Picrwazenatwo: 17 lipo* 1936 (Francja) Wynalazek niniejszy dotyczy zespolu sil¬ nikowego z isilnikiem ispalinowym ze swo¬ bodnymi tlokami, przeciwbieznie poruszaja¬ cymi sie w cylindrze, siporzeginietymi bezpo¬ srednio z tlokami sprezarki, doprowadzaja¬ cej sprezone powietrze przedimuehowe do tegoz silnika oraz gap pedny do odbior¬ czego silnika dodatkowego. W tego rodza¬ ju zespole silnikowym przynajmniej jedna czesc sprezonego powietrza, pobranego z cylindra lub cylindrów sprezarki, jest dor prowadzania jako powietrze iprzedmuchowe oraz powietrze spalania do ladiowainila cy¬ lindra silnika spaliinofwego, natomiast po¬ brana z otworów wylotowych cylindra te¬ goz silnika spalinowego goraca mieszani¬ na siprezomegio gaau, zlozona z niezupelnie noiaprezonych spalin i nadimi&ru powiletirza przedimicliOjwego, jest doprowadzam do dodatkowego silnika odbiorczego, napedza¬ nego tymi gazami pednymi.Ceilem raniejszego wynalazku jest prze¬ de wszystkim zwieszenie sipra^winoscil wy- mienioneg^) zespolu silnikowego, zwlaszcza zas wsipólczynnika sprawnosci objetoscio¬ wej sprezarkowej czesci zespolu.Przez zwiekszenie wspommiamego wspól- czytnnika sprawnosci mozna ulzyteikac izimanaznne [powiekszenie stosunku miedzy moca sil¬ nika z jednej strony, a jego wielkoscia i waga z drugiej strony, co przy danej mo¬ cy umozliwia osiagniecie znacznego zimniej- szenia ciezaru i Wielkosci zespolu silniko¬ wego.Jak wiadomo, sprawnosc ojbjetosciowa sprezarki tlokowej mozna wyrazic ogólnie stosunkiem V1 : V0, przy czym V0 oznar cza ogólna objetosc cylindra po (skonczo¬ nym suwie ssacym tloka, a^ — objetosc skokowa cylindra, jaka jest zakreslana podczas ssacego suwu tloka, kiedy rzeczy¬ wiscie odbywa sae ssanie powietrza w da¬ nym cylindrze sprezarki.W tlokowych sprezarkach spalinowych z walem korbowym sprawnosc objetoscio^ wa moze byc polepszona dzieki zastosowa¬ niu jak najmniejszej martwej przestrzeni!.Takie zmniejszenie martwej przestrzeni je¬ dnak nie nadaje sie do sprezarek o swobo^ dtoych tlokach przeciwbieznie poruszaja¬ cych sie w cylindrze, gdyz w tego rodzaju zespiolach (silnikowych zmiana wyldatku jest uskuteczniana przez zmiane suwu tlo¬ ków swobodnych, pracujacych zwykle przy stosunkowo duzej martwej przestrzeniu Dlugosc czynnej czesci ssawczego suwu tloka jest tym krótsza, im wieksze jest ci¬ snienie robocze w danym cylindrze (spre¬ zarkowym.Wedlug wynalazku wada znanych zes¬ polów silnikowych ze sprezarkami o tlo¬ kach swobodnych, a mianowicie ibh mala sprawnosc objetosciowa zostaje usunieta dzieki zastosowaniu dwustopniowej spre¬ zarki wyposazonej w cylinder z tlokiem, którego przestrzen po jednej stronie tloka sluzy do wstepnego sprezania powietrza, a przestrzen cylindra po drugiej stronie te¬ go tloka — do sprezania glównego, przy czym cisnienie .sprezania wstepnego jest stosunkowo tak male, ze sprawnosc obje¬ tosciowa tego stopnia sprezania wstepne¬ go, a tym samym i wspólczynnik sprawnosci objetosciowej calej sprezarki zbliza sie do jednosci. Dzieki zastosowaniu stopnia spre¬ zania wstepnego, sprawnosc objetosciowa jest równiez niemal ziupelnie niezalezna od cisnienia tloczenia sprezarki.Poza- tym korzystnie jest, jezeli stopien sprezania wstepnego, stopien sprezania glównego i zbiornik zasobnikowy powie¬ trza sprezonego, doprowadzanego do cy¬ lindra silnika spalinowego jako powietrze przedmuchowe i ladunkowe, sa umieszczo¬ ne wzgledem siebie tak, ze powietrze pod¬ legajace sprezaniu przed wlotem do stop¬ nia sprezania wstepnego az do wlotu do cylindra silnika spalinowego przebiega w przyblizeniu droge prostoliniowa, przy czym najlepiej jest, gdy droga przeplywu powietrza jest równolegla do podluznej osi zespolu silnikowego o tlokach swobodnych.W ten sposób unika sie strat mocy, wywo¬ lywanych w przeciwnym razie przez zmia¬ ny kierunku przeplywu powietrza. We wspomnianym wyzej przypadku glówny stopien sprezania znajduje sie po stronie tloka silnika spalinowego, przeciwleglej cylindrowi silnika spalinowego, tak i£ e- nergia, (przekazywana z powrotem na tlok lub tloki w ich skrajnym roboczym polo¬ zeniu podczas sprezania powietrza w spre¬ zarce, wykonywa nie tylko prace spreza¬ nia powietrza w cylindrze silnika, lecz rów¬ niez i prace sprezania wstepnego w spre¬ zarce. Do wykonania tej pracy zwrotnej sluza znane skadinad pneumatyczne zasob¬ niki energii, których cisnienie zasilania jest zmienne w zaleznosci od zmiany cis¬ nien glównego stopnia sprezania sprezarki, wzglednie zmiany cisnienia mielszaniny ga¬ zów pednych wyplywajacych' z cylindra1 silnika spalinowego. .Aby równiez ii dopro¬ wadzanie paliwa do cylindra silnika spa¬ linowego bylo przystosowane do warun¬ ków uzaleznionych od zmiany cisnienia po¬ wietrza ladunkowego, cisnienie zasilania pneumatycznego zasobnika energii oddzia¬ lywa na rozrzad ilosci paliwa doprowadza¬ nego do cylindra silnika spalinowego albo — 2 ~okresla przynajmniej granice, w jakich przy kazdym cisnieniu tloczenia zmienia sie ilosc paliwa doprowadzanego do cylin¬ dra silnika spalinowego.Na rysunku przedstawiono przyklad wykonania zespolu silnikowego wedlug wy¬ nalazku. Fig. 1 przedstawia widok i czes-i ciowy przekrój (podluzny zespolu silniko¬ wego ze sprezarka wedlug wynalazku o dwóch zespolowych tlokach swobodnych, fig. 2 i 3 przedstawiaja wykresy pracy siprezarki zespolu wedlug wynalazku i zwyklej sprezarki, stosowanej w tego ro¬ dzaju zespolach, fig. 4 (przedstawia'widok i czesciowy przekrój zespolu silnikowego z zasobnikiem gazu pednego.W przykladach wykonania zespolu, przedstawionych na rysunku, sprezanie wstepne i sprezanie glówne powietrza spre¬ zanego odbywa sie w tym samym cylindrze za pomoca tloka obustronnego dzialania, którego jedna strona uskutecznia sprezar nie wstepne, a druga — sprezanie glówne.W zespole, przedstawionym na fig. 1, silnik spalinowy jest zaopatrzony w dwa przeciwbiezne zespolowe tloki 1,1, pracu¬ jace we wspólnym cylindrze 2 silnika spa¬ linowego. Ruchy tloków przeciwbieznych 1, 1 sa zsynchronizowane w znany sposób za pomoca urzadzenia synchronizujacego, skladajacego sie z djwuramiennego wahacza 38 i dwóch korbowodów 39 i 40. Kazdy tlok roboczy 1 silnika jest bezposrednio polaczony z tlokiem sprezarkowym 3, pra¬ cujacym w cylindrze sprezarkowym 4. Ze- spoly tlokowe zlozone ze wspomnianych tloków pojedynczych sa swobodne, to zna¬ czy ich suw nie jest okreslony przez, jakie¬ kolwiek urzadzenie kinematyczne.Tlok sprezarkowy 3 dzieli cylinder spre¬ zarkowy h na dwie komory 5, 6 o zmien¬ nej pojemnosci. W komorze 5 odbywa sie sprezanie wstepne powietrza doprowadza¬ nego do glównej komory sprezania 6. Tlok 3 pracuje wiec obustronnie, przy czym jed¬ na strona uskutecznia sprezanfe wstepne, a druga strona — sprezanie glówne. Oby¬ dwie komory sprezarkowe 5, 6 sa polaczo¬ ne ze soba przewodem 7. Komora 5 spre¬ zania wstepnego jest zaopatrzona przynaj¬ mniej w jeden zawór ssawczy 8, natomiast komora sprezania glównego 6 posiada przy¬ najmniej jeden zawóir tloczny 9. Pomiedzy obu komorami sprezania znajduje sie za¬ wór posredni 10 umieszczony np. u wylotu przewodu 7 w komorze 6.Pneumatyczne zasobniki energii 11, które zapewniaja powrót tloków swobod¬ nych w ich srodkowe skrajne polozenie, skladaja sie z cylindrów 12 i tloków 13, z których np. tlok 13 jest polaczony na Sitaie z odpowiednim zespolem 1, 3 tloka swobo¬ dnego, cylinder 12 zas w ukladzie wedlug fig. 1 jest polaczony z pokrywa cylindra sprezarkowego 4.Praca opisanej sprezarki zespolu prze¬ biega zgodnie z wykresem 2, natomiast wykres 3 odpowiada ipracy zwyklej spre¬ zarki o tej samej dlugosci suwu. Tlok spre¬ zarki, której odpowiada wykres na fig. 3, posiada ten sam suw i pracuje przy tym samym cisnieniu sprezania pn co i sprezar¬ ka w zespole wedlug wynalazku, której wykres pracy przedstawiony jest na fig. 2.Na wykresie wedlug fig. 2 przebieg li- nij a — b, b — c i c — d odpowiada prze¬ biegowi zmian cisnienia przy sprezaniu wstepnym, a przebieg linij c. — e, e — /i / — b odpowiada przebiegowi zmian cisnie¬ nia przy sprezaniu glównym. Gdy stosu¬ nek cisnienia przy sprezaniu wstepnym nie jest zbyt wielki, to krzywa c — d posiada dlugosc niewielka i ksztalt tylko nieznacz¬ nie zalezny od cisnienia koncowego pr Na¬ lezy przy tym zwrócic uwage, iz krzywa c — d oznacza rozprezenie sie powietrza zamknietego w martwej przestrzeni ev znajdujacej sie przy koncu sprezania wsteipnego w komorze 5. Wobec tego, ze ksztalt krzywej c — d zmienia sie tylko nieznacznie, równiez i wielkosc rzeczywis¬ cie czynnej objetosci V1 podczas suwu ssa- — 3 —cego i tym samym objetosciowy wspólczyn¬ nik sprawnosci V1 : V0 smienia sie tylko nieznacznie wraz z cisnieniem koncowym pr Zmiany cisnienia koncowego pf powo¬ duja przede wszystkim zmiane ksztaltu krzywej / — 6, która iprae&stawia przebieg cisnienia przy rozprezaniu sie powietrza zamknietego w martwej przestrzeni e2 i pozostajacego przy koncu sprezania glów* nego w komorze 6. Z porównania wykre¬ sów wedlug fig. 2 i a widac, ze rzecziywi- seie czynna ojbjetosc Vx4 podczas suwu ssa¬ cego zwyklej sprezarki przy tym samym cisnieniu sprezania pi jest znacznie mniej¬ sza od czynnej objetosci V± podczas suwu sprezania sprezarki wykonanej wedlug wynalazku o geometrycznie jednakowym suwie. Oprócz tego objetosciowy wspól¬ czynnik sprawnosci (Vt ; Y0) zwyklej sprezarki jest zmienny w1 znacznym stop¬ niu, gdy krzywia rozprezania sie /' — b* po¬ wietrza, zamknietego w /martwej prze¬ strzeni e2 przy koncu suwu sprezania, prze¬ sunie .sie w sprawo wskutek zwiekszenia cisnienia tloczenia pr Jako przyklad przyjeto sprezarke zes¬ polu silnikowego, w której koncowe cisnie¬ nie sprezania Pt wynosi 5 at, natomiast martwa przestrzen e2 jest wyznaeaona równaniem: -*- = 0,20. Gdy objetosciowy wspólczynnik sprawnosci ma byc równy 0,96, to stosunek sprezania we wstepnym stopniu sprezania winien osiagnac wartosc 1,45 i w tym celu martwa przestrzen ex jest dobrana tak, zeby odpowiadala równa¬ niu ^= 0,20. % powyzszych rozwazan wynika wiec, iz charakterystyczna cecha wynalazku po¬ lega na tym, ze ipraca sprezania, przypada¬ jaca na wstepny stopien sprezania, wzgled¬ nie wartosc stosunku cisnien tego stopnia sprezania jest znacznie mniejsza, anizeli •praca przypadajaca na glówny stopien sprezania, wzglednie wartosc stosunku cis¬ nien glównego stopnia sprezania. Stanowi to znaczna róznice w porównaniu ze zwyk¬ lymi sprezarkami wielostopniowymi, w któ¬ rych uwaza sie za konieczny warutnek, izby ipraca sprezania, przypadajaca na poszcze¬ gólne stopnie sprezania i tym samym war¬ tosc stosunku cisnien, byly jak najmniej- . sze.Z powyzszych rozwazan wynika ponad¬ to, ze przy najrozmaitszych cisnieniach tlo¬ czenia sprezarki mozna wedlug wynalazku osiagnac zawsze objetosciowy wspólczyn¬ nik sprawnosci zblizony do jednosci, gdy jednoczesnie martwe przestrzenie posiada¬ ja wielkosc niezbedna do uzyskania zada¬ walajacej pracy zespolu silnikowego o tlo¬ kach swobodnych.W zespole silnikowym wedlug wynalaz¬ ku przynajmniej jedna czesc sprezonego powietrza goataje zuzyta do przedmuchi¬ wania cylindra silnika spalinowego. Rów¬ niez i w tym przypadku sprezanie (powie¬ trza odbywa sie .najpierw w stopnia spre*- zania wstepnego, uskutecznianego przez tlok swobodny, a nastepnie w stopniu spre¬ zania glównego, przy czym wartosc stosun¬ ku cisnien w stopniu sprezania wstepnego jest stosunkowo mala, tak iz objetosciowy wspólczynnik sprawnosci tej sprezarki! sil¬ nikowej jest zgpdnie z powyzszym stosun¬ kowo duzy i tyDco nieznacznie zmienia sie przy zjmianach konoo»wego cisnienia spre¬ zania. Nalezy przy tym zwrócic uwage, ze wlasnie koncowe cisnienie sprezania gazu pednego jest z reguly zmienne w stosunko¬ wo szerokich granicach, a mianowicie od¬ powiednio do obciazenia napedzanej przez gaz pedny maszyny, np. turbiny.W zasobniku gazu pednego wedlug wy¬ nalazku droga, jaka przeplywa w tym sa¬ mym kierunku powietrze na przestrzeni stopni sprezania az do wlotu do cylindra silnika spalinowego, jest jak najkrótsza, przy czym najlepiej jest, gdy kierunek te¬ go przeplywu jest równolegly do osi cylin¬ dra. W ten sposób unika sie strat energii -*¦ *• —wywolywanych zmiana kierunku przeply¬ wu powietrza i zwiazanych z tym spadków cisnienia w zakrzywionych przewodach.Usuniecie wspomnianych strat przyczynia sie do polepszenia sprawnosci zespolu sil¬ nikowego.Na fig. 4 przedstawiono czesc zespolu silnikowego z zasobnikiem gazu pednego wedlug wynalazku.W wykonaniu wedlug fig. 4 w scian¬ kach cylindra roboczego 2 silnika spalino¬ wego sa zastosowane otwory wlotowe 1U- Gdy te otwory wlotowe zostaja odsloniete przez odnosny tlok roboczy w poblizu jego zewnetrznego polozenia skrajnego, to na¬ stepuje polaczenie pomiedzy wnetrzem cy¬ lindra roboczego 2 i wnetrzem uszczelnio¬ nego zbiornika zasobnikowego 15, który o- tacza cylinder roboczy 2. Zbiornik zasob¬ nikowy 15 otrzymuje sprezone powietrze ze sprezarki zespolu silnikowego. Poza tym cylinder roboczy 2 silnika spalinowego po¬ siada otwory wylotowe 16. Gdy te otwory wylotowe zostaja odsloniete przez drugi tlok, to nastepuje polaczenie pomiedzy cy¬ lindrem roboczym i przewodem wylotowym 17. Cylindry sprezarkowe U sa umieszczo¬ ne na obu koncach oslony 15. Glówna ko¬ mora sprezania 6 kazdego cylindra k lezy bezposrednio w poblizu zbiornika zasobni¬ kowego 15, natomiast komory sprezania wstepnego 5 znajduja sie na zewnetrznych koncach zespolu silnikowego.Dla ulatwienia przeplywu powietrza za¬ stosowano stosunkowo duza liczbe zaworów ssawczych na swobodnym koncu kazdego cylindra sprezarkowego A. Na drugim kon¬ cu cylindra U sa umieszczone zawory tlocz-? ne 9, które lacza wnetrze komory sipezania 6 z wnetrzem oslony 15. Wreszcie zastoso¬ wane sa zawory (przelotowe 10, które za¬ mykaja odpowiednia liczbe otworów prze¬ plywowych 7 wykonanych w tloku 3. W ten sposób powietrze moze przeplywac w przy¬ blizeniu na prostolinijnej drodze z komory 5 do komory £.Tlok zderzakowy 13, nalezacy do pneu¬ matycznego zasobnika energii, jest w przy¬ kladzie wykonania wedlug fig. 4 polaczony na stale z dnem cylindra sprezarkowego i, natomiast cylinder 12, wspólpracujacy 3 tym tlokiem, znajduje sie wewnatrz robo¬ czego tloka swobodnego. Wymieniony uklad tych czesci jest tak dobrany, ze pneumaty¬ czny zasobnik energii podczas ruchu tloka swobodnego w jedna strone moze nagroma¬ dzic wystarczajaca ilosc energii, aby pod¬ czas wstecznego ruchu tloka s,wobodnego oddac te energie w postaci pracy spreza¬ nia powietrza spalania w cylindrze robo- czym silnika i wieksza czesc pracy spreza¬ nia powietrza w cylindrach sprezarko¬ wych.W opisanym zespole zawory przelotowe 10 w tloku 3 sa przesuwane wskutek swej sily bezwladnosci w kierunku ich gniazd, gdy tloki swobodne zmniejszaja swa szyb¬ kosc przesuwu przed ich zatrzymaniem sie w zewnetrznych skrajnych polozeniach. Dla unikniecia tego moga byc zastosowane spre¬ zyny 10x (fig. 4) oddzialywujace na zawo¬ ry w kierunku przeciwnym w celu utrzy¬ mania tych zaworów w stanie otwartym.W zamian sprezyn 10, moga byc w tym sa¬ mym celu wykonane na koncach cylindra U rowki, które uskuteczniaja polaczenie pomiedzy komorami 5 i 6, gdy konce tych rowków, zwrócone óo srodka; silnika, znaj¬ da isie poza odpowiednia krawedzia spre¬ zarkowego tloka swobodnego 3, skoro tylko ten tlok znajdzie sie w poblizu zewnetrz¬ nego polozenia skrajnego.Jak zaznaczono wyzej, w zespole z za¬ sobnikiem gazu pednego, w którym powie¬ trze przeplywa tylko w jednym kierunku, równoleglym do osi zespolu, ogólna jego sprawnosc polepsza sie. Jednoczesnie i ob¬ jetosciowy wspólczynnik sprawnosci .spre¬ zarki zespolu jest stosunkowo znaczny i niewiele zmienia sie w zaleznosci od cisnie- nia tloczenia, tak iz zasobnik gazu pedne¬ go moze skutecznie zasilac napedzana — 5 —przez gaz pedny turbine przy zmianie jej obciazenia.W sprezarce wedlug fig. 1 objetosciowy wspólczynnik sprawnosci, przy zmianie ci¬ snienia przedmuchowego w granicach od 5 at do 1 at, waha sie tylko w granicach war¬ tosci od 0,96 do 1. Te same zmiany cisnie¬ nia przedmuchowego w sprezarce, wyko¬ nanej w zwykly sposób, wywolywalyby zmiany objetosciowego wspólczynnika spra¬ wnosci w granicach wartosci od 0,54 doi. PL