Installation motrice. La présente invention a pour objet une installation motrice comportant un moteur principal à combustion interne, à deux temps et un moteur secondaire à gaz destiné à être alimenté clés gaz de combustion du moteur principal à combustion interne, en combinai son avec des moyens pour amener de l'air pré-comprimé au moteur principal à une pression sensiblement supérieure à la pres sion atmosphérique et des moyens pour faire passer les gaz- de combustion partiellement détendus dans le moteur principal au moteur secondaire à gaz à une pression de transfert sensiblement supérieure à la.
pression atmos- phérique, le moteur principal étant disposé de façon à produire. sur une course-de cha que cycle d'opérations, la détente des gaz de combustion à ladite pression de transfert et, sur l'autre course, conjointement avec une charge d'air comprimé admise par les premiers moyens, l'expulsion de ses gaz de combus tion et une compression ultérieure de cette charge d'air comprimé à la pression de eom- pres:
sion finale, le tout en vue clé réaliser un balayage parfait du moteur principal, Au dessin annexé, donné à titre @d'ezem- ple: La fig. 1 est une vue schématique d'une forme d'exécution de l'objet de l'invention, dont le moteur à combustion interne est re présenté en coupe verticale; La fig. 2 est une coupe verticale de- ce moteur dans la position de ses parties à la fin .de la. course de travail et au début de la course de balayage; La fig. 3 montre, en coupe, une variante du moteur à combustion interne.
En se référant aux fig. 1 et 2, le moteur à combustion interne comporte un cylindre vertical 10 renfermant un piston 11 ainsi qu'une chambre de combustion 13 au-dessus de celui-ci. Au cylindre moteur 10 est relié par une conduite 16 un réservoir à air com= primé 14 alimenté d'air comprimé- par un turbo-compresseur 15, la conduite 16 étant pourvue d'une soupape 17 pour commander l'admission d'air comprimé au cylindre mo teur 10.
Un orifice 19 au sommet du cylindre du moteur 10 permet l'introduction d'essence dans celui-ci par injection dans la charge d'air se trouvant en pleine compression sui vant le principe des moteurs Diesel, l'allu mage se produisant immédiatement après par suite du -fait que l'air comprimé se trouve à une température supérieure à la température d'inflammation de l'essence.
Les gaz de combustion se déchargent, à la suite de la course de travail -du piston 11, par conduite 23 à une pression qui est sensible ment supérieure à la pression a.tmospliérique, l'énergie résiduelle des gaz de combustion étant utilisée dans une turbine à gaz 25 at telée au compresseur 15 et constituant le mo teur secondaire précité. Le passage de ces gaz dans la conduite 23 est commandée par la soupape 27 et sur la conduite 23 est inter calée une capacité 24 destinée à stabiliser l'admission du gaz à la turbine 25.
La soupape 17 est amenée à s'ouvrir lé gèrement avant ou à la. fin de la course de travail du moteur, les gaz. de combustion étant à ce moment au degré de plus grande détente dans le cylindre; la soupape 27 est é7alement amenée à s'ouvrir à peu près au même moment pour permettre aux gaz de combustion d'être évacués dans la capacité 24.
Lorsque le piston 11 remonte à la course de retour ou de compression, les soupapes 17 et 27 sont maintenues ouvertes juqu'à ce que le piston atteigne un point à partir duquel il est capable d'élever la. pression de l'air admis au cylindre à la. pression de combustion dé terminée, et la conséquence en est que les gaz de combustion seront expulsés du cylindre, d'une part, par le mouvement ascendant du -piston et, d'autre part, par l'air de balayace, à une pression se rapprochant de celle qu'ils ont à leur détente maximum dans le cylindre.
La conduite d'échappement 23 se raccorde au cylindre 10 au point où l'on désire que le piston doive commencer la compression ulté rieure de l'air; dans la. forme d'exécution re présentée. elle se raccorde au cylindre â, en viron mi-chemin de la. course du piston.
En plaçant ce raccord de la conduite d'échappe ment 23 aussi bas que possible sur le cylindre î proximité du point oil doit commencer la compression finale de l'air par le piston, on réalisera un meilleur effet de balayage, mais la conduite d'échappement 23 pourra être raccordée en tout autre point au cylindre moteur, pourvu qu'elle rie soit pas obturée par le piston 11 avant le moment où doit com mencer la compression finale.
Lorsque le pis ton 11. atteint le point de sa course de retour, où il peut, sur le restant (le cette course, com primer davantage l'air admis au cylindre jusqu'à la pression de compression finale pré déterminée, les soupapes 17 et 27 seront fer mées.
La commande des soupapes 17 et 27 s'ob tient an moyen d'un système de leviers 33 disposé pour les ouvrir pendant la partie de la course de piston qui correspond à l'expul sion degaz de combustion et qui est repré sentée ici comme correspondant à sensible ment 90 de course angulaire de la manivelle 35 de l'arbre moteur, à laquelle le piston est relié par la bielle 39, après quoi le système de leviers 33 détermine la. fermeture desdites soupapes.
Le fonctionnement est le suivant: En partant de la, position des parties re présentée à la fig. 1. où le piston est au som met de sa course de montée, le cylindre étant rempli d'une charge d'air comprimé à une pression d'environ 35 hg par centimètre -carré, du combustible est injecté par l'orifice 19 et l'allumage de la charge se produit immédiate ment par suite de la température élevée de l'air comprimé dans le cylindre. Les gaz dé veloppés par l'alhimage <B>se</B> détendent et le pis ton est chassé vers le\ bas.
A la détente maximum des gaz dans le cylindre, les ,a.z da combustion auront une pression considérablement supérieure à la. pression atmosphérique (par exemple environ 9,8 lis par centimètre carré) et à cette pres sion, la soupape d'échappement 27 est amenée à s'ouvrir pour laisser passer les maz à la.
capacité 24 et de la ?i la. turbine ,\15 où ils subissent une détente ultérieure en utilisation de leur énergie.
De l'air comprimé est admis par la sou- pape 1.7 à peu prèan moment où la soupape 2 7 s'ouvre, c'est-à-dire quand les gaz de com bustion sont à la détente maximum dans le cylindre 10 à la fin de la course de travail <B>dit</B> piton, et les soupapes 17 et 27 sont main- t(@iiuL,
s ouvertes pour faire continuer l'admis- .iozi d'air comprimé au cylindre et l'évacua tion des gaz de combustion à la capacité 24 pendant une partie considérable de la course de retour du piston et jusqu'à ce que celui-ci arrive à un point où, sur ce qui reste encore de sa course de retour, il est capable de com primer l'air comprimé dans le cylindre à la pression de combustion adoptée de 35 kg par centïmètre carré, les gaz de combustion étant par là expulsés du cylindre par l'action com binée de l'air comprimé et du piston- 11,
de sorte qu'à la fin de la période pendant la quelle les gaz de combustion se trouvent à l'échappement, la totalité de ces gaz aura été expulsée du cylindre, laissant une charge fraîche d'air comprimé dans le cylindre pour former le constituant comburant de la nou velle charge combustible. De cette façon, le cylindre sera balayé de part en part.
En ré glant la quantité d'air admise au cylindre 10 pendant la partie de balayage de la course (le retour du piston 11, une quantité d'air en excès sur celle requise pour le balayage peut être passée par le cylindre et dans la capa cité 24., de façon à réduire la température des gaz dans celle-ci, de sorte qu'en réglant la quantité d'air admise en excès pendant la période mentionnée, on peut réduire la tempé rature des gaz dans la capacité 24 à toute valeur désirée.
La pression de l'air comprimé au préalable dans le réservoir 14 est quelque peu supé rieure à celle qui règne au point où les gaz de combustion quittent le cylindre afin de vaincre la résistance des soupapes et des pas sages conduisant à la capacité 24. Par exem ple, elle peut être d'environ 10,5 kg par centi mètre carré, et la pression des gaz de com bustion au point où ils quittent le cylindre peut être d'environ 9,8 kg par centimètre carré, tombant à environ 9,1 kg par centi mètre carré dans la capacité 24.
Après que les gaz de combustion ont été expulsés du cylindre 10, la soupape d'admis sion d'air de balayage 17 et la soupape d'é chappement 27 seront fermées, à un moment correspondant à environ la moitié de la course de retour du piston, et l'air comprimé dans le cylindre 10, qui a une pression d'environ 9,8 kg par centimètre carré ou légèrement au-dessus, dans le cas considéré, sera com primé davantage à la pression de combustion déterminée, "de 35 kg par centimètre carré par exemple. Le cycle d'opérations qui vient d'être décrit peut alors se répéter.
Dans la variante de la fig. 3, le cylindre moteur 101 renferme deux pistons 111, 112, à mouvements inverses, attelés à deux arbres à manivelles et entre lesquels se trouve la cham bre de combustion.
La conduite d'admission d'air 16 se raccorde au cylindre 101 à peu près en un point où la compression de l'air pré-comprimé produite par le piston 1l2, con jointement avec le piston 1l1, devra com mencer et la conduite d'échappement 23 se relie au cylindre 101, comme dans le cas des fig. 1 et 2, à peu près en un point où la com pression de l'air par le piston 1l1, conjointe ment avec le piston 112, devra commencer, les conduites 16, 23 étant fermées par les pistons respectifs.
Les soupapes 17 et 27 pré vues sur les conduites 16 et 23 commandent le passage de l'air comprimé et des gaz de combustion, comme dans le premier exemple.
Les piston étant à l'extrémité extérieure de leur course et les soupapes 17 et 27 ve nant d'être ouvertes, de l'air comprimé arri vant par la conduite 16 pénètre dans le cy lindre<B>10'</B> à environ 9,8 kg par centimètre carré, par exemple, et un écoulement forcé clos gaz de combustion commence à s'établir par la soupape 27 dans la conduite 23.
Le piston 1l1 coopèrera à expulser les gaz de combustion devant lui, sur une partie de sa course de retour, et le piston 112, sur la par tie correspondante de sa course de retour, agira, pour pousser les gaz dans le courant d'air arrivant par la soupape 17, de sorte que les gaz de combustion seront refoulés par la soupape 27 à la conduite 23 et à la turbine à gaz (non représentée) par l'action combinée des pistons 11' et 112 et @de l'air comprimé admis par la soupape 17.
Quand les pistons 11' et 112 arrivent à un point de leur course où, sur ce qui reste de celle-ci, ils sont ca pables d'élever la pression de l'air admis au cylindre à. la pression finale de combustion déterminée, les soupapes 17 et 27 seront fer mées et il se produira la compression finale de la charge d'air dans le cylindre (de 9,8 à 35 kg par centimètre carré, par exemple), les pistons 1.1' et 112 se rapprochant l'un de l'au tre jusqu'à un écartement donné par la dis tance x.
Lorsque la pleine compression est atteinte (35 kg par centimètre carré), du combustible est injecté et immédiatement al lumé clans la charge d'air comprimée et les pistons se mettent à exécuter leur course de tra:v ail par la détente des gaz de combustion produits. A la fin de la course de travail, les pitons 11' 112 sont clans la position (le la fig. 3 et les soupapes 17 et 27 viennent d'être ouvertes, après quoi, pendant une partie de la course de retour des pistons. les gaz de com bustion sont refoulés dans la conduite 23, et le cycle d'opérations qui vient d'être décrit se répète.
La. turbine à. gaz 25 semble être le mieux appropriée pour l'utilisation de l'énergie des (raz de combustion, mais tout autre moteur à gaz pourrait servir au même but, qui con siste à transformer l'énergie des gaz de com bustion partiellement détendus en travail utile.
Power plant. The present invention relates to a power plant comprising a main two-stroke internal combustion engine and a secondary gas engine intended to be supplied with the combustion gases from the main internal combustion engine, in combination with means for supplying air pre-compressed to the main engine at a pressure substantially greater than atmospheric pressure and means for passing the partially expanded combustion gases in the main engine to the secondary gas engine at a transfer pressure substantially greater than atmospheric pressure. .
atmospheric pressure, the main engine being arranged to produce. on one stroke of each cycle of operations, the expansion of the combustion gases to said transfer pressure and, on the other stroke, together with a charge of compressed air admitted by the first means, the expulsion of its combustion gas and subsequent compression of this compressed air charge to the pressure of eom- pres:
final version, the whole in key view achieve a perfect sweep of the main engine, In the accompanying drawing, given as an example: FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of the object of the invention, the internal combustion engine of which is shown in vertical section; Fig. 2 is a vertical section of this engine in the position of its parts at the end. working stroke and at the start of the sweeping stroke; Fig. 3 shows, in section, a variant of the internal combustion engine.
Referring to Figs. 1 and 2, the internal combustion engine comprises a vertical cylinder 10 containing a piston 11 as well as a combustion chamber 13 above it. To the engine cylinder 10 is connected by a pipe 16 a compressed air tank 14 supplied with compressed air by a turbo-compressor 15, the pipe 16 being provided with a valve 17 to control the intake of compressed air. to the motor cylinder 10.
An orifice 19 at the top of the cylinder of the engine 10 allows the introduction of gasoline into the latter by injection into the charge of air being in full compression following the principle of diesel engines, ignition occurring immediately after as a result of the fact that the compressed air is at a temperature higher than the ignition temperature of the gasoline.
The combustion gases are discharged, as a result of the working stroke of the piston 11, via line 23 at a pressure which is appreciably higher than the atmospheric pressure, the residual energy of the combustion gases being used in a gas turbine 25 at telée to the compressor 15 and constituting the aforementioned secondary engine. The passage of these gases in the pipe 23 is controlled by the valve 27 and on the pipe 23 is interposed a capacity 24 intended to stabilize the admission of gas to the turbine 25.
The valve 17 is caused to open slightly before or at the. end of engine working stroke, throttle. combustion being at this moment at the degree of greatest expansion in the cylinder; valve 27 is also caused to open at about the same time to allow combustion gases to be vented into capacity 24.
As the piston 11 ascends the return or compression stroke, the valves 17 and 27 are held open until the piston reaches a point at which it is able to lift it. air pressure admitted to the cylinder at the. combustion pressure determined, and the consequence is that the combustion gases will be expelled from the cylinder, on the one hand, by the upward movement of the piston and, on the other hand, by the scavenging air, at a pressure approaching that which they have at their maximum relaxation in the cylinder.
The exhaust line 23 connects to the cylinder 10 at the point where it is desired that the piston should begin the subsequent compression of the air; in the. embodiment re presented. it connects to cylinder â, about halfway through. piston stroke.
By placing this connection of the exhaust line 23 as low as possible on the cylinder near the point where final compression of air by the piston is to begin, a better sweeping effect will be achieved, but the exhaust line. exhaust 23 can be connected at any other point to the engine cylinder, provided that it is not blocked by the piston 11 before the moment when the final compression must begin.
When the udder 11. reaches the point of its return stroke, where it can, on the remainder (on this stroke, further compress the air admitted to the cylinder up to the predetermined final compression pressure, the valves 17 and 27 will be closed.
The control of the valves 17 and 27 is obtained by means of a system of levers 33 arranged to open them during the part of the piston stroke which corresponds to the expulsion of combustion gas and which is shown here as corresponding. at substantially 90 angular stroke of the crank 35 of the motor shaft, to which the piston is connected by the connecting rod 39, after which the system of levers 33 determines the. closing of said valves.
The operation is as follows: Starting from the position of the parts shown in fig. 1.where the piston is at the top of its upstroke, the cylinder being filled with a charge of compressed air at a pressure of about 35 hg per square centimeter, fuel is injected through port 19 and ignition of the load occurs immediately as a result of the high temperature of the compressed air in the cylinder. The gases developed by the alhimage <B> </B> relax and the udder is driven downwards.
At the maximum expansion of the gases in the cylinder, the combustion a.z will have a pressure considerably greater than the. atmospheric pressure (for example about 9.8 lis per square centimeter) and at this pressure, the exhaust valve 27 is caused to open to allow the gases to pass through.
capacity 24 and? i la. turbine, where they undergo further expansion in use of their energy.
Compressed air is admitted through valve 1.7 at approximately the moment when valve 27 opens, that is to say when the combustion gases are at maximum expansion in cylinder 10 at the end of working stroke <B> dit </B> piton, and valves 17 and 27 are now (@iiuL,
s open to continue the supply of compressed air to the cylinder and the evacuation of the combustion gases at capacity 24 during a considerable part of the return stroke of the piston and until the latter reaches a point where, on what remains of its return stroke, it is able to compress the compressed air in the cylinder to the adopted combustion pressure of 35 kg per square centimeter, the combustion gases being there expelled from the cylinder by the combined action of compressed air and piston 11,
so that at the end of the period in which the combustion gases are in the exhaust, all of these gases will have been expelled from the cylinder, leaving a fresh charge of compressed air in the cylinder to form the component oxidizer of the new fuel charge. In this way, the cylinder will be swept through.
By adjusting the amount of air admitted to cylinder 10 during the sweeping portion of the stroke (the return of piston 11, an amount of air in excess of that required for sweeping can be passed through the cylinder and into the capa. 24, so as to reduce the temperature of the gases therein, so that by adjusting the quantity of excess air admitted during the mentioned period, the temperature of the gases in the capacity 24 can be reduced at any desired value.
The pressure of the air compressed beforehand in the reservoir 14 is somewhat higher than that which prevails at the point where the combustion gases leave the cylinder in order to overcome the resistance of the valves and of the wise steps leading to the capacity 24. For example, it may be about 10.5 kg per centi square meter, and the pressure of the combustion gases at the point where they leave the cylinder may be about 9.8 kg per square centimeter, dropping to about 9 , 1 kg per centi square meter in the capacity 24.
After the combustion gases have been expelled from cylinder 10, the purge air intake valve 17 and the exhaust valve 27 will be closed, at a time corresponding to about half of the return stroke of the cylinder. piston, and the compressed air in cylinder 10, which has a pressure of about 9.8 kg per square centimeter or slightly above, in the present case, will be compressed further to the determined combustion pressure, "from 35 kg per square centimeter for example The cycle of operations which has just been described can then be repeated.
In the variant of FIG. 3, the engine cylinder 101 contains two pistons 111, 112, with reverse movements, coupled to two crank shafts and between which is the combustion chamber.
The air intake line 16 connects to cylinder 101 at approximately a point where the compression of the pre-compressed air produced by piston 1112, together with piston 11, should begin and the line d the exhaust 23 connects to the cylinder 101, as in the case of FIGS. 1 and 2, at about a point where the com pressure of the air by the piston 11, together with the piston 112, should begin, the lines 16, 23 being closed by the respective pistons.
The valves 17 and 27 provided on the pipes 16 and 23 control the passage of the compressed air and the combustion gases, as in the first example.
With the pistons at the outer end of their stroke and the valves 17 and 27 having just been opened, compressed air coming through line 16 enters the <B> 10 '</B> cylinder at about 9.8 kg per square centimeter, for example, and a closed forced flow of combustion gases begins to be established through valve 27 in line 23.
The piston 111 will cooperate in expelling the combustion gases in front of it, on part of its return stroke, and the piston 112, on the corresponding part of its return stroke, will act, to push the gases into the air stream. arriving through valve 17, so that the combustion gases will be discharged through valve 27 to line 23 and to the gas turbine (not shown) by the combined action of pistons 11 'and 112 and @air compressed admitted by valve 17.
When the pistons 11 'and 112 reach a point in their stroke where, on what remains of it, they are able to raise the pressure of the air admitted to the cylinder at. the final combustion pressure determined, the valves 17 and 27 will be closed and there will be the final compression of the air charge in the cylinder (from 9.8 to 35 kg per square centimeter, for example), the pistons 1.1 'and 112 approaching one of the other up to a spacing given by the distance x.
When full compression is reached (35 kg per square centimeter), fuel is injected and immediately ignited in the compressed air charge and the pistons begin to execute their working stroke by expanding the combustion gases. products. At the end of the working stroke, the eyebolts 11 '112 are in position (Fig. 3 and the valves 17 and 27 have just been opened, after which, during part of the return stroke of the pistons. the combustion gases are discharged into line 23, and the cycle of operations which has just been described is repeated.
The. Turbine. 25 gas seems to be best suited for the use of the energy of the combustion gas, but any other gas engine could serve the same purpose, which is to transform the energy of the partially expanded combustion gases into work useful.