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Moteur de véhicule.
Dans les moteurs connus 'à marche rapide pour véhicules,il y a des limites à 1 Augmentation de la puissance par l'augmentation du nombre de tours normal. En effet,plus le nombre de tours du moteur est grand,plus les cylindres deviennent petits et plus deviennent petites également les quantités de combustible à in- troduire dans la chambre de combustion.Dans les moteurs à com- bustion interne sans compresseur fonctionnant suivant le principe de Diesel,il se présente en cas de marche rapide des difficultés de différents genres.
En particulier l'allure de la combustion est fortement influenéée par la marqhe rapide et cela principale ment pour les raisons suivantes :
1) La pompe à combustible fonctionne irrégulièrement parce que a) la quantité de combustible à introduire pour une course est d'autant plus petite que le nombre de tours est plus élevé et dans la pompe servant au refoulement de/cette petite quantité le
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piston et les soupapes recoivent des dimensions tellement petites que d'une part les variations se produisant dans le volume du li- quide par suite des grandes variations de pression à employer avec les pompes à combustible sans compresseur,et d'autre part l'influence résultant du mouvement de la soupape et des défauts d'étanchéité agissent défavorablement,et d'une façon toujours va- riable,
sur la quantité refoulée à chaque course;et parce que b) au-delà d'Un certain nombre de tours±,en particulier pour les petites dimensions, le mouvement des soupapes devient irrégulier et que cette influence varie dans une mesure impossible à déter- miner d'avance avec la variation du nombre de tours mais possède en tous cas une fnfluence d'autant plus grande que les dimensions de la pompe sont plus petites,et parce que c) le réglage dela quantité de combustible ne peut etre réalisé avec la précision nécessaire ni par une action exercée sur le mou- vement de la soupape ni par la variation de la course de piston de pompe.
2) Par suite des petites ouvertures de tuyères rendues nécessai- res à cause des petites quantités decombustible, le danger d'obstruction est augmenté.
3) La combustion du combustible injecté ne peut pas,pour une chambre de compression ne pouvant pas etre réduite au-delà d'une certaine limite à cause de raisons constructives et pour la tem- pérature finale de compression qui est limitée de ce fait,s'ef fectuer avec la rapidité qui serait nécessaire pour 1,)Obtention d'un bon rendement thermique.
Il y a donc à l'accroissement du nombre de tours, par exemple dass les moteurs Diesel,des limites naturelles qui,d'une part sont déjà imposées par le fait que la pompe à combustible ne peut recevoir qu,une vitesse de rotation telle et des dimensions telles qu'elle puisse injecter à chaque course régulièrement et uniformément la quantité nécessaire de combustible,qui doit éga- lement etre réglable avec précision. Les nombres de tours usuels actuellement vont toutefois éjà au-delà du nombre de tours pour lequel les pompes à combustible connues sont utili-
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sables.
Suivant la présente invention,des moteurs de véhicules à mar- che rapide sont établis pour des nombres de tours représentant plusieurs fois ceux possibles jusqu'à présent,par le fait qu'on les fait marcher suivant un cycle de fonctionnement qui possède plus de quatre temps,c'est à dire que le moteur est par exemple à six temps, à huit temps, etc.
Pour les moteurs Diesel à marche rapide,un mode de fonctionnement à plus de quatre temps, par exem- ple donc un cycle à six temps, à huit temps, etc, offre des avanta- ges particuliers. un semblable mode de fonctionnement à plus de quatre temps offre notamment ici un moyen simple de réduire le nombre de tours ou le.nombre de courses de la pompe par rapport au nombre de tours ou au nombre de coarses du cylindre moteur et de rendre en outre Utilisables des pompes ayant un débit plusieur fois plus grands. De semblables pompes à marche lente de grandes dimensions présentent naturellement une plus grande sécurité de fonctionnement que les petites pompes à grands nombresde tours pour de petits débits et permettent en outre facilement un régla- ge du débit.
Un mode de fonctionnement comportant plus de quatre temps offre donc un moyen de munir desmoteurs à marche rapide de grandes pompes à marche lente et de permettre un fonctionne- ment sans perturbations meme pour des nombres de tours du moteur pour lesquels le procédé à injection à deux et à quatre temps est impossible.
Dans le cas d,un moteur Diesel fonctionnant sui- vant le cycle à six temps,la pompe n'a par exemple qu'un tiers du nombre de courses ou du nombre de tours du piston du cylindre mo- teur ou un tiers du nombre de tours de la machine, et dans un ' moteur Diesel fonctionnant suivant le cycle à huit temps elle n'a qu'un quart du nombre de courses ou du nombre de tours du piston du cylindre moteur,tandis que dans le cas du fonctionne- ment à deux temps,le nombre de courses du piston de la pompe à combustible est égal celui du piston du cylindre moteur et dans le cas d,un fonctionnement à quatre temps au contraire le nombre de courses du piston de pompe peat vaut seulement la moitié du nombre de courses du piston du cylindre moteur.
En même temps,
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en comparaison du moteur à quatre temps,dans le moteur à six temps la quantité de combustible correspondant à une combustion est doublée et dans un moteur à huit temps elle est triplée,tan- dis que la résente invention rendpossible de fournir ou d'injec- ter ces grandes quantités multipliées de combustible au moyen d'une course de la pompe à combustible. le procédé suivant la présente invention permet toutefois aussi de surmonter les difficultés qui se produisent,dans les mo- teurs à marche rapide,par le fait que le cylindre moteur devient d'autant plus petit que le nombre de tours du moteur est grand.
Dans le cas de cylindres de petites dimensions,on sait que l'espa- ce nuisible ne peut pas, pour des raisons constructives étrerendu suffisamment petit pour que, dans un fonctionnement à quatre temps dans lequel la compression commence à la pression atmosphéri- que,la pression finale de compression atteigne la valeur élevée nécessaire dans les moteurs Diesel pour l'allumage spontané. Un cycle de fonctionnement comprenant plus de quatre temps donne au contraire la même pression finale de compression pour un espace nui sible plusieurs fois plus grand,de sorte qu'un semblable mode de fonctionnement offre également le moyen d'augmenter le nombre de tours du moteur et d'atteindre malgré cela des pressions finales de compression plus élevées.
Dans un semblable moteur à plusieurs temps,lorsque le moteur marche comme pompe ou comme compresseur,un petit espace nuisible constitue un avantage. un petit espace nuisible présente toutefois l'inconvénient que lors de la course de compression précédant la course de détente,il se prcduit des pressions finales trop élevées. cet inconvénient peut être éliminé par le fait que la grandeur de l'espace nuisible est rendue variable par exemple au moyen d'Un piston auxiliaire qui délimite l'espace nuisible et qui pendant la course de compression ou à la fin de la course de compression, peut effectuer un mouvement avec augmentation de l'espace nuisible.
Dans de semblables moteurs marche rapide fonctionnant à plus de quatre temps on peut évidemment atteindre des pressions finales de compression beaucoup lus élevées que dans les moteurs ordinai- res à quatre temps. En particulier dans un moteur à huit temps,
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il se produit des pressions finales de compression qui peuvent être envion trois lois aussi élevées que dans un moteur à quatre temps dans l'hypothèse .'espaces nuisibles de la même grandeur.
Ceci offre la possibilité d'emprunter au cylindre une partie de l'air ainsi fortement comprimé,pour l'employer comme air d'injection du combustible, par exemple par le fait que lorsqu'on atteint la pression désirée d'injection (c'est à dire dans un moteur à huit temps à la fin du sixième temps) une conduite de dérivation est ouverte pour mettre en communication avec le cylindre l'espace si- tué devant la soupape d'injection du combustible et amener ainsi devant la soupape de l'air fortement comprimé qui sert à l'injec- tion ou à la pulvérisation du combustible.
La commande de la circulation dans la conduite de dérivation peut en outre se faire automatiquement par le fait que lorsque la pression d'injection est atteinte dans le cylindre moteur,un or- gane d'obturation fermant la communication entre la conduite de dé rivation et le cylindre s'ouvre.Il est avantageux d'employer un organe qui fait varier la grandeur de la chambre de compression et qui sert en marne temps à commander le soutirage de l'air d'injec- tion hors du cylindre moteur.
Dans les moteurs Diesel qui,ainsi que cela fait l'objet de la présente invention, fonctionnent suivant un cycle comprenant plus de quatre temps,on peut obtenir une nouvelle augmentation de la vitesse de rotation par le fait que le cycle de fonctionnement est réalisé de manière que de la chaleur soit apportée à l'air de com- bustion à l'état de compression préalable et que les gaz de com- bustion soient utilisés pour cet apport de chaleur. Le procédé est alors réalisé de telle manière que l'air de combustion aspiré dans les courses d'aspiration précédant la derniere course d'aspira- tion est chauffé dans des échangeurs de chaleur,au moyen des gaz brulés,à une température qui est supérieure à la température cor- respondant àla pression de compression préalable.
Par un réchauf fage de l'air de combustion ayant subi a compression préalable,
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on obtient une température finale élevée de compression de l'ir de combustion, ce qui élève la vitesse de combustion et permet l'obtention de la température d'allumage déjà gour des compres- sions plus petites,ou peut provoquer,pour une compression inva- riable une allure plus rapide de la combustion .Ce réchauffage avec utilisation des gaz de combustion est en outre un moyen de rendre utilisable dans les moteurs à marche rapide des com- bustibles de mauvaise qualité ou de qualité inférieure.
On a représenté au dessin comme exemple de réalisation un moteur Diesel à huit temps servant de moteur de véhicule.
Dans le cylindre 1 du moteur se meut le piston 2,La soupape 3 est la soupape d'échappement et la soupape 4,la soupape de transfert. Dans la culasse se trouve disposée encore une soupape daspiration non représentée au dessin. Un réservoir 5 qui est formé de deux chambres 6,8 est relié par la chambre 6 au moyen de la tubulure 7 à l'espace situé derrière la soupape 3,tandis que la chambre 8 est reliée par la tubulure 9 à l'espace situé derrière la soupape 4.
Le piston de la pompe à combustible 10 es actionné par la came 11 et refoule le combustible,aspiré du réservoir 13 au moyen 'de la soupape d,aspiration 12,par la sou- pape 14 soit directement dans le cylindre ou bien,comme on l'a représenté au dessin,dans une chambre préalable 15 dont la com- munication avec le cylindre 1 est fermée par un pointeau 16.La came 11 est actionnée par l'arbre 17 du moteur au moyen d'une paire de roues dont le rapport de multiplication est égal à quatre.
Le moteur fonctionne de la manière suivante : i) Premier temps : Aspiration d'air par la soupape d'aspiration non représentée sur la figure.
2) Second temps : Refoulement de cet air par la soupape 4 dans le réservoir 5.
3) Troisième temps : Nouvelle aspiration d'air comme dans le premier temps.
4) Quatrième temps : comme le second temps.
5) Cinquième temps nouvelle aspiration d'air comme au pre- mier temps.
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6) Sixième temps Au commencement de ce temps,après la fermetu¯ re de la soupape d'aspiration non représentée,la soupape 4 s'ou- vre,après quoi il se produit un équilibre de pression entre le réservoir 5 et le cylindre 1 et il pénètre dans le cylindre trois fois autant d'air que le cylindre peut en contenir à la pression atmosphérique.Cet air possède une température plus élevée que celle qui correspondrait à la température initiale de l'atmosphè re,vu que l'air qui a été emmagasiné entretemps dans le réservoir y a absorbé de la chaleur. pendant la suite du sixième temps se produit la compression dans le cylindre.
7) Le septième temps commence par la combustion par le fait que la pompe injecte- directement le combustible dans le cylindre ou bien qu'il se produit d'abord une détente jusqu'a la pression à @ laquelle 1°'air fortement comprimé emprunté antérieurement au cylindre peut etre utilisé comme air d'injection pour l'introduc- tion et la pulvérisation du combustible. Ensuite se produit la détente des produits de combustion.
8) Le huitième temps sert à l'échappement ; la soupape 3s'ouvre et les gaz de combustion s'échappent dans l'atmosphère par la chambre 6 du réservoir 5. cette chambre forme donc le pot
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d'échapper:13nt du moteur.
On a représenté sur la figure une solution du problème de 1' injection du combustible dans laquelle l'air d'injection est produit dans le cylindre moteur meme.
Pendant la compression se produisant au sixième temps,le pis ton 19 actionné par la came 18 se meut vers l'extérieur et ouvre vers la in de la course de compression l'orifice du raccord 20 de sorte que l'air fortement comprimé s'écoule dans le tgyau 21 et dans la chambre préalable 15. Au commencement du septième temps le piston 19 se meut vers la droite et ferme l'ouverture 20 tandis que dans le cylindre se produit une détente de l'air.
Apres une partie déterminée d'avance de la course -- après que la pression dans le cylindre a baissé par suite de la détente,dans une mesure désirée,par rapport à la pression dans la chambre préalable 15,le pointeau s'ouvre la communication entre la eham-
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bre 15 et le cylindre 1 et le combustible est injecté.
Dans la forme de réalisation décrite à titre d'exemple,on a représenté encore 1,utilisation du piston 19 commandant le passa- ge de l'air d'injection pour améliorer le rendement volumétrique du moteur au cours des temps pendant lesquels le cylindre fonc- tionne comme pompe à air.
Le piston 19 se trouve en effet pendant six temps (échappement,première aspiration,refoulement,deuxième aspiration,refoulement,troisième aspiration) dans la position rentrée représentée en pointillé, de sorte que pendant ces temps la chambre de compression est réduite et le rendement volumétri- que de l'aspiration est amélioré. pendant le temps de compres- sion,le piston 19 se place dans la position extérieure (aessinée en traits pleins) et dégage un espace suffisamment grand pour que de ce fait la chambre de compression soit agrandie précisé- ment dans la mesure voulue pour qu'oh obtienne la pression final( désirée,c'est à dire la pression de l'air d,injection).
11 est à remarquer qu,ici cette pression peut être plus petite que cel- le qui est autrement nécessaire vu que par suite du chauffage intermédiaire, la température d'allumage est atteinte déjà pour n une pression mondre de compression.
Pour donner à la combustion une allure plus rapide,l'air est réchauffé par les gaz de combustion de l'échappement pendant que l'air est emmagasiné dans le réservoir entre les temps d'as piration. on obtient ainsi une température finale de compression très élevée et par conséquent aussi une température élevée de l'air d'injection car le chauffage produit avant la compression est multiplié pendant la compression.Cette température finale élevée de compression est atteinte sans que cela influence défa- vorablement le rendement volumétrique du moteur pendant les courses d'aspiration . on pourrait notamment obtenir aussi la température élevée de l'air d,injection par le fait qu'on ré- chaufferait l'air avant qu'il pénètre dans le cylindre.
Mais dans ce cas il y aurait moins d 'air aspiré et traité par la
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machine et la puissance"rétrograderait par conséquent.
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Dans le procédé décrit,l'air aspiré à la température atmosphé rique est échauffé au cours dune phase intermédiaire dans la- quelle ce réchauffage n'exerce aucune influence nuisible.
REVENDICATIONS.
1) Moteur de véhicule,caractérisé en ce qu'il consiste en un moteur à combustion interne,à injection et sans compresseur, que l'on fait fonctionner ,avec des pompes à combustible de grande dimension et à marche lente suivant un cycle comprenant plus de quatre temps.