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Perfectionnements aux moteurs à combustion interne
La présente invention a trait aux moteurs à com- bustion interne du type dans lequel le combustible liquide est injecte dans la chambre de combustion qui contient une cylindrée d'air tourbillonnant autour de l'axe du cylindre.
Jusque présent, dans les moteurs de ce genre, la chambre de combustion était constituée par l'extrémité su- périeure du cylindre et était, par conséquent, d'une hauteur relativement faible et d'un grand diamètre, les dispositifs d'injection du combustible étant placés près de l'axe central
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du cylindre, de manière à distribuer le combustible sous forme de petits jets radiaux. Dans de tels cas, le diamè- tre de la chambre de compression, relativement grand par rapport à la hauteur, nécessitait une grande surface de refroidissement de la cylindrée comprimée, tandis que le grand nombre de jets radiaux nécessaires forçait à donner aux orifices d'injection de très faibles diamètres, ce qui exposait facilement ces orifices à être obstrues.
L'objet de la présente invention est de fournir une construction qui n'aura pas ces désavantages et permet- tra un mélange plus intime du combustible et de l'air.
Dans ce but, d'après l'invention, la chambre de combustion,, qui a une section sensiblement circulaire dans le plan perpendiculaire à. l'axe du cylindre, est disposée dans la tête du cylindre. A l'endroit où cette chambre com- munique avec le cylindre, elle a un diamètre inférieur à celui de l'alésage du cylindre. L'injecteur ou les injecteurs sont disposés à une certaine distance de l'axe de la chambre de combustion et sont destinés à projeter chacun un jet de liquide dans la cylindrée d'air animée d'un mouvement de ro- tation autour de 1'axe du cylindre. La direction principale du jet est, ou bien parallè le à l'axe de la chambre de combustion ou bien sensiblement parallèle à cette direction.
Chaque dispositif d'injection de liquide peut, soit produire un jet unique dans la direction parallèle ou sensiblement parallèle à l'axe de la chambre de compres- sion, soit produire plusieurs jets dont un ou plusieurs peuvent être dirigés radialement ou à, peu près. Cependant, dans ce cas, les autres jets doivent être disposés de maniè- re que la direction générale de tous les jets ait une compo- sante appréciable, parallèle a l'axe de la chambre de com- bustion.
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De préférence, la chambre de combustion est sensi- blement cylindrique, sa hauteur étant approximativement éga- le à son diamètre. Le ou les dispositifs d'injection du com- bustible sont disposés dans la paroi supérieure de la chambre de combustion dans le voisinage de la circonférence et le ou les jets sont dirigés soit parallèlement à l'axe de la chambre de combustion, soit en diagonale à travers cette chambre, de manière à se mélanger avec la cylindrée, d'air pendant son tourbillonnement.
Dans certains cas, en plus du tourbillonnement produit par le mouvement rotatif de la cylindrée d'air, on peut provoquer une "turbulaence" supplémentaire d'une manière connue en elle-même et consistant à munir la face du piston d'un prolongement de forme et de dimensions telles, que, vers la fin de la course montante du piston, ce prolonge- ment puisse pénétrer dans la chambre de compression en lais- sant un faible espace annulaire par lequel, vers la fin de la course de compression, une partie résiduelle de la cylin- drée gazeuse sera forcée de pénétrer à une grande vitesse dans la chambre de combustion.
On produit ainsi un mouvement de la cylindrée ga- zeuse dans le sens axial,en plus du mouvement rotatif que cette cylindrée recevait précédemment, la "turbulence" résultante tendant a. améliorer le mélange d'air et de com- bustible en facilitant ainsi la combustion.
Dans une autre construction d'après l'invention on dispose dans l'axe de la chambre de compression un bou- chon de section sensiblement circulaire, de manière à rem- plir l'âme de la chambre de combustion.
De la sorte, à la fin de la course de compression, la. chambre de combustion a une forme sensiblement annulaire
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et sa partie centrale étant remplie, toute la cylindrée d'air aura tendance à être mise en contact avec le jet du liquide combustible. Le bouchon peut être fixé soit à la tête du cylindre, soit à la face supérieure du piston.
Une autre construction consiste à faire supporter une partie du bouchon par la tête du cylindre et l'autre pat le piston. Dans tous les cas, le bouchon n'est, de préfé- rence, pas soumis au refroidissement pour aider la combus- tion.
Lorsque le bouchon est sensiblement cylindrique, la direction principale du jet combustible est dirigée de préférence, parallèlement à l'axe de la chambre de combus- tion.
Toutefois dans certains cas, on peut trouver avan- tageux de donner au bouchon une forme autre que cylindrique: par exemple, celle d'un barillet, la forme conique ou une forme telle que les parties extrêmes aient un plus grand diamètre que la partie centrale, suivant la forme de la chambre de combustion et la direction du jet combustible.
Cependant dans la plupart des cas, une chambre de com- bustion cylindrique, un bouchon cylindrique et un jet dont la direction générale est orientée sensiblement parallèle- ment à l'axe de la chambre de combustion sont préférables.
Chaque dispositif d'injection peut être d'un type connu quelconque employant soit une injection du combustible seul, soit une injection' du combustible mélangé d'air et peut avoir un ou plusieurs orifices d'injection, mais, de préférence, lorsqu'on emploie l'injection du combustible seul on utili- se un injecteur donnant un jet unique ou un jet en forme d'entonnoir. Cet injecteur peut être convenablement consti- tué par un corps évidé, à l'intérieur duquel est disposée une soupape à pointeau commandée par un ressort, le poin#
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teau ayant une extrémité conique qui ferme normalement un orifice conique placé à l'extrémité de l'injecteur.
Le pointeau peut être déplacé automatiquement sous l'action de la pression qui règne dans la chambre de combus- tion dans le sens opposé à cette chambre air surmontant l'ac- tion du ressort. Ce déplacement découvre l'orifice d'admis- sion du combustible en permettant une injection de combus- tible dans la chambre de combustion directement par l'espace annulaire découvert entre le pointeau et son siège.
Cette disposition supprime les perturbations qui pourraient résulter de l'obturation des orifices si on em- ployait plusieurs orifices de faible diamètre. De préféren- ce, on prévoit une courte partie cylindrique qui prolonge le corps de la soupape et sert à diriger le jet. Cependant dans certains cas, lorsque cela est jugé utile, on peut em- ployer un dispositif d'injection de combustible du type dans lequel le pointeau se déplace pour ouvrir le ou les ori- fices d'admission, dans le même sens que le jet de combus- tion.
Toutefois, on peut également employer toutes au- tres méthodes d'injection de combustible, comme, par exemple celle dans laquelle on utilise la combustion d'air et com- bustible dans une chambre de combustion auxiliaire pour in- jecter le combustible dans la cylindrée principale d'air, Dans de tels systèmes, l'ouverture qui mène à la chambre auxiliaire est disposée à unecerataine distance de l'axe de la chambre de combustion principale à la place de l'injec- tion du combustible dans le système à chambre unique, l'in- jecteur étant placé dans une position convenable dans la Chambre auxiliaire.
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L'invention est tout particulièrement applicable aux moteurs à combustion interne du type à distribution par fourreaux. Lorsqu'on l'applique aux moteurs de ce type, la tête du cylindre dans laquelle est formée la chambre de com- bustion est, de préférence, d'une construction telle qu'elle pénètre à la manière d'un bouchon dans l'extrémité supérieu- re du cylindre et a des dimensions telles qu'elle laisse un espace annulaire entre la paroi du cylindre et la paroi de la tête du cylindre de manière à laisser pénétrer dans cet espace l'extrémité supérieure du fourreau.
Le tourbillonnement de la cylindrée d'air peut être produit d'une manière connue quelconque mais avec certains types de fourreaux, comme par exemple, ceux animés d'un mou- vement combiné de rotation autour de l'axe du cylindre et de déplacement le long de cet axe, les orifices d'admission sont construits normalement de telle fagon et s'ouvrent de telle manière que le mouvement de rotation de la charge est produit sans autres moyens.
Lorsque l'invention est appliquée à un moteur à soupape tubulaire, le ou les orifices d'admission peuvent être partiellement masqués de sorte que l'air pénètre seule- ment d'un côté d'un tel orifice, ayant ainsi tendance à pro- voquer le mouvement de rotation désiré. Dans un moteur à deux temps, on peut munir le ou les orifices d'admission de déflecteurs- ou bien disposer la face du piston de telle manière qu'elle imprime à l'air qui entre dans le cylindre le mouvement désiré.
L'invention peut être mise en pratique de diffé- rentes manières. Quatre constructions d'après l'invention sont représentées schématiquement à titre d'exemple sur les dessins annexés, sur lesquels:
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La figure 1 est une coupe verticale faite par l'axe du cylindre d'une des constructions d'après l'inven- tion appliquée au moteur à distribution par fourreaux.
La Figure 2 est une coupe par la ligne 2-2 de la figure 1 montrant les différents organes dans la position qu'ils occupent au commencement de la course d' aspiration.
La figure 3 est une vue en coupe schématique d'une autre construction de la tête du cylindre ainsi que d'un piston d'une construction spéciale, appliquée également à un moteur à distribution par fourreaux.
La figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 3 d'une troisième variante de la tête du cylindre dans laquelle un organe formant bouchon remplit la partie centrale de la chambre de combustion.
La figure 5 est une coupe verticale faite par la tête du cylindre d'un mode de réalisation montrant la maniè- re dont on peut appliquer l'invention à un moteur à soupa- pes et
La figure 6 est une coupe faite par la ligne 6-6 de la figure est montrant la soupape d'admission ouverte.
Dans la construction représentée sur les figures 1 et 2 le moteur comprend un cylindre A à refroidissement par eau, ayant son extrémité supérieure ouverte. Dans cette extrémité pénètre la tête B du cylindre qui forme bouchon et est attachée au cylind're par boulons ou par tout autre moyen propre à assurer une fixation solide.
Le diamètre extérieur du bouchon B est tel par rapport à l'alésage du cylindre A qu'entre les parois du cylindre A et du bouchon B est laissé un espace annulaire dans lequel pénètre l'extrémité supérieure du fourreau 0.
Un segment B1 monté sur le bouchon B assure l'étanchéité
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.et réduit les fuites entre le bouchon et le fourreau C.
Le fourreau C est, de préférence, animé d'un mouvement combiné de rotation et de déplacement longitudinal, ce mouvement étant imprimé au fourreau au moyen d'un mécanisme approprié, comprenant, dans la construction représentée, un arbre court C1 actionné par le vilebrequin du moteur par l'intermédiaire d'un engrenage approprié (non représen- té). Cet arbre C1 porte un maneton C2 qui est relie a. un joint sphérique à alignement automatique C3 monté dans un logement C4 formé sur le fourreau vers son extrémité infé- rieure.
On a prévu des orifices d'admission A2 et C5 et des orifices d'échappement A3 et C6 respectivement dans le cylindre A et le fourreau 0. Les orifices d'admission A ,
C5 sont construits à la manière connue, comme on le voit sur la figure 2, et impriment à la cylindrée d'air qui en- tre un mouvement de rotation autour de l'axe du cylindre dans la direction indiquée par les flèches de la figure 2.
Un organe D qui constitue la chambre de combustion a chemise d'eau est porté par le bouchon B, ou bien forme avec lui une seule pièce. Cette chambre de combustion est sensiblement cylindrique et sa hauteur est égale, ou pres- que, à$ son diamètre.
L'extrémité supérieure de la chambre de combustion
D est fermée par un chapeau D1, l'injecteur F étant monté dans ce chapeau dans le voisinage de la circonférence. Un piston E se déplace à l'intérieur du fourreau C et est relié au vilebrequin (non représenta) par une bielle E'. La course du piston est telle que, à la fin de la compression, la presque totalité de la cylindrée d'air est comprimée à l'in- térieur de la chambre de combustion D.
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L'injecteur de combustible dirige le jet oblique- ment à travers la chambre de combustion. D. Il comprend un corps évidé F à l'intérieur duquel est disposée une soupape à pointeau F', commandée par un ressort F2 et ayant une ex- trémité conique F3. Cette extrémité conique ferme normale- ment un orifice conique formant l'extrémité inférieure F4 de l'injecteur. Le mouvement de la soupape, pour ouvrir l'ori- fice d'admission, éloigne celle-ci de la chambre de combus- tion* Le combustible arrive dans le corps de l'injecteur par un tuyau (non représenté) et s'écoule par une rainure F6 dans un espace F7 entourant l'extrémité de la soupape à pointeau F'.
De cette facom, la pression du combustible agit sur la soupape dans le sens opposé à celui du ressort, en permet- tant ainsi au liquide de sortir par l'espace annulaire ou- vert de cette manière entre l'extrémité conique F3 de la soupape F' et son siège également conique. L'amplitude du mouvement de la soupape F', sous l'action de la pression du liquide peut être limitée par une butée F8, vissée dans le corps de l'injecteur et munie d'une tête moletée F9' pour permettre le réglage. Ce réglage consiste à faire varier les dimensions de l'espace annulaire par lequel s'écoule le li- quide en modifiant l'amplitude du mouvement de la soupape.
Dans la construction représentée, le combustible est, de préférence, amené dans l'injecteur par une pompe à combusti- ble actionnée par le moteur et jaillit suivant un cône péné- trant assez loin dans la chambre.
A la place de l'injecteur précité, peut être em- ployée une soupape actionnée mécaniquement et réglant l'injection de combustible avec ou sans mélange d'air.
Dans la construction représentée schématiquement sur la figure 3, la tête du cylindre G, en forme de bouchon,
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forme une chambre de combustion G', à refroidissement par eau , la fauteur de,bette chambre étant approximativement égale à son diamètre. Un injecteur de combustible H est disposé dans la paroi supérieure de la, chambre de combustion au voisinage de la circonférence et produit un jet dans une direction sensiblement parallèle à l'axe du cylindre.
Un fourreau J entoure la circonférence de la tête du cylindre formant bouchon, ce fourreau étant, de préféren- ce, construit et actionné de la même manière que le fourreau représenté sur les figures 1 et 2, pour imprimer l'air qui entre dans le cylindre un mouvement de rotation autour de laxe du cylindre.
A l'intérieur du fourreau J se déplace un piston K, portant sur 'sa face supérieure une saillie K' d'un diamè- tre légèrement plus faible que la base de la chambre de com- bustion, à l'intérieur de laquelle il est destiné à péné- trer à la fin de la course ascendante du piston.
De cette fagon, une partie résiduelle de la cylin- drée gazeuse contenue dans le cylindre est refoulée d'une manière connue à la fin de la course ascendante du piston et à une grande vitesse dans la chambre de combustion, par l'espace annulaire K2 formé entre les parois circulaires du bouchon K' et de la chambre de combustion. Il en résulte dans la chambre de combustion, une turbulence axiale considé- rable qui s'ajoute au mouvement rotatif, autour de l'axe du cylindre, qui est déjà imprimé à la cylindrée d'air.
Dans une variante de construction, représentée sur la figure 4, dans une tête de cylindre en forme de bouchon L, se trouve une chambre de combustion cylindrique L', à refroidissement par eau. La hauteur de cette chambre est sensiblement égale à son diamètre.
A l'intérieur du cylindre est placé un fourreau M,
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convenablement construit et actionné, de la. même manière que le fourreau représenté sur les figures 1 et 2, pour produire le mouvement rotatif désiré de la cylindrée d'air autour de l'axe du cylindre.
Dans la paroi supérieure de la chambre de combus- tion, et au voisinage de sa circonférence, est disposé un injecteur N, Cet injecteur produit un jet dans une direction sensiblement parallèle, à l'axe de la chambre de combustion.
Un bouchon cylindrique L2 est disposé à l'intérieur de la chambre de combustion, suivant son axe. Ce bouchon remplit la partie centrale ou l'âme de la chambre de combus- tion, c'est-à-dire l'endroit ou la cylindrée gazeuse ne se- rait pas aisément atteinte par le combustible liquide injecte par l'injecteur N. De la sorte, la chambre de combustion a, dans cette construction, une forme sensiblement annulaire, ce qui facilite beaucoup un mélange effectif du combustible liquide avec la cylindrée gazeuse animée d'un mouvement de rotation autour de l'axe de la chambre de combustion.
Dans chacune des constructions représentées sur les figures 3 et 4, on peut utiliser un injecteur d'une construc- tion semblable à celle de l'injecteur décrit en se reportant à la figure 1.
Dans la construction représentée sur les figures 5 et 6, le moteur est du type à distribution par soupapes et comprend un cylindre 0 à refroidissement par eau, formant dans sa partie supérieure une chambre de combustion 0', re- froidie également par eau. Cette chambre de combustion a une forme sensiblement cylindrique et sa hauteur est approxima- tivement égale à son diamètre, qui est inférieur au diamètre intérieur du cylindre.
Dans les/parois cylindriques de la chambre de com- bustion 0' sont placés les orifices dadmission P et dtéchap-
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pement Q,. Ces orifices sonth diamétralement opposés l'un à l'autre ou a peu près et débouchent respectivement dans un tuyau d'admission P' et un tuyau d'évacuation Q'.
Les soupapes PW et Q2 commandent respectivement les orifices P et Q,.
La soupape d'échappement Q2 est d'une construction normale et est commandée par un ressort Q3
La soupape d'admission P2 est munie d'un côté, d'un écran sensiblement semi-cylindrique p3 qui force la totalité de l'air qui entre, pendant la course d'admission du moteur, par le tuyau P', à passer par le côté de l'orifi- ce le plus éloigné de l'écran, comme on le voit sur la figu- re 6, ce qui a pour résultat d'imprimer à l'air un mouvement de rotation autour de l'axe de la chambre de combustion.
Un dispositif d'injection de combustible R, qui peut être d'une construction appropriée quelconque, par exemple semblable à celle de la figure 1, est placé dans la paroi supérieure de la chambre de combustion O' non loin de la circonférence. Cet injecteur produit un jet dont la direction principale est sensiblement parallèle à l'axe de la chambre de combustion.
Quoique l'invention ait été décrite, dans le cas des moteurs à combustion interne à distribution par fourreau seulement,en se reportant au type à un seul fourreau animé d'un mouvement combiné de rotation et de déplacement longi- tudinal, elle peut aussi bien être appliquée aux moteurs à distribution par fourreaux de -tous autres types. De même, il est clair, que l'on peut appliquer l'invention à tous les moteurs à distribution autre que celle par fourreaux ou par soupapes tubulaires dans lesquels la partie gaseuse de la cylindrée regoit un mouvement de rotation autour de l'axe du cylindre.
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En outre, la position et le nombre des injectèurs de combustible, ainsi que les dimensions de la chambre de combustion peuvent être modifiés aussi bien que les autres détails de la construction, afin de sadapter au type de moteurs auxquels on veut appliquer l'invention et aux pro- priétés du combustible qu'on veut employer.
REVENDICATIONS
1.- Moteur à combustion interne avec injection de combustible liquide dans lequel celui-ci est injecté dans une charge d'air animée d'un mouvement de rotation autour de l'axe d'une chambre de combustion de section sensible- ment circulaire, dans un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre,
caractérise en ce que le diamètre de la chambre de combustion à l'endroit où elle se raccorde avec le cy- lindreest d'un diamètre inférieur à celui de l'alésage du cylindre tandisque un ou plusieurs injecteurs de combustible sont disposés à une certaine distance de l'axe de la chambre de combustion et sont destinés à distribuer chacun un jet dont la direction générale est parallèle à l'axe de la cham- bre de combustion ou bien ait une composante appréciable parallèle à cet axe.
2. - Moteur à combustion interne suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les orifices d'admission et d'échappement sont formes dans la paroi du cylindre et com- mandés par une soupape en forme de fourreau construite et fonctionnant de manière à imprimer à la cylindrée djair pé- nétrant dans le cylindre le mouvement de rotation voulu au- tour de l'axe du cylindr-.
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