CH321660A - Installation motrice de véhicule routier - Google Patents

Installation motrice de véhicule routier

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CH321660A
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CH
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turbine
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duct
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Inventor
Sinclair Rainbow Horace
Original Assignee
Armstrong Siddeley Motors Ltd
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/18Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K3/00Arrangement or mounting of steam or gaseous-pressure propulsion units
    • B60K3/04Arrangement or mounting of steam or gaseous-pressure propulsion units of turbine type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02Engines with prolonged expansion
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
    • F02B71/04Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
    • F02B71/06Free-piston combustion gas generators per se
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Description


      Installation        motrice    de véhicule     routier       L'invention a pour objet une installation  motrice de véhicule routier.  



  L'installation faisant l'objet de la présente  invention est caractérisée en ce qu'elle com  prend un moteur à deux temps à injection de  combustible entraînant uniquement un com  presseur qui alimente ce moteur en air com  primé et avec lequel ledit moteur constitue un  générateur de gaz, une turbine alimentée en  gaz moteurs par ledit générateur de gaz, et un  train d'engrenages réducteur au moyen duquel  la turbine entraîne les roues motrices du véhi  cule, et en ce que ledit moteur est pourvu de  moyens agencés pour modifier automatique  ment son taux de compression en fonction  d'une caractéristique de fonctionnement de ce  moteur.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple,  deux formes d'exécution de l'installation fai  sant l'objet de l'invention.  



  La     fig.    1 est une élévation latérale schéma  tique d'un véhicule routier comprenant une  première forme d'exécution.  



  La     fig.    2 est une vue en plan dudit véhi  cule.  



  La     fig.    3 est une coupe selon<I>111-111</I> de la       fig.    2, à plus grande échelle.  



  La     fig.    4 est une vue en plan schématique  d'une seconde forme d'exécution.    La     fig.    5 est une élévation latérale, à plus  grande échelle, de l'ensemble du moteur et du  compresseur de cette seconde forme d'exécu  tion.  



  La     fig.    6 est une élévation latérale, à plus       grande    échelle, d'un ensemble que comprend  la première forme d'exécution, et qui com  prend la turbine, la boîte de vitesses et une  boîte d'engrenages différentiels.  



  La     fig.    7 est une coupe axiale, à plus  grande échelle, de la turbine que comprend  l'ensemble représenté à la     fig.    6 ; et  la     fig.    8 est une élévation en coupe et à  plus grande échelle de la partie avant du mo  teur représenté à la     fig.    5.  



  Le véhicule schématiquement représenté  aux     fig.    1 et 2 comprend un châssis 10     (fig.    2)  sur l'extrémité avant duquel sont montés un  moteur en V à quatre cylindres et à deux  temps, à injection de combustible et du type à  allumage par compression, qui est désigné par  le signe de référence 9, un radiateur usuel 11,  et un ventilateur de refroidissement 12 porté  par le moteur 9.  



  Un compresseur centrifuge 13,     entraîné    par  le moteur 9 et comportant deux étages, est  monté à l'extrémité avant dudit moteur. A la  sortie de ce compresseur, l'air comprimé pro  duit passe à travers un canal 14 et parvient      dans un collecteur d'admission 40 du moteur  9. Le moteur entraîne uniquement le compres  seur 13. Les gaz moteurs produits passent à  travers des collecteurs 15 raccordés aux lumiè  res d'échappement jusque dans des conduits  diffuseurs 16 disposés de chaque côté du mo  teur 9. Le moteur 9 et le compresseur 13 cons  tituent ainsi conjointement un générateur de  gaz.  



  Les conduits diffuseurs 16 aboutissent dans  un conduit commun 17 pour le fluide moteur  qui s'étend jusqu'à l'extrémité arrière du véhi  cule.  



  Le conduit 17 comprend un tube extérieur  27 et une garniture intérieure 28 séparée de ce  tube par deux couches 29 de matière     thermi-          quement    isolante et par un espace d'air annu  laire 29a, comme représenté à la     fig.    3.  



  Le conduit 17 pour les gaz moteurs est  raccordé à son extrémité arrière à un carter  d'entrée 18 d'une turbine 19 disposée à l'ex  trémité arrière du véhicule. Après avoir passé  à travers la turbine 19, les gaz parviennent  dans des     diffuseurs    d'échappement 20 et, de là,  dans des tuyaux arrière d'échappement 21.  



  La turbine 19 entraîne des roues de rou  lement 24 par l'intermédiaire d'une boîte de  vitesses 22 contenant des engrenages réduc  teurs, une marche arrière, et, si on le désire,  une marche avant à très faible. rapport, et l'en  traînement des roues 24 a lieu par l'intermé  diaire d'une boîte d'engrenages différentiels  usuelle 23. Les roues 24 sont portées par des  demi-axes 25 supportés de manière à pouvoir  tourner par des bras oscillants 26.  



  Les autres détails du véhicule, tels que sa  suspension avant et que sa direction, ne seront  pas décrits car ils sont exécutés selon la pra  tique courante.  



  La     fig.    4 représente schématiquement une  seconde forme d'exécution. A cette figure, les  pièces identiques à des pièces de la première  forme d'exécution sont désignées par de mê  mes signes de référence que ces dernières, seu  les les pièces modifiées étant désignées par  des signes de référence différents. La diffé  rence principale consiste en ce que le moteur  9 est remplacé par un moteur 31 à quatre cy-         lindres    en ligne entraînant uniquement le com  presseur 13. La sortie des gaz moteurs du  moteur 31 s'effectue à travers des collecteurs  doubles 32 et 33 raccordés aux lumières  d'échappement et disposés du même côté du  moteur, ces collecteurs doubles aboutissant à  un conduit diffuseur unique 34 qui débouche  dans un conduit 35.

   Le tronçon avant de ce  conduit 35 forme un angle avec l'axe longitu  dinal du véhicule et ce conduit aboutit au car  ter d'entrée 36 de la turbine 19.  



  Après avoir passé à travers la turbine  19, les gaz parviennent dans des diffuseurs  d'échappement 37 qui les conduisent dans des  tuyaux arrière d'échappement 38. La turbine  19 entraîne des roues 24 par l'intermédiaire  d'une boîte de vitesses 39 à engrenages réduc  teurs. Les autres détails de cette deuxième  forme d'exécution sont conformes à ce qui a  été dit de la première forme d'exécution, dé  crite en regard des     fig.    1 à 3.  



  La     fig.    5 représente, à plus grande échelle,  le moteur 31 du véhicule représenté à la     fig.    4,  ainsi que les deux étages du compresseur cen  trifuge 13, le canal 14 et le collecteur 40.  



  A la fi-. 8, les détails intérieurs de la partie  avant du moteur représenté à la     fig.    5 sont  représentés à encore plus grande échelle. Le  compresseur 13 comprend une entrée 49 et des  aubes de guidage d'entrée 50 qui conduisent  au rotor 47 d'un premier étage qui, à son tour,  conduit au rotor 48 d'un deuxième étage à la  sortie duquel l'air comprimé est recueilli dans  une spirale 51 pour être conduit dans le col  lecteur 40     (fig.    5) et, de là, aux lumières d'en  trée (non représentées) du moteur. Ces lumiè  res sont disposées de la façon habituelle autour  d'une partie de la circonférence de la paroi de  chaque cylindre.  



  Les rotors 47 et 48 sont portés par un  arbre 46 entraîné, par l'intermédiaire d'un       train    d'engrenages multiplicateur 42, 43, 44 et  45,à partir du vilebrequin 41 du moteur.  



  La     fig.    8 montre également l'un 52 des  quatre cylindres du moteur. Ce cylindre con  tient un piston 53, relié au vilebrequin 41. Le  cylindre 52, de même que les trois autres, est  fermé par une culasse 54 dans laquelle est pra-      tiqué un alésage 55. Un bouchon 56 est monté  de façon étanche dans cet alésage, dans lequel  il peut glisser pour modifier le taux de com  pression du cylindre considéré. Le bouchon  56 est empêché de tourner dans l'alésage 55 et  présente un prolongement axial 57 qui porte  un filetage 58 coopérant avec un taraudage 60  pratiqué dans un manchon 59. Ce manchon est  maintenu en place     axialement    et est suscepti  ble de tourner, et il porte une denture de roue  hélicoïdale 61 formée sur lui.

   La denture héli  coïdale 6.1 est agencée de manière à pouvoir  être entraînée par une vis sans fin, non repré  sentée, et la rotation du manchon 59 actionné  par cette vis sans fin produit un déplacement  axial du bouchon 56 vers l'intérieur ou vers  l'extérieur dans l'alésage 55. Les quatre vis  sans fin, coopérant avec les dentures 61 des  manchons 59, sont montées sur un arbre com  mun dont la rotation est commandée par un  dispositif sensible à la pression de sortie du  compresseur 13 de façon que le taux de com  pression dans les cylindres, et par conséquent  la pression maximum dans ces cylindres, soit  modifiée en fonction de la pression de sortie  du compresseur.  



  Le moteur de la première forme d'exécu  tion est également pourvu d'un dispositif sem  blable, modifiant le taux de compression dans  ses cylindres en fonction de la pression de sor  tie du compresseur.  



  La     fig.    6 représente le carter d'entrée 18,  la turbine 19, le diffuseur d'échappement 20,  la boîte de vitesses 22 et la boîte d'engrenages  différentiels 23 de la première forme d'exécu  tion à une plus grande échelle. Le carter d'en  trée 18 et la turbine 19 sont représentés en  coupe et à encore plus grande échelle à la       fig.    7.  



  La turbine 19 comprend trois carters prin  cipaux, nommément un carter de turbine 62 et  un carter d'échappement 63 qui sont boulon  nés au carter d'entrée 18 par des boulons 64  dont un seul est représenté.  



  Le carter d'entrée 18 comprend trois bras  creux 18a à extrémité ouverte, et une enve  loppe pour un palier avant faits d'une pièce    avec lui. Le palier avant 65 est lubrifié à tra  vers un tuyau à huile 66. Le carter de sortie  63 supporte un     palier    arrière 67 lubrifié à tra  vers un tuyau à huile 68. Un arbre de turbine  69 est supporté à rotation dans les     paliers    65  et 67 et plusieurs roues de rotor 70 sont ser  rées entre des     flasques    71 au moyen de bou  lons d'attache 72 et sont ainsi     maintenues    sur  cet arbre. Les roues de rotor 70 portent des  aubes 73 qui sont disposées entre des aubes de  stator 74.

   Les bras à extrémité ouverte 18a  permettent à de l'air de refroidissement d'at  teindre l'enveloppe du     palier    avant 65.  



       Etant    donné que les deux formes d'exécu  tion décrites ci-dessus fonctionnent de façons  exactement semblables sur tous les points es  sentiels, on décrira seulement le fonctionne  ment de la seconde forme d'exécution repré  sentée à la     fig.    4.  



  De l'air est aspiré dans l'admission 49 du  compresseur à travers un filtre (non représenté)  et est comprimé par le compresseur centrifuge  à deux étages 13. Cet air est ensuite diffusé à  travers le conduit 14 et le collecteur d'admis  sion 40 jusqu'aux lumières d'admission (non  représentées) du moteur 31. Après que cet air  a subi une compression supplémentaire, après  que du combustible y a été injecté, et après  une expansion partielle à l'intérieur des cylin  dres 52 du moteur 31, les gaz résultants  s'échappent de ces cylindres à travers des lu  mières d'échappement pratiquées en face des       lumières    d'admission dans leurs parois respec  tives. Ces gaz d'échappement parviennent ainsi  dans le conduit diffuseur 34 et, de là, dans le  conduit 35.

   Dans ce conduit, lesdits gaz, dont  la vitesse a été ralentie dans le diffuseur 34,  s'écoulent jusqu'à la turbine 19.  



  Le générateur de gaz constitué par le mo  teur 31 et par le compresseur 13 produit un  grand volume de gaz présentant une tempéra  ture et une pression élevées, la totalité de la  puissance de sortie disponible au vilebrequin  41 du moteur 31 étant utilisée pour entraîner  le compresseur 13. Les gaz moteurs passent à  travers la turbine 19 et les gaz d'échappement  de cette turbine passent à travers les diffu-           seurs    d'échappement 37 et, de là, à une vitesse  relativement faible et à une température relati  vement basse, ces gaz s'échappent à travers les  courts tuyaux d'échappement 21.  



  Un changement de vitesse normal n'est pas  nécessaire bien que, si on le désire, la boîte  de vitesses 39 puisse comprendre une marche  avant à très faible rapport destinée à être utili  sée lorsque les conditions d'utilisation du véhi  cule le rendent recommandable. A part cette  marche avant à très faible rapport, la boîte de  vitesses 39 comprend une marche arrière et  une marche avant normale.  



  L'installation motrice décrite présente une  consommation de combustible favorable et un  bon rendement thermique en charge partielle,  ainsi que des caractéristiques d'accélération et  de couple extrêmement satisfaisantes. Elle est  également susceptible d'être facilement mise en  marche en augmentant le taux de compres  sion du moteur jusqu'à sa valeur maximum  puisque, lors de la mise en marche, le com  presseur 13 n'est pas efficace. Cependant, dès  que le compresseur 13 commence de fournir  un débit     efficace,    le taux de compression est  automatiquement réduit. L'absence d'un arbre  d'entraînement est un avantage évident et il  est seulement nécessaire de prévoir de courts  tuyaux d'échappement pour les gaz d'échappe  ment de la turbine.  



  Dans une forme d'exécution qui n'est pas  représentée au dessin, le groupe     moteur-com-          presseur    est monté approximativement à     mi-          distance    entre les extrémités du châssis du  véhicule qui peut, par exemple, être un véhi  cule militaire, et les roues avant et arrière sont  toutes entraînées. Dans cette forme d'exécu  tion, l'installation comprend deux conduits  pour les gaz moteurs : un conduit allant du  groupe moteur-compresseur à une turbine en  traînant les roues arrière et un autre conduit  allant du groupe moteur-compresseur à une  autre turbine entraînant les roues avant.  



  Dans une autre forme d'exécution encore  qui n'est pas représentée non plus au dessin,  le groupe moteur-compresseur est monté à l'ar  rière du véhicule et la turbine n'entraîne que  les roues arrière, le conduit pour les gaz mo-         teurs    étant considérablement raccourci du fait  de cette disposition.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Installation motrice de véhicule routier, caractérisée en ce qu'elle comprend un moteur à deux temps à injection de combustible (9 ou 31) entraînant uniquement un compresseur (13) qui alimente ce moteur en air comprimé et avec lequel ledit moteur constitue un géné rateur de gaz, une turbine (19) alimentée en gaz moteurs par ledit générateur de gaz, et un train d'engrenages réducteur (22 ou 39) au moyen duquel la turbine entraîne les roues motrices du véhicule, et en ce que ledit mo teur est pourvu de moyens agencés pour mo difier automatiquement son taux de compres sion en fonction d'une caractéristique de fonc tionnement de ce moteur. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Installation selon la revendication, ca ractérisée en ce que lesdits moyens sont agen cés de manière à modifier le taux de compres sion du moteur de manière que, en fonctionne ment, la pression maximum dans ce moteur soit modifiée en fonction de la pression de sor tie du compresseur (13). 2. Installation selon la revendication, ca ractérisée en ce que ledit compresseur (13) est un compresseur centrifuge à deux étages. 3. Installation selon la revendication, ca ractérisée en ce que le générateur de gaz com prenant ledit moteur et ledit compresseur est monté à l'extrémité avant dudit véhicule et en ce que ladite turbine (19) est montée à l'ex trémité arrière de ce véhicule. 4.
    Installation selon la revendication et la sous-revendication 3, caractérisée en ce qu'un conduit (17 ou 35) amenant les gaz moteurs à la turbine comprend un tube extérieur (27) et une garniture intérieure (28), ce tube et cette garniture étant séparés l'un de l'autre par de la matière thermiquement isolante (29) et par un espace d'air annulaire (29a). 5. Installation selon la revendication, ca ractérisée par des diffuseurs (16) disposés de manière à recevoir les gaz moteurs à leur sor tie du moteur et à faire diminuer la vitesse de ces gaz avant leur passage à travers un con duit (17) amenant ces gaz à la turbine. 6.
    Installation selon la revendication, ca ractérisée en ce que ledit moteur (9) est un moteur en V à quatre cylindres de chaque côté duquel un collecteur est raccordé à des lumières d'échappement de la paire de cylin dres correspondante du moteur, chacun de ces collecteurs aboutissant à un conduit diffuseur (16) et les deux conduits diffuseurs se rejoi gnant pour former un conduit commun (17) pour les gaz moteurs.
    7. Installation selon la revendication, ca ractérisée en ce que ledit moteur (31) est un moteur à quatre cylindres en ligne comprenant des collecteurs (32 et 33) disposés d'un seul côté du moteur et raccordés aux lumières d'échappement de ce moteur, lesdits collec teurs aboutissant à un conduit diffuseur (34) qui, à son tour, aboutit à un conduit (35) pour les gaz moteurs, ce dernier comprenant au moins un tronçon faisant un angle avec l'axe longitudinal du véhicule.
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