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Perfectionnements aux moteurs à combustion interne.
La présente invention concerne un perfectionnement aux moteurs à combustion interne, à quatre temps et à deux temps, dans lesquels le combustible est injecté et allumé par compression ou par tout autre moyen..
L'invention se rapporte en particulier aux systèmes dans lesquels l'air nécessaire à la combustion est comprimé par le piston dans un espace divisé en plusieurs chambres ou compartiments. Dans l'un de ceux-ci, constitué par la face de compression du piston et les parois internes du cylindre pro- prement dit, s'effectue la compression- de la plus grande frac- tion de l'air ; le ou les autres compartiments qui contiennent la quantité restante de l'air sont situés en dehors du cylin- dre avec lequel l'un d'eux au moins communique librement.
L'introduction du combustible se fait au moyen d'un injecteur a un ou plusieurs trous débouchant dans l'un des
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compartiments extérieurs au cylindre.
Selon l'invention, la plus grande partie du combusti- ble injecté traverse toute la chambre a.u fond de laquelle dé- bouche l'injecteur et parvient dans l'espace de compression si- tué dans le cylindre. La direction de ce jet de combustible peut être soit parallèle à la face de compression du piston, soit légèrement inclinée sur cette face.
Simultanément, une autre partie du combustible est éventuellement injectée par le marne injecteur soit vers la par- tie la plus chaude de son compartiment, soit vers un comparti- ment voisin mais situé en dehors du cylindre. Dans ce dernier cas, il est préférable que ce deuxième compartiment ne commu- nique pas directement avec le cylindre mais seulement avec la chambre où se trouve l'injecteur.
Le volume des chambres est calculé de manière que 60 à 80% de l'air comprimé soit directement au-dessus du piston, le reste se trouvant dans la ou les chambres situées en dehors du cylindre.
Par exemple, dans le cas d'une seule chambre exté- rieure au cylindre, celle-ci contiendra l'orifice de l'injec- teur et 20% environ de l'air comprimé par le piston. Le com- bustible est injecté suivant deux jets: l'un qui traverse tou- te la chambre et pénètre dans le cylindre, l'autre qui est di- rigé vers la partie la plus chaude de la chambre. A cet effet, la chambre est isolée thermiquement sur une partie de sa péri- phérie, l'autre partie pouvant éventuellement être refroidie.
Dans le cas de deux chambres extérieures au cylindre, l'une d'elle communique uniquement avec l'autre, celle-ci ayant d'autre part, un accès vers le cylindre. L'injecteur débouchant dans cette dernière peut ainsi envoyer directement un. jet de combustible dans le cylindre et un autre jet dans la deuxième chambre qui est isolée thermiquement. Chacune des deux chambres pourra recevoir 15 à 20% de l'air comprimé par le piston.
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L'axe de l'orifice de communication: entre le cylin- dre et la chambre contenant l'injecteur sera dans le prolonge- ment de l'axe de ce dernier ou bien pourra être légèrement incliné sur.celui-ci.
Comme il est dit ci-dessus, la chambre principale est délimitée par les parois intérieures du cylindre et par la fa- ce de compression du piston.
Le système, selon l'invention, présente l'avantage de répartir exactement la quantité de combustible liquide sui- vant le volume des chambres.
La combustion commencera dans la chambre extérieure au cylindre, c'est-à-dire à l'endroit où la turbulence initia- le de l'air est la plus forte et la température la plus élevée.
Le délai d'allumage sera, par conséquent, réduit au minimum.
La combustion continuera ensuite dans la seconde chambre et se continuera, au travers du canal reliant ces chambres au cylin- dre, avec une grande violence donnant une turbulence extrême- ment forte à la plus grande quantité de combustible liquide et d'air se trouvant au-dessus du piston. Pour toutes ces raisons, de très hautes pressions moyennes effectives seront obtenues, tandis que grâce aux allumages étagés les pressions maxima ne seront pas élevées et la marche sera douce. Des évidements prévus dans la tête du piston ou dans la culasse ou dans les deux, favoriseront le mélange intime et parfait de l'air avec le combustible.
Les moyens prévus par l'invention sont nouveaux, en ce sens que, contrairement aux systèmes, à préchambre ou à chambre auxiliaire, où l'on injecte tout le combustible à l'in- térieur de celles-ci pour le faire brûler partiellement, dans le système faisant l'objet de la présente invention, on opère, en envoyant au dessus du piston le plus de combustible liquide possible en ne réservant à la ou aux chambres auxiliaires que la quantité de combustible nécessaire pour créer la turbulence
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Il est également différent des autres systèmes à chambre auxi- liaire dans lesquels le combustible est injecté en traversant une partie du cylindre car dans ces conditions la combustion ne commence pas dans la chambre auxiliaire mais bien dans la chambre principale.
En outre, la turbulence recherchée y est beaucoup moins efficace car le souffle de la chambre auxiliaire se produit en sens inverse du jet de l'injecteur et par con- séquent les deux courants se contrarient.
L'agencementde l'injecteur et deschambres auxiliai- res en dehors du champ des soupapes permet de donner à ces dernies, les dimensions maxima et de les refroidir facilement Le rendement volumétrique sera donc optimum.
Quelques exemples de réalisations non limitatifs sont donnés aux dessins annexés qui représentent.
Figure 1, une coupe longitudinale dans un cylindre 1
2 où se meut un piston/muni d'un évidement 3. Une chambre 5 ex- térieure au cylindre 1 ayant une partie 13 isolée thermique- ment communique avec le cylindre 1 par un orifice 4. Au fond de la chambre 5 débouche un injecteur 7 dont émane un jet de combustible 6 qui, après avoir traversé la chambre 5 et l'o- rifice 4, parvient dans le cylindre 1 dans l'espace situé en- tre la face de compression du piston et du cylindre. Eventu- ellement, l'injecteur 7 peut envoyer au même moment un jet 8 de combustible dans la chambre 5 en direction de la paroi in- terne de la partie 13 isolée thermiquement. L'autre partie 14 de la chambre 5, peut, au contraire, si c'est utile, être re- froidie par tout dispositif approprié.
L'injection directe du combustible dans la chambre principal 1, où se trouve la quantité maximum d'air, favorise le rendement de la machine et le démarrage à froid. Le canal 4 reliant la chambre auxiliaire au cylindre sera conformé de façon à ce que les fluides sortant de la chambre auxiliaire 5 détermiment les tourbillons voulus dans la chambre principa- le 1 pour favoriser la turbulence.
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Figure 2 représente une variante de la figure 1 où l'évidement 3 au lieu d'être aménagé dans le piston 2 est réa- lisé dans la culasse 13 du cylindre 1.
Figures 3 et 4 représentent une coupe transversale au cylindre montrant des variantes d'évidements 3 ménagés dans la face de compression du piston ou dans la culasse du cylin- dre.
On peut prévoir une rotation de l'air à l'aspiration par le placement d'un volet ou déflecteur sur la soupape d'as- piration. Cette rotation de l'air sera accélérée, au moment de la combustion finale dans..la chambre principale, par le souffle sortant par le canal 4.
Dans le cas où la chambre 3 serait aménagée dans la culasse, il y aurait intérêt à placer la soupape d'aspiration au dessus de cette chambre. La soupape d'échappement sera, dans cette éventualité, en dehors des endroits les plus chauds de la combustion et se conservera, par conséquent, d'autant mieux.
Figure 5 représente une variante de la figure I où la chambre 5 est accolée à une deuxième chambre 12 isolée thermi- quement sur toute sa périphérie. Un orifice de communication 11 entre les deux chambres 5 et 12 permet d'envoyer éventuelle- ment dans la chambre 12 un deuxième jet de combustible 8 tout en assurant l'expansion des gaz brûlés vers la chambre 5 et le cylindre 1. Aucun orifice ne met la chambre 32 en communication directe avec le cylindre.
D'autres formes de réalisation n'entachant en rien la portée et l'étendue de l'invention sont possibles.
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Improvements to internal combustion engines.
The present invention relates to an improvement in internal combustion engines, four-stroke and two-stroke, in which the fuel is injected and ignited by compression or by any other means.
The invention relates in particular to systems in which the air necessary for combustion is compressed by the piston in a space divided into several chambers or compartments. In one of these, consisting of the compression face of the piston and the internal walls of the cylinder itself, the compression of the larger fraction of the air takes place; the other compartment or compartments which contain the remaining quantity of air are situated outside the cylinder with which at least one of them communicates freely.
The fuel is introduced by means of an injector with one or more holes opening into one of the
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compartments outside the cylinder.
According to the invention, the greater part of the injected fuel passes through the entire chamber at the bottom of which the injector opens and reaches the compression space situated in the cylinder. The direction of this fuel jet can be either parallel to the compression face of the piston, or slightly inclined on this face.
Simultaneously, another part of the fuel is optionally injected by the injector tank either towards the hottest part of its compartment, or towards a neighboring compartment but located outside the cylinder. In the latter case, it is preferable that this second compartment does not communicate directly with the cylinder but only with the chamber where the injector is located.
The volume of the chambers is calculated so that 60-80% of the compressed air is directly above the piston, the remainder being in the chamber (s) outside the cylinder.
For example, in the case of a single chamber outside the cylinder, this will contain the injector orifice and approximately 20% of the air compressed by the piston. The fuel is injected in two jets: one which passes through the entire chamber and enters the cylinder, the other which is directed towards the hottest part of the chamber. To this end, the chamber is thermally insulated over part of its periphery, the other part possibly being cooled.
In the case of two chambers external to the cylinder, one of them communicates only with the other, the latter having on the other hand an access to the cylinder. The injector opening into the latter can thus directly send a. jet of fuel in the cylinder and another jet in the second chamber which is thermally insulated. Each of the two chambers will be able to receive 15 to 20% of the air compressed by the piston.
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The axis of the communication orifice: between the cylinder and the chamber containing the injector will be in the prolongation of the axis of the latter or may be slightly inclined on the latter.
As stated above, the main chamber is delimited by the interior walls of the cylinder and by the compression face of the piston.
The system according to the invention has the advantage of distributing the quantity of liquid fuel exactly according to the volume of the chambers.
Combustion will begin in the chamber outside the cylinder, that is, where the initial air turbulence is greatest and temperature highest.
The ignition delay will therefore be reduced to a minimum.
Combustion will then continue in the second chamber and will continue, through the channel connecting these chambers to the cylinder, with great violence giving extremely strong turbulence to the greater quantity of liquid fuel and air in the cylinder. above the piston. For all these reasons, very high effective average pressures will be obtained, while thanks to the stepped ignition the maximum pressures will not be high and the operation will be smooth. Recesses provided in the head of the piston or in the cylinder head or in both, will promote the intimate and perfect mixing of the air with the fuel.
The means provided for by the invention are new, in the sense that, unlike the systems, with a prechamber or with an auxiliary chamber, where all the fuel is injected inside them to make it partially burn, in the system which is the subject of the present invention, the operation is carried out by sending as much liquid fuel as possible above the piston, reserving for the auxiliary chamber (s) only the quantity of fuel necessary to create the turbulence
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It is also different from other auxiliary chamber systems in which fuel is injected passing through part of the cylinder because under these conditions combustion does not start in the auxiliary chamber but in the main chamber.
In addition, the desired turbulence is much less effective there because the blast of the auxiliary chamber occurs in the opposite direction to the jet of the injector and consequently the two currents are opposed.
The arrangement of the injector and the auxiliary chambers outside the field of the valves makes it possible to give the latter the maximum dimensions and to cool them easily. The volumetric efficiency will therefore be optimum.
Some non-limiting examples of embodiments are given in the accompanying drawings which represent.
Figure 1, a longitudinal section through a cylinder 1
2 where a piston moves / provided with a recess 3. A chamber 5 outside the cylinder 1 having a thermally insulated part 13 communicates with the cylinder 1 via an orifice 4. At the bottom of the chamber 5 opens an injector 7 from which emanates a jet of fuel 6 which, after having passed through the chamber 5 and the orifice 4, reaches the cylinder 1 in the space situated between the compression face of the piston and the cylinder. Optionally, the injector 7 can at the same time send a jet 8 of fuel into the chamber 5 in the direction of the internal wall of the thermally insulated part 13. The other part 14 of the chamber 5 can, on the contrary, if it is useful, be cooled by any suitable device.
The direct injection of fuel into the main chamber 1, where the maximum quantity of air is located, promotes machine efficiency and cold starting. The channel 4 connecting the auxiliary chamber to the cylinder will be shaped so that the fluids leaving the auxiliary chamber 5 determine the vortices desired in the main chamber 1 to promote turbulence.
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FIG. 2 represents a variant of FIG. 1 where the recess 3 instead of being made in the piston 2 is made in the cylinder head 13 of the cylinder 1.
Figures 3 and 4 represent a transverse section through the cylinder showing alternative recesses 3 made in the compression face of the piston or in the cylinder head of the cylinder.
It is possible to provide for a rotation of the air at the suction by placing a flap or deflector on the suction valve. This rotation of the air will be accelerated, at the time of the final combustion in the main chamber, by the blast exiting through channel 4.
In the event that chamber 3 is fitted in the cylinder head, it would be advantageous to place the suction valve above this chamber. The exhaust valve will, in this event, be out of the hottest areas of combustion and will therefore keep better.
Figure 5 shows a variant of Figure I where the chamber 5 is contiguous to a second chamber 12 thermally insulated over its entire periphery. A communication orifice 11 between the two chambers 5 and 12 makes it possible to send, if necessary, into the chamber 12 a second jet of fuel 8 while ensuring the expansion of the burnt gases towards the chamber 5 and the cylinder 1. No orifice does not. puts chamber 32 in direct communication with the cylinder.
Other embodiments which in no way affect the scope and extent of the invention are possible.