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Perfectionnements aux moteurs à combustion interne.
Dans l'industrie des moteurs à combustion ihterne,on a cherché depuis longtemps à établir un moteur qui,en ce qui concerne son fonctionnement, soit l'équivalent d'un moteur à essence mais puisse fonctionner à l'aide de carburants moins chers sans carburateur et sans quon ait besoin d'une compression élevée pour enflammer le carburant.les dispositifs proposés jusqu'a ce jour à cet effet n'ont donné aucun résultat pratique,principalement à cause des dif ficultés éprouvées pour enflammer le carburant à toutes les char- ges par les types usuels d'appareils d'allumage.
I1 a déjà été proposé,dans les moteurs de ce type d'injecter le carburant pendant la première partie de la course de compression ou même avant le commencement de cette course,dans une masse d'air tournant à l'intérieur du cylindre. Il est vrai qu'on peut aussi obtenir dans ce cas,à l'aide d'injecteurs de carburant convenable¯ ment disposés un mélange satisfaisant et uniforme.
Toutefois,on remarquera que ce procédé présente deux inconvénients graves : 1) il est impossible d'éviter que,dans un moteur de ce gebre, pendant la période d'injection et la période de compression qui suit, du carburant atteigne la paroi relativement froide du cylindre et se mélange à eet endroit avec 1 huile de graissage,
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ce carburant :.tant ainsi perdupour la combustion ; 2) la faible quantité de combustible requise au ralenti se mélange et est distribuée avec la masse d'air entière,ce qui rend le mélan ge trop pauvre pour pouvoir s'allumer de façon certaine.
Un des buts de cette invention est d'établir un moteur à huile dass lequel l'huile, après avoir été mélangée avec de l'air, peut être enflammée par une bougie d'allumage électrique usuelle ou un dispositif d'inflammation analogue, quelle que soit la charge du moteur à l'instant envisagé. n autre but de l'invention est d'établir un moteur de ce genre qui,en addition au fait que l'allumage est assuré à toutes les chai ges y compris la charge nulle,offre la pression effective moyenne la plus grande susceptible de pouvoir être obtenue avec le carburan envisagé.
Pour réaliser le but mentionné en premier lieu tout en surmon- tant les difficultés inhérentes aux moteurs bien connus du genre envisagé, on injecte le carburant pendant la dernière partie de la course de compression,c'est à dire dans un espace correspondant sensiblement à la chambre de combustion proprement dite,de telle manière qu'il n'atteigne pas la paroi froide du cylindre /ni la culasse du cylindre,pas plus que le dispositif d'allumage, surtout lorsque celui-ci est constitué par une bougie d'allumage électrique et qu'il ne puisse atteindre directement que la tête de piston chaude ou un rebord faisant saillie sur cette tête,ou encore un écran ou organe analogue prévu à l'extrémité supérieure de la chambre du cylindre.
En outre,le carburant est injecté successivement a un état très subdivisé dans une ou plusieurs parties ou sections rétrécies d'une masse d'sir rotative,l'allumage étant effectué au moment où l'une ou plusieurs des dites parties ou sections passent devant un ou plusieurs dispositifs d'allumage.
A vitesse constante le débit du carburant injecté est constant indépendamment de la charge. La quantité de carburant moindre cor- respondant à une charge réduite sera par conséquent injectée dans
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un temps plus court qu'â pleine charge. Toutefois,la vitesse de rotation de l'air est indépendante de la charge à vitesse cons- tante. Par suite,une ou plusieurs parties mineures de la masse d'air seront chargées de carburant aux charges faibles ou nulles.
Quelle que soit la charge il y aura donc toujours certaines sec- tions de la masse d'air qui seront assez riches en carburant pour produire l'allumage de façon certaine dans tous les cas.
Pour réaliser le second but susmentionné de l'invention,c'est à dire rendre possible l'obtention de la pression effective moyen- ne maximum,il est nécessaire que le mélange du carburant avec l'air soit terminé avant que l'allumage ait lieu. Si tel n'était pas le cas,par exemple si l'allumage avait lieu après que la pre- miére partie seulement du combustible injecté s'est mélangée avec l'air nécessaire,la combustion (ou explosion) aurait lieu dans une section restreinte de la chambre de combustion et il en résul- terait un grend accroissement de pression et une compression lo- cale correspondante de l'air.
Pour la partie restante du carburant partie qui peut encore être en cours d'injection,la quantité d'air dont on dispose serait par suite très faible en comparaison avec la masse d'air qui aurait été utilisable si l'allumage n'avait pas eu lieu. Cette fraction de carburant a par conséquent de la diffi culte à trouver la quantité d'oxygène qui lui convient,et il en résulte une combustion incomplète,et,d'une façon correspondante, une pression effective moyenne inférieure à celle qui peut être obtenue dans des conditions de mélange et de combustion idéales.
Suivant une caractéristique de l'invention,on réalise les condi- tions nécessaires pour obtenir le maximumde pression effective moyenne en réglant la rotation de l'air,l'injection du carburant et l'allumage de telle sorte que, à pleine charge, la masse d'air rotative entière soit uniformément chargée de carburant avant que l'allumage ait lieu. les dessins représentent plusieurs formes de réalisation de l'invention .
Fig. @ est une coupe verticale faite à trav rs la partie supé- rieure du cylindre d'un moteur établi suivant l'invention.
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Fig. 2 est une coupe transversale de la chambre de cylindre de ce moteur.
Fig.3 et 4 sont des coupes verticales faites à travers la chambre de combustion d'autres constructions de moteur suivant l'invention.
Figs.5 et 6 sont respectivement une coupe verticale à travers la partie supérieure du cylindre d'une variante et une coupe horizontale à travers la chambre de combustion de cette variante.
Fig. 7 est une coupe horizontale analogue d'une autre varian- te.
Dans la construction des fig.1 et 2, 1 est le cylindre, le piston, 3 la culasse du cylindre,la chambre du cylindre reçoit la forme d'un corps de révolution. Dans la culasse sont montées une soupape d'injection d'huile 4,une soupape d'admission d'air 5 et une soupape d'échappement indiquée en 6 dans la fig.
La soupape à air est munie d'un écran 7 s'étendant environ autour de la moitié de la périphérie de la soupape pour donner à l'air admis un mouvement de rotation dans un sens défini. a tête de piston est munie d'une saillie 8 s'étendant vers le haut et recourbée d'une façon correspondant Il la face interne de la paroi du cylindre. Dans la paroi du cylindre adjacente à cette saillie (dans la position la plus haute du piston) est montée une bougie d'allumage électrique 9.
Les positions relatives et le réglage des diverses pièces sont choisies de telle sorte que lorsque l'orifice de la soupape à'air est dirigé vers la saillie 8,l'air pénétrant à travers 5 soit contraint à effectuer une rotation à l'intérieur de la chambre du cylindre, les électrodes de la bougie d'allumage 9 étant protégées par la saillie 8 contre l'influence directe du courant d'air rotatif. L'injecteur 4 est situé derrière la soupape à air 5 par rapport à la saillie 8 et son orifice est dirigé vers cette saillie.
Le carburant est injecté avec une force suffisante pour être distribué à un état finement divisé dans la masse d'air rotative .La masse d'air entraine les particules de carburant
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et se mélange avec elles. Le mélange ainsi produit sera alors al- lumé aussitôt qu'il passera devant la bougie 9.
Dans les moteurs desfig. 1 et 2,ainsi peut être que dans celui de la fig. 7,il convient que le réglage de la pompe , carburant en vue d'utiliser la masse d'air entière de la façon la plus favo¯ râblé,soit tel que l'injection se termine au même point de la ma- nivelle,quelle que soit la charge,le commencement de l'injection étant avancé à mesure que la charge augmente. Ainsi,! pleine char ge la masse d'air entière intersectera le jet de carburant,l'allu- mage,étant réglé de façon à avoir lieu quand la dernière fraction de carburant injectée,correspondant a la charge nulle,passe devant la bougie.
L'allumage est ainsi réalisé d'une faon certaine même aux faibles charges ou à charge nulle, c'est a dire quand la quan- tité de carburant injectée est excessivement faible,étant donné que cette faible quantité de carburant ne peut se mélanger qu'avec une quantité relativement faible d'air avant l'allumage.
Le fait de placer le dispositif d'allumage derrière le bord de la saillie 8 empêche le dispositif d'être exposé directement à l'action du courant d'air potatif et des particules d'huile qu'il renferme. Si on le désire,le dispositif d'allumage peut être monté dans la culasse au-dessus de la saillie 8 et peut, en pareil cas être convenablement isolé. De plus, la saillie 8 joue aussi le rôle d'empêcher les particules d'huile d'être projetées sur la paroi refroidie du cylindre qui se trouve derrière cettesaillie.
La forme de réalisation de fig. 3 ne différe de la précédente qu'en ce que la saillie 8 s'étend vers le bas à partir de la culas- se.
La forme d'exécution de fig. 4 ne differe de celle des fig.
1 et 2 qu'en ce que l'injecteur 4 est inséré dans la paroi du cylindre.
La forme de réalisation des fig. 5 et 6 concerne principalement les moteurs dans lesquels le réglage de la pompe de distribution de carburant est disposé de telle sorte que l'injection commence au même angle du vilebrequin quelle que soit 1 charge,mais se termine plus ou moins tard, suivant que la charge est plus ou moins
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grande. On remarquera que la quantité de carburant injectée en premier lieu correspond à une charge nulle et passera sensible- ment autour de la chambre de combustion entière avant d'être allumée par le dispositif d'allumage 9.
La différence entre cette cembusti- construction et celle précédemment décrite réside dans le fait que la saillie 8 est remplacée par un rebord supé- rieur du piston,lequel rebord s'étend presque sur la périphérie entière dudit piston,le dispositif d'allumage occupant aussi une position différente par rapport à l'injecteur. Le rebord 8 présen. te à un point (à gauche sur le dessin) une échancrure servant à exposer la bougie 9,L'injecteur 4 est inséré dans la culasse près de la bougie . Cette culasse porte aussi la soupape à air usuelle 5 et la soupape d'échappement; usuelle 6,la première étang munie d'un rebord 7 sur une partie de sa périphérie pour communi- quer un mouvement de rotation à l'air pénétrant dans la chambre de combustion.
Dans 1,air ainsi animé d'un mouvement de rotation de l'huile combustible est injectée par la tuyère 4 pendant la dernière partie de la course de compression,l'injection ayant lieu sous forme d'un ou plusieurs jets et de telle sorte que tout ou ense sensiblement tout le carburant vienne dans la cuvette supé/- rieure constituée par le rebord 8 dupiston.Ceci empéche le car- burant d'entrer en contact avec la paroi refroidie du cylindre.
La rotation de l'air,l'injection du carburant et l'allumage sont réglés de telle sorte que,à pleine charge, c'est a dire avec le maximum de carburant injecté, le mélange du carburant avec l'air scit échauffé avant que l'allumage ait eu lieu,celui-ci se produi sant au moment où la partie du carburant injecté qui correspond à la charge nulle passe devant la bougie d'allumage. la combustion s'effectue sous forme d'une explosion, et le moment auquel cette explosion a lieu est choisi de telle sorte que la pression d,ex- plosion la plus élevée se trouve atteinte au point mort supérieur ou vers ce point.
Les caractéristiques spécifiées ci-dessus assureront la pres- sion effective moyenne la. plias haute possible avec des huilea relativement lourdes.
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Aux f aibl es esarges,c'est à dire avec une faible quanti t é de carburant injectée et une courte période d'injection,le carburant se mélangera avec l'air dans une section très limitée de la masse d'air,vue dans le sens périphérique, pour donner un nuage de carbu- rant,qui tournera avec l'air sans s'étaler sensiblement dans le sens périphérieuet sera allumé au moment où il passe devant la @ bougie d'allumage.
Dans les formes de réalisation décrites plus haut,le carburant est supposé être injeeté dans une seule direction principale. Il s'ensuit qu'il convient que la vitesse de rotation de l'air soit très élevée, afin que le mélange puisse être terminé avant l'allu- mage ,le carburant étant en même temps injecté de façon qu'il n'at teigne pas la paroi defroidie du cylindre.
Pour que le carburant puisse être injecté dans la ehambre de combustion proprement dite à une vitesse de rotation modérée de l' air, on peut appliquer la méthode de fig. 7 c'est à dire une injec tion dans deux directions faisant un angle entre elles. Ceci per- met d'effectuer l'injection pendant un très petit angle de la rotation du vilebrequin et dans une direction parallèle ou presque parallèle à la tête du piston. En pareil cas,bien entendu,la bougie n'allume d'allumage directement qu'un des deux jets de carburant,comme il ressort de fig. 7, mais on peut prévoir une seconde bougie d'allu- mage si cela est désirable ou nécessaire.
On remarquera qu'on peut,sans s'écarter de l'esprit de l'inven- tion,effectuer l'injection suivant plus de deux directions,si on le désire, Lorsquµ'on lait usage de deux ou plus de deux injecteurs ces injecteurs peuvent être placés a des distances angulaires égale et recevoir le carburant d'une pompe commune, ou bien chaque injec teur peut comporter sa propre pompe. Ceci permet d'obtenir la char- ge maximum avec une faible vitesse de rotation de l'air.
On remarquera en outre que diverses autres modifications peu- vent être apportées sans s'écarter de l'esprit de l'invention.a position et la construction des divers éléments peuvent être modi- fiées. Ainsi par exemple le dispositif d'allumage peut être situé' dans une position comprise entre cellesindiquées par lesfig. 2 et
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6. La pompe à carburant peut être réglée en conséquence par exemple de façon que la quantité de carburant correspondant à la charge nulle soit injectée à un poittde la rotation du vilebrequin situé à mi-distance entre le commencement et la fin de l'injection a plei ne charge.
L'essentiel est que l'allumage soit réglé de façon à se produire quand la quantité de carburant qui correspond à la charge nulle passe devant le dispositif d'allumega et de façon que, à pleine charge,tout ou à peu près tout le carburant requis ait été injecté quand l'allumage a lieu.Une autre modification consisterait à remplacer la saillie 8 par un anneau fixé à la paroi du cylindre cet anneau constituant ainsi la paroi périphérique de la chambre de combustion au point mort supérieur.
Dans les constructions re- présentées,l'allumage est effectué par une bougie d'allumage , Au lieu de cette méthode,on pourrait appliquer toute autre méthode d'allumage convenable,par exemple l'allumage â incandescence ,en employant une source de chauffage électrique ou autre.