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Moteur à combustion interne et à injection, à allumage spontané du combustible injecté et à chambre de compression reliée au cylindre moteur par une ou plusieurs ouvertures
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à' é.tEang1ement.
La présente intention concerne un moteur à combus- tion interne à inj ection, comportant un allumage spontané du combustible injecté et unecbambre de compression reliée au cylindre moteur par une ou plusieurs ouvertures d'étran- glement et permettant une circulation de l'air, chambre dans laquelle tous le combustible est injecté et, pendant la cou rse de compression, la plus grande partie de l'air est refoulée du cylindre moteur avec une grande vitesse à tra- vers l'ouverture ou les ouvertures d'étranglement.
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Dans les moteurs connus à combustion interne et à Injection, à allumage spontanê, l'air est refoulé du cylindre de moteur lors de la source de compression par les canaux d'étranglement dans la chambre de compression, en suite de quoi, il se produit un tourbillonnement de l'air et le combustible est en outre injecté dans l'air tourbillonnant en tous sens, de telle manière qu'il se produit un tourbillonnement intense (turbulence) du com- bustible et de l'air,, Dans les moteurs connus, il se produit donc un mélange irrégulier de combustible et d'air. Après le commencement de la combustion,
il est à redouter dans ces moteurs que des gaz de combustion parviennent également dans le voisinage de gouttelettes de combustible qui sont sur le point de brûler* Les gouttelettes de combustible sont alors séparé es de l'oxy- gène utilisé pour la combustion , de sorte qu'elles brûlent avec un manque d'air et qu'il se produit par conséquent une formation de carbone. L'utilisation de l'air est donc limitée dans les mot eu rs connus malgré que par l'écoulement intense de l'air il se soit produit un déchirement et une division du jet de combustible.
Comme après la répartition du combustible le tourbillonne- nuant intense continueà exister il se produit, par pénétra- tion de gaz de combustion dans la zône de combustion de particules de combustible voisines, des dérangements dans l'allure réglée :le la combustion.
On a essayé de remédier à l'inconvénient indiqué ci-dessus par la construction de moteurs dans lesquels on s'efforçait de produire dans la chambre de combustion séparée de la chambre du cylindre une circulation de , l'air, de telle manière que la zône de combustion reçoit de l'air frais par un écoulement réglé et tranquille dans la même mesure que le combustible arrive à la zone de combustion. Les vitesses de l'air sont toutefois, dans CES
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moteurs connus, relativement plus petites. Une subdivision et un déchirement dujet de combustible par le coûtant d'air n'ont pas lieu dans ce mode connu de moteurs.
Comme la vitesse relative entre le combustible et l'air n' est pas très grande dans ce cas, l'échauffement des goutte- lettes de combustible a une allure relativement lente, de sorte qu'il se produit un grand retardement de l'allu- mage.
Suivant la présente invention, les avantages des genres de moteurs connus indiqués ci-dessus sont réunis et l'on évite les inconvénients de ces genres de moteurs, tels que la mauvaise utilisation de l'air et la subdivision insuffisante du jet de combustible par l'air. L'invention consiste en ce que l'ouverture d'étranglement ou les ouver- tures d'étranglement et la tuyère d'injection sont disposxse de telle manière l'une par rapport à l'autre que le jet de combustible rencontre le jet d'air dans une zône de grande vitesse de l'air, de sorte que le combustible est puevérisé et entraîné par le jet d'air et que par le renversement de l'air dans la chambre de compression,la totalité :
le l'air est amenée d'une manière réglée au jet de combustible* Dans le moteur à combustion interne à injection suivant la présente invention, la plus grande partie de l'air est refou- lée, lors de la comp ression, de la chambre du cylindre d ans la chambre de compression de forme avantageusement sphérique, qui sert également de chambre de combustion principale, tandis que dans la chambre du cylindre il ne reste, dans la position du point mort intérieur du piston, qu'une quan- tité d'air minime dans l'intervalle rendu nécessaire au point de vue constructif entrele piston et le fond de cy lindre. Lors de ce refouleme nt dans la chambre de compression l'air s'écoule par la ou les ouvertures d'étranglement,
de sorte qu'on imprime à l'air une grande vitesse. L'ouverture
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d'étranglement peut être disposée de telle manére que l'air entre dans la chambre de compression tangen- tiellement ou centralement tandis que le contenu d'air de la chambre de compression est mis en un mouvement simple circulaire ou en un mouvement de fontaine au cours duquel il se renverse. La vitesse de la circulation provoquée par le jet d'air dans le contenu 3'air de la chambre de compression est seulement une fraction de la vitesse du jet d'air.
Dans le second genre connu, mentionné plus haut, de moteur le combustible est injecté dans l'air circulant à une vitesse relativement petite, de sorte que comme on l'a indiqué plushaut, il en résulte un grand retardement de l'allumage. Dans le moteur à combustion interne et à injection suivant la présente invention, le jet de combustible est injecté, comme dans les genres de moteurs mentionnés plus haut, dans la chambre de compression sé- parée de la chambre du cylindre par une ou plusieurs ouvertures d'étranglement, et dans cette chambre de com- pression il se produit une circulation de l'air, mais l'injection est provoquée de telle manière que le combue- tible rencontre sur son trajet, en vue 3'une meilleure subdivision et pulvérisation des gouttelettes de combusti- ble,
d'abord le jet d'air ou les jets d'air qui sont insufflés pendant l' injection avec une très grande vitesse dans la chambre de compression, de sorte qu'on évite un retard à l'allumage.
Suivant la présente invention, l'ouverture d'é- tranglement et la tuyère d'injection sont disposées de telle manière l'une par rapport à l'autre, que le jet de combustible rencontre le jet 3'air dans la chambre de com- pression à proximité immédiate de l'orifice de l'ouverture d'étranglement. On obtient ainsi avec une grande sécurité
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que le j,et de combustible rencontre lejet à'air dans une zône de grande vitesse de l'air.
Suivant la présente invention, la tuyère d'injection est en outre, disposée de telle manière par rapport à l'ouverture d'étranglement ou aux ouvertures d'étranglement et à 1 a chambre de compression que 3'' une part lejet de combustible rencontre le jet 3'air dans la chambre de compression à proximité immédiate de l'orifice de l'ouverture d'étranglement ou des ouvertures d'étrangle- ment, dans une zone de grande vitesse de l'air, et que d'autre part l'éloignement de la tuyxre d'injection par rapport à la chambre de compression est suffisanment grand pour que le jet de combustible soit déjà partiellement pulvérisé à l'endroit duccoisement avec le jet d'air. On peut réaliser de cette manière,
par l'air rencontrant le combustible déjà partiellement pulvérisé avec une grande vitesse, une pulvérisation efficace plus fortement poussée du combustible, c'est-à-dire que le jet de combustible est complètement déchiré par l'écoulement intense de l'air. La combustion saisit immédiatement le combustible pulvérisa dans une forte mesure et atteint par le jet d'air intense.Les gouttelettes de combsstible formées par la pulvérisation du jet de combustible brûlent immédiatement à partir de leur état liquide au fur et à mesure qu'elles sont Introduites dans la chantre de com- pression.
Les gaz de combustion sont saisis par la circu- lation générale produite dans la chambre de compression et sont éliminés du fiyer de combustion dans la même mesure que de l'air nouveau arrive au jet de combustible. Pendant la combustion, il se produit donc un mélange réglé de com- bustible et d'air en ce sens que pour chaque gouttelette de combustible l'oxygène nécessaire est amené. Le danger que des gouttelettes de combustible qui sont sur le point de brûler soient entourées de gaz de combustion est ainsi
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évité et l'on produit une utilisation aussi favoralle que possible de l' air.
La vitesse de renversement est réglée de telle manière avec la durée d'injection que l'opération d'injection est terminée avant que les gaz de combustion emportés par l'air en circulation atteignent :le nouveau le point initial de la circulation et par conséquent lejet d'injection.
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Le dessin rePrésente l'objet ie]1,invention achémati4 quement sous différentes formes :le réalisation; les fig.l à 3 sont des coupes transversales schématiques de parties de moteur qui sont constituées conformément à la présen- te invention.
Dans les formes de réalisation suivant les fige 1 à3, on a désigné par 1 le piston de travail, par 2 la culasse du cylindre, par 3 la tuyère d'injection, par 4 le jet de combustible, par 5 le canal d'étranglement prévu entre la chambre 9 du cylindre et la chambre :le compression, par 6 la chambre de compression et de combustion principa-
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le, par 7 le noyau àe combustion, c' est-â..3ire la 2âne dans laquelle la combustion s'effectue principalement et par 10 le jet d'air. A la place d'un seul canal d'étrangle- ment 5, on peut également prévoir plusieurs canaux d'étran- glement.
Dans le moteurà combustion interne et à injection suivant la fige 1, la chambre de compression et de combus- tion 6 a la forme d'une sphère aplatie. Le canak d'étran- glement 5 par lequel l'air est refoulé avec une grande vitesse dans la chambre 6 lors de la course de travail, est disposé de telle manière que le jet 3'air 10 est dirigé tangentiellement dans la chambre 6 de compression et de combustion,* La tuyère :l'injection '3 est disposée :le telle manière, par rapport au canal d'étranglement 5, que les deux
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jets s'étendent transversalement l'un à l'autre, c'est-à-
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dire que le j et de combustible 4 rencontre sous un grand angle le jet d'air 10.
Par le jet d'air 10 on provoque dans la chambre 6 une circulation rotatoire de l'air. L'injection du combus- tible se fait un peu avant l'achèvement de lacourse :le compression. Lejet de combustible 4 entrant dans la chambre :le compression 6 est déchiré par le fort écou- lement d'air et les gouttelettes de combustible sont entraînées par l'air. De cette manière, il se forme un mélange de combustible et d'air qui brûle principalement dans la zone 7, adjacente au point de rencontre des deux jets ',la. te déchirement du jet de combustible 4 est favori- sé par le fait que le jet de combustible 4 rencontre sous un grand an gle le jet d'air 10.
Pendant l'injection, :le l'air frais est insufflé constamment par l'ouverture 5, avec une grande vitesse, dans lejet de combustible 4 et ensuite dans la zône de combustion 7, Les gaz de combustion sont emportés par l'écoulement rotatoire et repoussent devant eux l'air se trouvant encore du côté opposé de la chambre, Cet air pénètre également dans la zône de combustion 7, Par conséquent tout l'air est amené d'une manière réglée au jet de combustible en combustion.
Dans le moteur à combustion interne à injection représenté à la fig. 2, le canal de communication et d'é- tranglement 5 est de nouveau disposé de façon que l'air soit injecté tangentiellement dans la chambre de combustion 6 en forme de sphère aplatie. La tuyère d'injection 3 est disposée de telle manière que le j et de combustible 4 à à peu près la même direction que lejet :l'air 10, c'est-à dire qu'il rencontre lejet d'air sous un petit angle, Le jet de combustible 4 entretient dans ce cas, le mouvement rotatoire de l'air dans la chambre de combustion.
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A l'endroit de la rencontre :lesjets 4, 10 se raccorde de nouveau la zone de combustion 7. Les opérations se déroulent d'une manière analogue à celle expliquée pour le moteur suivant la fig. 1.
La fig, 3 représente un moteur à combustion interne et à injection dans lequel le canal d'étranglement: 5 est disposé de telle manière que le jet d'air 10 s'étend approximativement par le milieu de la chambre :le compree- sion et de combustion 6. Cette chambre a, dans la forme de réalisation suivant la fige 3, la forme d'une schâre, La tuyère d'injection 3 est disposée de telle manière par rapport à l'ouverture d'étranglement 5 que le jet de combustible 4 s'étend aussi approximativement par le milietl de la chambre 6 et rencontre par conséquent le jet d'air 10 sous un petit angle.
Lors de la rencontre des deux jets 4, 10, il se forme de nouveau de la manière décrite plus haut, un mélange de combustible et :l'air. Ce mélan- ge brûle principalement dans la zone 7 qui se trouve approximativement au milieu de la chambre de compressioh 6.
Dans la forme :le réalisation suivant la fig.3 on produit un écoulement en forme :le fontaine dans la chambre de compression 6 .Les gaz :le combustion quittant la zone 7 se séparent en rencont rant la paroi de la chambre de compression 6 à la manière d'une fontaine et exécutent ensuite des deux côtés de la zône de combustion une circulation rotatoire dans la chambre de compression 6. Par l'écoulement à la manière d'une fontaine on produit une circulation particulièrement efficace les gaz de combustion.
Les rapports de sections transversales pour le canal :le liaison 5 sont choisis de telle manière , dans la machine suivant la fige 3, qu e l'on imprime à
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l'air avant sa rencontre avec le combustible la plus grande vitesse. Par conséquent le canal 5 se rétrécit vers la chambre 6, De cette manière, lavitesse de l'air
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est élevée par rapport â la utesse b combustible â 1' en- droit 8 où le combustible et l'air, se rencontrent* A l'en- droit de la rencontre du combustible et de l'air on produit par conséquent une grande vitesse relative entre l'air et le combustible.
Dans les moteurs suivant les figs. 1 à 3 la paroi de la chambre de compression 6 peut être baignée par de l'eau de refroidissement, comme dans la forme de réali- sation suivant la fig. 2, ou bien la chaleur peut être évacuée par conduction dans le métal de la paroi du cy- lindre et par rayonnement.
Au lieu d'être sphérique, la chambre de com- pression 6 peut également avoir une forme cylindrique.
Dans toutes les formes de réalisation décrites plus haut, la tuyère d'injection 3 se trouve, comme cela
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résulte des fig. l, 2 et 3, à une àistancetelle de la chambre de compression 6 que le jet de combustible 4 est déjà partiellement pulvxrisé à l'endroit du croisement avec le jet d'air 10. Par conséquent, une nnouvelle puléri- sation efficace du combustible est rendue possible par l'air rencontrant avec une grande vitesse le c ombustibl e déjà partiell ement pulvérisé, de sorte que le combustible peut bouler immédiatement au fur et à mesure qu'il pénètre dans la chambre de compression.
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R e v ,g n 3 3¯. c a, t i Q , 8 s.
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