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pour l'invention intitulée: Moteur à combustion interne, ********
La présente invention est relative aux moteurs à combustion interne, notamment à ceux dans lesquels les combustibles sont admis sous pression, et comportant
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dans le prolongement de l'axe au cylindre une chambre de combustion de plus petit diamètre que le cylindre lui-même. L'invention réside dans le fait qu'une pluralité d'organes d'admission sont disposés sur le pourtour de la chambre de coubustion et établis ce telle façon que la charge admise exécute simultanément un mouvement tangentiel par rapport à la chambre de combustion et dirigé vers le piston. Four chaque chambre de combustion, l'organe s'échappement est agencé à l'extrémité de cette chambre opposée au piston.
La partie supérieure du piston peut être conformée de telle façon que la charge arrivant tangentiellement contre cette partie à la périphérie de la chambre de combustion soit conduite par cette partie du piston, au voisinage de l'axe du cylindre, vers le haut puis, tout en évitant autant que possible une perturbation du mouvement de rotation déterminé par l'admission de la charge, vers l'organe d'échappement.
L'organe d'échappement peut être conformé de telle façon que le tourbillon se formant dans le prolongement de l'axe du cylindre s'agrandisse autant que possible sans pertes contre la section de sortie de cet organe.
Four déterminer l'admission tangentielle et dirigée vers le piston, de la charge, on peut agencer des écrans ou organes directeurs avant l'entrée des soupapes. Mais
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les organes d'admission peuvent aussi être agencés dans la chambre de combustion de façon à ce qu'un mouvement tangentiel et dirigé vers le piston prenne naissance dès que la charge arrive dans la chambre de combustion. En aval de la fermeture des organes d'échappement peuvent en outre être disposés des organes directeurs en forme d'ailettes qui impriment, pendant la phase d'échappement et de balayage, aux gaz et, partant, à la cylindrée, un mouvement de rotation et, de ce fait, favorise l'échappement. Ce mouvement s'effectuera préférablement dans le même sens que pendant la phase d'admission de la charge.
La tubulure de sortie des gaz d'échappement peut aussi être établie en .forme de spirale et comporter un agrandissement formant diffuseur.
La tête du piston peut être munie d'un appendice s'engageant dans la chambre de combustion et présentant des rainures dirigées de façon à imprimer à la charge un mouvement de rotation supplémentaire lors du mouvement ascendant du piston.
Comme organe d'admission, on peut prévoir des organes commandés ou des organes à action automatique, L'introduction du combustible peut s'effectuer par une ou plusieurs soupapes à combustible. Préférable¯
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ment, l'injection s'effectue depuis un endroit situé extérieurement à l'organe d'échappement, contre le piston, ce qui fait que le combustible admis est bien distribué par les tourbillons d'air allant de l'extérieur vers le piston et passant par l'intérieur vers l'organe d'échappement.
Sur les dessins annexés sont représentées, à titre d'exemple seulement, quel:lues formes d'exécution de l'objet de l'invention dans ses parties principales auxquelles se rapporte particulièrement l'invention.
On peut évidemment adopter d'autres exécutions pour la réalisation de l'invention.
Les mêmes parties ou,les parties correspondantes sont désignées par les mêmes signes de références.
Les figures 1 et 2 représentent deux coupes verticales faites à travers la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention.
La figure 3 est une coupe horizontale I-I passant par les organes d'admission selon les figures 1 et 2.
Les figures 4 et 5 sont des coupes horizontales passant par les organes d'admission, ceux-ci étant disposés autrement que sur la figure 3.
La figure 6 représente de nouveau une coupe
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verticale passant par la chambre de combustion et la figure 7 une coupe horizontale passant par les organes d'admission d'une chambre de combustion selon la figure 6.
La figure 8 représente une exécution particulière du canal de sortie conduisant à l'organe de sortie.
La figure 9 montre le sens du mouvement de l'air de charge ainsi que des gaz d'échappement pendant la phase de balayage et la figure 10 est une coupe verticale d'une forme d'exécution particulière de la chambre de combustion.
1 désigne le fond d'un cylindre 2 d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention. 3 est le piston qui est relié à la façon usuelle au moyen de la bielle non représentée au vilebrequin. 4 désigne les soupapes d'admission et 5 l'organe d'échappement qui est pressé sur son siège par un ressort 6. 6' désigne le levier au moyen duquel est actionné l'organe d'échappement. Des gaz d'échappement quittent le fond 1 du cylindre par le carter 7 dans lequel est guidée la soupape 5, Au voisinage de ce guidage, le carter peut être réfrigéré, comme cela est indiqué par la chambre de réfrigération 8.
9 désigne les yeux pour les soupapes à combustible, au moyen desquelles le combustible est admis dans la chambre
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de combustion. 10 désigne les ouvertures pour l'entrée de la charge fraîche. Dans le cas des figures 1 à 3, il est prévu comme organes d'admission 4 des soupapes à action automatique. Celles-ci sont appliquées sur leur siège par des ressorts 11. La particularité de l'exécution selon ces figures consiste en ce que sur le pourtour de la chambre de combustion cylindrique 12 sont disposés radialement six organes d'admission. Les canaux 44 aboutissant aux ouvertures de ces soupapes sont établis de telle façon que la charge entre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre - si l'on considère la figure 3 - et engendre un tourbillon.
La direction de l'admission est réalisée, par une conformation particulière des nervures réfrigérées 13. Le mouvement conforme à l'invention dirigé vers le piston est réalisé par une inclinaison dirigée en conséquence vers le bas des parois 14. comme on le conçoit aisément, il se produit donc un mouvement tangentiel sur le pourtour externe de la chambre de combustion, et dirigé vers le bas, de telle sorte que les gaz viennent rencontrer le fond du piston et, de là, s'écoulent au voisinage de l'axe du cylindre contre l'organe d'échappement aussi longtemps que la soupape d'échappement est ouverte.
Une ouverture simultanée d'organes d'admission et d'échappe-
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ment se présente dans les moteurs à combustion interne qui travaillent avec balayage, o'est-à-dire dans les.- quels la charge est admise préalablement comprimée.
La figure 1 montre la position des soupapes d'admission et d'échappement lors d'un tel processus de balayage. Le chemin que prennent l'air de balayage entrant et sortant respectivement les gaz d'échappement est indiqué par les lignes fines 15. ur la figure 2. seules les soupapes d'admission sont encore représen- tées ouvertes, comme c'est le cas pendant la course aspirante d'un moteur à quatre temps. Le piston est représenté en conséquence dans une position située plus bas. Dans ce cas, il se produit un mouvement rotatif dirigé vers le bas de la charge admise, mouvement qui se poursuit aussi jusque contre le fond du pistn.
Dans ce cas, le mouvement de rotation de la charge admise est illustré par les lignes fines 16. Sur la figure 3, tous les organes d'admission sont représentés en position fermée. Les flèches 17 montrent la direction d'entrée de la charge avant les organes d'admission et les flèches 18 le mouvement de rotation de la charge dans la chambre de combustion 12.
Sur la figure 4 est représentée une exécution avec organes d'admission commandés. Il y en a de
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nouveau six disposés tout autour de la chambre de combustion. quatre de ces soupapes 4 débouchent radialement dans la chambre de combustion et deux d'entre elles désignées par 4' ont leurs axes qui passent de part et d'autre du centre de la chambre de canbustion. Cette disposition est adoptée pour qu'à partir de ces organes la charge déjà admise soit chassée dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de la chambre de combustion. Ceci est réalisé par la paroi entaillée 19 de la chambre de combustion, située tout près d'un côté de l'organe d'admission.
Ce mouvement de rotation de la charge admise imprime aussi un mouvement de rotation à la charge ayant pénétré par les autres organes 4 dans la chambre de combustion. Le mouvement dirigé vers le bas est déterminé comme dans les exécutions selon les figures 1 et 2 par l'agencement de parois 14 dirigées obliquement vers le bas (non représentées sur les figures 4 et 5). La commande des organes d'admission est réalisée par lesdeux arbres à cames 20 disposés de part et d'autre du fond 1 du cylindre. 21 désigne les cames d'admission et 22 les dispositifs à levier et galet qui agissent, d'une part, sur les cames 21 et, d'autre part, sur les soupapes 4 ou 4'. Les organes d'admission 4 et 4' sont appliqué sur leur siège par les ressorts 11.
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Sur la figure 5 est représentée une forme d'exécution ne comportant que quatre organes d'admission 4'. Tous ces organes sont agencés de telle façon que leurs axes passent à côté du centre de la chambre de combustion.
La disposition est telle que grâce aux quatre entailles 19 formées dans la paroi de la chambre de combustion, il se produit de nouveau dans celle-ci un mouvement de rotation bien prononcé, comme cela est indiquépar les flèches 23. On a représenté ici des organes d'admission à action automatique; toutefois, ces organes peuvent évidemment aussi être pourvus d'un dispositif de commande.
Sur les figures 6 et 7 est représentée une forme d'exécution de l'objet de l'invention, dans la quelle aussi bien la direction vers le bas de l'air admis que le mouvement de rotation sont réalisés par la forme intérieure de la chambre de combustion elle-même. Le mouvement vers le bas de la charge contre le piston est déterminé par la paroi 24 de la chambre de combustion 12 allant se rétrécissant vers le haut. Les six soupapes. d'admission 4 et 4' ont leurs axes horizontaux, de sorte qu'il se forme dans la paroi conique 24 de la chambre de combustion, au-dessus de la fermeture des soupapes,
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des entailles 25. Lorsque la charge pénètre par les soupapes d'admission, elle est empêchée de s'échapper vers le haut par ces entailles 25.
C'est pourquoi la partie principale de l'air admis va, comme l'indique la flèche 26, vers le bas. tant donné que la soupape d'échappement 5 est disposée près des soupapes d'admission 4 et 4', la construction précitée empêche aussi qu'une partie importante de l'air admis passe directement au siège de la soupape d'échappement et soit ainsi perdue pour le balayage du cylindre. Le mouvement de rotation dans la chambre de combustion, suivant les flèches 23, est déterminé par la dispositon excentrique des soupapes d'admission 4'; du fait que celles-ci sont disposées tout près de la paroi entaillée 19', l'air admis pénètre dans le cylindre en grande partie dans le sens inverse des aiguilles d'une wontre (figure 7).
Le siège des soupapes 4' est disposé plus haut que le siège de la soupape 4 située directement à coté de la première, ce qui fait que les courants d'air pénétrant par les deux soupapes ne se gênent pas. Les soupapes d'admission 4 sont disposées radialement. Elles déterminent par conséquent en raison des entailles 25 une direction principale descendante des courants d'air admis.
Sur la figure 6 est encore représenté comment
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la partie supérieure du piston peut être établie pour augmenter encore l'effet recherché par l'objet de l'invention. La partie supérieure du piston 27 est conformée de telle façon qu'elle soutient ou favorise le changement de direction de l'extérieur vers l'intérieur et vers le haut de la charge ou des gaz s'écoulant vers le bas. De plus, le piston est muni d'un appendice 28 qui s'engage dans la chambre de combustion 12. Si maintenant cet appendice s'engage dans la chambre de combustion pendant la fin de la course de compression ou d'expulsion, la charge ou les gaz d'échappement se trouvant sous la partie 29 du piston sont chassés à grande vitesse par l'étroite fente formée entre l'appendice 28 et la paroi 24 de la chambre de combustion.
Dans le sens de l'objet de l'invention, il peut encore être prévu sur l'appendice du piston au moins un renfoncement 30 s'ouvrant vers le haut et qui imprime à la charge ou aux gaz d'échappement chassés par la partie 29 du piston également un mouvement de rotation dans le sens des flèches 23. Grâce à cet agencement, on peut ainsi obtenir qu'à la fin de la course de compression également, c'est-à-dire peu avant le début de la phase d'injection du combustible et, partant, de la combustion, le mouvement de rotation régnant dans le cylindre soit encore soutenu, ce qui
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est avantageux pour la distribution du combustible.
De même, cette action favorisant encore @ la fin de la phase d'échappement le mouvement de rotation aide à l'évacuation complète du cylindre et facilite aussi certainement le commencement de la phase d'admission.
Sur la figure 6, la soupape d'échappement 5 a sa partie 31 faisant saillie dans la chambre de combustion conformée de telle façon que l'écoulement en direction de l'axe du cylindre contre le siège 32 de l'organe d'échappement est facilité. Ceci est obtenu par une conformation en @ de l'obturateur de soupape portant le siège et s'engageant dans la chambre de combustion.
Pour que la soupape 5 ne soit pas trop alourdie de ce fait, elle peut être creuse comme on le voit en 33.
Au surplus, on peut prévoir dans le conduit d'échappement des guides hélicoldaux 34 qui impriment également aux gaz sortants un mouvement de rotation dans le sens des flèches 23, ce qui facilite la sortie par la soupape et le passage au conduit d'échappement 36.
Comme représenté sur la figure 8, le conduit d'échappement 36 peut s'agrandir de façon à former diffuseur, de façon à ce que la grande vitesse avec laquelle sortent les gaz d'échappement soit retransformée partiellement en pression. Ceci s'applique particuli-
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erement aux moteurs dans lesquels les gaz d'échappement, après avoir quitté le cylindre, sont encore utilisés par exemple dans des turbines à gaz d'échappement.
Pour ne pas gêner le mouvement de rotation par la tige de la soupape 5, traversant le conduit d'échappement, le carter de sortie 35 peut être établi sous la forme d'un canal s'étendant en hélice autour de la tige de la soupape.
Avec l'exécution selon les figures 6 et 7 de l'objet de l'invention, un mouvement de rotation est imprimé à la cylindrée dans le même sens pendant toutes lescourses du piston. Ce mouvement de rotation commence pendant la course d'admission et dure tout le temps de cette course. la fin de la prochaine course de compression, une nouvelle impulsion de rotation est produite par l'appendice du piston et les rainures qu'il comporte, peu avant la combustion.
- la fin de la course de détente commence l'échappement, le mouvement de rotation se produisant depuis l'extérieur de l'organe d'échappement et, en raison de la grande vitesse d'échappement, se poursuivant également à l'intérieur du cylindre, Dans les moteurs qui travaillent avec balayage, les organes d'admission s'ouvrent avant
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que les organes d'échappement soient fermés. Pendant cette période de balayage, le mouvement de rotation est soutenu aussi bien par l'admission de la charge que par l'échappement de celle-ci. Pendant l'admission. le mouvement de la charge entrante est dirigé fortement vers le bas; cette direction ne se renverse au voisinage de l'axe du cylindre vers l'organe d'échappement que lorsque la charge a rencontré le fond du piston et a été rejetée par celui-ci.
Pendant la combustion proprement dite et la détente, il se produit - du fait que les organes d'admission et d'échappement sont fermés un mouvement de rotation autour de l'axe du cylindre et simultanément - par rapport à un cylindre verticalun mouvement de l'extérieur en haut à l'extérieur en bas et du bas vers l'intérieur, par la partie centrale du cylinire vers le haut puis de nouveau vers l'extérieur.
Le jet de combustible injecté par exemple depuis l'extérieur en haut vers le centre du piston est ainsi dispersé par soufflage dans toutes les directions.
Sur la figure 9 est illustré le mouvement de l'air ou des gaz dans le cylindre pendant la période de balayage et quelle direction ils prennent. A partir des soupapes d'admission, la charge ou l'air de balayage vient rencontrer le fond du piston de telle façon que ces gaz tournent autour de l'axe du cylindre; dans la
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partie médiane du piston s'élève ensuite l'air de balayage tout en tournant toujours dans le même sens et il pousse les gaz d'échappement par-dessus la cuvette de la soupape d'échappement 5 dans la tubulure de sortie vers l'organe d'échappement.
Sur la figure 10 est représentée une exécution dans laquelle la chambre de combustion est sphérique au moins dans sa partie supérieure, d'où résulte une plus petite surface de cette chambre.
L'objet de l'invention offre encore l'avantage que la charge froide ne parvient tout d'abord que sur les parois extérieures de la chambre de combustion et du cylindre et que les gaz plus chauds s'élevant au milieu de celle-ci.
Les cylindres peuvent être disposés verticalement vers le haut, comme représenté sur le dessin, ou dans n'importe quelle autre direction; ainsi ils peuvent être disposés deux à deux vis-à -vis l'un de l'autre, en ou en étoile.
Comme organes d'admission automatiques on peut employer non seulement des soupapes telles que représen- tées sur les dessins, mais aussi n'importe quelle autre genre de soupapes, telles que par exemple des soupapes à plaques ou des soupapes annulaires. Les organes d'admission 'et d'échappement peuvent être commandés mécanique-
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ment, comme représenté sur quelques figures, mais aussi. pneumatiquement ou hydrauliquement.
Résumé.
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L'invention comprend en résumé:
Un moteur à combustion interne comportant une chambre de combustion située dans le prolongement de l'axe du cylindre en face du piston, caractérisé en ce qu'une pluralité d'organes d'admission sont disposés sur le pourtour de la chambre de combustion, rétrécie par rapport au cylindre, et sont établis de telle façon que la charge admise exécute un mouvement tangentiel par rapport à l'axe de la chambre de combustion et un mouvement allant de la périphérie extérieure de cette chambre vers le piston, où la charge change de direction et exécute un mouvement de rotation dirigé intérieure- ment vers l'organe d'échappement, cet organe étant agencé à l'extrémité de chaque chambre de combustion, opposée au piston.
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