Groupe moteur La présente invention a pour objet un groupe moteur comprenant un moteur à combustion interne à piston et une turbine entraînée par les gaz d'échap pement du moteur accouplée à un compresseur d'ali mentation du moteur en air de combustion, un méca nisme de transmission disposé entre les rotors accou plés du groupe turbine-compresseur et le vilebrequin du moteur, ce mécanisme comprenant un accouple ment débrayable capable de transmettre la puis sance dans les deux sens, au moins une chambre de combustion auxiliaire disposée dans au moins un conduit d'échappement du moteur en amont de la turbine, et des moyens pour injecter du combustible dans cette chambre auxiliaire.
Le groupe moteur faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif sen sible à la vitesse du groupe turbine-compresseur capable de commander automatiquement l'embrayage et le débrayage de l'accouplement de manière que ce dernier soit débrayé aux faibles vitesses de la tur bine et embrayé aux vitesses supérieures, afin qu'au démarrage le groupe turbine-compresseur puisse fonctionner comme un groupe à turbine à gaz auto- entretenu.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du groupe moteur selon l'invention.
Les fig. 1(A) et 1(B) montrent schématique ment les organes de commande de cette forme d'exé cution.
La fig. 2 est un diagramme explicatif.
La fig. 3 montre, partie en coupe l'ensemble de cette forme d'exécution.
Le groupe moteur représenté comprend un mo teur à combustion interne 50 (fig. 3) à allumage par compression, à deux temps et à plusieurs vilebre quins, comprenant trois vilebrequins dont les axes forment les arêtes d'un prisme triangulaire équilaté ral, et présentant une rangée de cylindres s'éten- dânt entre chaque paire de vilebrequins adjacents.
Deux seulement de ces vilebrequins, 51 et 52, sont visibles à la fig. 3. Les trois vilebrequins sont connectés les uns aux autres par un train d'engrena ges 53, et un pignon de sortie commun. 54, de ce train est connecté par un train inverseur de marche logé dans une boîte 55, et comprenant un dispositif d'embrayage 56,à un arbre moteur principal 57.
Chaque cylindre contient deux pistons 58, 59 con nectés respectivement aux deux vilebrequins 51, 52 adjacents et commandant respectivement des lumiè res d'entrée et de sortie 60, 61 dans, les parois du cylindre. Un compresseur à courant axial 62 à éta ges multiples est disposé dans l'espace de section triangulaire compris entre les trois rangées de cylin dres. L'entrée 63 du compresseur est en communi- cation avec l'atmosphère, tandis que son conduit de refoulement 64 est relié aux lumières d'entrée 60 des cylindres, du moteur.
Le rotor 65 de ce compresseur est connecté directement à un rotor 66 d'une turbine 67, le con duit d'entrée 68 de la turbine étant connecté à une chambre de combustion auxiliaire 6, munie d'injec- teurs de combustible, dans laquelle débouchent les conduits d'échappement 69 reliés aux lumières de sortie 61 des cylindres.
Il pourrait y avoir plusieurs chambres de combustion auxiliaires. Des conduits de dérivation 71 commandés par des soupapes de déri vation 72 relient le conduit de refoulement 64 du compresseur et les conduits d'échappement 69 du moteur, en amont de la chambre de combustion 6.
Les rotors accouplés 65, 66 du groupe turbine compresseur sont reliés par un mécanisme de trans mission comprenant les engrenages 73, 74, un accou- plement hydrodynamique réglable 75 et un arbre creux 75', au train d'engrenages 53. L'accouplement 75 est pourvu de moyens permettant de faire varier 1a quantité de liquide qu'il contient pour faire varier le degré de glissement de l'accouplement.
Un régulateur hydraulique 1 commande la vitesse du moteur en réglant, au moyen d'un arbre 2, les crémaillères de pompes à injection de combustible du moteur. Ce régulateur hydraulique comprend une pompe 3 entraînée par le moteur par l'intermédiaire du train d'engrenages 53 et fournissant une pression hydraulique dépendant de la vitesse du moteur. Un tel régulateur - a été décrit, par exemple, dans le brevet Nt, 316902.
Deux régulateurs 4 et 5 sont entraînés par le groupe turbine-compresseur.
Le combustible est envoyé aux injecteurs de la chambre de combustion auxiliaire 6 par un appareil d'alimentation et de dosage 8, relié aux injecteurs par la conduite 7 et comprenant une pompe d'ali- mentation 9 à débit variable entraînée continuelle- ment et présentant un mécanisme de commande automatique qui maintient constamment, une chute de pression donnée entre l'amont et l'aval d'un dis positif d'étranglement,
l'aire effective de l'orifice 10 de ce dispositif étant modifiée pour commander la quantité de combustible envoyée à travers le con duit 7 à la chambre de combustion auxiliaire 6.
Une pompe 81 amène le combustible d'un réser voir 80 à la pompe 9 par un conduit 82, et ce com bustible sort de la pompe 9 par un conduit 83. L'aire effective de l'orifice d'étranglement 10 est com mandée par deux manchons 11 et 12 pouvant être actionnés. indépendamment.
Le manchon 11 est com mandé par l'intermédiaire d'une tringlerie 13, par un piston 14 d'un servomoteur hydraulique 15 dont le tiroir de commande 16 est commandé par un dia phragme 17 soumis à des pressions, transmises par des conduits 84, 85 dépendant de la pression engen drée par la pompe 3 et, par là, sensible à la vitesse du moteur.
La pression engendrée par la pompe 3 agissant sur le diaphragme 17, est compensée par un ressort 18 dont la force effective varie suivant la position d'une came 19 reliée par un levier 20 à la tige du piston 14, de sorte que pour chaque pression dans le tuyau de refoulement de la pompe 3, c'est-à-dire pour chaque vitesse du moteur à com bustion interne, il existe une position déterminée du piston 14 et, par là, du manchon 11.
Ainsi, pour chaque vitesse du moteur à combustion interne, il existe un débit déterminé correspondant de l'alimen tation en combustible de la chambre de combustion auxiliaire 6, en supposant que le manchon 12 reste fixe.
Le manchon 12 reste normalement, dans la posi tion représentée, mais il est commandé par un piston 21 d'un servomoteur hydraulique dont le tiroir de commande 22 est actionné par le régulateur 5. La disposition est telle que le piston 21 reste dans une position donnée normale à moins que la vitesse du groupe turbine-compresseur entraînant le régula teur 5 tombe à une valeur approchant de sa vitesse d'auto-entretien minimum.
Le régulateur 5 déplace alors le tiroir 23 pour produire le mouvement du pis ton 21 pour déplacer le manchon 12 dans le sens d'une augmentation de l'alimentation en combustible de la chambre de combustion auxiliaire 6.
La turbine et le compresseur qu'elle entraîne forment avec la chambre de combustion auxiliaire (à laquelle de l'air est envoyé directement ou indirec- tement par le compresseur) un groupe à turbine à gaz qui peut fonctionner même si le moteur à pis ton ne fonctionne pas.
Quand ce moteur fonctionne il est évident qu'il existe deux conditions de fonc tionnement: 1) la turbine est entraînée seulement par les gaz d'échappement du moteur, sans injec tion de combustible supplémentaire dans la chambre de combustion auxiliaire, et 2) du combustible est injecté dans la chambre de combustion auxiliaire pour brûler dans le surplus d'air contenu dans les gaz d'échappement, de sorte que la turbine est entre tenue partiellement par la combustion de ce combus tible.
Un dispositif 23 de commande d'allumage est intercalé dans la conduite 7 et comprend un piston 24 soumis, à l'action d'un ressort de compression 2.5 qui, lorsque du combustible ne passe pas dans la conduite 7, maintient le piston dans une position où il ferme la communication entre les deux parties de la conduite 7 sur les deux côtés du dispositif 23. Chaque fois que du combustible est envoyé à tra vers la conduite 7, cependant, le piston 24 est forcé vers le bas de manière à établir la communication entre ces deux parties de la conduite 7 et, aussi, à fermer un interrupteur qui excite, par des conduc teurs 26, une bougie 86 montée dans la chambre de combustion 6.
Le piston 25 agit aussi comme une soupape pour empêcher le retour des gaz d'échappe ment à travers la chambre de combustion et pour éviter des fuites, quand l'alimentation à travers la conduite 7 est coupée.
Un dispositif 28 sensible à la température est monté dans, le conduit 68 à travers lequel les pro duits de la combustion sont envoyés à la turbine. Ce dispositif 28 est agencé pour commander un inter rupteur électrique 29 qui a deux fonctions, à savoir interrompre l'alimentation de la bougie 86 quand la température atteint une valeur indiquant que le combustible est injecté dans la chambre de combus tion 6 et qu'il s'est enflammé, et, à une tempéra ture considérablement plus élevée, assurer l'arrêt complet de toute injection de combustible dans la chambre 6 si la température excède une certaine valeur maximum déterminée,
considérée comme la température de sécurité maximum à l'entrée de la turbine.
Le régulateur 4 commande le tiroir de commande 30 d'un servomoteur hydraulique dont le piston 31 commande, par une tringlerie 32 et une soupape 33, le remplissage de l'accouplement hydrodynamique 75.
Ce régulateur 4 est en outre influencé par la tension de son ressort 34 qui varie en fonction de la position d'une came 35 connectée par une tige 87 au piston 14, de sorte que le fonctionnement du tiroir 30 et, par là, du piston 31 sous l'action du régulateur 4 est en accord avec la relation existant entre la vitesse des rotors accouplés du groupe tur- bine-compresseur et la vitesse du moteur à combus tion interne.
Le régulateur 5 commande également un contact électrique 36, de façon que si la vitesse du groupe turbine-compresseur dépasse la vitesse maximum déterminée admise comme vitesse de sécurité, il ferme un circuit dont la fermeture provoque l'arrêt complet de l'alimentation en combustible.
Le groupe moteur comprend un démarreur élec trique 90 au moyen duquel, quand l'accouplement hydrodynamique 75 est vide, le groupe turbine-com- presseur peut être amené à sa vitesse de démarrage, pour être maintenu ensuite en fonctionnement à une vitesse d'auto-entretien par injection de combustible, dans la chambre de combustion 6, afin qu'il tourne à la manière d'un groupe à turbine à gaz auto entretenu.
Il tourne ainsi de cette manière jusqu'à une vitesse à laquelle il développe un surplus de puissance, et l'accouplement hydrodynamique 75 est alors progressivement rempli de liquide fourni par un réservoir 37 dans lequel le liquide a été préala blement mis sous pression par une pompe 38. De cette manière, la puissance fournie par le groupe turbine-compresseur commence à faire tourner les vilebrequins du moteur à combustion interne, pour mettre ce dernier en marche. Le groupe moteur est ainsi mis en marche.
A ce sujet on peut noter que l'air fourni au moteur par le compresseeur 62 est à une température notable, ce qui facilite le démarrage du moteur à combustion interne, même si son taux de compression est tel que, s'il recevait de l'air froid, la température d'auto-allumage ne serait pas atteinte dans les chambres de combustion des cylindres.
Le fait que dans le groupe moteur décrit le taux de compression du compresseur 62 est largement indépendant du régime du moteur à combustion interne, facilite aussi la marche à vide dudit moteur en permettant à l'air d'alimentation du moteur d'être maintenu en tout temps à une pression et une tem pérature qui assurent un auto-allumage satisfaisant.
Pendant le processus de démarrage décrit ci-des sus, il pourra être nécessaire ou avantageux d'ouvrir les soupapes de dérivation 72 dans les conduits 71 qui relient le conduit de refoulement 64 du com presseur aux conduits d'échappement 69 du moteur, afin de permettre à une quantité d'air suffisante de parvenir à la chambre de combustion 6. A cet effet, les soupapes 72 sont connectées mécaniquement à un levier de démarrage manuel 88 qui actionne aussi une soupape 89 dans la conduite d'alimentation en liquide de l'accouplement 75.
Toutefois si le moteur à deux temps du groupe décrit a un nombre suffisant de cylindres, le chevauchement des lumières peut être tel qu'il permette un écoulement d'air à travers le moteur lui-même quand il est au repos, pour permettre la mise en marche du groupe turbine-com- presseur et son fonctionnement comme un groupe à turbine à gaz, à une vitesse qui assure une puissance suffisante pour faire démarrer le moteur de la ma nière indiquée ci-dessus sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un conduit de dérivation.
Dans tous les cas, l'écoulement de l'air chaud provenant du compres seur à travers, un ou plusieurs cylindres du moteur pendant la période de démarrage, facilitera sa mise en marche subséquente grâce à l'échauffement des cylindres.
Le diagramme représenté à la fig. 2 donne la vitesse du groupe turbine-compresseur en tours/min, en ordonnée, en fonction de la vitesse du moteur à combustion intérne en tours/min, en abscisse. Ce diagramme montre une série de régimes qui peuvent être obtenus pour les. différentes zones de vitesses du moteur à combustion interne du groupe moteur décrit.
On suppose que le groupe moteur décrit, qui peut être destiné à la propulsion d'un navire par exemple, présente trois zones de fonctionnement, chacune correspondant à une zone de vitesses du moteur à combustion interne. Dans.
la zone 1, dans laquelle la vitesse du moteur est comprise entre 0 et 1200 tours/min, le régulateur 4 occupe une position telle qu'il maintient l'accouplement hydrodynamique 75 à l'état débrayé, tandis que, en supposant que le moteur fonctionne sous un couple constant, l'alimen- tation de combustible de la chambre de combustion 6 est maintenue par le manchon 11 sous la com mande du servomoteur 15 à une valeur telle qu'elle maintient le groupe turbine-compresseur à la vitesse appropriée,
par exemple celle représentée par la ligne G'G ou la ligne DE. Si, lors du fonctionnement dans cette zone, l'alimentation en combustible du moteur à combustion interne est réduite à tel point qu'à la vitesse dudit moteur, l'énergie disponible des gaz d'échappement du moteur, augmentée par l'alimenta tion en combustible de la chambre de combustion 6 maintenue par le manchon 11,
devient insuffisante pour maintenir le groupe turbine-compresseur à une vitesse supérieure à sa vitesse d'auto-entretien, le régulateur 5 entre alors en fonction pour produire une augmentation de l'alimentation en combustible de la chambre de combustion 6 et empêcher ainsi le groupe turbine-compresseur de tomber au-dessous de sa vitesse d'auto--entretien. L'alimentation en combustible de la chambre de combustion 6 main tient alors le groupe turbine-compresseur à une vitesse qui se trouve comprise théoriquement dans la bande 1310,
mais qui se trouve réellement dans la bande BC par suite de l'accélération du régulateur du moteur à combustion interne. Dans la zone 2, comprenant les vitesses. du moteur de 1200 à 1800 tours/min, l'alimentation en combustible de la cham bre de combustion 6 est coupée, puisqu'en marche normale, les gaz d'échappement provenant du mo- Leur à combustion interne ont une énergie suffisante pour maintenir le groupe turbine-compresseur à la vitesse nécessaire pour envoyer la quantité d'air ap propriée au moteur à combustion interne.
Dans cette zone cependant, si, pour une raison quelconque, le couple et, par là, l'alimentation en combustible du moteur à combustion interne, tombent à une valeur où la vitesse du groupe turbine-compresseur appro che de sa vitesse d'auto-entretien minimum, le régu lateur 5 entra en fonction pour assurer une alimenta tion en combustible de la chambre de combustion 6, comme indiqué par la ligne MILK,
et le groupe tur- bine-compresseur fonctionne dans le domaine de vitesse LK jusqu'à une augmentation de l'alimenta- tion en combustible du moteur à combustion in terne qui l'élève au-dessus de ce domaine. Pendant le fonctionnement dans la zone 2, l'accouplement hydrodynamique 75 est progressivement rempli, d'où il résulte une augmentation de la vitesse du moteur à combustion interne, d'une manière dépendant de la relation qui existe entre la vitesse du moteur - et celle du rotor du groupe turbine-compresseur,
sous la commande du régulateur 4.
Pendant le fonctionnement dans la zone 3, quand le moteur à combustion interne a une vitesse com prise entre 1800 et 2000 tours/min, l'accouplement hydrodynamique 75 est en plein fonctionnement et l'alimentation en combustible de la chambre de com bustion 6 est complètement coupée, la relation entre la vitesse du moteur à combustion interne et celle du groupe turbine-compresseur étant alors prati quement fixée et approximativement comprise dans la bande J.
Dans une variante, le dispositif 23 de com mande automatique de l'allumage peut être sup primé, et une dérivation peut être disposée pour amener constamment une quantité de combustible à la chambre de combustion 6, qui est suffisante pour maintenir la combustion dans cette chambre, dans toutes les conditions de fonctionnement. La bougie 86 elle-même peut être encore maintenue pour l'al lumage initial quand le groupe est mis en marche.
Power unit The present invention relates to a power unit comprising a piston internal combustion engine and a turbine driven by the exhaust gases of the engine coupled to a compressor for supplying the engine with combustion air, a mechanism transmission arranged between the coupled rotors of the turbine-compressor unit and the crankshaft of the engine, this mechanism comprising a disengageable coupling capable of transmitting power in both directions, at least one auxiliary combustion chamber arranged in at least one duct engine exhaust upstream of the turbine, and means for injecting fuel into this auxiliary chamber.
The engine unit forming the subject of the invention is characterized in that it comprises a device sensitive to the speed of the turbine-compressor unit capable of automatically controlling the engagement and disengagement of the coupling so that the latter or disengaged at low turbine speeds and engaged at higher speeds, so that, on start-up, the turbine-compressor unit can operate as a self-sustaining gas turbine unit.
The drawing represents, by way of example, an embodiment of the motor unit according to the invention.
Figs. 1 (A) and 1 (B) schematically show the control members of this form of execution.
Fig. 2 is an explanatory diagram.
Fig. 3 shows, partly in section, the whole of this embodiment.
The engine group shown comprises an internal combustion engine 50 (fig. 3) with compression ignition, two-stroke and several crankshafts, comprising three crankshafts whose axes form the edges of an equilateral triangular prism, and having a row of cylinders extend between each pair of adjacent crankshafts.
Only two of these crankshafts, 51 and 52, are visible in fig. 3. The three crankshafts are connected to each other by a gear train 53, and a common output pinion. 54, of this gear is connected by a reversing gear housed in a box 55, and comprising a clutch device 56, to a main drive shaft 57.
Each cylinder contains two pistons 58, 59 connected respectively to the two adjacent crankshafts 51, 52 and respectively controlling entry and exit lights 60, 61 in the walls of the cylinder. A multi-stage axial current compressor 62 is disposed in the triangular section space between the three rows of cylinders. The compressor inlet 63 is in communication with the atmosphere, while its discharge duct 64 is connected to the inlet ports 60 of the cylinders of the engine.
The rotor 65 of this compressor is connected directly to a rotor 66 of a turbine 67, the inlet duct 68 of the turbine being connected to an auxiliary combustion chamber 6, provided with fuel injectors, in which open the exhaust ducts 69 connected to the outlet ports 61 of the cylinders.
There could be several auxiliary combustion chambers. Bypass ducts 71 controlled by bypass valves 72 connect the discharge duct 64 of the compressor and the exhaust ducts 69 of the engine, upstream of the combustion chamber 6.
The coupled rotors 65, 66 of the turbine compressor unit are connected by a transmission mechanism comprising the gears 73, 74, an adjustable hydrodynamic coupling 75 and a hollow shaft 75 ', to the gear train 53. The coupling 75 is provided with means for varying the quantity of liquid it contains to vary the degree of slip of the coupling.
A hydraulic regulator 1 controls the speed of the engine by adjusting, by means of a shaft 2, the racks of the fuel injection pumps of the engine. This hydraulic regulator comprises a pump 3 driven by the motor via the gear train 53 and providing hydraulic pressure depending on the speed of the motor. Such a regulator - has been described, for example, in patent Nt, 316902.
Two regulators 4 and 5 are driven by the turbine-compressor unit.
The fuel is sent to the injectors of the auxiliary combustion chamber 6 by a feed and metering device 8, connected to the injectors by the line 7 and comprising a feed pump 9 with variable flow rate driven continuously and having an automatic control mechanism which constantly maintains a given pressure drop between the upstream and downstream side of a throttle device,
the effective area of the orifice 10 of this device being modified to control the quantity of fuel sent through the duct 7 to the auxiliary combustion chamber 6.
A pump 81 brings fuel from a tank or even 80 to the pump 9 via a duct 82, and this fuel leaves the pump 9 via a duct 83. The effective area of the throttle orifice 10 is controlled. by two sleeves 11 and 12 which can be actuated. independently.
The sleeve 11 is controlled by means of a linkage 13, by a piston 14 of a hydraulic booster 15, the control valve 16 of which is controlled by a diaphragm 17 subjected to pressures, transmitted by conduits 84, 85 depending on the pressure generated by the pump 3 and, thereby, sensitive to the speed of the engine.
The pressure generated by the pump 3 acting on the diaphragm 17 is compensated by a spring 18, the effective force of which varies according to the position of a cam 19 connected by a lever 20 to the piston rod 14, so that for each pressure in the delivery pipe of the pump 3, that is to say for each speed of the internal combustion engine, there is a determined position of the piston 14 and, therefore, of the sleeve 11.
Thus, for each speed of the internal combustion engine, there is a corresponding determined flow rate of the fuel supply to the auxiliary combustion chamber 6, assuming that the sleeve 12 remains fixed.
The sleeve 12 normally remains in the position shown, but it is controlled by a piston 21 of a hydraulic booster, the control spool 22 of which is actuated by the regulator 5. The arrangement is such that the piston 21 remains in a position normal given unless the speed of the turbine-compressor unit driving regulator 5 drops to a value approaching its minimum self-sustaining speed.
The regulator 5 then moves the spool 23 to produce the movement of the pis ton 21 to move the sleeve 12 in the direction of increasing the fuel supply to the auxiliary combustion chamber 6.
Together with the auxiliary combustion chamber (to which air is sent directly or indirectly by the compressor), the turbine and the compressor it drives form a gas turbine unit which can operate even if the engine is not powered. does not work.
When this engine is running it is obvious that there are two operating conditions: 1) the turbine is driven only by the engine exhaust, without injection of additional fuel into the auxiliary combustion chamber, and 2) fuel is injected into the auxiliary combustion chamber to burn in the excess air contained in the exhaust gases, so that the turbine is partially held by the combustion of this fuel.
An ignition control device 23 is interposed in line 7 and comprises a piston 24 subjected, to the action of a compression spring 2.5 which, when fuel does not pass through line 7, maintains the piston in a position where it closes the communication between the two parts of the line 7 on both sides of the device 23. Whenever fuel is sent through the line 7, however, the piston 24 is forced down so as to establish communication between these two parts of the pipe 7 and, also, to close a switch which excites, by conductors 26, a spark plug 86 mounted in the combustion chamber 6.
The piston 25 also acts as a valve to prevent backflow of exhaust gases through the combustion chamber and to prevent leaks, when the supply through line 7 is cut off.
A temperature sensitive device 28 is mounted in the conduit 68 through which the products of combustion are sent to the turbine. This device 28 is arranged to control an electrical switch 29 which has two functions, namely to interrupt the supply to the spark plug 86 when the temperature reaches a value indicating that the fuel is injected into the combustion chamber 6 and that it is has ignited, and, at a considerably higher temperature, ensure the complete stop of any fuel injection into chamber 6 if the temperature exceeds a certain determined maximum value,
considered as the maximum safety temperature at the inlet of the turbine.
The regulator 4 controls the control spool 30 of a hydraulic booster, the piston 31 of which controls, by a linkage 32 and a valve 33, the filling of the hydrodynamic coupling 75.
This regulator 4 is further influenced by the tension of its spring 34 which varies according to the position of a cam 35 connected by a rod 87 to the piston 14, so that the operation of the spool 30 and, therefore, of the piston 31 under the action of the regulator 4 is in accordance with the relation existing between the speed of the coupled rotors of the turbine-compressor unit and the speed of the internal combustion engine.
The regulator 5 also controls an electrical contact 36, so that if the speed of the turbine-compressor unit exceeds the determined maximum speed admitted as safety speed, it closes a circuit whose closure causes the complete stopping of the fuel supply. .
The motor group comprises an electric starter 90 by means of which, when the hydrodynamic coupling 75 is empty, the turbine-compressor group can be brought to its starting speed, to be then kept in operation at an automatic speed. maintenance by fuel injection, into the combustion chamber 6, so that it rotates in the manner of a self-maintained gas turbine unit.
It thus rotates in this manner up to a speed at which it develops excess power, and the hydrodynamic coupling 75 is then gradually filled with liquid supplied by a reservoir 37 in which the liquid has been previously pressurized by a pump 38. In this way, the power supplied by the turbine-compressor unit begins to rotate the crankshafts of the internal combustion engine, to start the latter. The motor unit is thus started.
In this regard, it can be noted that the air supplied to the engine by the compressor 62 is at a significant temperature, which facilitates the starting of the internal combustion engine, even if its compression ratio is such that, if it received water. cold air, the auto-ignition temperature would not be reached in the combustion chambers of the cylinders.
The fact that in the described engine group the compression ratio of the compressor 62 is largely independent of the speed of the internal combustion engine, also facilitates the idling of said engine by allowing the supply air to the engine to be maintained in at all times at a pressure and temperature which ensure satisfactory self-ignition.
During the start-up process described above, it may be necessary or advantageous to open the bypass valves 72 in the ducts 71 which connect the discharge duct 64 of the compressor to the exhaust ducts 69 of the engine, in order to allowing a sufficient quantity of air to reach the combustion chamber 6. For this purpose, the valves 72 are mechanically connected to a manual start lever 88 which also actuates a valve 89 in the liquid supply line of the cylinder. 'coupling 75.
However, if the two-stroke engine of the group described has a sufficient number of cylinders, the overlap of the lumens may be such as to allow air to flow through the engine itself when it is at rest, to allow setting. operation of the turbine-compressor unit and its operation as a gas turbine unit, at a speed which provides sufficient power to start the engine in the manner indicated above without the need to use a bypass duct.
In all cases, the flow of hot air from the compressor through one or more cylinders of the engine during the starting period will facilitate its subsequent start-up by heating the cylinders.
The diagram shown in fig. 2 gives the speed of the turbine-compressor unit in revolutions / min, on the ordinate, as a function of the speed of the internal combustion engine in revolutions / min, on the abscissa. This diagram shows a series of diets that can be obtained for them. different speed zones of the internal combustion engine of the described engine group.
It is assumed that the motor unit described, which may be intended for propelling a ship for example, has three operating zones, each corresponding to a speed zone of the internal combustion engine. In.
zone 1, in which the engine speed is between 0 and 1200 revolutions / min, the regulator 4 occupies a position such that it maintains the hydrodynamic coupling 75 in the disengaged state, while, assuming that the engine operates at a constant torque, the fuel supply to the combustion chamber 6 is maintained by the sleeve 11 under the control of the servomotor 15 at a value such as to maintain the turbine-compressor unit at the appropriate speed,
for example that represented by the line G'G or the line DE. If, during operation in this zone, the fuel supply to the internal combustion engine is reduced to such an extent that at the speed of said engine, the energy available from the exhaust gases of the engine, increased by the fuel supply fuel from the combustion chamber 6 held by the sleeve 11,
becomes insufficient to maintain the turbine-compressor unit at a speed greater than its self-sustaining speed, the regulator 5 then comes into operation to produce an increase in the fuel supply to the combustion chamber 6 and thus prevent the unit turbine-compressor from falling below its self-sustaining speed. The supply of fuel to the combustion chamber 6 hand then keeps the turbine-compressor unit at a speed which is theoretically within the band 1310,
but which is actually in the BC band as a result of the acceleration of the internal combustion engine governor. In zone 2, including speeds. engine from 1200 to 1800 rpm, the fuel supply to combustion chamber 6 is cut off, since in normal operation the exhaust gases from the internal combustion engine have sufficient energy to maintain the turbine-compressor unit at the speed necessary to send the appropriate quantity of air to the internal combustion engine.
In this area, however, if for some reason the torque and hence the fuel supply to the internal combustion engine drops to a value where the speed of the turbine-compressor unit approaches its auto speed. - minimum maintenance, the regulator 5 came into operation to ensure a fuel supply to the combustion chamber 6, as indicated by the MILK line,
and the turbine-compressor unit operates in the LK speed range until an increase in the fuel supply to the internal combustion engine raises it above this range. During operation in zone 2, the hydrodynamic coupling 75 is gradually filled, resulting in an increase in the speed of the internal combustion engine, in a manner dependent on the relationship between the speed of the engine - and that of the rotor of the turbine-compressor unit,
under controller control 4.
During operation in zone 3, when the internal combustion engine has a speed between 1800 and 2000 rpm, the hydrodynamic coupling 75 is in full operation and the fuel supply to the combustion chamber 6 is completely cut off, the relationship between the speed of the internal combustion engine and that of the turbine-compressor unit then being practically fixed and approximately included in the J band.
In a variant, the device 23 for automatic ignition control can be omitted, and a bypass can be arranged to constantly supply a quantity of fuel to the combustion chamber 6, which is sufficient to maintain combustion in this chamber. , under all operating conditions. The candle 86 itself can still be held for initial lighting when the group is turned on.