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" Perfectionnements apportés, au cycle thermique des moteurs à combustion interne utilisant des combustibles liquides ".
L'invention est relative au cycle thermique des .'moteurs à combustion interne utilisant des'combustibles liquides-.
Elle a pour but, surtout, de rendre ce cycle ther- mique tel qu'il soit plus rationnel- que jusqu'ici et permet- te d'obtenir un meilleur rendement thermique et une plus grande puissance massique.
Elle consiste, principalement, a. faire agir, si- multanément, dans la chambre de combustion, deux- liquides de propriétés différentes et tels, et dans.'des proportions relatives elles-mêmes telles, que, de par leur action mu- tuelle, ils assurent automatiquement la réaction exorther- mique indispensable à une combustion vive, rapide et com- plète ; ces deux liquides, dont l'un au moins est combusti- ble, sont introduits avec une légère avance l'un sur T'au- tre.
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Elle consiste, mise à part cette disposition prin- cipale, en certaines autres, dispositions, qui s'utilisent de préférence en même. temps et dont il sera. plus explici- tement parlé ci -après.
Elle vise'plus particulièrement certains modes de réalisation desdites dispositions; et elle vise plus parti- culièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les moteurs utilisant le cycle thermique compor- 'tant application de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux. propres à l'établissement de ce cycle.
Et elle pourra, de toute façon, être bien compri- se à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont, bien entendu.,- donnés surtout à titre d'indication.
La fig. 1 de ce dessin montre le diagramme ther- mique d'un moteur à combustion interne dont le cycle thermi- que est établi conformément à l'invention.
La fig. 2, enfin, montre le diagramme thermique du cycle Diesel original et du cycle Diesel définitif.
Selon l'invention, et plus spécialement selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties aux- quels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, à supposer qu'on veuille obtenir un cycle thermique pour moteurs à combustion interne utilisant des combustibles liquides, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue.
Il semble utile de donner, tout d'abord, les quel- ques explications qui suivent.
En cherchant les conditions auxquelles il y aurait lieu de satisfaire pour étendre le champ d'application des moteurs à combustion interne, champ qui, à cause de certains défauts, de fonctionnement desdits moteurs, est actuellement assez restreint -- le moteur à explosion étant, en effet, actuellement presque seul utilisé--, on trouve que ces conditions, faisant précisément l'objet de l'invention, sont celles qui amènent à une combustion vive, rapide et
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complète.
Les progrès réalisés dans les moteurs à combus- tion sont uniquement dus jusqu'ici à l'empirisme, Car, suivant la croyance énoncée que dans ces. moteurs la réac- tion de la combustion était toujours et forcément exother- mique, les constructeurs se sont surtout préoccupés d'uti- liser la chaleur qu'ils considéraient comme acquise que de rechercher les. moyens de créer cette chaleur en conformité des lois dérivées de la chimie théorique qui auraient pu' les mettre sur la voie..
La présente invention vise,, au. contraire, quelles sont les conditions nécessaires pour obtenir, dans un mo- . teur, une combustion exothermique., Elle s'appuie, à cet ef- fet, sur la théorie chimique généralement admise..
Pour obtenir une' combustion vive, rapide et com- plète qui résulte d'une réaction exorthermique, on utilise non plus comme jusqu'ici où, pendant presque toute la durée de la combustion, un seul fluide combustible intervenait, mais bien, simultanément, en outre du comburant, deux flui- des de propriétés différentes dont l'un au moins est com- bustible, les.dits fluides ayant, lors de leur introduction dans la chambre de combustion et à la fin de leur admission, une légère avance l'un sur l'autre, comme on le verra.dans ce qui suit, et étant tels, et dans des.proportions relati- ves elles-mêmes telles, qu'ils puissent empêcher les tempéra tures de la combustion de dépasser une valeur optimum au- dessus de laquelle la combustion tend à devenir endothermi- que.
Et on peut avantageusement atfoir recours, pour amélio- rer encore la combustion, et comme on le verra également dans ce qui suit, à une concentration du comburant et à une grande vitesse du piston.
Ces conditions de combustion vive, rapide et com- plète résultant d'une combustion exothermique, étant ainsi admises, il s'agit de les mettre judicieusement en oeuvre.
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Le grand principe qui se dégage de l'ensemble de ces lois est le suivant.
" Diriger la réaction de la combustion de telle manière et par tels moyens, qu'elle se poursuive tout en- tière dans une zone de température déterminée @ des influences réfrigérantes ".
En conformité de ce principe, conformément à l'in- vention, on agit comme suit.
On suppose, comme premier exemple, que l'un des deux fluides dont il a é.té question est une huile riche en hydrogène. On utilise, comme agent de réfrigération, de préférence de l'eau.
On pousse la compression de a à b (fig. 1) aussi loin que possible, ce qui augmente la température du com- burant et facilite l'inflammation del'huile pulvérisée. En b on admet le combustible; l'inflammation de l'huile est immédiate, grâce à la haute température dégagée par la gau- te compression du comburant.
Immédiatement et du fait même d'une combustion rigoureusement amorcée, la température tend à dépasser en c, pendant la plus grande partie de la durée de sa. combustion, la zone de température dont il a été parlé
On fait intervenir alors,en c, tout en continuant à injecter le combustible, une action réfrigérante énergique consistant à injecter de l'eau, de préférence distillée, en quantité telle, par rapport à celle du combustible, que,pen- dant toute la durée de la combustion, où la réaction tend à devenir endothermique, l'eau, par sa transformation en vapeur, absorbe une quantité de chaleur elle-même telle que la combustion ait lieu à une température voisine et au- dessous de la limite supérieure X Y.
L'injection de l'eau -- qui, de préférence, passe par le conduit même du pulvérisa- teur du combustible -- continue pendant un temps très court après que l'admission du combustible a été interrompue. Des essais, faits avec un moteur de dimensions appropriées tour- nant à une vitesse d'environ 1.200 tours à la minute, ont @
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permis d'obtenir un meilleur rendement lorsque l'avance réelle du combustible sur l'eau, c'est-à-dire 1*angle en degrés centigrades que décrivait la manivelle du moteur, entre le moment où le combustible pénétrait dans la chambre de combustion et le moment où. l'eau y pénétrait elle-même, était d'environ 8 à 10 ,
la durée d'injection totale étant de 40 environ et le retard de l'eau sur l'huile étant de 1 à
Cette continuation d'introduction d'eau a surtout pour but de constituer, étant à l'é.tat de vapeur, un cata- lyseur positif de tout premier ordre, ce qui favorise la rapidité et la perfection de l'allumage.
En outre, conformément encore à l'invention, pour accélérer et améliorer la combustion, on réalise la concen- tration du comburant par suralimentation, et la grande vîtes se du piston, résultant de la combustion exothermique, faci- lite encore la combustion et permet de diminuer le volume du fluide réfrigérant par rapport à celui du combustible.
On suppose, comme second exemple, que l'un des fluides à introduire dans la chambre de combustion est une huile pauvre en hydrogène et riche en carbone, telle que l'huile de goudron ; prendra avantageusement, comme agent de réfrigération, pour second fluide, de l'alcool. On s ait, en effet, que l'alcool dégage, lors de sa combustion, de l'eau suivant la loi chimique connue.
Mais, pour arriver au même résultat que précédem- ment, c'est-à-dire pour obtenir un cycle thermique plus ra- tionnel que jusqu'ici, on commence par admettre l'alcool qui, à la température élevée régnant dans la chambre de com- bustion, s'enflamme facilement. Ensuite on introduit l'hui- le de goudron qui, se trouvant dès son entrée"dans la cham- bre de combustion en présence de l'alcool enflammé, se met immédiatement à brûler. L'eau dégagée par l'alcool sert de réfrigérantet empêche les températures. de dépasser la zone favorable. L'admission dé l'huile es.t interrompue, comme
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dans le cas précédent, un peu avant celle de l'alcool.
Des essais à la même vitesse de 1.200 tours à la. minute que ci-dessus, ont donné, pour le rendement maximum, l'indication que l'avance de l'alcool sur l'huile doit être d'environ 4 à 7 lors de l'admission, et que le retard de l'alcool sur l'huile à la fin de l'admission doit être d'en- viron 1 à. 2 pour des introductions totales de 40 .
On voit donc que l'alcool, non seulement joue le rôle de réfrigérant à cause de l'eau qu'il produit, mais en- core celui de liquide d'allumage et de générateur d'un cata- lyseur approprié (vapeur d'eau).
Le diagramme représenté sur la fig. 1 met en évi- dence l'amélioration, apportée par l'invention, du cycle thermique du moteur considéré sur celui d'un moteur à combus tion ordinaire;les diagrammes représentés sur la fig. 2 in- diquent en trait plein le cycle thermique de ce dernier mo- teur et, en traits discontinus, le cycle thermique Diesel o- riginel. On voit clairement que la température (fig. 1) est, pendant tout le temps de la combustion, sensiblement unifor- me et égale à la température optimum., tandis que la tempéra- ture correspondante (fig. 2) dépasse ladite valeur optimum, la partie hachurée sur ladite f-ig. 2 montrant la différence entre les. deux: combustions.
En suite de quoi, on obtient, pour le moteur à combustion interne envisagé, un cycle thermique qui pré- sente, sur les cycles. thermiques des autres moteurs du mê- me genre actuellement en usage, entre autres avantages., d'assurer une combustion plus complète parce que exothermi- que, d'où meilleur rendement.; d'assurer également une combustion plus vive et plus rapide, d'où possibilité de faire tourner le moteur à une plus grande, vitesse ; et de permettre une plus grande puissance massique possible, d'où, pour le moteur, économie de fabrication, donc réduction du prix. de revient, et plus grande facilité @
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de transport.