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Moteur à combustion interne à injection directe du combustible (sans air) et à dispositif d'allumage particuler.
L'invention concerne le mode d'injection de combus- tible liquide vers la fin de la course de compression dans des moteurs comportant un dispositif d'allumage particulier, dont la charge d'air effectue un mouvement giratoire dans la chambre de combustion jusqu'au commencement de l'allumage.
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Il importe beaucoup, pour les moteurs de ce genre, surtout lorsqu'il s'agit de moteurs à grande vitesse, que la charge d'air de chaque chambre de combustion soit complètement uti- lisée pour que l'on obtienne la plus grande production de force possible avec le minimum de consommation de combustible.
L'invention permet d'améliorer l'injection du com- bustible principalement en faisant en sorte que deux jets de combustible au moins, partant d'un dispositif d'injection au moins, soient injectés sous des angles différents par rap- port à la surface interieure du fond de la chambre de combus- tion, ces angles étant appelés plus loin angles de profondeur.
On entendra ici par angle de profondeur l'angle que l'axe de gravité d'un jet de combustible fait avec la surface intérieure du fond de la chambre de combustion lorsque l'injection a lieu dans de l'air calme.
Conformément à l'invention les jets peuvent être injectés sous des angles de profondeur différents, aussi bien qu'avec des forces de pénétration différentes.
Le type dedispositif d'injection adopté est sans importance pour la mise en pratique de l'invention. On peut par exemple utiliser avantageusement un gicleur dit ouvert com- portant un ou plusieurs trous d'injection (gicleur multiple) et des soupapes de refoulement montées dans la conduite d'arri- vée du combustible et empêchant le combustible et les gaz de rentrer dans cette conduite. En donnant une tome et une dis- position appropriéesaux trous de sortie, on peut, ainsi que ce- la est connu en général, obtenir pour le jet de combustible sortant toute direction angulaire et toute force de pénétration que l'on désire.
La force de pénétration est une mesure de la qualité de la pulvérisation du jet injecté; en général, plus la force de pénétration est petite, meilleure est la pulvérisa-
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tration d'un jet de combustible, par exemple le procédé de Riehm, décrit- dans la Revue de la Société des Ingénieurs allemands (Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure), vol. 68,1924, page 641, ou le procédé de Robertson Matthews décrit dans Power, vol.62, 1929, page 567.
Un mode de réalisation de l'invention ayant fait ses preuves pour des moteurs à grande vitesse à injection de combustible dans une charge d'air animée d'un mouvement giratoire et à dispositif d'allumage particulier se caracté- rise en ce que deux jets de combustible sont injectés par un gicleur multiple sous deux angles de profondeur différents et le cas échéant aussi avec des forces de pénétration diffé- rentes, de façon que le jet injecté à peu près dans le sens du mouvement de l'air animé d'un mouvement giratoire dans la chambre de combustion, jet qu'on appellera le jet concurrent, a un angle de profondeur plus grand et le- cas échéant une force de pénétration plus petite que l'autre jet, qui sera appelé le jet secondaire.
L'invention permet de faire en sorte que la charge d'air animée d'un mouvement giratoire dans une chambre de combustion soit bien chargée de combustible; en outre, cel- les des parties de la charge d'air qui se trouvent près du dispositif d'allumage au moment de l'allumage peuvent rece- voir unmélange plus riche et s'allumant bien.
Ceci est im- portant pour la marche aux faibles charges, lorsque la quantité de combustible injectée est petite, Le bon mélange de l'air et du combustible a pour conséquence une combustion rapide et complète de toute la charge du cylindre, de sorte que la puissance et la consommation de combustible sont considérablement améliorées, surtout pour les moteurs à gtande vitesse, par rapport aux résultats obtenus jusqu'ici dans
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dans les moteurs de même type où l'injection du combustible a lieu d'une autre façon.
On décrira maintenant l'invention en détail en se référant aux exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés, dans lesquels de nombreux perfectionnements et de nombreuses améliorations que l'on peut obtenir grâce à l'invention sont également nettement visibles.
Figs 1 & 3 sont des coupes longitudinales axiales de moteurs à combustion interne à injection du combustible et à dispositif d'allumage particulier,
Figs 2 et 4 sont des vues par dessous des fonds de cylindres par les lignes II-II et IV-IV respectivement defigs 1 et 3,
Figs 5 à 12 sont des croquis partiels d'autres modes de réalisation de l'invention.
Dans toutes les figures les mêmes pièces sont dési- gnées par les mêmes numéros de référence,
En fig.l, 1 est un cylindre de moteur, cylindre dans lequel se meut le piston 2, qui comporte un col 3; Dans le fond 11 du cylindre se trouvent le gicleur 4 pour l'injec- tion du combustible et la bougie d'allumage 5. Pendant la course d'aspiration du piston 2, l'air frais entre dans le cylindre 1 par le canal 6, qui débouche tangentiellement et par la soupape 7, qui est commandée comme d'habitude.. Par suite de l'introduction tangentielle, la charge d'air effectue un mouvement giratoire continu dans le cylindre jusqu'au commencement de l'allumage, le sens de ce mouvement étant indiqué par la flèche 8.
La position de la soupape d'échappement 17 a été indiquéeen fig.2, Le gicleur d'in- jection du combustible est un gicleur dit multiple, au mo-
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gicleur représenté en élévation en figs 1 et 2 est in gicleur ouvert à deux trous d'injection. Le combustible est refoulé par une pompe non représentée et arrive par la conduite 12.
Dans le porte-gicleur 13 se trouvent des soupapes de re- f oulement non visibles qui laissent le combustible arriver au gicleur, mais qui empèchent tout retour de combustible ou de gaz dans la conduite 12. L'un des deux trous d'injec- tion du gicleur a une forme telle que le jet 9 injecte dans le sens du courant d'air entre dans la charge d'air sous un angle deprofondeur a. Dans cet exemplede réalisation le jetsecondaire 10 sortant du gicleur est dirigé contre le courant d'air et il est injecté sous un angle de profondeur plus petit b. Pour un moteur dont la chambre de compression a environ 45 mm de hauteur et 81 mm de diamètre, on a cons- taté qu'un angle a. d'environ 25 et un angle b d'environ 18 sont très avantageux.
Les angles à ou b ne devraient jamais être inférieurs à 10. environ. La grandeur de la différence entre les angles & et b est donnée par les conditions de marche, car la grandeur et la forme de la chambre de com- bustion, l'agencement des dispositifs d'injection et d'allu- mage, la vitesse de rotation de l'air dans la chambre de compression et la vitesse du piston ont une influence consi- dérable sur cette différence.
L'action favorable de l'injection qui vient d'être décrite en détail et qui a lieu sous des angles différents est probablement basée en premier lieu sur le fait que le jet 9 injecté à peu près dans le sens de rotation du courant d'air est dévié vers le haut, parce que l'air effectue aussi, en plus du mouvement de rotation, un mouvement provoqué par lepiston et dirigé dans le sens de l'axe du cylindre, Par contre, le jet secondaire 10 est recourbé en arrière par l'air qui vient à sa rencontre et dirigé vers le bas sous son
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son commencement. Le jet 9 injecté plus bas remplit donc de combustible les douches d'air supérieures de la chambre de combustion, et le jet 10 forme un brouillard qui se trouve plus ou moins au-dessous.
La bougie qui, dans cet exemple, est montée dans le fond du cylindre est entourée, par le jet concurrent et au moment del'allumage, d'un mélange s'allumant bien et brûlant rapidement, qui enflamme aussi rapidement toutes les autres parties de la charge contenue dans la chambre de combustion.
Il est parfois très avantageux d'injecter le jet concurrent 9 avec une force depénétration plus petite, ctest à dire avec une pulvérisation plus fine que pour le jet secondaire 10; en fig.2 les brouillards 3 et 10 sont représentés correspondant à une force de pénétration plus petite gour le jet 9.
Enin les angles .c et d, fig.2, qui seront appelés loin plus/angles de divergence, peuvent aussi être différents.
L'angle de divergence indique la divergence de la projection hrizontale d'un jet par rapport à un diamètre du cylindre passant par le gicleur perpendiculairement à l'axe du cu- lindre. Dans le moteur figs. 1 et 2 les angles c et d sont égaux entre eux.
Figs 3 et 4 représententle même moteur que figs 1 et 2, sauf que ce moteur comporte une chambre de compression plus profonde. L'injection du combustible par le gicleur 4 a lieu de façon que l'angle de profondeur a du jet concur- rent soit plus petit que l'angle b du jet secondaire. Pour les moteurs dont la chambre de comoression a une hauteur à peu près égale ou supérieure à 75% du diamètre moyen de la chambre de compression, on a reconnu en effet qu'il est utile d'inverser la disposition indiquée en fig,l pour les
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faut que la déviation que les jets subissent après leur entrée dans la charge d'air animée d'un mouvement giratoire soit secondée plus ou moins par la direction des jets, pour que le résultat, t'est à dire la pénétration du combustible dans toutes les parties de la charge d'air, soit bien atteint. Dans un moteur dont la chambre de compression avait une hauteur d'environ 64 mm et un diamètre d'environ 85mm, c'est à dire: hauteur. 0,75 x diamètre, l'angle a pour le jet concurrent était de 18 et l'angle b de 28 .
Pour les moteurs dont la chambre de combustion est profonde, une pul- v4risation plus fine pour le jet concurrent que pour le jet secandaire, et/ou différents angles de divergence peuvent aussi être utiles. Pour le moteur représenté par figs. 3 et 4, l'angle de divergence c du jet 9 est de 30 , et l'angle d du jet 10 est de 20'.
Dans les modes de réalisation représentas par figs.
5 à 12 toutes les pièces du moteur qui concordent avec celles de Figs . 1 à 4 portent les mêmes numéros de référence, de sorte qu'il n'est pas nécessaire dé décrire encore une fois tout les détails ici.
Figs. 5 et 6 concernent un moteur dont la chambre de compression est à peu près hémisphérique, cette forme étant obtenue par une conformation a-ppropriée du fond du piston 2. L'air entre dans le cylindre par le canal 6, qui débouche tangentiellement, et par la soupape d'admission 7, et il y effectue le mouvement giratoire indiqué par la flèche 8 . Le ccmbustible est injecté en deux jets 9 et 10, sous les angles de profondeur a et à,par le gicleur multiple 4 monté dans le fond 11 de la chambre de combustion. Le jet concurrent 9 a le plus petit angle de profondeur et le plus grand angle dedivergence c.
La pulvérisation des deuxjets de.¯combustible peut également être différente, le jet con- current devant avoir une force de pénétration plus petite que celle du jet secondaire, comme cela est indiqué en fig.6
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par les brouillards de combustible 9 et 10.
Fig.7 représente une chambre de combustion oblique produite par l'inclinaison du fond du piston. A la fin de la course de compression l'air entre dans la partie la plus profonde 16 de la chambre de combustion, à l'endroit où se trouve la bougie 5. Les jets de combustible 9 et 10 forment deux brouillards de combustible sensiblement super- posés dans la partie la plus profonde 16, les jets sortant du gicleur 4 étant injectés en partie sous le plus petit angle a et en partie sous le plus grand angle $ et sous les angles de divergence c=d égaux pour les deux jets,
Figs. 9 et 10 représentent un moteur à charge d'air animée d'un mouvement giratoire et à dispositif d'allumage particulier, ce moteur comportant deux gicleurs 4a et 4b montés sur le pourtour de la chambre de compression.
Les deux gicleurs injectent chacun un jet concurrent, mais sous des angles de profondeur différents, dans la charge d'air animée d'un mouvement giratoire. Le jet 9 sortant du gicleur 4a qui se trouve à peu près eh face du dispositif d'allumage 5 a le plus grand angle de profondeur a et le cas échéant la plus petite force de pénétration, c'est à dire une pulvérisation plus fine que celle du jet secondaire 10.
Figs. Il et 12 sont des vues d'un moteur à injection centrale. Le gicleur multiple est monté à peu près au milieu entre les deux soupapes 7 et 17 du cylindre, et à peu près dans l'axe de rotation de l'air animé d'un mouvement giratoire dans la chambre de combustion qui est en forme de W. Un mouvement giratoire est imprimé, par exemple au moyen d'un écran, non représenté, monté d'un côté du plateau de la sou- pape, à l'air qui entre par la soupape 7. En outre, deux dispositifs d'allumage 5a et 5b sont montés dans le fond/ou
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cylindre, sur le pourtour de celui-ci, et à peu près dia- métralement opposés. Le combustible est injecté en quatre jets dans la charge d'air animée d'un mouvement giratoire.
Les jets 9a et 9b fournissent du combustible aux parties de la charge d'air qui se trouvent près des bougies 5a et 5b au moment de l'allumage. Ces jets ont chacun l'angle de profondeur a et le cas échéant une force de pénétration plus petite que collèges jets secondaires 10a et 10b, dont les angles de profondeur b sont plus grands que a. Tous les angles pourraient différer entre eux, De cette façon, toutes les couches de la charge d'air de la chambre de combustion sont chargées de combustible et utilisées complètement pour la production de la force,
Les moteurs représentés en figs. 1 à 12 ne sont pas les seuls auxquels l'invention puisse être appliquée; cest pourquoi l'invention n'est pas limitée aux modes de réalieation décrits, REVENDICATIONS.
1.- Moteur à combustion interne dans lequel deux ou plus de deux jets de combustible sont injectés directement (sans air comprimé) dans l'air contenu dans la chambre de combustion e animé d'un mouvement giratoire, l'injection ayant lieu vers la fin de la course de compression au moyen d'au moins un dispositif d'injection, et ces jets étant enflammés par au moins un dispositif d'allumage particulier, moteur caractérisé en ce qu'au moins deux jets de canbus- tible sont injectés sous des angles de profondeur diffé- rente (a,b).