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Moteur Diesel à chambre de combustion séparée du cylindre de travail par une communication étroi te.
L'invention concerne les moteurs à combustion interne à compression d'air et auto-allumage, comportant une chambre de com- bustion à paroi incurvée, qui est branchée sur l'alésage du cylindre.
Dans les moteurs à combustion interne de cette construction, sensi- blement tout l'air comburant est refoulé, durant la course de com- pression, dans la chambre de combustion à travers une lumière reliant celle-ci à l'alésage du cylindre. Dans une construction spéciale, l'air refoulé est dévié de côtés différents, pour former des tour- billons, par un ressaut faisant saillie dans la chambre de combustion en regard de l'embouchure de la lumière. Vers la fin de la course de compression, du combustible liquide est injecté transversalement au tourbillonnement d'air.
On sait que, pour produire un mélange allu- mable et assurer une combustion aussi complète que possible, il faut
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agencer la chambre de combustion et disposer la lumière de commu- nication, de manière que l'air entrent reçoive un mouvement tour billonnant intense ayant pour effet de mélanger à fond le com- bustible à l'air. Il est connu aussi de donner à la paroi intérieure de la chambre de combustion une forme déterminé\:', par exemple y disposer des ressauts et des surfaces déflectrices, qui ont pour tâche d'imprimer à l'air entrant un mouvement tourbillonnant pré- déterminé.
Toutefoi s, on ne réalise un mélange aussi complet que possible du combustible avec l'air comburant qu'à condition d'em- pêcher en même temps les particules saisies par le tourbillon d'air d'être appliquées contre la paroi de la chambre de combustion par la force centrifuge et d'être ainsi exclues de la formation du mélange. A cet effet il est nécessaire que le jet de combustible traverse le plus souvent possible le tourbillon d'air. Dans les constructions connues simples et même dans celles où est produit un tourbillon d'air divisé, cette condition n'est remplie qu'en partie.
L'invention a pour but de perfectionner le procédé de la chambre à tourbillonnement en faisant en sorte de réaliser un mélan- ge particulièrement uniforme de l'air avec le combustible par di- minution de l'effet nuisible de la force centrifuge et de l'espace inefficace pour la production du mélange. cet effet, on donne à la chambre de combustion une forme telle que le courant d'air entrait soit divisé en deux tourbillons distincts de sens de rotation in- verses et que le jet de combustible dirigé transversalement perce le courant d'air avant et après le point de division.
On y arrive en conférant à la lumière de communication, de manière connue en soi, une section transversale plate sensiblement rectangulaire dont le côté long est disposé transversalement à la direction de l'injection du combustible et en constituant le ressaut, situé -en regard de la lumière, par une nervure disposée parallèlement à la lumière et divisant la chambre de combustion en deux chambres divisionnaires
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au point de vue de la formation des tourbillons. Avantageusement, on dispose la lumière de communication et la nervure, par rapport au centre de la chambre de combustion, de manière que la chambre divisionnaire contenant l'injecteur soit plus petite que celle qui en est plus éloignée.
Dans la chambre de combustion exécutée confor- mément à l'invention, le combustible injecté transversalement perce non seulement le tourbillon glissant le long de la paroi de la chambre, mais encore le courant d'air principal sortant de la lu- mière, avant que celui-ci rencontre les surfaces déflectrices de la nervure. Etant donné que, par suite de la position du courant principal, la vitesse de l'air au centre de la chambre de combus- tion est sensiblement aussi élevée que sur les parois, contrairement à ce'qui se passe avec un tourbillon ordinaire, l'air se mélange au combustible de manière particulièrement intime avant l'allumage.
Par ce moyen on enraye en même temps dans une large mesure l'effet nuisible de la force centrifuge.
On a bien déjà proposé d'employer pour l'air comburant une chambre de combustion sphérique qui est combinée à une lumière de communication rectangulaire étroite et dans laquelle on injecte le combustible longitudinalement au-dessus de l'embouchure de la lumière. Dans ce cas, toutefois, il y a l'inconvénient que le jet de combustible traverse le courant d'air non pas en plusieurs endroits différents, comme dans le cas de la présente invention, mais une fois seulement, et qu'il ne se produit pas de tourbillon d'air dispersé de cô'tés différents.
Il ne se produit, si tant est que ce soit, qu'un seul tourbillon de forme irrégulière, et de part et d'autre du jet de combustible il se crée un grand espace mort dans lequel non seulement l'air ne vient plus en contact avec le combustible mais encore le mélange de combustible et d'air déjà formé se démélange éventuellement. Le but de cette disposition, qui est de réaliser un mélange uniforme de combustible et d'air en amenant le combustible en contact avec l'air entrant sur un trajet aussi long que possible, n'est atteint en l'occurrence que de ma- z.....11101
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nière approximative, savoir d'autant moins parfaitement que les espaces morts présents rendent à nouveau inefficace le mélange produi t.
En outre, comme on l'a déjà mentionné ci-dessus, on connaît une construction spéciale dans laquelle, en regard d'une lumière à air menant du cylindre de travail à la chambre de com- bustion et ayant une section transversale circulaire, il est prévu une pointe conique sur laquelle le courant d'air frappe de manière à être dévié sous forme d'un anneau circulaire et à êtreainsi dis- 'tribué de toutes parts. Un tel cône constitue une surface déflec- trice notablement plus petite que celle d'une nervure. Par suite, pour réaliser une déflexion du marne degré d'efficacité, le cône devrait être plus haut que la nervure.
Mais il est alors inévi- table que la pointe du cône fasse saillie dans la trajectoire du combustible injecté transversalement au courant d'air, de sorte que le combustible irait en pa.rtie percuter contre le cône au lieu de se répartir dans le courant d'air. Comme lors de la pulvérisa- tion le jet de combustible s'élargit, il se fait que, dans le cas d'une pointe conique, une grande partie du combustible manque de part et d'autre le courant d'air, qui a. d'abord une forme cylindri- que par suite de la section circulaire de la lumière. Le courant d'air n'est croisé en cet endroit que par une partie du jet de com- bustible. Mais pour autant même que le combustible rencontre cette partie du courant d'air, il n'est guère capable de percer la grande section transversale du courant d'air.
Par suite, la partie du tourbillon d'air, située en arrière, pour ainsi dire dans l'ombre, ne reçoit pas ou ne reçoit que peu de combustible auquel l'air puisse se mélanger encore.
Comme dans la nouvelle disposition le courant d'air sortant de l'ouverture longue et étroite de la lumière aune grande surface pour l'interception du combustible et a, dans la direction de l'injection, une très faible épaisseur, une partie seulement ,PU combustible est absorbée à la naissance du courant d'air, tandis
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qu'une autre partie traverse la nappe d'air et gagne également du-.côté de l'ombre le tourbillon d'air dévié.
Il est important encore de remarquer en l'occurrence que, dans la disposition connue, le courant d'air est dévié dans toutes les directions, tandis que dans la disposition conforme à l'invention la déviation n'est produite que dans deux directions, de manière que le courant d'air se divise en deux nappes qui présentent au jet de combustible une grande surface de pénétration et provoquent ainsi un mélange complet de combustible et d'air. L'utilisation du mouvement de l'air pour produire le mélange avec le combustible est donc notablement plus poussée que dans le cas d'un tourbillon d'air dévié de toutes parts par la pointe coni qu e.
Pour diminuer les espaces morts, il est avantageux de disposer l'embouchure longue et étroite de la lumière de communi- cation et la nervure se trouvant en regard d'elle, non pas symé- triquem.ent par rapport à la chambre de combustion, mais de manière qu'elles soient décalées unilatérement vers l'injecteur de com- bustible. Dansce cas, la partie de la chambre de combustion, dans .laquelle débouche l'in jecteur, est plus petite que l'autre partie de la chambre de combustion, de sorte que le courant d'air division- naire passant devant l'injecteur a une plus grande vitesse de tour- billonnement que le courant d'air circulant dans l'autre partie de la chambre.
Dans ce cas la vitesse de l'air au moment où il. croise le jet de combustible est donc adaptée à la vitesse du combustible sortant, qui est élevée à la naissance du jet et qui est déjà notablement diminuée à 1'extrémité opposée de la chambre de combustion.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple un moteur à combustion interne à quatre temps comportant une chambre de combustion exécutée conformément à l'invention.
Fig. 1 est une coupe longitudinale du cylindre et de la chambre de combustion. Le piston est au point mort.
Fig. 2 montre la même coupe. Le piston y est toutefois
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représenté dans une position où il exécute la course de compression.
Fig. 3 est une coupe suivant la ligne A-B de la fig.l faite en regardant le cylindre. La façon dont la lumière de commu- nication débouche dans la chambre de combustion est ainsi rendue vi si bl e.
Fig. 4 est une coupe suivant le même plan que celui de la fig.3, mais faite en se détournant du cylindre, et en regardant la nervure transversale (ligne C-D de la fig.l).
Le cylindre 1 du moteur à combustion interne est fermé par une culasse ou téte de cylindre . Dans celle-ci sont montées des soupapes 3. Dans la culasse ou tête de cylindre se trouve une chambre de combustion 7 qui est reliée par une lumière 6 à l'alé- sage du cylindre. Dans l'alésage se déplace un pi ston 4 qui, dans la position de point mort haut ou position intérieure, représen- tée sur la fig.l, remplit presque complètement la chambre 5 du cy- lindre, de sorte que l'espace mort est particulièrement petit.
La chambre de combustion 7 a, de manière connue, une forme sensiblement sphérique. La lumière 6 débouche en substance suivant la direction d'un diamètre. Sa section transversale a, comme l'indique la fig.l, la forme d'une fente étroite à peu près rectangulaire à travers laquelle l'air comprimé par le piston entre dans la chambre de combustion en une nappe large et mince. En regard de la fente 6, une longue nervure étroite 10 fait saillie de la paroi de le- sphère à l'intérieur de la chambre de combustion, la paroi de cette nervure se raccordant par des congés, de part et d'autre, à la paroi de la sphère, ainsi que le montre la fig. 4.
La nervure 10 ne fait saillie dans la chambre de combustion que d'une quantité telle que le combustible injecté par l'injecteur 8 ne la rencontre pas, de façon à entrer sans entrave dans la chambre de combustion.
Avantageusement, la direction de la fente 6 et de la nervure 10 est décalée d'un petit angle par rapport au diamètre de la sphère vers l'injecteur 8, ainsi que le montrent les figs. 1 et 2.
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L'air est refoulé par le piston à travers la lumière de communication 6 dans la chambre de combustion. Il rencontre en nappe large et mince la nervure 10 et se di vi se, comme le montre la fig.2, en deux courants circulant en sens inverses, qui sont ramenés en arrière le long des surfaces arrondies de la paroi 9 de la chambre de combustion et forment ainsi deux tourbillons. Le combustible injecté par l'injecteur 8 vers la fin de la course de compression traverse d'abord la nappe d'air déviée vers le haut, en direction de l'injecteur, et une partie du combustible est entraînée par le courant d'air. La partie restante du combustible rencontre le courant d'air dirigé sur la nervure et se rend, pour autant qu'elle ne soit pas absorbée par l'air en cet endroit, dans le tourbillon d'air dé- vié vers le bas, où. elle est absorbée entièrement.
Les deux courants d'air sont ramenés vers le centre par les parois courbes de la cham- bre de combustion et sont repris par le courant d'air principal partant par la fente 6. De ce fait toutes les particules de com- bustible amenées éventuellement sous l'effet de la force centrifuge aux abords de la paroi sont à nouveau transportées vers le centre de la chambre de combustion et y sont ressaisies par l'air. Le vif remous d'air créé grâce à cette disposition a pour résultat que le combustible se mélange complètement à l'air.
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