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"Procédé et dispositifs perfectionnés pour produire la com- bustion dans les moteurs à combustion interne à injection de combustible liquide et allumage par compression".
Cette invention se rapporte aux moteurs à combustion interne à injection de combustible liquide et allumage par compression, dans lesquels la presque totalité de la charge est refoulée pendant la course de compression dans une poche constituant la chambre de combustion, et elle a pour objet un procédé et des dispositifs perfectionnés pour produire une combustion efficace dans ces moteurs.
A cet effet,suivant la présente invention, de l'air est refoulé dans une poche formant chambre de combustion re-
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froidie par l'eau, pendant la course de compression, à travers un passage étranglé pratiqué dans un bouchon accumulateur de chaleur, de telle sorte qu'à la fin de la course de compres- $ion, toute la charge d'air de la chambre de combustion soit animée d'un mouvement giratoire tel que la couche périphéri- que de cette charge balaie transversalement 1''embouchure du passage, du combustible étant injecté dans la charge d'air-en ro- tation de manière à frapper une partie de la surface du bou- chon balayée par.la couche périphérique de la charge d'air en rotation, à proximitéde l'embouchure du passage.
Un moteur à combustion interne suivant la présente 'invention comporte donc avantageusement une poche refroidie par l'eau, formée dans la culasse du cylindre et constituant la chambre de combustion dans laquelle la presque totalité de la charge d'air est refoulée pendant la course de compres- sion, un bouchon fermant l'entrée de cette poche de combus- tion et disposé de telle façon qu'il tende à prendre et conserver une haute température pendant le fonctionnement du moteur, un passage étranglé étant formé dans ce bouchon de manière qu'à la fin de la course de compression, la charge qui se trouve dans la chambre de combustion soit tout entière animée d'un mouvement giratoire, la couche périphérique de cette charge d'air en rotation balayant transversalement l'embouchure du passage,
et un dispositif d'injection de combustible susceptible de débiter un jet de combustible qui frappe,une partie de la surface chaude balayée par la couche périphérique de la charge d'air en rotation, à proximité de l'embouchure du passage. De préférence,la forme de la poche et celle de la surface du bouchon à l'intérieur de la poche sont telles que la chambre de combustion ait une section
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transversale sensiblement circulaire ou ovale dans des plans parallèles à la fois à l'axe du bouchon et à l'axe du passage étranglé de ce dernier, ce passage--traversant obliquement le bouchon ou étant constitué par une rainure creusée dans la surface périphérique de celui-ci,
de telle manière que l'axe du passage soit sensiblement tangentiel à la partie de la paroi de la chambre de combustion près de laquelle se trouve son embouchure, de façon que l'entrée de l'air par le passage oblique tende à provoquer une ro- tation rapide de-la charge et que la forme de la chambre de combustion tende à l'entretenir.
En tout cas, le jet de combustible rencontre de préférence une partie de la surface interne du bouchon si- tuée aussi près que possible du bord de l'embouchure du passage, tout en évitant l'injection de combustible dire'c- tement dans le passage. De cette façon,on empêche ou on réduit l'échappement, par ce passage, de l'air imbrûlé qui peut se trouver entre l'embouchure du passage et le point où le jet vient frapper le bouchon, par suite de la combustion et de la détente des gaz au voisinage de ce point de rencontre. Pour compléter ce résultat, il-.. est gêne-' ralement désirable d'employer un injecteur produisant un . jet en forme de cône peu évasé, de telle sorte que la sur- / face de rencontre de ce jet avec le bouchon soit exacte- ment déterminée.
Le point de la paroi de la chambre de combustion.où/ l'injecteur de combustible est situé peut varier, mais il-est de préférence situé par rapport à la partie de la surface. interne du bouchon que vient frapper le jet de combustible,. de telle façon que l'axe de ce dernier passe par l'axe de la chambre de combustion ou à proximité de celui-ci et de
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préférence, mais non nécessairement, obliquement par rapport à 7.',axe du bouchon.
Dans un dispositif approprié, 1'entrée de la poche présente une forme cylindique et son extrémité interne est bombée., tandis que le bouchon est cylindrique extérieurement et concave à son extrémité interne, de telle sorte que l'in- térieur de-la chambre de combustion ait une forme sensible- ment sphérique ou ovale, et le bouchon n'est pas serré dans l'entrée de la poche, ce qui a pour effet de réduire la transmission de chaleur du bouchon aux parois refroidies qui l'entourent et de permettre qu'il soit porté et maintenu à une température élevée pendant le fonctionnement du moteur.
En outre, par suite de l'ajustement peu serré du bouchon, on peut employer pour la fabrication de ce dernier des métaux de faible conductibilité thermique résistant aux hautes températures, qui possèdent généralement des coefficients de dilatation élevés, tandis que la chemise d'eau de la.poche peut descendre jusqu'autour de l'entrée de la poche où se trouve le bouchon.
La forme du passage pratiqué dans le bouchon peut varier, mais de préférence la section transversale de ce passage diminue graduellement de son extrémité externe vers son embouchure, ce passage étant de section circulaire sur toute,sa longueur, ou ayant par exemple une section circu- laire à son extrémité externe et une autre section trans- versale, telle qu'une section sensiblement en forme de ' rognon ou de croissant, à son embouchure,cette dernière sec- tion ayant de préférence, dans l'un ou l'autre cas, appro- ximativement les trois cinquièmes de la superficie de celle de l'extrémité externe du passage.
Le bouchon peut recouvrir entièrement l'alésage du cylindre ou être déporté d'un coté et surplomber l'alésage
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du cylindre et, dans ce dernier cas, il peut être retenu en place dans l'entrée de la poche simplement par son appui d'un côté de l'alésage du cylindre, bien qu'on puisse em- ployer, si on le désire, une bague de retenue, destinée principalement à maintenir le bouchon en place dans l'em- bouchure de la capacité lors du montage ou'du démontage de la culasse du cylindre. Toutefois cette bague peut être considérée comme indésirable parce qu'elle tend à augmenter, la surface de contact effective entre le bouchon et la pa- roi refroidie qui l'entoure et à réduire ainsi la tempé- rature atteinte par le bouchon.
L'invention peut être réalisée de différentes ma- nières; une forme d'exécution est représentée à titre d'exemple sur les dessins annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une élévation de côté partiellement en coupe,
Fig. 2 est une coupe suivant la ligne .2-3 de la Fig. 1, et
Fig. 3 est une vue semblable à la Fig. 1 d'une variante de l'invention.
Dans la construction représentée sur les Figs., 1 et 2, le moteur comporte un cylindre A pourvu d'une culasse B à chemise d'eau, dont le piston Al qui travaille dans le cylindre peut s'e rapprocher intimement au terme de la course de compression. Dans la culasse B sont formées des lumières d'admission et d'échappement C et D commandées par des soupapes à levée C1, D1,
Dans la culasse B est également ménagée une poche F refroidie par l'eau, dont l'entrée a une forme cylindri- que, tandis que son extrémité interne a une forme bombée 1 -
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ou hémisphérique, comme c'est représenté sur la Fig. 1, cette entrée de la poche étant déportée en partie d'un côté de l'alésage et surplombant en partie l'alésage du cylindre, comme c'est représenté.
Dans l'entrée cylindrique de la po- che est logé librement un bouchon extérieurement cylindrique G formé d'une matière de faible conductibilité thermique ré- sistant aux températures élevées, la majeure partie de la surface externe de ce bouchon ayant un diamètre un peu plus faible que le diamètre interne de l'entrée cylindrique de la poche,, de telle sorte que la paroi du bouchon est séparée de celle de l'entrée de la poche par un faible intervalle d'air, comme c'est indiqué en Fl. Le bouchon comporte exté- rieurement un rebord Gl prenant appui sur une bague de re- tenue G2 vissée dans l'entrée de la poche. Une vis de blo- cage G3 en saillie sur la surface périphérique du bouchon s'engage dans une rainure de la culasse du cylindre de ma- nière à empêcher le bouchon de tourner dans la poche.
L'extrémité interne du bouchon a une forme concave de manière à constituer une chambre de combustion de forme sensiblement sphérique, comme c'est représenté, et un pas- sage G4 traverse,obliquement le bouchon depuis la partie de l'extrémité externe de celui-ci qui surplombe l'alésage du cylindre jusqu'à l'intérieur du bouchon, ce passage étant sensiblement tangentiel à la paroi de la chambre de combus- tion et présentant un diamètre graduellement décroissant de l'extérieur vers l'embouchure.
La forme de ce passage, en section transversale, peut être circulaire sur toute sa lon- gueur ou, par exemple, comme c'est indiqué sur la Fig. 2, la section transversale à l'embouchure du passage peut avoir
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une autre forme, la surface de cette section étant de pré- férence dans l'un ou l'autre cas approximativement égale'' . aux trois cinquièmes de celle de la section de l'extrémité externe.
Dans la paroi supérieure de la poche est ménagé un siège destiné à recevoir un injecteur de combustible H susceptible de débiter un jet de combustible convergent, unique dans une direction telle que ce combustible frappe la surface interne du bouchon G en un point situé immédia- tement à gauche de l'embouchure du passage Gl de la Fig.l la partie de la surface interne du bouchon que frappe le jet de combustible se trouvant aussi près que possible de l'em- bouchure du passage, tout en évitant l'injection directe du combustible dans ce passage. Dans la paroi supérieure de la poche est également ménagé un second siège destiné à rece- voir la bougie électrique J, du type à fil incandescent., ser- vant à la mise en narche.
Le moteur fonctionne comme suit. Pendant la marche du moteur,le bouchon G, en raison de la matière dont il est constitué et de son faible contact avec les parois re= froidies de la poche F, est porté et maintenu à une tempéra- ture élevée. Pendant la course de compression, la presque totalité de la charge d'air est refoulée par le passage G4 du bouchon G dans la poche, l'entrée sensiblement tangen- tielle de la charge dans celle-ci imprimant à toute la char- ge qui s'ytrouve à la fin de la course de compression,-,un. mouvement giratoire autour d'un axe approximativement per- pendiculaire au plan dans lequel se trouvent les axes'ver-- ticaux de la poche et de l'alésage du cylindre.
A la fin ou
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vers la fin de la course de compression, du combustible est débité par l'injecteur H et vient frapper la partie de la surface interne du bouchon que la couche périphérique de la charge d'air en rotation balaie sensiblement juste avant d'atteindre l'embouchure du passage G4. Ainsi, par suite de la rotation de la charge d'air, les parties périphériques de cette charge viennent progressivement en contact avec le jet' de combustible qui frappe le tampon, de telle sorte que le combustible et l'air sont intimement mélanges et brûlés.
En outre, la tendance de l'air non brûlé à être chassé par le passage G45 en donnant lieu à une perte d'air utilisable pour la combustion est réduiteou supprimée étant donné que toute fraction de la charge d'air en rotation ne vient en contact avec le jet de combustible frappant le bouchon qu' immédiatement avant que cette partie de la charge d'air n'at- teigne l'embouchure du passage pratiqué dans le bouchon et à travers lequel la charge pénètre dans l'alésage du cylindre pendant la détente.
Il n'y a donc pour ainsi dire pas d'air imbrûlé entre la partie de la charge d'air qui participe à la combustion avec le combustible à chaque instant et le point où les gaz brûlés quittent la chambre de combustion, de telle sorte que lorsque les gaz de combustion se détendent, ils peuvent s'échapper directement de la chambre de combustion sans chasser de l'air imbrûlé devant eux, la presque totalité de l'air devant venir en contact avec le jet combustible 'avant de quitter la chambre de combustion.
Dans la construction représentée, on voit que la chemise d'eau de la poche descend jusqu'au bas de la poche et en entoure 1-'entrée,, tandis que le siège de l'injecteur de combustible traverse cette chemise de circulation d'eau, de
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façon à être aussi refroidi efficacement. En outre, le bou- chon proprement dit peut se dilater et se contracter sous l'action des variations de températures et il n'est pas soumis à des pressions non équilibrées 'développées par la combustion.
Dans certains cas, la bague de retenue G2 peut être supprimée de manière à réduire encore davantage la surface de contact effective entre le bouchon et la paroi refroidie de la poche et permettre ainsi au tampon d'être porté à une' température élevée uniforme, le bouchon étant ainsi retenu en place uniquement du fait qu'il se trouve à cheval sur un côté de l'alésage du cylindre.
Dans la forme de construction représentée sur la
Fig. 3, la disposition est la même que dans celle des
Figs. 1 et 2 sauf que l'extrémité interne en forme de dôme de la poche est doublée d'une garniture K placée très près de sa paroi mais séparée de celle-ci par un faible interval- le d'air et avantageusement constituée d'un métal de faible conductibilité thermique résistant à des températures éle- vées, Cette garniture absorbe de la chaleur pendant la pé- riode de combustion et tend ainsi à chauffer la charge d'air suivante comprimée dans la chambre.
Cette garniture est convenablement supportée par un bossage K1 venu d'une pièce avec elle, qui s'engage dans un alésage de la paroi de la poche et est retenu en place par un écrou K2 vissé sur son extrémité externe. Dans la forme de construction représentée, le bossage est creux et renferme la bougie à fil incandescent J qui peut être utilisée pour faciliter le démarrage.
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Dans le mode d'exécution représenté, le passage G4 traverse le bouchon. Dans certains cas, toutefois,'on peut former ce passage en ménageant une rainure dans.la périphérie du bouchon, de telle sorte que le passage soit complété, lorsque le bouchon se trouve en place, par la paroi refroidie adjacente qui l'entoure. Il est clair que, dans ce cas, l'axe du passage est encore sensiblement tangentiel à la pa- roi de la chambre de combustion, mais si l'on applique une pareille disposition dans le mode de construction représenté sur le dessin, la rotation de la charge dans la chambre de combustion se fait dans un sens presque opposé à celui dans lequel elle tourne sur la Fig. 1.
Toutefois, le point de rencontre du jet de combustible avec la paroi interne du bouchon est de préférence approximativement le même que dans le type de construction représenté sur la Fig. 1 et se trouve en un point situé à côté de l'embouchure du passage, éloigné de l'axe du cylindre,'que la couche périphérique de la charge d'air en rotation balaie transversalement juste avant d'atteindre l'extrémité interne de ce passage.
Dans un moteur suivant l'invention,où le bouchon est porté et maintenu à une température élevée pendant le fonctionnement du moteur, la combustion de la charge de combustible et d'air commence à peu près instantanément au début de la période d'injection de combustible, de sorte que l'allure de l'accroissement de la pression peut être contrôlée ' à peu près pendant toute la période d'injection de combus- tible en réglant l'allure de l'injection. On peut ainsi obte- nir par un réglage approprié de l'allure de l'injection une marche douce et souple du moteur.
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Il est bien entendu que la forme de la poche formant chambre de combustion et du bouchon, l'emplacement du dispo- sitif d'injection de combustible pour débiter le combustible de façon qu'il vienne frapper la partie voulue du tampon et d'autres détails de construction peuvent être modifiés sans qu'on s'écarte de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Moteur à combustion interne à injection de com- bustible liquide et allumage par compression, comportant une poche à refroidissement par eau ménagée dans la culasse du cylindre et constituant une chambre de combustion dans laquel- le la presque totalité de la charge est refoulée à la fin de la course de compression, caractérisé par un bouchon dis- posé dans l'embouchure de la poche-chambre de combustion et construit et disposé de façon qu'il tende à être porté et maintenu à une température élevée pendant le fonctionnement du moteur, un passage étant ménagé dans ce bouchon de telle manière qu'à la fin de la course de compression, la totalité de la charge qui se trouve dans la chambre de combustion soit animée d'un mouvement giratoire, la partie périphérique de cette charge en rotation balayant l'embouchure du passage du bouchon,
et un dispositif d'injection de combustible susceptible de débiter d'un point situé à l'intérieur de la poche., un jet de combustible qui vient frapper une partie'de la surface chaude sur laquelle la partie périphérique de la
Charge d'air exerce une action de balayage lorsqu'elle s'ap- . proche de l'embouchure du passage.
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