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La présente ers a groupe q,4#*urs comportant un moteur alternatif à combustion interne du type à injection de combustible liquide et allumage par compression et un compresseur d'air entraîné au moins partiellement par une turbine alimentée par les gaz de sortie du moteur alternatif, et dont le compresseur d'air, en fonctionnement normal sous charge, débite l'air à une pression si sensiblement au-dessus de la pression atmosphérique, qu'une partie substantielle du taux de compression total de l'air et par conséquent de la température nécessaire à l'allumage du combustible inejecté à la fin de chaque course de compression du moteur alternatif est fournie parla compression atteinte dans le dispositif compresseur d'air.
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Quand ces groupes moteurs tournent au ralenti, en charge ou non, le taux de compression du compresseur d'air et par consé- quent la température et la densité de l'air à la fin de chaque course,de compression du moteur alternatif deviennent si réduits qu@ l'on est obligé de se servir d'un allumage artificiel, par exemple par des bougies d'allumage ou des bougies à résistance chauffante pour obtenir une marche satisfaisante du moteur. ,
La présente invention a pour but de permettre de suppri- mer totalement ou partiellement ces allumages artificiels pour la marche du moteur au ralenti ou sous faible charge.
Un groupe moteur du genre décrit ci-dessus comprend suivant la présente invention un dispositif d'étranglement destiné à diminuer l'écoulement d'air vers les lumières d'admission du moteur alternatif à combustion interne quand celui-ci tourne au ralenti ou sous faible charge (appelé ci-après simplement ra@@nti) et de réduire ainsi l'écoulement massique d'air dans les cylindres du moteur alternatif et augmenter la quantité de produits résiduels de combustion restant dans chaque cylindre à la fin du temps d'échappement.
De préférence, le¯dispositif d'étranglement comprend un volet d'étranglement disposé dans le passage d'arrivée d'air ou dans chaque passage'd'arrivée d'air entre le compresseur d'air et les orifices ou lumières d'admission d'air du moteur alternatif, auquel cas des soupapes de décharge sont aussi'de préférence prévues entre le compresseur d'air et le dispositif d'étranglement, et conçues et disposées de manière à permettre la décharge d'air du ou des passages d'arrivée d'air quand le moteur tourne au ralenti et empêcher ainsi-une surpression du compresseur d'air.
La présente invention s'applique particulièrement aux groupes moteurs du genre décrit, dans lesquels le moteur alternatif à combustion interne est du type à deux temps.,. puisque dans ces moteurs l'efficacité du balayage est une fonction de la vitesse de l'écoulement massique d'air par rapport au volume du cylindre
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et un écoulement massique d'air représentant environ une fois et demi le volume du cylindre est normalement nécessaire pour obtenir une bonne efficacité de balayage.
Dans les moteurs de ce type, le degré de refroidissement causé par l'écoulement de l'air de balayage dans le moteur alternatif est substantiel et ceci, en combinaison avec le taux de compression total réduit pendant le ralenti, aggrave la difficulté d'obtenir un allumage satisfaisant dans ces conditions de marche.
cependant, suivant la présente invention, en réduisant l'écoulement massique d'air par les lumières d'admission du moteur alternatif au ralenti au moyen d'un dispositif d'étranglement, non seulement le refroidissement causé par l'écoulement d'air dans les cylindrée est réduit, mais les produits résiduels de combustion restant dans chaque cylindre à la fin de chaque période d'@chappe- ment procurantréchauffement additionnel nécessaire pour pc @er la températuredelacharge pendant le:temps de compression suivant à une température à laquelle un allumage satisfaisant est obtenu.
De plus, la diminution de la densité de la charge d'air comprimée dans chaque cylindre au ralenti permet une marche à faible puissance du moteur alternatif avec un, mélange riche d'air et de combustible qui tend à produire des gaz résiduels d'une température relativement élevée en comparaison de ceux renfermant une quantité substantielle d'air additionnel non brûlé.
Le groupe moteur peut;être construit de différentes façons, dont l'une sera décrite à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
La fig. 1 est un schéma du groupe moteur et des dispositif suivant l'invention.
La fig. 2 est une coupe d'une valve faisant partie des dispositifs'représentés sur la fig, 1.
Pour plus de simplicité, les dispositifs de commande du moteur, à l'exception de ceux se rapportant à l'invention et qui sont nécessaires à sa compréhension ont été omis.
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Le groupe moteur montré sur la fig. 1 des dessins comprend un moteur à combustion interne A du genre à injection de combustible liquide et allumage par compression, du type à deux temps ayant des conduits d'admission d'air B communiquant avec un collecteur d'admission B1, et des conduits d'échappement C communiquant avec un collecteur d'échappement C1. Le collecteur d'échappement C1 conduit les gaz d'échappement vers l'admission d'une turbine D, dont la sortie d'échappement est indiquée par D1, et dont le rotor est directement relié de façon connue au rotor d'un compresseur à écoulement axial E ayant une entrée d'air E1 et une sortie d'air qui conduit à l'admission d'un compressear centrifuge d'air F entraîné mécaniquement par le moteur A.
Ainsi, la turbine D et le compresseur à écoulement axial E forment ce qu'on appelle un turbo-compresseur, le compresseurE représentant le premier étage d'un système de compresseur d'air à deux étages dont le second étage est constitué par le compresseur centrifuge F entraîné mécaniquement. La sortie F1 du compresseur F communique par un coude G comportant des ailettes déflectrices G1 avec le collecteur d'admission d'air B1.
Un volet d'étranglement H est disposé dans le collecteur d'admission d'air B1, comme représenté, en un point situé entre le coude G et les conduits d'admission B.
Le rotor du compresseur à écoulement axial E peut aussi être disposé de manière à être entraîné par le rotor du compresseur centrifuge E2 ou lui transmettre un couple, et par conséquent, à être entraîné par le moteur A ou lui transmettre un couple, par un mécanisme de transmission permettant'des variations des vitesses relatives du ou des vilebrequins du moteur et du rotor du compresseur E, par exemple une transmission hydraulique ou une transmission à vitesse infiniment variable comme c'est le cas pour le groupe moteur décrit dans le brevet anglais n0663.296.
Le volet d'étranglement E est commandé par une biellette H reliée à l'extrémité extérieure de la tige de piston J du piston
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J1 d'un dispositif hydraulique servo-moteur J2. Le cylindre du dispositif servo-moteur J2 contient un ressort J3 agissant sur le piston dans le sens d'ouverture du volet d'étranglement H, l'extrémité du cylindre éloignée du ressort étant reliée par une canalisation K à un tiroir de commande K1 contenant un piston-valve
K2 normalement maintenu par un ressort K3 dans 'la position représen- tée, dans laquelle il ferme l'extrémité de la canalisation L.
Les deux extrémités du servo-cylindre M3 communiquent aussi respectivement par les deux canalisations L2 et L3, avec des lumières d'un tiroir de commande N du type à deux pistons montés sur le même axe, disposé de manière à commander le passage du fluide, sous pression d'une conduite d'alimentation ainsi que son retour, vers les extrémités'au cylindre M3 de'façon connue,, de manière qu'un déplacement vers le haut du piston de commande Nl du tiroir N en partant d'une position neutre laisse admettre du fluide l'extrémité supérieure du cylindre M3 et permettre l'échappement de fluide de la partie inférieure de ce cylindre, et vice-versa.
Le tiroir de commande N1 est relié par sa tige'N2 à un levier 0, un diaphragme O1 et une chambre barométrique évacuée O2 de manière que la valve O1 ne soit pas influencée par les changements de pression atmosphérique, tandis que la face supérieure du diaphragme O1 est soumise à la pression régnant dans le collecteur d'admission
B-, dite pression d'alimentation. ,
Le levier 0 est articulé en 03 et une extrémité d'un ressort à boudin P l'attaque au point 04,l'autre extrémité porte sur un galet P1 qui peut être réglé en hauteur de manière à varier la longueur du ressort au moyen d'une came Q montée sur un axe Q1.
L'axe Ql porte.aussi une came Q2 qui porte par l'intermé- diaire d'un galet R sur un point intermédiaire d'un levier Rl actionnant le mécanisme de commande normal du réglage de la ou des pompes d'injection de combustible du moteur A.
Un déplacement de l'axe Q1 change simultanément le réglage de la ou des pompes d'injection de combustible du moteur de manière
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à commander la puissance du moteur et le réglage du ressort P suivant une loi prédéterminée.
Le profil et la disposition de la came Q2, de son galet suiveur et du mécanisme s'y rapportant sont tels que pour une partie du déplacement de l'axe Ql correspondant au bas régime de puissance du moteur, le galet suiveur peut être amené à suivre l'un ou l'autre des deux profils Q4 ou Q5 suivant les, conditions de service du moteur, par exemple, dans le cas d'un moteur d'avion, si celui-ci fonctionne dans des conditions de vol ne demandant en substance que peu de puissance, ou au sol pour un décollage.
Le servo-piston M1 est relié par une tige M4 à un dispo- sitif (non représenté) maintenant la pression d'alimentation néces- saire dans le collecteur d'admission Bl de façon connue, par exemple au mécanisme commandant le rapport d'une transmission vitesse variable reliant le rotor du compresseur E au moteur
Ainsi, pour un réglage donné du ressort P, le servo-mécanisme comprenant le tiroir de commande N et le servo-dispositif Ml, M3, M4 fonctionne de manière à maintenir la pression d'alimentation choisie pour des conditions normales de service.
Pour une basse pression d'alimentation, par exemple au ralenti ou à faible puissance, quand une suralimentation n'est pas requise et que le moteur fonctionne normalement avec une pression dans le collecteur d'admission voisine de la pression atmosphérique les opérations suivantes se déroulent.
Quand ces conditions de marche sont atteintes le piston M1 remonte et reste dans sa position supérieure puisque le réglage du ressort P demande une pression d'alimentation même moindre que la pression atmosphérique, la valve K2 est soulevée par la tête M2 de la tige M, et du fluide sous pression passe des canalisations L et L3, qui dans ces conditions sont reliées par le tiroir de commande N à la source de fluide sous pression, dans l'extrémité du cylindre J la plus éloignée du ressort J2.
Le piston Jl se déplace vers la gauche, ferme le volet d'étranglement H et réduit ainsi la pression dans le collecteur d'admission B1 à une
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pression inférieure à la pression atmosphérique, cette diminution dépendant du réglage du ressort P puisque le tiroir de commande
N et, par conséquent, la position du piston M1 sont encore commande par la pression d'alimentation et si, par conséquent la pression agissant sur le diaphragme 01 tombe sous la pression correspondant au réglage du ressort P, la valve se déplacera'de manière à faire descendre le piston M2 et couper ainsi l'arrivée.de fluide du côté droit du cylindre J2 et laisser échapper du fluide de son extré- mité gauche par l'extrémité supérieure du cylindre M3.
Il est donc,clair que pour des pressions d'alimentation supérieures ou inférieures à la pression atmosphérique, le réglage de la pression se fait par le servo-mécanisme de manière à maintenir la valeur déterminée par la came Q, le dispositif procurant ainsi la diminution de la pression d'alimentation jusqu'à un point déter- miné inférieur à la pression atmosphérique, à faible puissr e ou au ralenti. Une soupape de décharge S est montée sur le coude G de manière à laisser échapper de l'air du conduit de sortie du compresseur F quand le volet H est fermé à un point tel que sans cet te échappée d'air, il y aurait des risques d'à-coups dus à l'engor- gement du compresseur d'air.
La fig. 2 représente une soupape de décharge convenable S ui comprend une enveloppe S1 ayant une partie intérieurement cylindrique formant guide S2 en un point intermédiaire de sa hauteur, un cylindre S3 de grand diamètre à son extrémité supérieure et une chambre S4 à son extrémité intérieure qui communique avec l'intérieur du coude G par un orifice T et est munie d'orifices latéraux Tl donnant à l'extérieur.
L'extrémité extérieure du cylindre S3 communique avec l'extérieur par un orifice 85é Un manchon U coulisse dans la partie S2 formant guide; l'extrémité inférieure du manchon U se prolonge par une tige Ul portant une soupape du type champignon U2 coopérant avec l'orifice T de manière à modifier couverture effective de celui-ci et à le fermer dans une de ses positions,
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L'extrémité extérieure du manchon U porte un piston V dispo- sé de manière à travailler dans le cylindre S3 et creusé intérieu- rement d'un alésage V1 dans lequel peut se déplacer en va-et-vient une valve pilote V2 qui y est logée de manière à pouvoir coulisser et commander les orifices V3 et V4 ouverts respectivement dans les extrémités opposées du manchon U et débouchant dans l'espace sous le piston V.
Un ressort W appuie sur la face externe du piston V tandis qu'un ressort W1 agit sur une extrémité de la valve pilote V, l'autre extrémité du ressort appuyant sur un épaulement réglable W2 logé dans l'extrémité supérieure du cylindre S3. Un passage X de petite section s'étend depuis l'intérieur du coude G, à travers'la valve V pour communiquer avec l'extrémité inté- rieure du manchon U.
Le fonctionnement de la valve S est le suivant.
La pression régnant dans le coude G est transmise le passage X à la face intérieure de la valve pilote V2 et est ainsi opposée à l'action du ressort Wl. Quand l'action du ressort Wl sur la valve pilote V2 dépasse l'intensité de la pression régnant dans le coude G, la valve pilote V2 descend et découvre lès orifices V3, laissant ainsi échapper de l'air de l'espace compris sous le. piston V, .et par conséquent le piston descend sous l'action du ressort W et découvre l'orifice T, ce mouvement vers le bas continuant jusqu'à ce que. les orifices V3 soient à nouveau recou- verts.
Si, d'autre part, l'intensité de la pression régnant dans le coude G sur la valve pilote V2 dépasse la force du ressort W1, la valve V2 monte et découvre les orifices V4 et l'air sous pression du coude G passe dans la chambre comprise sous le piston V, faisant remonter ce piston jusqu'à ce que les orifices V4 soient à nouveau recouverts.
Ainsi, à n'importe quel moment, la position du piston V et par conséquent de la soupape U 2 est déterminée par la pression régnant dans le coude G et le réglage de l'épaulement du ressort W2. Par un choix judicieux du ressort W1 et un réglage de l'épaule-
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ment W2, il est par conséquent possible d'assurer que pour une pression donnée régnant dans le coude G, la soupape U2 prendra une position correspondante prédéterminée et que cette soupape se fermera complètement pour une pression déterminée dans le coude G.
Le choix et le réglage du ressort Wl sont tels que, à la pression régnant dans le coude G, pression correspondant à une marche au ralenti du moteur, la soupape U2 sera ouverte de manière à laisser de l'air s'échapper ou s'écouler du coude G en volume suffisant pour assurer que le compresseur ne donne pas d'à-coups.
Quand la vitesse du moteur augmente et par conséquent la pression dans le coude G, la soupape U se' ferme progressivement suivant la loi prédéterminée de manière à permettre l'échappement devolumes d'air suffisants du\coude G aux bas régimes du moteur pour éviter des à-coups et se fermer complètement pour une pression corre on- dant approximativement à la vitesse minimum à laquelle le mo@@ur peut fonctionner en consommant tout l'air fournit par le compresser sans risque d'à-coups.
Dans un moteur suivant la présente invention la disposi- tion peut être telle que quand le dispositif à volet d'étrangle- ment fonctionne, celui-ci réduise la pression d'air aux lumières' d'admission du moteur alternatif et par conséquent la pression des gaz à l'entrée de la turbine,à des valeurs en substance inférieures à la pression de sortie du compresseur d'air.
L'écoulement massique d'air dans chaque cylindre peut être réduit par le dispositif à volet d'étranglement, d'une valeur normale représentant par exemple une fois et demi le volume des cylindres pendant chaque cycle, à une valeur représentant moins de la moitié du volume des cylindres et de préférence de l'ordre d'un quart de ce volume par cycle.
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