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Dispositif antidétonant et à grande turbulence pour moteurs à explosion
Monsieur Albert Alexandre Augustin D A R C H E 5 Avenue Michelet à ALGER (Département d'Alger) ALGÉRIE
Citoyen français en sait, au double point de vue de la puissance et du ren- dement des moteurs à explosion, l'importance capitale que, par sa forme et sa disposition, présente leur chambre de combustion.
On a longtemps attribué une valeur prédominante au rapport entre la masse gazeuse contenue dans la chambre et sa surface de cons tact avec les parois de celle-ci. Les travaux sur la "turbulence" et "l'onde explosive" ent précisé la question et introduit a e nou- veaux éléments d'appréciation.
La chambre d'explosion doit permettre une combustion rapi- de, au moyen d'une vive turbulence mais sans qu'il y ait, pour produire celle-ci, exagération de la vitesse de passage sous la sou- pape d'admission, ce qui nuirait au coefficient de remplissage et à la puissance développée.
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Sans engendrer d'onde explosive on doit, pour améliorer le rendement, atteindre un degré de compression aussi élevé que possible. La limite admissible, dans chaque cas, peut être nettement reculée par une réalisation judicieuse de la chambre de combustion.
Il paraît particulièrement intéressant de pouvoir obte- nir le double résultait précité avec l'emploi de chapelles la- térales, sans recourir à la complication mécanique de soupapes en tête" avec culbuteurs.
La présente invention qui @ propose de tendre vers ce ré- sultat , est basée, d'abord, sur la considération qu'au point de vue de la combustion, la turbulence moléculaire présente sa pleine utilité seulement à la fin de la compression et sensible- ment à partir de l'allumage, quand il faut propager rapidement la flamme dans la masse.
Pour réaliser cette condition, avec le type classique de moteur ayant une chapelle latérale contenant les soupapes d'ad- mission et d'échappement., le passage mettant en communication la chapelle et le cylindre sera progressivement obturé, pendant la fin de la course de compression du piston, par la partie terminale de celui-ci, Les gaz restant, alors, dans le cylindre seront pro- jetés à vitesse accélérée dans la chambre de combustion et produi- ront un violent brassage de la masse enflammée par l'étincelle.
L'espace laissé entre le fend du cylindre et le piston, lorsque ce dernier est parvenu. au point mort, sera aussi réduit que le permettront les possibilités mécaniques de réalisation.
Par suite; pratiquement limitée à la chapelle latérale, la cham- bre d'explosion pourra avoir une forme favorable réduisant la distance du point d'allumage aux parties extrêmes et parallèle- ment le risque de "détonation". On tendra vers le même résultat par la turbulence produite, laquelle disséminant rapidement la flam- me en tous sens, diminuera encore sa longueur possible de trajet à travers des gaz frais.
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Au retour du piston, le passage inverse, à grande vi- tesse, des gaz, de la chambre d'explosion au cylindre, à travers une section limitée, entretiendra la turbulence, achèvera, s'il y a lieu, la combustion et permettra, d'autre part, l'inflamma- lion instantanée de la pellicule gazeuse restée entre le fond au cylindre et le piston.
La circulation du jet enflammé, à grande vitesse, se fai- sant à peu près parallèlement au fond du piston, on évitera, pour celui-ci, les effets de chalumeau que pourrait proauire une pro- jection .perpendiculaire. Les dépôts charbonneux seront également brûlés, au fur et à mesure de leur apparition.
On peut prévoir, pour une compression de valeur usuelle et dans le cas d'un mélange normal, une combustion tellement rapide qu'il sera possible de se contenter, pour l'allumage, d'une avan- ce restant très réduite pour de larges variations de la vitesse de rotation.
La réduction de la durée de la combustion entraînera une diminution des pertes directes par la paroi. Il sera possible, éga- lement, de se rapprocher de l'apport de chaleur théorique à vo- lume constant.
La disposition pourra être utilisée, que les soupapes soient placées côte à côte ou superposées.
Dans ce dernier cas on pourra réaliser une disposition par- ticulièrement avantageuse: a) en plaçant la bougie d'allumage, entre les soupapes, à pro- ximité et en face de l'arrivée du courant gazette à grande vitesse; b) et en donnant à la chambre, autour de la bougie une fo-rme de tore, ce qui accentuera le tourbillonnement des gaz.
Enfin, pour des moteurs "poussés" ou à très grande vitesse, on pourra utiliser cette dernière disposition de tore, répétée symétriquement,de chaque côté du cylindre. ? aura ainsi quatre soupapes et un double allumage.
On sait que dans certaines culasses, du genre RICARDO, ou en dérivant, la chambre de combustion comprend une chapelle
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latérale et une fraction, seulement, de l'espace laissé ordinai- rement entre le cylindre et le piston, une partie de la culasse ve- nant au voisinage immédiat du sommet du. piston.
L'invention reste applicable dans le cas de moteurs ainsi compris et le piston sera profilé, à sa partie supérieure, pour répéter, à on minimal) de distance du fond de cylindre, la ferme de celui-ci au-dessus du piston, que cette forme soit celle d'un élément de spjère, soit plate ou- présente un profil quelconque.
On obtiendra, pendant la fin de la course de compression, la caractéristique de l'invention: d'une obturation progressive de la communication existant entre le cylindre et la chambre de combustion, celle-ci réduite à la chapelle latérale; dette obtu- rationétant précédée de celle, plus ou moins complète, de la sec- tion horizontale réduite, de passage prévue, dans les culasses RICARDO, entre le cylindre et l'espace formant chambre de cota- bastion.
Par suite de la rédaction entre le rapport du volume de la chambre de combustion et celui de la cylindrée on pourra a' intro- duire, pendant le temps d'aspiration, qu'une cylindrée à pression finale diminuée, ce qui procurera, par surcroît, l'avantage d'une détente prolongée.
Le dessin annexe ,.au.quel on se réfère, montre, à titre d'exem- ple, quelques fermas de réalisation de l'invention et notamment: la figure 1, un exemple d'application de l'invention dans le cas d'une chapelle latérale avec deux soupapes vert,icales,côte- à-côte et la bougie d'allumage au-dessus de la soupape d'admission, ou entre les deux soupapes; la figure 2, l'application de l'invention au cas des soupapes d'admission et d'échappement superposées; la figure 3, l'application de l'invention au cas d'une culasse genre RICARDO; la figure 4, une vue correspondante en plan du piston.
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(figure 1)
Dans la cas pu les soupapes 4 d'admission et d'échappe- ment sont disposées verticalement être-à-côte, dans la chapelle latérale A, la bougie, d'allumage 2 étant située au-dessus de la soupape d'admission ou entre les deux soupapes, l'invention con- façon siste à prolonger le piston 1 à sa partie supérieure de qu'à fond de course, il remplisse entièrement le cylindre et vienne pro- gressivement obturer le passage 3, de communication entre le cy- lindre et la chambre de combustion, celle-ci réduite à la chapel- le A.
Dans le cas ou les soupapes 9 et 10 4'admission et d'é- chappement sont superposées on utilise, de préférence la disposi- tion représentée à la figure 2, suivant laquelle la bougie d'allu- mage 8 est disposée..de préférence, entre les soupapes 9, 10 à pro- ximité et en face de l'arrivée au courant gazeux à grande vi- tesse, dans la chambre de combustion 7 en forme de tore.
Le piston 5 est alors prolongé à sa partie supérieure pour venir obturer le passage 6 de communication entre le,cylindre et la chambre de combustion 7. (figure 3)
Dans les culasses genre RICARDO, ou en dérivant, on sait que la chambre de combustion comprend , . , la chapelle la- térale 16 et une fraction, seulement de l'espace laissé ordinai- rement entre le fond de cylindre et le piston 11, une partie 171 de la culasse 17 venant au voisinage immédiat du sommet du piston.
Selon la présente invention..; le piston 11 porte, sur une partie de son sommet, un prolongement ou bossage 12, de forme ap- propriée et répétant, à courte distance de la culasse 17, le pro- fil de celle-ci au dessus du piston. La figure 4 montre du reste la forma en plan de ce bossage, cette forme variant selon chaque cas particulier.
Vers la fin du mouvement du piston ce prolongement 12 vient s'engager dans la section transversale a-b faisant communiquer, dans les culasses RICARDO, le cylindre et l'espace formant cham- bre de combustion.
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Il en résulte une obturation partielle de cette section, ce qui produit une première accélération .de vitesse des gaz, le long du bord vertical V du bossage 12.
D'autre part, l'obturation progressive de la section be de com munication avec la chambre de combustion 16 (de volume réduit à celui de la chapelle), accroît encore la vitesse des gaz et par suite la turbulence produite dans la chambre de combustion elle- même, vers le moment de l'allumage.
La combustion du mélange se fait très rapidement dans la cham- bre 16 mais la pression explosive ne s'établit que progressivement au-dessus du bossage 12 d'abord, puis sur toute la face supérieure du piston, ce qui réduit le choc de l'explosion sur les divers organes en mouvement.
13 est une bougie d'allumage.
14 est une soupape d'admission ou d'échappement.
En résumé, l'invention se propose donc, de la façon la plus générale, pour les moteurs avec chapelle latérale: classique, gen- re RICARDO ou dérivé, la réalisation d'un dispositif à grande tur- bulence et antidétonant. Cette dernière condition sera d'autant mieux remplie que sera plus petit le volume de la chapelle. Pour ne pas s'exposer par contre à une trop grande augmentation du rapport de compression, on pourra n'introdaire, pendant le temps d'aspiration, qu'une cylindrée à pression finale diminuée, ce qui procurera, par surcroît, une détente prolongée.
Cette dernière dis- position, caractéristique de la demande de brevet d'invention blge du 15 Mars 1928 pour "Moteur à explosion à sur-dépression et à détente prolongée", pourra donc être combinée, avec intérêt aux dispositions prévues par la présente invention.
Les figures n'étant que des schémas, leurs dimensions relatives ne sont données qu'à titre de simple indication.
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