<Desc/Clms Page number 1>
" DISPOSITION POUR LE BALAYAGE DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE
A EQUICOPURANT "
Dans tous les moteurs à combustion interne, il est de la plus grande importance que les gaz brûlés soient éva- cués aussi complètement que possible de l'intérieur du cylin- dre. Dans ce but, on envoie de façon connue, un courant d'air à travers le cylindre. Dans les moteurs à explosion à .deux temps, on a déjà proposé, pour améliorer le balayage, de faire tourbillonner l'air de balayage en l'envoyant dans le cylindre non en direction radiale, mais par des lumières ménagées dans les parois du cylindre et dirigées selon des cordes, lesquelles lumières sont découvertes par le piston au moment convenable.
@
<Desc/Clms Page number 2>
Les dispositions préconisées jusqu'ici n'ont pas donné de résultats parfaitement satisfaisants, parce que l'air entrant dans le cylindre avec une direction constante ne chasse que les gaz situés dans une colonne creuse, tandis que ceux qui se trouvent près des parois et dans le noyau du cylindre ne peuvent être chassés qu'en employant une quantité excessive d'air-de balayage. En outre, le mouvement tourbillonnant doit être plus intense que jamais vers la fin de la période de balayage, notamment pour faciliter la combustion du combustible injecté, tandis que dans les dispositions connues, le dit mouvement est à peu près constant ou plutôt décroissant, pendant toute la dite période.
La présente invention a pour objet une disposition de balayage pour moteurs à combustion interne à équicourant , avec tourbillonnement de l'air de balayage, dans laquelle tous les inconvénients mentionnés sont éliminés en envoyant l'air de balayage dans le cylindre tout d'abord presque ra- dialement, soit vers le centre, et ensuite dans une direction qui se rapproche toujours/de la direction tangentielle, soit selon une corde toujours changeante . De cette façon,' l'air balaie successivement toutes les zones du cylindre, et tourbillonne de plus en plus vite, jusqu'à ce que le piston ferme les lumières. Cette direction d'entrée toujours chan- geante de l'air de balayage constitue la caractéristique fon- damentale de la présente invention.
Cette disposition est caractérisée par le fait que les lumières ont une largeur telle, qu'elles n'ont aucune action directrice sur l'air entrant, et qu'elles sont combinées avec d'autres ouvertures, lesquelles exercent une action directrice, mais avec un certain retard.
La disposition selon l'invention comporte une conduite disposée autour du cylindre dans la zone des lumiè- res d'entrée, dans laquelle l'air de balayage entre durant le
<Desc/Clms Page number 3>
balayage même, avec une direotion presque tangentielle, par-des ouvertures éventuellement réglables en ampleur. De cette façon, à l'ouverture des lumières, l'air contenu dans la conduite même se déverse radialement dans le cylindre, en balayant le noyau central, et ensuite, par l'effet de l'afflux d'air dans la conduite, en direction tangentielle, l'air entre dans le cylindre également dans une direction toujours plus inclinée, et balaie principalement la zone des parois.
Cette conduite peut être constituée par un ou plu- sieurs compartiments, chacun desquels correspond à une ou plusieurs lumières; elle pourra être éventuellement contenue dans une chambre d'air, dans laquelle on envoie de l'air sous pression par des moyens quelconques, et elle pourra être construite et disposée convenablement, de façon à ce qu'elle puisse être déplacée le long du cylindre, pour découvrir ainsi les lumières et faire communiquer la chambre d'air directement avec le cylindre. Les ouvertures ou lumières faisant communiquer la chambre d'air avec les divers compar- timents, ces compartiments entre eux et avec le cylindre, pourront être opportunément pourvues d'organes de réglage permettant d'en modifier à volonté l'ampleur et la direction.
Cette variation pourrait être obtenue dans chaque mode pré- féré de construction, soit à la main, soit mécaniquement, et les parois latérales des compartiments peuvent être rendues mobiles, de façon à pouvoir être mises dans chaque position oomprise entre deux positions extrêmes, à laquelle corres- pond une direction quelconque d'introduction de l'air, com- prise entre deux directions limites.
Dans cette disposition, les valeurs absolues et relatives des passages pour les gaz ont une grande impor- tance. Ainsi une plus grande section des lumières par rap- port aux ouvertures de communication entre la conduite
<Desc/Clms Page number 4>
annulaire et la chambre d'air, augmente la vitesse de circu- lation de l'air dans la conduite annulaire et la turbulence dans le cylindre. L'épaisseur des parois du cylindre a aussi son influenoe sur le balayage. Elle sera de préférence ré- duite dans la zone des lumières d'entrée, afin que les lu- mières mêmes ne constituent un obstacle à, l'entrée inclinée de l'air de balayage dans le cylindre, due à l'entrée tangen- tielle de l'air dans la conduite annulaire.
L'objet de l'invention sera mieux compris en se référant au dessin annexé, lequel représente, dans des modes d'exécution donnés à simple titre d'exemple, un moteur selon l'invention, où le combustible est injecté dans le cylindre vers la fin de la course du piston, et les gaz brûlés sortent par une soupape située dans la tête du cylindre.
La Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un moteur établi selon l'invention.
Les Fig. 2 et 3 montrent respectivement les tra- jectoires de l'air dans le cylindre, lorsque les lumières vont être ouvertes par le piston, et lorsqu'elles sont grand' ouvertes.
Les Fig. 4 et 5 sont des sections transversales du cylindre dans la zone des lumières d'entrée, correspon- damment aux Fig. 2 et 3 respectivement.
La Fig. 6 est une coupe longitudinale d'un autre mode d'exécution, dans lequel les parois de la conduite sont mobiles.
Les Fig. 7 et 8 sont des coupes transversales du mode d'exécution selon la Fig. 6, correspondant aux Fig. 4 et 5 respectivement.
Dans le mode d'exécution représenté en Fig. 1, le cylindre 1 est pourvu à son extrémité supérieure d'une sou- pape 2 et à son extrémité inférieure de lumières d'entrée 3,
<Desc/Clms Page number 5>
lesquelles sont découvertes par le piston 5 lorsqu'il s'approche du point mort inférieur. La soupape 2 est comman- dée par le vilebrequin 6 au moyen d'une came 7, d'une tige 7' et d'un levier 8, tandis qu'un ressort 8' la rappelle dans la position de repos. Le cylindre est entouré dans la zone des lumières d'entrée 3 par une chambre d'air 9, dans l'in- térieur de laquelle est située la conduite annulaire 4 en- tourant les lumières 3. Cette conduite annulaire est alimen- tée avec de l'air entrant tangentiellement et provenant de la chambre 9, qui peut être remplie par une soufflerie quel- conque.
Le combustible liquide est injecté au moment voulu par l'injecteur 10, comme il est bien connu pour les moteurs Diesel.
Le fonctionnement de ce moteur est le suivant : Lors- que la course de travail est presque achevée, les lumières 3 étant encore couvertes par le piston, la soupape 2 s'ouvre, de façon que les gaz demeurant sous pression dans le cylindre puissent s'échapper partiellement à l'extérieur, à travers la soupape. Lorsque la pression dans le cylindre est suf- fisamment réduite, le bord supérieur du piston rejoint les lumières 3, lesquelles sont ainsi déoouvertes. L'air entre alors dans le cylindre, et le balaie. En même temps, le piston a rejoint et dépassé le point mort inférieur,. et après que les lumières 3 et la soupape 2 ont été fermées, l'air enfermé dans le cylindre est comprimé, et vers la fin de la course du piston, le combustible est injecté dans le cylindre par l'injecteur 10.
Après que le piston a dépassé le point mort supérieur, la phase d'expansion a lieu, et le cycle se répète de nouveau.
Pour obtenir le fonctionnement caractéristique de la disposition selon la présente invention, la conduite annu- laire 4, entourant les lumières, est pourvue d'ouvertures @
<Desc/Clms Page number 6>
d'entrée 20, par lesquelles l'air demeurant dans la chambre 9 est amené en direction tangentielle dans la conduite 4.
Sur le dessin on a indiqué deux de ces ouvertures, 20, 20',, mais on pourrait en prévoir aussi une seule, ou bien plu- sieures. La conduite annulaire 4 (ou- chacun de ses comparti- ments) a la forme d'une spirale, de façon que-sa section soit grande immédiatement après chaque ouverture 20, et faible à l'extrémité opposée. La section des ouvertures d'entrée 20 , 20' et celle des ouvertures de communication 21, 21' entre les divers compartiments de la conduite 4 peut être rendue réglable de l'extérieur par un moyen quelconque, ce réglage pouvant éventuellement être obtenu mécaniquement par le vilebrequin, ou par un autre organe quelconque du moteur.
Par suite de la disposition qui vient d'être décrite, le balayage a lieu comme suit : au début, lorsque les lu- mières 3 viennent d'être découvertes, l'air qui demeure dans la conduite 4 commence à pénétrer dans le cylindre, mais comme le contenu de la conduite 4 est suffisamment grand pour que la pression n'y tombe qu'insensiblement, il n'entre pratiquement pas d'air dans la conduite 4 par les ouvertu- suite res 20, et/l'air qui y est renferme n'a aucune tendance à tourbillonner. Dans ces conditions, l'air entre dans le cy- lindre à peu près radialement, s'accumule dans le noyau du cylindre, et se dirige vers le haut. Les trajectoires des particules d'air sont indiquées dans ce cas, par des flèches en Fig. 2 et 4.
On remarque aisément que dans cette phase les gaz brûlés, demeurent stagnants à proximité dès parois'.du.' cylindre, sans que le courant d'air central puisse les em- porter. Mais lorsque le piston a achevé sa course de travail, il déoouvre oomplètement les lumières 3 et une plus grande quantité d'air entre dans le cylindre. Par conséquent, la pression dans la conduite 4 doit descendre sensiblement, et
<Desc/Clms Page number 7>
l'air entrant par les ouvertures 20,20' tourbillonnera. inten- sément dans la conduite 4, et conséquemment entrera aussi dans le cylindre avec une direction toujours plus inclinée, et préoisément d'autant plus inclinée que ce mouvement tour- billonnant devient plus intense.
Pour ne pas empêcher cette entrée inclinée de l'air dans le cylindre, les lumières d'entrée 3 doivent avoir une bonne largeur, telle qu'elles ne dirigent pas sensiblement l'air, ni quand celui-ci entre ra- dialement sous sa propre poussée, ni quand il entre suivant une direction de plus en plus inclinée sous l'action des ouvertures tangentielles. Les trajectoires de l'air sont in- diquées dans ce cas par des flèches dans les Fig. 3 et 5.
L'air entrant suivant une direction inclinée forme de la ma- nière connue une colonne creuse tournante et en même temps montante à l'intérieur du cylindre, laquelle balaie la zone située près des parois, où restent seulement des gaz brû- lés. De cette façon, on obtient un bon balayage avec une quantité d'air relativement réduite, et le mouvement de l'air devient plus intense précisément vers la fin du balayage.
Cette action se prolongera jusqu'à la période de combustion tout en aidant à produire une combustion plus complète pen- dant l'injection du combustible.
Dans le mode d'exécution représenté au dessin, on peut, par un choix convenable des dimensions des ouvertures 21, 21', obtenir que l'air demeurant dans la conduite 4 con- tinue à circuler intensément lorsque le piston commence à recouvrir les lumières 3. En effet, les ouvertures de commu- nication 21 rendent possible la continuation, par inertie, du tourbillonnement de l'air dans la conduite 4, indépendam- ment du saut de pression, mais elles doivent être dimension- nées de façon à ce que le dit mouvement tourbillonnant soit suffisamment diminué, avant le commencement de la période
<Desc/Clms Page number 8>
suivante de balayage. Ce tourbillonnement de l'air, quoique faible, a en outre l'effet d'augmenter et d'intensifier da- vantage la turbulence de l'air dans le cylindre.
La disposition selon l'invention peut avoir l'incon- vénient de rendre plus difficile le démarrage du moteur, puisque l'air tourbillonnant dans le cylindre peut être re- froidi excessivement par les parois froides du cylindre.
Toutefois, il est aisé d'obvier cet inconvénient, en ren- dant la conduite 4 déplaçable le long du cylindre, de telle manière que les lumières 3 puissent être mises directement en communication avec la chambre d'air 9 pendant le démarrage, tandis qu'en marche normale elles sont alimentées par la. conduite 4. En déplaçant partiellement la conduite, on peut obtenir de cette façon un balayage convenable dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur.
Dans le mode d'exécution représenté aux Fig. 6 à 8, la disposition générale est la même, sauf/la conduite 4 que présente des parois 31 disposées en spirale, limitées en haut et en bas par deux disques 35. L'une de ces parois 31 peut basculerautour d'un pivot 32, et de cette façon on peut varier àvolonté l'ampleur des ouvertures d'entrée 20, 20', en dé- plaçant la dite paroi 31. Si les dits mouvements doivent être exécutés mécaniquement, on peut utiliser la tige 13, laquelle est actionnée par un levier 15 mû par un moyen connu quelcon- que. La commande doit être disposée de façon que les ouver- tures 20, 20', soient ouvertes au commencement du balayage, pour êtreretrécies lentement pendant le balayage même.
L'ampleur absolue et relative des lumières et ou- vertures, a, dans le dispositif selon l'invention, une im- portance fondamentale. Il dépend en effet de leurs rapports réciproques que l'air entre dans le cylindre à, la fin du balayage avec une direction plus ou moins inclinée. Le béné- fice dû au meilleur fonctionnement du moteur, qu'on peut
<Desc/Clms Page number 9>
obtenir avec une turbulence intense, est généralement plus important que l'inconvénient de devoir réduire la section des ouvertures 20 par rapport aux lumières 3, et par conséquent
EMI9.1
;'empS.)7'y.ert''uBe. sJ1:rpTesion 'plus grande pour , fournir dans le même temps la quantité d'air donnée.
La direction suivant laquelle l'air entre dans le cylindre, dépend de la vitesse que l'air peut atteindre dans la conduite annulaire. Cette vitesse dépend à son tour de deux facteurs, c'est-à.-dire l'intensité du courant d'air et l'ampleur des ouvertures qu'il , traverse. La variation de la vitesse, et par conséquent de la direction d'entrée de l'air, est obtenue ordinairement par la variation même de l'intensité du courant d'air, laquelle à son tour dépend de la valeur plus ou moins grande des dimensions des lunières.
Toutefois, comme déjà indiqué, on pet recourir à des moyens mécaniques pour mieux régler la vitesse de l'air tourbillon- nant, en faisant varier les dimensions des ouvertures d'en- trée 20, 20', pendant le balayage même. Les moyens employés dans l'exemple donné pour déplacer la paroi 31 permettent précisément de donner à l'air entrant dans la conduite 4, une vitesse croissant bien plus rapidement pendant le ba- layage. Il s'ensuit qu'on obtiendra une vitesse tangentielle très réduite au commencement, mais qui deviendra très grande vers la fin du balayage.
Le déplacement des parois directrices 31 peut aussi être effectué automatiquement. Si on imagine en effet que ces parois soient libres de basculer autour d'un pivot, ou tout au plus qu'elles soient rappelées par un ressort dans une position de repos, elles seront mues par les actions aéro- dynamiques de l'air tourbillonnant dans la conduite 4, pourvu qu'elles soient dimensionnées convenablement. Dans ce but, il suffit que la partie 33 de la paroi 31 soit plus grande que la partie 34 de cette paroi.
<Desc/Clms Page number 10>
En général, on peut prévoir un actionnement à la main ou automatique, et aussi un réglage des conditions de déplacement des parois 31, afin d'obtenir les meilleures conditions de balayage avec une vitesse de rotation du mo- teur quelconque et réglable à volonté, et aussi pour un fonctionnement avec des combustibles différents.