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Un dispositif idéal pour la propulsion des véhicules automoteurs devrait développer un couple élevé aux faibles vitesses.
C'est le cas du moteur électrique à excitation série ; par contre, les moteurs à combustion ont un couple sensiblement constant et néces- sitent de ce fait, l'adjonction d'une boite de vitesse.
Une solution satisfaisante a été trouvée dans le cas de la turbine. Elle consiste à prévoir deux turbines n'ayant aucune' liaison mécanique entre elles, la première turbine actionnant les roues du véhicule, alors.que l'autre actionne un compresseur alimen- tant en air de combustion ou en gaz brûlés la première turbine. On obtient ainsi des caractéristiques convenant bien aux véhicules auto- moteurs, c'est-à-dire un couple moteur qui augmente d'autant plus
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que la vitesse de rotation est plus faible et qui peut, au démar- rage, dépasser deux fois la valeur correspondant à la puissance maximum.
La.présente invention a pour objet un dispositif de propulsion'dans lequel l'élément moteur est à combustion interne et qui présente les caractéristiques désirables indiquées pous haut, .Le dispositif de propulsion comprend en combinai- son un moteur à deux temps qui actionne les roues du véhicule et un groupe compresseur auxiliaire qui est mécaniquement indépendant du moteur à deux temps et fournit à ce dernier l'air de combustion et de balayage.
Le moteur à deux temps se comportant comme des ori- fices qu'on démasque périodiquement, a une perméabilité qui varie peu en fonction de la vitesse. Le débit d'air de balayage fourni par le groupe compresseur peut donc être constant quelle que soit la vitesse du moteur à deux temps. Dans ces conditions, le taux de balayage du moteur est d'autant plus important que sa vitesse de rotation est plus faible.
Or, la puissance fournie par un moteur à deux temps est, pour une vitesse de rotation donnée, une fonction crois- sante du taux de balayage, c'est-à-dire que le couple moteur croît avecce taux de balayage.
Il en résulte que, dans le dispositif de propulsion selon l'invention, le couple moteur croît lorsque la vitesse du moteur diminue et que la puissance reste, de ce fait, sensiblement constante dans une très grande morge de vitesses.
Le dispositif de propulsion selon l'invention est donc particulièrement adapté à la traction automobile et nécessite, dans ce cas, une boite à deux vitesses, alors qu'il aurait fallu une boîte à quatre vitesses avec un moteur à combustion classique.
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Le moteur à deux temps n'a une puissance constante . qu'en supposant le débit d'air de balayage constant, En effet, elle croît avec ce débit d'air de sorte qu'on peut régler la puissance fournie par le moteur à deux temps en faisant varier le débit d'air de balayage.
D'aube part, lorsque le taux de balayage augmente, l'efficacité du balayage diminue, c'est-à-dire que la quantité d'air utilisé pour la combustion augmente, mais que la proportion de l'air qui traverse le moteur en pure perte pour la combustion, par rapport à la quantité d'air totale, augmente également. Le refroidissement est donc amélioré et la tendance à la détonation, dans le cas de moteurs à'explosion, n'est en conséquence pas sensiblement augmentée par l'augmentation du taux de balayage. Le taux de compression qui convient aux vitesses élevées peut ainsi être maintenu aux faibles vitesses, malgré l'augmentation importante de pression moyenne qui . résulte de l'accroissement du taux de balayage.
Le groupe compresseur auxiliaire peut être cons- titué par un compresseur entraîné par un moteur auxiliaire à explo- sion. Ce moteur peut être à deux temps ou à quatre temps.
Le groupe auxiliaire psut également être constitué par un compresseur entraîné par une turbine à gaz ou par un moteur électrique.
Le.moteur auxiliaire, qu'il soit à combustion ou constitué par une turbine peut être utilisé pour entraîner la dynamo fournissant le courant électrique nécessaire aux accessoires du véhi- cule. Cette dynamo peut de son côté être utilisée pour assurer le démarrage du moteur auxiliaire; il suffit de l'alimenter avec le cou- rant de la batterie de manière qu'elle fonctionne comme moteur.
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On peut prévoir des moyens pour établir momentané- ment une liaison mécanique entre le moteur auxiliaire et le moteur
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principal à deux temps, il est ainsi possible d'assurer le démarrage de ce moteur principal,à l'aide du moteur auxiliaire;
Dans le cas où le compresseur est entraîné par une turbine à gaz, celle-ci peut être alimentée, au moins en partie, par les gaz d'échappement du moteur principal; on récupère ainsi une partie des calories perdues dans ce moteur principal.
On a décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention avec référence au dessin annexé dans lequel:
La fig. 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation.
La fig. 2 est un schéma d'un deuxième mode de réalisation.
Tel qu'il est représenté la fig. 1, le disposi- tif de propulsion comprend un moteur à deux temps à quatre cylindres 1, dont on voit en'2 l'arbre de sortie. Il comprend, en outre, un groupe compresseur constitué d'un moteur auxiliaire 3 à piston et fonctionnant selon le cycle à'deux temps, qui entraîne un compresseur 4, ainsi qu'une dynamo 5. Le filtre 6 du compresseur 4 peut fonctionner en silencieuxd'admission.
La tubulure de sortie'7 du compresseur 4 est reliée à l'admission du moteur 3 par une tubulure 8 sur laquelle est placé un papillon 9; elle est également reliéè, d'une part aux différentes tubu- lures d'admission 10 du moteur 1 sur lesquelles sont interposés des papillons 11 et, d'autre part au tuyau d'échappement 12 par une tubulure 13 sur laquelle est interposé un papillon 14. Le papillon 14 est calé sur le môme arbre 15 que-les papillons 11 de manière que le papillon 14 s'ouvre lorsque les papillons 11 se ferment et inversement.
Le moteur 3 peut être relié mécaniquement au mo- teur 1 par des moyens non représentés au dessin.
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Pour effectuer le démarrage du dispositif propul- seur, on connecte la dynamo 5 à la batterie de manière à faire tour- ner cette dynamo et entraîner par celle-ci le moteur 3. Celui-ci étant en fonctionnement, on le relie momentanément mécaniquement au moteur 1 de manière à démarrer ce dernier moteur.
Le'papillon 9 règle le débit d'air qui parvient au moteur auxiliaire 3 et par suite là puissance de ce moteur. Lorsque ce papillon est-ouvert en grand, la puissance du moteur 3 est maximum ainsi que sa vitesse. Le débit d'air fourni par le compresseur 4 est donc également maximum et il en est de même de la puissance fournie par le moteur principal 1.
En fermant le papillon 9, on diminue la puissance et le régime du moteur auxiliaire, donc le débit d'air et la puis- sance du moteur principal 1. A partir d'un certain moment, on manoeuvre également la tige 15 de manière à fermer les papillons 11 et à ouvrir le papillon 14 de sorte que le taux de balayage du mo- teur 1 diminue et il en est de même de la puissance fournie par ce moteur.
Les papillons 9, 11 et 14 étant dans une position donnée, le débit d'air traversant le moteur principal 1 est. sensible- ment indépendant de la vitesse de rotation de ce moteur et la puissance développée varie alors très peu avec la vitesse.
Dans le mode de réalisation de la fig. 2, le compres- seur 4 est entraîné par une turbine 16 qui actionne également la dynamo 5. Le tuyau d'échappement 12 du moteur principal 1 débouche dans une chambre de combustion 17 derrière laquelle est placée une/turbine 16 dont on voit en 18 l'échappement. La chanbre de combustion 17 contient un injecteur 19 dont le débit est asservi par des moyens connus à la vitesse de la turbine 16.
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Lorsque le dispositif est en fonctionnement, les gaz d'échappement du motour 1 actionnent la turbine 16, qui en- traîne lo compresseur 4. A la vitesse maximum de rotation du moteur principal 1, l'ensemble fonctionne avec un apport négligeable de calories dans la chambre de combustion 17.
Si la vitesse du moteur 1 diminue, le débit des gaz d'échappement diminue également de sorte que la vitesse de la turbine 16 va tendre à diminuer. Mais une certaine quantité de com- bustible est alors admise par l'injecteur 19 dans la chambre de com- bustion 17; ce combustible pouvant brûler par suite de l'excès d'air contenu dans les gaz d'échappement, la température de travail de la turbine 16 va remonter jusqu'à ce que la turbine reprenne sa vitesse de rotation initiale.
Les dispositifs des figs. 1 et 2 fonctionnent donc de manière équivalente.
Il va de soi que l'invention ne doit pas être limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais en couvre au contraire toutes les variantes.
REVENDICATIONS
1. Dispositif de propulsion pour véhicules automoteurs caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un moteur à deux temps qui actionne les roues du véhicule, et un groupe compres- seur auxiliaire qui est mécaniquement indépendant du moteur à deux temps et fournit à ce dernier '11 air de combustion et de balayage.
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An ideal device for the propulsion of self-propelled vehicles should develop high torque at low speeds.
This is the case of the electric motor with series excitation; on the other hand, combustion engines have a substantially constant torque and therefore require the addition of a gearbox.
A satisfactory solution has been found in the case of the turbine. It consists in providing two turbines having no mechanical connection between them, the first turbine actuating the wheels of the vehicle, while the other actuates a compressor supplying combustion air or flue gas to the first turbine. Characteristics are thus obtained which are well suited to self-propelled vehicles, that is to say an engine torque which increases all the more.
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that the rotation speed is lower and which may, when starting, exceed twice the value corresponding to the maximum power.
The present invention relates to a propulsion device in which the driving element is internal combustion and which exhibits the desirable characteristics indicated above. The propulsion device in combination comprises a two-stroke engine which powers the engines. vehicle wheels and an auxiliary compressor unit which is mechanically independent of the two-stroke engine and supplies the latter with combustion and purging air.
The two-stroke engine behaving like orifices which are periodically unmasked, has a permeability which varies little as a function of speed. The purge air flow supplied by the compressor unit can therefore be constant whatever the speed of the two-stroke engine. Under these conditions, the scanning rate of the engine is all the more important as its speed of rotation is lower.
Now, the power supplied by a two-stroke engine is, for a given speed of rotation, an increasing function of the sweep rate, that is to say that the engine torque increases with this sweep rate.
As a result, in the propulsion device according to the invention, the engine torque increases when the engine speed decreases and the power therefore remains substantially constant over a very large range of speeds.
The propulsion device according to the invention is therefore particularly suitable for motor vehicle traction and requires, in this case, a two-speed gearbox, whereas a four-speed gearbox with a conventional combustion engine would have been needed.
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The two-stroke engine does have constant power. that assuming the constant purging air flow, in fact, it increases with this air flow so that the power supplied by the two-stroke engine can be adjusted by varying the purging air flow .
Dawn starts, when the sweep rate increases, the efficiency of the sweep decreases, i.e. the amount of air used for combustion increases, but the proportion of air passing through the engine in pure loss for combustion, relative to the total amount of air, also increases. Cooling is therefore improved and the tendency to detonate, in the case of explosion engines, is therefore not significantly increased by increasing the scan rate. The compression ratio which is suitable for high speeds can thus be maintained at low speeds, despite the large increase in average pressure which. results from the increased scan rate.
The auxiliary compressor unit can be constituted by a compressor driven by an auxiliary gasoline engine. This engine can be two-stroke or four-stroke.
The auxiliary unit can also be constituted by a compressor driven by a gas turbine or by an electric motor.
The auxiliary motor, whether combustion or constituted by a turbine, can be used to drive the dynamo supplying the electric current necessary for the accessories of the vehicle. This dynamo can in turn be used to start the auxiliary engine; it suffices to supply it with the current of the battery so that it functions as a motor.
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Means can be provided for temporarily establishing a mechanical link between the auxiliary motor and the motor.
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main two-stroke, it is thus possible to ensure the starting of this main engine, using the auxiliary engine;
In the case where the compressor is driven by a gas turbine, the latter can be powered, at least in part, by the exhaust gases of the main engine; part of the calories lost in this main engine is thus recovered.
Two embodiments of the device according to the invention have been described below, by way of nonlimiting examples, with reference to the appended drawing in which:
Fig. 1 is a diagram of a first embodiment.
Fig. 2 is a diagram of a second embodiment.
As shown in FIG. 1, the propulsion device comprises a two-stroke four-cylinder engine 1, the output shaft of which can be seen at 2. It further comprises a compressor unit consisting of an auxiliary piston motor 3 and operating according to the two-stroke cycle, which drives a compressor 4, as well as a dynamo 5. The filter 6 of the compressor 4 can operate in intake silencer.
The outlet pipe'7 of the compressor 4 is connected to the intake of the engine 3 by a pipe 8 on which is placed a butterfly 9; it is also connected, on the one hand to the various intake pipes 10 of the engine 1 on which are interposed butterflies 11 and, on the other hand to the exhaust pipe 12 by a pipe 13 on which is interposed a butterfly valve 14. The butterfly 14 is wedged on the same shaft 15 as the butterflies 11 so that the butterfly 14 opens when the butterflies 11 close and vice versa.
The motor 3 can be mechanically connected to the motor 1 by means not shown in the drawing.
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To start the propulsion device, the dynamo 5 is connected to the battery so as to turn this dynamo and drive the motor 3 by it. This being in operation, it is temporarily connected mechanically to the battery. engine 1 so as to start the latter engine.
The butterfly 9 regulates the flow of air which reaches the auxiliary motor 3 and consequently the power of this motor. When this throttle is wide open, the power of engine 3 is maximum as well as its speed. The air flow supplied by the compressor 4 is therefore also maximum and the same is true of the power supplied by the main motor 1.
By closing the throttle 9, the power and the speed of the auxiliary engine are reduced, and therefore the air flow and the power of the main engine 1. From a certain moment, the rod 15 is also operated so as to close the throttles 11 and open the throttle 14 so that the sweep rate of the engine 1 decreases and the same applies to the power supplied by this engine.
The butterflies 9, 11 and 14 being in a given position, the air flow passing through the main motor 1 is. substantially independent of the speed of rotation of this motor and the power developed then varies very little with the speed.
In the embodiment of FIG. 2, the compressor 4 is driven by a turbine 16 which also actuates the dynamo 5. The exhaust pipe 12 of the main engine 1 opens into a combustion chamber 17 behind which is placed a / turbine 16 which can be seen at 18 the exhaust. The combustion chamber 17 contains an injector 19, the flow rate of which is controlled by known means to the speed of the turbine 16.
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When the device is in operation, the exhaust gases from the motor 1 actuate the turbine 16, which drives the compressor 4. At the maximum speed of rotation of the main motor 1, the assembly operates with a negligible supply of calories in the combustion chamber 17.
If the speed of the engine 1 decreases, the flow rate of the exhaust gases also decreases so that the speed of the turbine 16 will tend to decrease. However, a certain quantity of fuel is then admitted by the injector 19 into the combustion chamber 17; since this fuel can burn as a result of the excess air contained in the exhaust gases, the working temperature of the turbine 16 will rise until the turbine returns to its initial speed of rotation.
The devices of figs. 1 and 2 therefore function in an equivalent manner.
It goes without saying that the invention should not be limited to the embodiments described and shown, but on the contrary covers all the variants thereof.
CLAIMS
1. Propulsion device for self-propelled vehicles characterized in that it comprises in combination a two-stroke engine which actuates the wheels of the vehicle, and an auxiliary compressor unit which is mechanically independent of the two-stroke engine and supplies the latter '11 combustion and purging air.