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Un moteur à combustion interne fonctionnant aux combustibles pulvérisés cendreux.
La principale difficulté rencontrée dans l'emploi direct d'un combustible pulvérisé cendreux provient de l'usure anor- male qu'il produit sur les surfaces avec lesquelles il se trou - ve en contact,, usure résultant de l'écoulement et du tourbillon - nement des particules solides, et notamment des résidus de la combustion formés de constituants particulièrement durs en sus- pension dans lefluide gazeux.
De toutes les parties internes d'un moteur en contact avec le combustible considéré, les plus exposées à une détérioration prématurée sont les surfaces frottantes de cylindres, les pistons et segments d'obturation avec cette aggravation que ces diffé- rents organes sont constamment recouverts d'une couche de lubrifiant auquel s'attachent les particules solides.
En outre des organes ci-dessus, il faut citer encore comme sujet à usure rapide les soupapes de distribution et leurs siè- ges, avec cette particularité que'le fluide gazeux, étranglé dans le voisinage des soupapes, acquière par la même une plus grande vitesse accroissant ainsi les effets de l'érosion.
La présente invention laissant de côté les organes secondai- res ou peu sujet à usure, du fait de l'emploi du combustible con- sidéré, concerne spécialement ceux dont il vient d'être parlé.
Elle se rapporte.
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1 .- A une disposition nouvelle du piston et de la culasse.
2 .- A une forme et une disposition particulières de soupape
3 .- A une soupape obstruant un conduit ou orifice à deux directions dont il sera parlé plus loin.
4 .- A une variante ou particularité dans le cycle adopté.
Les dessins annexés à la présente description représentant les organes dont il vient d'être parlé, savoir : Fig. 1 - Une coupe schématique de la partie nupérieure du moteur supposé vertical.
Fig. 2 - Une variante de moteur représentée fig. 1
Fig. 3 - Une soupape et son siège.
Fig. 4 - Une soupape avec conduit à deux directions et vo- let auxiliaire d'obturation.
Le moteur considéré petit fonctionner suivant les cycles bien connus à deux ou à quatre temps ; le cycle à quatre temps présen- tant toutefois l'avantage de permettre un double balayage effec- tif entre deux temps-moteurs successifs, tout particulièrement sur le moteur considéré et ce en utilisant le dispositif spécial fig. 4 conçu pour être appliquée au dit moteur.
L'alimentation peut s'effectuer par les moyens ordinaires; soit par simple aspiration d'un mélange combustible pulvérisé ot air, soit préférablement par injection du combustible à fin de compression ; le combustible étant injecté à sec ou en mélange avec l'air. On peut encore le mélanger avec un combustible liqui- de tel que du pétrole; ou gazeux tels que hydrogènes, oxydes de carbone, gaz d'éclairage, ceci félicitant l'injection, l'inflam- motion et la combustion du mélenge dans la chambre du moteur. ou accroissant la puissance de celui-ci.
L'allumage ou 1'inflammation du mélange peut s'effectuer par tous moyens connus tels que : étincelle électrique, tube à incan- descence, paroi très chaude provoquant l'inflammation du mélange par simple contact avec elle, transport de flamme, etc ...
Il sera parlé maintenant des organes et particularités se 'rapportant plus spécialement à la présente demande de brevet.
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Le piston A fig. 1 se meut dans un cylindre B, supposé ver- tical; ce piston est surmonté du eôté de la chambre du moteur d'un fourreau cylindrique C ; solidaire du dit pdston et d'un dia- mètre égal ou légèrement inférieur à celui-ci. Ce fourreau que l'on pourrait qualifier également dedouille ou chemise pénètre, à chaque fois que le piston remonte vers le haut de sa course, dans un logement circulaire@ménagé entre la culasse D et la par- tie supérieure interne du cylindre B;
un jeu de quelques milli- mètres existe, lorsque le fourreau a pénétré dans le logement, en- tre la paroi du cylindre du moteur et le fourreau d'une part, et ce dernier et la paroi interne de la culasse d'autre part, l'é- paisseur du fourreau est variable suivant l'importance du moteur, en général de l'ordre d'une dizaine de millimètres pour un moteur de moyenne puissance.
Le piston est pourvu en outre de deux groupes de segments EE' ou au moins d'un groupe de segments supérieurs d'étanchéité E suivant une disposition classique,?, figure (]La soupape d'échappe- ment ou à la fois (L'admission et d'échappement suivant la, dispo- sition perticulière de la figure 4 dont il sera parlé plus loin.
G G figurant la ou les soupapes de balayage; le fluide de balaya- ge étant obtenu par tous les moyens connus. La commande de ces différentes soupapes, ainsi que d'une façon générale celles de tous les organes de distribution, s'effectue par tous moyens con- nus et ne concernent pas la présente demande de brevet.
La figure 2 représente une variante de ce même moteur repré- senté fig. 1 qui consiste uniquement en ce que la culasse D est évidée au centre et extérieurement; les autres dispositions et caractéristiques resteht les mêmes.
Nous avons dit que ce type de moteur pouvait fonctionner suivant le cycle à deux ou quatre temps.
Dans le cycle à deux temps, à la fin du temps-moteur, le pis- ton étant dans le voisinage du point mort bas, la. soupape F s'ou- vre-tandis que presque aussitôt la ou les soupapes de balayage s'ouvrant éga.lement laissent passer le fluide de balayage qui chasse les gaz brûlés et résidus par la soupape F. Celle-ci se
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ferme à un moment donné et le piston remontant comprime devant lui de l'air frais. A la fin de course de compression, le com- bustible est injecte et l'inflammation à lieu.
Dans le cycle à quatrestemps préconisé ici le fonctionnement peut s'opérer et les phénomènes se succéder de plusieurs façons savoir, par exemple :
1er temps, temps-moteur, le piston est chassé et à fin de course, la soupape F s'ouvre.
Sème temps, le piston remonte : Evacuation de gaz brûlés par la soupape F (avec ou sans balayage).
3ème, le piston redescend : introduction d'air frais par la même soupape F suivant la disposition fig. 4, où éventuellement d'un mélange, air et combustible, 4ème temps, compression et in- flammation, à la fin de ce quatrième temps du combustible,celui- ci ayant été comprimé en mélange ou injecté à la fin de ce 4ème temps.
Toutefois sur le moteur considéré et en utilisant la sou- pape F et le balayage par air comprimé introduit par les sou- papes G G; le cycle à quatre temps suivant le mode ci-après est particuluèrement recommandé, savoir : 1er temps : temps-moteur le piston descend; Sème temps : balayage et évacuation totale de gaz brûlés.
3ème temps introduction d'air frais, 4ème temps, secpnd balaya- ge partiel au début de ce temps et compression d'air frais de balayage; à fin de cour se, injection du combustible pulvérisé en mélange avec une certaine quantité d'air, d'huile ou de gaz combustible, puis inflammation du mélange; le gaz combustible pouvant être également injecté séparément, son inflammation pro- voquant celle du combustible pulvérisé cendreux.
Cette succes- sion des-phénomènes ainsi décrits étant une des caractéristiques de l'invention; la soupape F pouvant être remplacée éventuelle- ment par 2 soupapes ordinaires séparées d'admission et d'échap- pement. a La forme et les dimensions respeotives des divers organes
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représentés fig. 1 et 2 peuvent varier légèrement sans sortir du cadre de l'invention ;C'est ainsi que la. position des deux groupes de segments du piston peut différer dans une certaine mesure, le groupe inférieur pouvant d'ailleurs être supprimé.
De même le piston et le lourreau solidaire qui le prolonge peuvent être de hauteur proportionnelle variable.: toute modi- fication dans la hauteur du fourreau cylindrique ayant pour conséquence de modifier par là même, la profondeur du logement circulaire de telle sorte que le piston étant dans le haut de sa course, le bord supérieur du fourreau, vienne presque en montant avec le fond du logement. Cette forme et des disposi- tionstiens particulières du piston et du fourreau qui le pro- longe, celle de la caltasse, le logement circulaire interne entre le cylindre et la cuirasse, le jeu existant de part et d'autre. du fourreau lorsque celui-ci se trouve dans le logement C' cons- tituent les caractéristiques du moteur objet de la présente ins- cription.
Ces dispositions particulières ont pour but essentiel de soustraire les parties frottantes du cylindre et du piston (et segments d'obturation) du contact des particules solides. Il est facile de se rendre compte en effet qu'au moment de l'expansion de gaz résultant de l'inflammation du mélange, l'arrête supérieu.- re du fourreau est presque en contact avec le fond du logement C' et que de plus il y a un espace mort dans le logement circulaire; les gaz sont obligés de contourner le fourreau pour atteindre les surfaces frottantes et rencontrent l'air frais accumulé au-dessus des segments, lequel s'oppose à ce que les gaz n'arrivent jus- qu'aux parties frottantes.
Ce but est atteint d'autant mieux que les résidus solides se trouvant dans la chambre de combustion ont tendance à y demeurer de sorte que ce sont les gaz plutôt que les particules solides qui remontent puis redescendent le long des parois du fourreau et de la, culasse en compriment devant eux l'air frais du balayage précécent.
La. figure 3 représente une groupe schématique d'une soupape et de son siège spécialement conçue pour être appliquée au mo-
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teut considéré. La portée I de la soupape est protégée du con- tact de la veine gazeuse par la couronne mobile J fixée à la périphérie de la soupape et @usément remplaçable. Le siège pareillement démontable est figuré en K et est également por- tégé par sa forme particulière et le rebord eirculaire K'. Un évidemment circulaire L permet au moment de la fermeture de le soupape de loger la couronnede protection J.
Bien entendu le profil de ces pièces peut être modifié dans une certaine mesu-
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raI In disposition Fénr1A rpptnnt 1a, ln^pnle -La figure 4 représente une coupe schématique d'un dispo- sitif composé d'une soupape de forme classique avec orifice à deux directions M et N grâce à la manoeuvre du volet 0, soupa- pe et volet étant commandés par les moyens ordinaires.
Cette disposition telle que représentée figure 4 permet par exemple d'alimenter an moteur quelconque en air ou mélange air et combustible; la même soupape permet également d'évacuer
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les gaz brûles et 1.'sir le 'b81:',:\T} fe, ce pu le chnni' ûlh0nt ij position du volet 0. Mais cette disposition comme il est dit plus haut s'applique tout particulièrement au moteur considéré, en utilisant le cycle à quatre temps avec deux balayages succes- sifs et injection de combustible à la fin du/4ème temps; l'or- gane d'injection non représenta sur les fig. 1 et étant d'une 'forma counue.
Cette disposition comporte l'emploi de la soupape protégée, figure 3, bien qu'une soupape de profil quelconque puisse être utilisée comme représentée figure 4.
Enfin cette disposition présente l'avantage dans le cas con-
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sidéré d'un moteur à combustible solide pulvérisé,fol1ctiol111;.nt comme il vient d'être dit, de n'avoir qu'une seule soupape de grand diamètre sujette à usure au lieu de 2 soupapes, tendis
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(lUO 10 volot 0, o1:gono DUPIJ1Ómont!' 1z'o il oat vrni pnit $tro ro- buste, facilement accessible et n'a pas besoin en outre, d'être parfaitement étanche
Un avantage supplémentaire résulte du fait que la soupape et son siège ainsi que le volet sont en contact alternativement
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avec un fluide chaud et froid, d'où. refroidissement plus facile de ces organes.