine, the voltage of the set of springs which loads the governor with centrifugal force advantageously varying simultaneously in a known manner when the speed is adjusted by means of the lever 10 or otherwise.
Finally, the arrival of fuel can also be cut off by means of a safety regulator to limit the maximum speed of the internal combustion engine.
The control device may also include a centrifugal regulator depending on the speed of the internal combustion engine, a distribution spool on which this regulator acts, with its driving piston, and the reservoir or similar device supplying the pressurized fluid. Finally, the lever 10 for adjusting the choke point 8 can be controlled remotely. Instead of the application of a gaseous or liquid fluid, the delivery device can produce between this device and the constriction point formed in the pipe a depression serving to act on the position of the driving piston, the gas flow or of liquid then circulating in the direction indicated by the arrows in broken lines.
The invention ensures this advantage that the torque of the internal combustion engine is automatically kept constant when the armature current of the generator varies and at different speeds, and thus overloading is avoided.
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of the diesel engine.
as the permanent circulation of the fluid in the pipe 7,7 'ensures a rapid displacement of the piston 14 and consequently of the contact lever 16 at the time of the opening of the distribution spool 12, unlike the adjustment devices in which the fluid is at rest upstream of the distribution spool between the various adjustment operations, we have the advantage that the variation of excitation can follow the variation of the armature current quickly enough to prevent the adjustment position is not exceeded. For vehicles this has the advantage of avoiding dangerous fluctuations in tractive effort and their disadvantages for vehicle couplings.
As another device depending on the speed of the internal combustion engine acts on the fuel supply regulator during the regulation in a direction opposite to the speed fluctuations, this has the advantage of In particular, it is not only possible to keep the speed fluctuations small, but also that the adjustment takes place quickly.
In fig. 2 the piston 19 moves the rod 25 of the distribution spool 12 by means of the lever 26, the pivot 27 of which can be varied, if necessary by a remote control, to adjust the speed of the internal combustion engine, by means of the threaded rod 28 and pigeon 29. while the choke point 8 has an invariable section. The lever 30 which is used to adjust the position of the adjusting member for the arrival of fuel to the fuel pump 23 via the rod 31 and the lever 22. is connected to the rod 25 of the spool. .
As the pivot 27 is moved upward by the rotation of the rod 28, the spool 12 first rises, which has the effect of lowering the piston 14 and reducing the excitation by adding resistance. The subsequent increase in the speed of the internal combustion engine 1 increases
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lies the pressure in the pipe 7 upstream of the choke point 8. Due to the increased load on the piston 19, a new equilibrium position I is established for the lever 26, the spool 12 returning to its middle position. A downward movement of the pivot 27, for example, causes the establishment of the equilibrium position II for the lever 26 for a lower speed of the internal combustion engine 1.
Furthermore, the pivot 32 of the lever 30 constitutes one end of the two-arm lever 33, which rotates around the fixed pivot 34 and the other end of which is fixed to the rod 35. During the movement of the contact lever 16 of the resistance 5 the rod 35 slides in the needle 36 mounted on the contact lever 16, up to the stop 37, after which, the piston 14 continuing to rise, the rod 35 rises, overcoming the action of the antagonist spring 38 and by lowering the pivot 32 and consequently the lever 22.
The stop 37 is adjusted by means of the part 39 so that the motor piston 14 which acts on the adjustment resistor 5 - does not act on the fuel supply adjustment member, the lever 22, - and only reduce the arrival of fuel by the value set to idle consumption after switching off resistor 5, that is to say from position III of contact lever 16, when this the last one only passes on the contact bar 42.
This has the advantage of opposing a further reduction in the load of the internal combustion engine 1 per-, reduction of the arrival of fuel, at the time of establishment of complete excitation after switching off. circuit of resistor 6, and automatically maintain the speed of the internal combustion engine, until no-load, at the value which has been set, /
In fig. 2 the distribution drawer 12 operates in the tubular drawer 40 which has the inlet and outlet openings controlled by the drawer 12 and which can
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be moved by means of the rod 41 by a linkage not shown.
By moving the tubular spool 40 or the distribution ridges cooperating with the spool 12, the torque of the internal combustion engine 1 is varied, because the middle position of the distribution spool 12 varies, and therefore also the position of the levers 30 and 22, which causes a variation in the arrival of fuel.
It is moreover also possible to obtain an adjustment of the torque by varying, in a known manner, the connecting member between the lever 22 which regulates the arrival of the fuel and the distribution spool 12 of the motor piston 14 which. regulates the excitement. The speed control lever of the internal combustion engine is advantageously combined with a generator field adjustment device or an exciter field adjustment device, or both, so that 'one obtains, for the excitation of the generator 2, an approximate adjustment corresponding to the different speeds and that the resistor-5 no longer needs to ensure that the precise adjustment, which means that it may include more precise or that it may be smaller.
In addition, for vehicles, there may be in addition to the adjustment resistor 5, in the generator excitation circuit 2 another resistor which can be switched on from the mechanic's station, so that the service personnel can be in control, while driving, of the maximum speed of the vehicle, which speed is established automatically.