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Moteur à combustion.
La présente invention se rapporte aux moteurs à combustion et a pour but d'obtenir des moteurs ayant une faible consommation spécifique et susceptibles de dévelop- per un maximum de puissance effective par litre de cy- lindrée tout en conservant à ces moteurs une grande soli- cité de construction et une grande longévité pratique.
Les conditions relatives à l'économie et à la puissance impliquent le recours à des taux de compression élevés, l'utilisation maxima de l'air introduit aux cylin- dres et la réalisation de combustions très brèves.
Ces trois facteurs déterminent toutefois la nécessité de pressions maxima très,élevées qui sont in- compatibles avec une bonne résistance du moteur lors d'un fonctionnement de longue durée:
L'invention actuelle a , en vue de maintenir à un niveau élevé les trois facteurs indiqués ci-dessus, (taux de compression élevé, utilisation maxima de l'air
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en maintenant la pression maxima du cycle de travail dans les limites permises par les matériaux employés l'endurance requise et le rendement mécanique de la ma- chine.
En vue de la réalisation de ce but, le moteur objet de l'invention, est caractérisé essentiellement en ce que l'air et le combustible sont introduits séparément dans le cylindre de manière à réaliser des foyers autono- mes de réactions ou de combustion qui sont nettement sépa- rés. Des foyers de réaction ou de combustion peuvent être allumés, soit en même temps, soit avec un décalage et peu- vent être alimentés par le même combustible ou par des combustibles différents.
Tous les foyers doivent être utilisés pour ob- tenir la combustion correcte de la plus grande charge qu'il est possible de brûler dans le cylindre ; les gaz brûlés en provenance de l'un des foyers ne peuvent venir entraver la combustion qui serait en cours d'exécution dans un autre foyer. La multiplicité des foyers assure de cette manière la mise à feu rapide et l'utilisation pra- tique maxima de l'ensemble par des combustions brèves in- dépendantes mais coagissantes. La multiplicité des foyers permet dans ces conditions de ne pas dépasser des limites que l'on s'est imposées d'avance en décalant l'action de l'un ou de plusieurs foyers par rapport à l'action des autres et de ménager les parties frottantes de la machine.
En résumé, l'invention actuelle constitue un progrès capital par rapport aux moteurs connus où la com- bustion se produit dans,'un chaos où l'air, les parties combustibles et les gaz brûlés de la première phase de la combustion tourbillonnent en désordre.
Les dessine ci-joints montrent à titre d'exem- ples deux formes de'moteurs établis conformément à l'inven-
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Les fig. 1 et 2 sont des vues schématiques d'une chambre de combustion et sont destinées à expliquer le principe sur lequel est basée l'invention dans le'.cas où l'on a recours à deux injecteurs.
Les fig. 3 à 6, montrent une forme de réalisation dans laquelle il est fait usage de quatre injecteurs.
La fig, 3 est une coupe par la ligne III-III de la fig. 4.
T,a fig. 4 est une coups horizontale.
La fig. 5 est une coupe par la ligne V-V de la figure 4.
La fig. 6 est une coupe par les lignes VI-VI de la fig. 1.
Comme le montrent les dessins, surlesquels 1 désigne l'espace de combustion et 2 le cylindre, l'espace de combustion 1 est divisé en deux chambres F1 et F2 qui. sont alimentées en combustible par des injecteurs I1 et I2 et qui sont séparées par un espace intermédiaire E qui n'a de débouché vers le fond du piston P qu'au travers de la chambre F2 suivant un chemin qui passe directement devant l'injecteur I2. R désigne l'espace qui reste en fin de com- pression entre la fond du piston P et la culasse 3 et dont le volume correspond au moins au jeu pratique qu'il faut laisser à cet endroit.
L'alimentation en air se fait par un procédé quel- conque, par alimentation normale, par suralimentation ou en faisant usage de soupapes, de fourreaux ou de tout au- tre dispositif approprié.
Pendant la compression, une première fraction du combustible total nécessaire à la marche du moteur est introduite dans la chambre F1 et réagit dans celle-ci avec l'air par l'emploi de moyens connus ( pulvérisation, mou- ' vement tourbillonnaire, allumage artificiel ou automatique).
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Vers la fin de la course montante du piston, le foyer F1 est donc en action et allumé. Par suite de la combustion qui s'y opère, une partie de l'air contenu en E est refoulée vers la chambre F2 ou l'injecteur I2 qui est en retard sur: Il. vient d'entrer en action. Une partie du combustible introduite par I2 sera donc refoulée en R pour y être ensuite brûlée.
Lors de la première partie de la course 3escen- dante du piston, l'air contenu en E vient alimenter le foyer
F2 ou I2 amène la quantité voulue de combustible.
Il faut noter que conformément à l'invention l'in- jecteur I2 est placé de telle manière que pendant la com- pression, la presque totalité de l'air doit passer devant lui et qu'au début de la course descendante du piston, le mouvement interne des fluides lui amène l'air contenu en
E sans aucune perte, les gaz brûlés du premier foyer n'ar- rivant dans la zone d'injection de I2 que lorsque cette injection touche à sa fin. Le jet de 12 pourra donc avan- tageusement être par exemple une nappe plane horizontale formant barrage à .la partie inférieure de la chambre de compression.
Comme l'indique la figure 2, qui montre l'état de fluides lorsque l'injection de I2 touche à sa fin, à ce moment l'espace F1, l'espace E, la plus grande partie de l'espace F2 et l'espace R sont remplis de gaz brûlés. Il ne reste entre les deux massesde gaz brûlés qu'une dernière portion d'air N que la dernière portion de combustible in- jecté I2 va encore utiliser.
Il 'va de soi que l'invention n'est pas limitée aux détails décrits et qu'elle peut être réalisée de différen- tes façons. C'est ainsi que la construction des injecteurs etleur nombre peuvent varier et que les loyers F1 et F2
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seul injecteur. Dans ce demies cas,- dans 1.' exemple de réalisation décrit, on peut utilisar. l'injecteur I2 tout seul et se passer de I1. Dans ce cas, I2 devra débiter 1 2 à lui seul la quantité totale de combustible nécessaire, et par exemple de la manière suivante Une première partie du combustible introduite avec l'avance nécessaire est em- portée dans l'espace 1 vers lequel est dirigé le mouve- ment général de "l'air en ce moment.
La seconde fraction injectée travaille en F en utilisant le mouvement des fluides dont le sens s'inverse lors de la descente du piston.
Comme on s'en rendra compte aisément, une ma- chine fonctionnant suivant l'invention devra répondre aux conditions suivantes : 1- ) Les deux foyers sont momentanément séparés l'un de l'autre et directement par une masse d'air pur.
2 ) Cette masse d'air pur est disposée de telle manière qu'elle ne puisse être mélangée à aucune fraction des gaz brûlés provenant de l'un ou l'autre des foyers.
3 ) Cette masse d'air pur est également disposée de telle manière qu'elle puisse alimentér directement le second foyer sans aucune perte et que ce fluide passe obli- gatoirement et directement devant l'embouchure des injec- teurs sous l'action des mouvements internes des fluide-s.
4 ) Les deux foyers principaux de réaction chi- mique entrent en action, 7-'un par rapport à l'autre, avec un certain décalage durant le temps global de la combus- tion totale.
5 ) Directement sous le foyer allumé en dernier lieu se trouve, l'our assurer l'utilisation intégrale de toute la charge, le restant d'air (lui, pour des raisons constructives, n'aurait pû être conduit dans les zones pro- prement dites des foyers principaux ou, entre celles-ci, dans la zone intermédiaire dont le restant d'air est d'ail-
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leurs entièrement séparé par la zône du second foyer.
6 ) L'air tQtal de la zone intermédiaire passe, pour y brûler, dans le second foyer sous l'action de la combustion réalisée dans le premier foyer et sous l'action du piston en commencement de descente.
Il va de soi que lorsquela machine ne fonction- ne pas à son maximum de puissance, il suffit 1' avoir recours à l'action de l'un ou l'autre foyer ou de les utiliser par- tiellement ensemble ou d'utiliser l'un au maximum et l'au- tre partiellement,
Dans la seconde forme de réalisation ( fig.3 à 6 où 2 désigne le cylindre), il est fait usage de quatre in- jecteurs II, I2,I3,I4 qui sont alimentés par deux pompes qui sont indépendantes et dont les périodes d'injection peuvent être déphasées l'une par rapport à l'autre. Chaque pompe alimente deux injecteurs ; la première pompe alimen- tant par exemple les injecteurs I1 et I2 tandis que les injecteurs I3 et I4 sont alimentés par une. seconde pompe.
Le piston P possède à son extrémité supérieure une forme de croix, de sorte que lorsqu'il se trouve aux environs de son point mort supérieur, son fond découpe dans le fluide quatre zones bien distinctes F1, F2,F3,F4 qui constituent des foyers d'allumage séparés. Les injecteurs I1 et I2 alimentent les foyers F1 F2 et les injecteurs I3-I4 alimen- tent les foyers F3 et F4. Les foyers F1 et F2 de même que les foyers F3 et F4 travaillent donc de concert par couple, mais les foyers F3 et F4 peuvent être allumés avec un cer- tain retard sur l'allumage des foyers F1 et F2.Ce résultat peut être atteint en réglant le fonctionnement de la deuxième pompe de façon à ce quelle travaille avec un certain retard sur la première du inversement.
Comme le montrent les dessins, les foyers sont re- liés les uns aux autres .par des canaux T et les foyers F et
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F2.La partie non échancrée M de l'extrémité du piston ne laisse au point mort supérieur, qu'un jeu très minime en- tre elle et la face inférieure de la culasse. ;
Dans ces conditions, par, suite des dénivellations qui existent entre les chambre 3 et F4,0 d'une part et les chambres F1 et F2 d'autre part, il se produit pendant la dernière phase de la compression un glissement de F3 F4 vers F1 F2 à travers les canaux T. Il se produit donc ainsi en F1 et F2 un mouvement tourbillonnaire de l' air.
D'autre part, le jeu minime qui est laissé à gond de course entre la culasse et la face supérieure plane en forme de croix du piston donne d'autre part en fin de compression un " coup de soufflet favorable à la formation complète du mélange entre l'air des zônes ?.1 et F2 et le combustible qui a été injecté par les tuyères I1 et I.
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Dés que l'allumage et la combustion se sont produits en F et F, l'augmentation de pression qui en résulte chasse l'air compris dans les canaux T vers les deux autres foyers F3 F4 où l'injection, l'allumage et la combustion se font favorablement dans les espaces ou de l'air pur à haute pression et à haute température se trouve ainsi concentré.
Il y a lieu d'insister sur le rôle des " tampons d'air T" qui existent entre les foyers. Même dans le cas ou les autre foyers seraient allumés 'en même temps, ces tampons :l'air permettraient de compléter la combustion dans les divers foyers tout au début de la course descendante par un afflux d'air complémentaire dans les foyers.
Au lieu d'utiliser quatre injecteurs comme dans le cas des figures 3 à 6, on pourrait n'en utiliser que deux coopérant chacun avec leur chambre correspondante; dans ce cas, il y aurait donc deux chambres de hauteurs différentes séparées par deux tampons d'air.
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La disposition décrite tient compte des conditions du mélange préalable turbulence, agitation moléculaire) en vue d'une bonne combustion. L'injection multiple permet de toucher en toute certitude des masses d'air plus @ nsi-
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àérables. Le décalage des injections -combiné avec la dis- position des tampons d'air entre foyers permet -de limiter la pression maxima et d'opérer la seconde injection dans. une concentration d'air pur.
Ainsi que cela résulte des considérations ci-des- sus, le moteur, objet de l'invention,contient à la fois les moyens capables de porter à un degré élevé les facteurs du plus grand rendement tout en apportant les moyens de les modérer et en maintenant les fatigues de la machine dans les limites que lui assigne soit le but poursuivi, soit l'état actuel de la technique.
L'invention permet donc la réalisation de moteurs à haute puissance massique, rapides, légers, économiques et de longue endurance.
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Eeven dicafions. ¯+¯+¯+=+¯+¯+¯+¯+¯+-+=.=f.-:=+= 1/ Moteur à combustion, caractérisé en ce que l'air et le combustible sont introduits séparément dans le cylindre de manière à réaliser des foyers-autonomes de réactions ou de combustion qui sont nettement séparés.