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Dispositif pour l'enlèvement des résidus de la combustion dans les moteurs a. combustion interne .
Une des principales difficultés qui se présentent dans la marche des moteurs à combustion interne employant des com- bustibles qui déposent des résidus solides lors de la combus- tion, en particulier dans le cas de combustibles pulvérulents, consiste à débarrasser les cylindres des résidus solides de la combustion. On a déjà proposé de comprimer à cette fin de l'air ou un autre agent de balayage. soit directement entre les surfaces de glissement du piston et du cylindre, soit dans un espace annulaire entre le prolongement quelque peu en retrait du piston et le prolongement uni de la paroi du cylindre.
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La présente invention résout cette question d'une autre façon, à savoir en disposant un piston à gradins, qui se de- place dans un cylindre également à gradins, de telle façon que les parties du piston et du cylindre ayant le plus grand diamètre servent de surfaces de glissement, tandis que les parties ayant le petit diamètre pénètrent l'une dans l'autre, pour délimiter la véritable chambre de combustion.
De plus il y a lieu da maintenir l'espace anoulaire compris entre la
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partio du piston/do petit diamètre HC la véritabio surface de glissement du cylindre, sous une pression plus élevée que la chambre de combustion, d'une façon permanente ou discontinue, de façon qu'un violent courant gazeux sa produise par l'étroite fente annulaire, dans la direction de la chambre de combus- tion ; ce courant gazeux entraîna les résidus possibles de la combustion) déposés sur la surface de glissement du cylindre, dans la direction de la chambre de combustion, d'ou ils s'echap- peut à l'extérieur avec les gaz brûlés, pendant la période d'échappement ou de balayage, éventuellement par un orifice de sortie spécial..
La fig.l montre une forme d'exécution appliquée à un moteur à deux temps. La partie du piston de plus grand disne-
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tm se déplaça dans la chemisa camwsponüauta 2, formant la surface de glissement du cylindre, et découvre les orifices (le balayage 3,3. Le prolongement rétréci 4 du piston découvre au auvent du. balayage l'orifice relativement grand 5,5. La che- mise du cylindre 6 entoure le prolongement 4 du piston, en ne laissant qu'unjeu minime au point mort correspondant à l'allu- mage. L'espace annulaire compris entre 4 et 6 ne constitue qu'une petite fraction de l'espace mort total, de sorte que la chambre de combustion 7 reste suffisamment grande et il est
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possible de lui donner la forme qui convient à la combustion.
Il convient de choisir le degré de compression dans l'espace annulaire 8 plus élevé que celui de la chambre de combustion 7.
Les soupapes d'échappement de combustible et d'admission sont représentées en 9, 10, 11.
Le mode de fonctionnement du dispositif est le suivant:
Dès que le piston découvre les orifices 3 en arrivant à proximité du point mort qui correspond au balayage, l'air comprime ou autre agent de balayage, soumis dans ce cas à une faible surpression, se précipite tangentiellement dans l'espace annuleire 8, souffle les résidus éventuels de la com- bustion en les détachant de la surface de glissement 2, et
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lou ontraîne par ;1' ftl:!pa.<.JO rftiativatusnt grarici 5 en 1>asuant les long du piston, dont la forme a été étudiée en conséquence, jusque dans la chambre de combustion 7, d'où ils sont entrai- nés à l'extérieur conjointement avec les gaz qui s'échappent et les résidus solides déposés dans la chambre de combustion, par la grande soupape d'échappement 9.
Pour éviter d'avoir des surfaces non halayées, on peut disposer en outre sur le fond du piston une soupape spéciale de balayage 14, ou une soupape 15 sur la chemise du petit cylindre, ou donner au fond du piston un profil tel qu'il s'en suive un bon balayage entier de toute la chambre de combustion. Quand le piston remonte, les orifices 5 sont recouverts en premier, la soupape
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cllêcli,a,p,pc4iaen-t étant ouverte; il convient que les orifices 3 et la soupape d'échappement se ferment seulement plus tard, de façon que dans l'espace annulaire 8 règne au début une pression plus élevée que dans l'espace qui se trouve devant le fond du piston;
de ce fait, et en raison du degré de cola-
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pression plus élevé de cet espace annulaire, comparé à celui de la chambre de travail ou de combustion proprement dite, on obtient pendant toute la période de compression une chute de pression de 8 vers 7.
Peu avant l'introduction du combustible, ou en même temps qu'elle on introduit celui-ci, on porte,Le petit espace nuisi- ble de l'espace annulaire 8 à une pression qui- dépasse la pression la plus élevée de combustion, à l'aide d'air compri- mé ( ou éventuellement un autre agent de balayage) introduit par une tuyauterie 13 et une soupape 12, actionnée par une commande spéciale. On arrive ainsi à ce résultat, que même pendant toute la course de détente, on conserve la chute de pression de 8 vers 7.
Le travail de compression nécessite par la compression de l'air introduit par la tuyauterie lj, est ainsi récupéré en grande partie par le travail effectué pen- dant sa détente. Des que les orifices 3 sont dépassés, la cy- cle recommence. La fig, II donne schématiquement la courbe des pressions P1 dans l'espace annulaire 8, et la courbe des pressions P2 daxas la chambre de combustion 7.
Il convient de raccorder la chemise 2 à la chemise 6 de telle façon que l'agent de balayage empêche en cet en- droit tout dépôt de résidus. On peut aussi, par exemple, pclir les surfaces en regard de la chemise 6 et de l'épauiement du piston, afin que les résidus qui s'y sont déposés puissent être facilemant balayés, Enfin on peut ajouter en outre à l'agent de balayage insufflé par 3 un lubrifiant sous une forme appropriée, de sorte qu'en peut se dispenser de dispositifs de graissage spéciaux.
La conduite d'injection d'air 3 peut être aussi munie d'une commande particulière, et aboutir entre les premiers @
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segments de piston.. Le piston peut être aussi muni d'un deuxième gradin, pour que l'espace annulaire ainsi obtenu serve à la compression de l'air à haute pression nécessaire pour 13, et dans ce cas,, pendant la course d'aspiration, l'air déjà partiellement comprime est amené par la tuyauterie 3.
La Fig.III montre un mode d'exécution de l'invention pour les moteurs à quatre temps. Sur cette figure, le piston et son prolongement sont à nouveau désignés par 1 et 4, les chemises cylindriques par 2 et 6,les soupapes d'échappement, de combustible et d'admission par 9, 10 et 11.
Le fonctionnement est le suivant: Pendant la course d'as- piration, l'air pénètre par une ou plusieurs ouvertures de grandes dimensions 20 dans l'espace annula.ire 8, et se préci- pite avec une grande vitesse par l'espace annulaire compris entre 4 et 6.
Pendant la période de compression suivante, ce courant continue, du fait que l'espace annulaire 8 comporte un degré de compression plus élevé que la chambre de combustion prin- cipale 7, ou qu'au point mort inférieur l'espace annulaire 8 reçoit de l'air soumis à une pression initiai plus grande par les ouvertures 3, pourvues de soupapes à commande spécia- le.
Peu avant .l'injection au combustible en 7, on fait péné- trer dans l'espace annulaire 8, par les soupapes à commande spéciale 21, un combustible liquide ou gazeux, brûlant.autant que possible sans résidus solides, et qui s'enflamme par la chaleur de compression sans dispositif d'allumage spécial.Par l'introduction d'une quantité appropriée de combustible au moment opportun dans l'espace annulaire 8, on arrive à ce ré- sultat que pendant toute la course de détente on conserve une
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.chute de pression de 8 vers 7. Pendant la course d'ecnappement la pression est déjà. plus grande en 8 que Clans l'espace devant le fond du,piston, de façon qu'au voisinage du point mort in- férieur on peut encore procéder à un balayage spécial à l'aide de la, soupape 3.
La fig. IV représente schématiquement la cour- be des pressions P1 dans l'espace annulaire 8, et la courbe des pressions P2 dans la chambre de bombustion 7.
On peut aussi naturellement, dans le cas des moteurs à deux temps, introduire au point mort inférieur, par la soupape 12, des combustibles liquides ou gazeux au lieu d'air forte- ment comprimé, de mëme que dans le cas des moteurs à quatre temps on peut introduire aussi de l'air à haute pression au lieu des combustibles gazeux ou liquides introduits en 21,
Dans certaines circonstances, le balayage à l'aide d'air à basée pression suffit déjà pour maintenir les surfaces de glissement en état de propreté.
Ce dispositif suffit pour obtenir le refroidissement ef- ficace de la partie antérieure du piston, par suite de la gran- de vitesse avec laquelle l'agent de balayage circule le long de cette partie du piston. Ici aussi on peut amener en outre
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l'agent ne balayage a. travers 1e' jJ7.(3T,C11x t'C1r1111P O'98t rap0RPn- té sur les figs. l et 3; par ce moyen on obtient un refroidis- sement encore meilleur, de façon à ne réserver qu'un très petit jeu entre les parties du piston et du cylindre de petit diamètre. Dans certaines circonstances, il convient de prévoir pour le piston un refroidissement spécial selon les disposi- tifs connus.