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Perfectionnements aux moteurs à oombustion ou explosion spontanée ou provoquée, alimentés par injeotion.
Le moteur à combustion spontanée ou provoquée, par exemple électriquement, alimenté par injection de combustible pur ou pulvérisé par l'injection d'air par les moyens actuels, ne peut atteindre une vélocité suffisante pour être adapté avec succès à de nombreuses applications, qui demandent un moteur léger à grande puissance spécifique, à grande vitesse, à haut rendement.
La combustion dans ces types de moteurs, est ralentie et très incomplète, surtout dans les régimes de pleine charge
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parce que le combustible est projeté dans l'air comburant à l'état vésiculaire grossier ou même à l'état de filets liquides qui broient périphériquement et même semi-périphé- riquement s'ils sont en contact avec les parois métalliques du piston ou de la chambre de combustion.
En effet, dès le début de l'injection de combustible pur ou additionné d'air, les premières particules amenées en contact avec l'air pur entrent en combustion normale et de haut rendement.
Par contre, au fur et à mesure que se complète l'injection de combustible, celui-ci entre en contact avec un véritable matelas de gaz brûlés ou en voie de combustion qui le sépare du reste de l'air pur.
La combustion se termine lentement dans des conditions très imparfaites pendant la course de détente du piston.
Si d'autre part, comme il est en général réalisé jusqu'à présent dans le cas de pulvérisation par air insufflé froid ou chaud, on commence par injecter à la pointe de l'aiguille d'injection une charge de combustible qu'on entraine ensuite d'une façon retardée ou non par labyrinthe ou autrement vers la chambre de combustion, l'injection est irré- gulière et peu profonde, le début de l'injection n'étant, de plus, pas pulvérisé suffisamment, et projeté massivement.
Pour obtenir la vélocité, dont résulte en partie le haut rendement massique que l'on demande aux moteurs actiels, il faut une combustion rapide, accélérée,comparable à celle des moteurs Improprement appelés moteurs à explosion.
Lorsqu'on veut accélérer les moteurs à injection, mécanique ou à pulvérisation, l'inertie de la colonne alimentaire s'oppose également à l'écoulement rapide et puissant nécessaire aux régimes élevés.
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sans chocs, malgré une combustion parfaite et aussi rapide que possible, il faut que la pression maxima qui résulte de la combustion accélérée ne se transmette pas instanta- nément à toute la surface au piston, au point mort, mais au contraire avec un léger retara qui doit pouvoir être approprié au type de moteur, aux conditions de son fonc- tionnement ou au combustible employé.
L'invention ci-dessous décrite remédie à ces inconvénients par la combinaison de ses divers éléments. les fig. 1 et 2 montrent schématiquement la cause du ralen- tissement de la combustion, par suite de la séparation très nette du combustible et au comburant, dès le début de la combustion. la fig. 3 indique à titre d'exemple un mode de réalisa- tion ae l'invention appliquée à un moteur de type connu. les fig. 4 et 5 sont des coupes transversales du piston avec variantes. les fig. 6,7 et 8 sont des variantes du dispositif atomisateur.
Dans la fig.l, on voit clairement que la masse de li- quide ingecté en B est séparé de la masse d'air frais 0 par le matelas de gaz brûlés A qui s'oppose au mélange et par suite à la combustion rapide et rationnelle. suivant la fig. 2 schématise en stade/la mauvaise combustion qui résulte du fait que la masse de combustible B,qui a été projetée sur la paroi du piston après avoir traversé le matelas de gaz brûlés B se trouve encore sépa- ré de la masse d'air frais C par un autre matelas de gaz brûlés A.
L'invention consiste à infecter à la fin de la course de compression d'air de combustion, la charge du combus- tible distribuée dès le moment voulu, pendant le temps
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voulu et en quantité voulue en même temps qu'une injection dfair très chaud, comprimé par exemple dans le cylindre de détente, atomisé et projette cette charge dans la chambre de combustion, au fur et à mesure de son écoulement par l'aiguille dans la chambre d'atomisation.
Le combustible injecté provient d'un alimentateur de.réserve formant accumulateur de pression pour un ou plusieurs alimentateurs.
On complétera avantageusement la disposition par l'adjonction d'un dispositif qui réduira ou empêchera autant que possible la combustion dans l'atomisateur lui-même, pour empêcher celui-ci de chauffer ou de s'encrasser.
Pour combattre enfin le défaut d'alimentation résultant de l'inertie des colonnes liquides entre alimentateurs et aiguilles d'injection, on décalera les pompes d'alimentation avec une certaine avance sur le menant d'ouverture des aiguilles une surpression momentanée au moment de l'ouverture des aiguilles d'injection.
On disposera ensuite la chambre de combustion et le piston lui-même' de façon à étager la répartition de la pression de combustion sur la surface du piston moteur.
Le cylindre moteur 1, fig. 3, a sa chambre de combustion constituée par un cylindre de meme axe, mais de diamètre réduit et ae préférence cylindrique 4 dans le fonds duquel sont disposés les organes de distribution usuels assurant l'aspiration principale d'air pur ou du comburant aussi bien que l'évacuation des gaz brûlés. On a représenté en 14 la projection des deux soupapes de même dimension l'une d'admission, l'autre d'échappement.
Dans ce cylindre, se meut un piston à 2 étages, déterminant versla fin de sa course ascendante, deux zonesbien
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distinctes.
La zone du plus petit diamètre 4 ou de compression normale comporte la chambre de combustion 5 dans laquelle se fait l'injection de combustible atomisé.
La chambre annulaire 12 à hautecompression a pour but d'envoyer par le canal 11 dans la chambre d'atomisation 10 un jet d'air pur, d'autant plus violent que l'espace 12 est plus restreint par rapport au volumenfinal de la chambre de compression normale 4 que la hauteur 1 de l'étagement est plus grande par rapport à la course totale L du piston.
L'indice de détente sera pratiquement d'autant plus grand qie le diamètre d sera plus petit par rapport au dia- mètre D du piston ; onvoit que le moteur sera d'autant plus économique et chauffera d'autant moins que cet indice sera grand.
Le combustible est accumulé sous pression suffisante dans un alimentateur 7 d'où il se rend à l'aiguille d'injection 8 commandée par une came à réglage vériable, au point de vue du point d'ouverture, par rapport à l'arbre moteur, de la durée de l'ouverture, du débit en quantité.
Etant donné que la eame 9 assurera la levée variable de l'aiguille pendant la période où l'air comprimé et chauffé en 12 gagnera par 11 la chambre d'atomisation et la chambre de compression basse 4, on aura entraînement continu et violent vers l'intérieur de la chambre 4 du liquide atomisé au fur et à mesure de son in j est ion en 10.
Pour éviter tout retour de gaz brûlés en 10 lors de la course descendante du piston, on pourra disposer dans le canal 11 un clapet de retenue 15, fig.8, approprié, s'ouvrant de préférence de bas en haut.
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On pourra encore effectuer en 13 une injection complémentaire d'air par le canal 16, de combustible ou d'eau liquide ou vaporisée.
On pourra encore pour assurer une meilleure marche aux régimes de ralenti, obturer en partie le canal 11 pour réduire à ces régimes la dispersion du combustible qui ne s'enflammerait plus par excès de dispersion dans l'air; les fig. 6, 7 et 8 montrent un obturateur 13 ouvert pour la grande marcne en fig. 6 et 8 et fermé partiellement pour la marche au ralenti en fig.7.
On pourra avantageusement aisposer autour de la chambre
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4 un ou plusieurs injeoteurs atomisenr-eomplémentaires alimentés comme décrit ci-dessus.
Il est bien entendu qu'on améliorera le fonctionnement général par lessystèmes de balayage connus.
On pourra faire varier les dimensions et la forme des ouvertures de la partie pénétrante de petit diamètre du piston, de façon à avancer ou retarder la transmission des pression sur la surface même du piston haut et sur la surface annulaire, comme indiqué f ig. 5 , cas des moteurs très rapides.
Comme indiqué fig. 4, on pourra donner une forme évidée longitudinalement à la chambre de combustion 5 afin de ralentir le front de flamme par le laminage dans l'espace rétréci laissé entre le fonds de cylindre et la surface du piston.
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E V E N I C A T I 0 N S
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Improvements to combustion engines or spontaneous or provoked explosion, powered by injeotion.
The spontaneous or induced combustion engine, for example electrically, fed by injection of pure fuel or pulverized by the injection of air by current means, cannot reach a sufficient velocity to be successfully adapted to numerous applications, which require a light engine with high specific power, high speed, high efficiency.
Combustion in these types of engines is slowed down and very incomplete, especially at full load speeds.
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because the fuel is projected into the combustion air in a coarse vesicular state or even in the state of liquid streams which grind peripherally and even semi-peripherally if they are in contact with the metal walls of the piston or of the combustion chamber.
In fact, from the start of the injection of pure fuel or with added air, the first particles brought into contact with pure air enter normal combustion and have high efficiency.
On the other hand, as the fuel injection is completed, it comes into contact with a real mattress of burnt gases or in the process of combustion, which separates it from the rest of the pure air.
Combustion ends slowly under very imperfect conditions during the expansion stroke of the piston.
If, on the other hand, as has generally been done until now in the case of spraying with cold or hot blown air, a fuel charge is first injected at the tip of the injection needle which is driven then, in a manner that may or may not be delayed by labyrinth or otherwise towards the combustion chamber, the injection is irregular and shallow, the start of the injection not being sufficiently atomized, and massively projected.
To obtain the velocity, from which results in part the high mass efficiency demanded from current engines, rapid, accelerated combustion is required, comparable to that of engines improperly called internal combustion engines.
When we want to accelerate injection, mechanical or spray engines, the inertia of the food column also opposes the rapid and powerful flow required at high speeds.
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without shocks, despite perfect combustion and as fast as possible, the maximum pressure resulting from accelerated combustion must not be transmitted instantaneously to the entire surface of the piston, in neutral, but on the contrary with a slight delay. which must be suitable for the type of engine, its operating conditions or the fuel used.
The invention described below overcomes these drawbacks by combining its various elements. figs. 1 and 2 show schematically the cause of the slowing down of the combustion, as a result of the very clear separation of the fuel and the oxidizer, at the start of combustion. fig. 3 indicates by way of example an embodiment of the invention applied to an engine of known type. figs. 4 and 5 are cross sections of the piston with variants. figs. 6, 7 and 8 are variants of the atomizing device.
In fig. 1, it is clearly seen that the mass of liquid ingested in B is separated from the mass of fresh air 0 by the mattress of burnt gases A which opposes the mixing and consequently the rapid combustion and rational. according to fig. 2 shows schematically in stage / the poor combustion which results from the fact that the mass of fuel B, which was projected on the wall of the piston after having passed through the burnt gas mattress B is still separated from the mass of fresh air C by another mattress of burnt gas A.
The invention consists in infecting at the end of the combustion air compression stroke, the charge of the fuel distributed at the desired moment, for the time
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desired and in desired quantity at the same time as an injection of very hot air, compressed for example in the expansion cylinder, atomized and projects this charge into the combustion chamber, as it flows through the needle into the atomization chamber.
The fuel injected comes from a reserve feeder forming a pressure accumulator for one or more feeders.
The arrangement will advantageously be completed by the addition of a device which will reduce or prevent combustion in the atomizer itself as much as possible, to prevent the latter from heating up or becoming fouled.
To finally combat the supply fault resulting from the inertia of the liquid columns between feeders and injection needles, the feed pumps will be shifted with a certain advance over the opening lead of the needles a momentary overpressure at the moment of the injection. opening of injection needles.
The combustion chamber and the piston itself will then be arranged so as to stagger the distribution of the combustion pressure over the surface of the driving piston.
The engine cylinder 1, fig. 3, has its combustion chamber constituted by a cylinder of the same axis, but of reduced diameter and ae preferably cylindrical 4 in the bottom of which are arranged the usual distribution members ensuring the main suction of pure air or oxidizer as well as evacuation of burnt gases. Shown at 14 is the projection of two valves of the same size, one for admission, the other for exhaust.
In this cylinder, a two-stage piston moves, determining towards the end of its upstroke, two zones
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distinct.
The zone of the smallest diameter 4 or of normal compression comprises the combustion chamber 5 in which the injection of atomized fuel takes place.
The purpose of the annular high-compression chamber 12 is to send through the channel 11 into the atomization chamber 10 a jet of pure air, all the more violent as the space 12 is more restricted with respect to the final volume of the chamber. normal compression 4 that the height 1 of the step is greater compared to the total stroke L of the piston.
The expansion index will be practically all the greater when the diameter d is smaller compared to the diameter D of the piston; it can be seen that the motor will be all the more economical and will heat all the less as this index is large.
The fuel is accumulated under sufficient pressure in a feeder 7 from where it goes to the injection needle 8 controlled by a cam with verifiable adjustment, from the point of view of the opening point, relative to the motor shaft , the duration of the opening, the quantity flow.
Since the eame 9 will ensure the variable lifting of the needle during the period when the compressed and heated air in 12 will gain by 11 the atomization chamber and the lower compression chamber 4, we will have continuous and violent drive towards the inside the chamber 4 of the atomized liquid as it is injected into 10.
To prevent any return of burnt gas at 10 during the downward stroke of the piston, a check valve 15, fig.8, suitable, preferably opening from bottom to top, can be placed in channel 11.
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An additional injection of air through channel 16, fuel or liquid or vaporized water can also be carried out at 13.
To ensure better operation at idling speeds, it is also possible to partially block channel 11 to reduce the dispersion of the fuel at these speeds, which would no longer ignite through excess dispersion in the air; figs. 6, 7 and 8 show a shutter 13 open for the large marcne in fig. 6 and 8 and partially closed for idling in fig. 7.
We can advantageously arrange around the room
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4 one or more atomisenr-eomplémentaires injectors supplied as described above.
It is understood that the general operation will be improved by known scanning systems.
The dimensions and shape of the openings of the small diameter penetrating part of the piston can be varied, so as to advance or delay the transmission of pressure on the actual surface of the top piston and on the annular surface, as indicated in fig. 5, case of very fast motors.
As shown in fig. 4, it is possible to give a longitudinally recessed shape to the combustion chamber 5 in order to slow down the flame front by rolling in the narrow space left between the cylinder bottom and the surface of the piston.
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