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" Moteur à combustion interne "
La présente invention concerne un moteur à combustion interne et constitue un perfectionnement des moteurs du type construit dans la demande brevet déposée par la demanderesse le 3 novembre 1947 sous, le N 370.705.
Dans la dite demande de brevet, on a décrit des moyens pour réduire le phénomène d'auto-allumage dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne,enaugmentantla surface de la dite chambre sans augmenter dans la même mesure le volume, grâce à la prévision d'ondulations sur au moins une partie de la surface intérieure de la chambre de combustion.
L'auto-allumage est du à deux phénomènes ; d'unepart, la production d'une onde de choc qui se déplace en direction opposée @
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à celle du piston pendant la course de compression et est suffi- samment violente pour allumer le mélange carburé, ce phénomène étant habituellement appelé cognement, et d'autre part la forma- tion de points chauds qui produisent les mêmes effets, mais avec un bruit plus métallique, appelé communément cliquetis.
La présente invention a pour objet d'établir un moteur à combustion interne qui est perfectionné en tenant compte des considérations ci-dessus et qui comporte une chambre de combustion de très grande surface, tout en laissant subsister un très fai- ble volume d'espace nuisible et formant des zones infiniment nom- breuses de points chauds, qui sont tellement nombreux que le phénomène d'auto-allumage ne peut se manifester en aucun cas, l'isotherme moyen des divers isothermes passant par ces différents points étant de valeur plus faible que dans une chambre de com- bustion ordinaireo Le phénomène du cognement est également empêché grâce au fait que l'onde de choc est brisée à son origine en raison de la forme particulière de la chambre de combustion selon l'invention.
Les résultats sont obtenus, conformément à l'invention, grâce au fait que toutes les surfaces délimitant la chambre de combustion, ou une partie de ces surfaces, sont pourvues de protu- bérances et de cavités déterminées géométriquement, qui sont telles que, pour celles des dites surfaces, qui effectuent un mouvement relatif et qui sont situées très près l'une de l'autre à un moment donné du cycle, les dites protubérances ont des cavités complémentaires.
D'autres particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, qui se rapporte à un moteur à préca rbura- tion et à allumage par bougies, et plus spécialement au type de moteur qui est le plus défavorable pour obtenir un espace nuisi- ble relativement petit, notamment un moteur à soupapes latérales.
Dans le dessin annexé, qui est donné à simple titre d'exemple :
Fig. 1 est une vue partielle en coupe d'un moteur de ce genre;
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Fig. est une vue en coupe, à échelle beaucoup plus grande, d'une forme des protubérances situées respectivement sur la face inférieure de la culasse et sur l'extrémité supérieure du piston;
Fig. 3 est une vue en plan, prise d'en-dessous, et à échelle très agrandie, d'une partie de la face supérieure de la chambre de combustion du dit moteur, les protubérances étant disposees en quinconce;
Fig. 4 est une vue en plan, à échelle fortement agrandie, d'u- ne partie élémentaire de la surface de la chambre de combustion, pourvue d'un groupe de quatre protubérances agencées aux quatre coins d'un carré;
Fig. 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de Fig. 4 ;
Fig. 6 est une vue en coupe d'une autre forme de protubérances;
Fig. 7 est une vue en plan des protubérances selon Fig. 6, et
Fig. 8 est une vue en coupe d'une variante des protubérances selon Fig. 6.
Dans la réalisation montrée en Fig, 1, un piston 1 à extrémité en forme de dôme, coulisse dans le cylindre 2, sur lequel est fixe, avec intercalation d'un joint 3, une culasse 4 comportant une cham- bre de combustion 5 pourvue d'une circulation d'eau 6. Le corps du cylindre est pourvu d'un logement 7 pour la soupape d'échappement 8; la référence 9 indique la bougie d'allumage.
Selon l'invention, la chambre de combustion est pourvue d'une série de projections et creux alternatifs qui sont déterminés géo- métriquement et sont formés en 10 sur la surface de la culasse, en regard de la tête du piston, en 11 au-dessus des soupapes d'admis- sion et d'échappement, et en 12 sur l'extrémité supérieure du pis- ton.
Les dits creux et projections peuvent être venus de fonte avec ces organes ou peuvent être formés mécaniquement, par ex. par fraisage.
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Chaque surface originalement lisse, sur laquelle les protubé- rances sont formées, peut correspondre, soit à la tête des projec- tions, dans lequel cas les protubérances sont formées en fraisant les creux, soit à la base des creux, dans lequel cas les protubé- rances sont coulées en tant que projections, soit à un niveau intér- méàiaire.
La disposition des projections et creux peut évidemment varier sensiblement, à la seule condition que, pour les surfaces à mouve- ment relatif qui sont destinées à venir très près l'une de l'autre, pratiquement en contact l'une avec l'autre, à un moment du cycle, les projections de l'une correspondent aux creux de l'autre. Ainsi, comme montré en Fig. 2, une projection 10 de la culasse 4 correspond au creux 13 dans le piston 1, et inversement.
La Fjg. 3 montre une vue en plan d'une disposition des pro jec- tions et creux, selon laquelle les projections 14, entre lesquelles sont formés des creux, sont agencées en quinconce.
Dans la variante montrée en Fig. 4, qui est limitée à une sur- face élémentaire, suffisamment petite pour êtte considérée comme étant plane, les centres des projections sont disposés aux quatre coins d'un carré e f g h.
La section transversale des projections et des creux peut également affecter des formes diverses. Dans les exemples illustrés, ces protubérances sont des surfaces de révolution autour d'axes qui font un angle droit avec la surface originale.
Ainsi dans l'exemple montré en Fics. 4 et 5, chaque projection est formée par une demi-sphère de rayon 11, reliée à un élément cylindrique de hauteur 12, l'écartement des projections étant 13.
La surface formant la tête du piston est pourvue de protubé- rances identiques, dont la projection sur le plan de la Fig. 4 , et montrée en traita mixtes, forme un groupe complémentaire identique, niais déplacé par deux translations se trouvant dans le rapport:
EMI4.1
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(l'augmentation de surface produite par la présence d'une gorge de liaison entre deux protubérances adjacentes a éte considérée comme étant négligeable).
Avec de telles projections, l'augmentation de superficie d'un élément de surface formé par le carré A B C D de côté (il + 13) est égal à #S = #112 + 4 #11 12 le rapport #S/S est donc égal à:
EMI5.1
et dans le cas particulier où 12 = 13 = 0, on a: #S/S = #/4 = 0,785.
Les Figs. 6 et 7 montrent une variante dans laquelle les pro- jections et cavités ont la forme de pyramides à bases carrées juxta- posées, la Fig. 6 étant une section faite suivant la ligne x - x ou y - y de la Fig. 7.
Les pyramides peuvent être tronquées, comme montré en Fig. 8, leurs bases étant juxtaposées ou non, ce qui forme une réelle ondu- lation de la surface.
Le sommet de chaque protubérance forme plusieurs zones d'auto- allumage. Comme un tel auto-allumage ne peut pas se produire par- tout à la fois, cela détermine une tension thermique interne dans le mélange gazeux comprimé, de telle façon que le phénomène de cognement ne se manifeste pas et que l'allumage a lieu à l'instant déterminé par la production de l'étincelle dans la bougie, le point de départ de la combustion étant définitivement situé dans le voi- sinage immédiat de l'électrode de la bougie d'allumage.
En adoptant ces dispositions, on réalise une augmentation de
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la surface de refroidissement, spécialement au-dessus des soupapes, qui travaillent donc dans de meilleures conditions.
La compression peut être augmentée dans une mesure relativement élevée (de 6,6 à 9) , soit environ 30%, sans qu'il se manifeste aucun phénomène d'auto-allumage, et la consommation spécifique du moteur, alimenté en combustible à 65 octanes et fonctionnant à une vitesse de 4200 tours par minute, peut être réduite de 10% pour une pression finale de compression de 8, tandis que la puissance maximum est augmentée d'environ 5%.
Par ailleurs, il ne se produit aucune formation de carbone, de quelque source que ce soit, ni montée d'huile ou analogue.
Les protubérances affecta.nt les formes décrites pour le type particulier de moteur montré au dessin, ne retiennent pas le carbo- ne, lequel s'écaille et est évacué par les gaz d'échappement, l'é- caillement du carbone étant provoqué par le refroidissement du mo- teur et la contraction des protubérances.
En ce qui concerna le réglage de l'avance de l'allumage, une des conséquences de la disposition selon l'invention consiste en ce que dans le cas du moteur en question, pour une culasse ordinaire, le degré de l'avance de l'allumage peùt varier de 2 à 10 étant en particulier de 8 pour une pression finale de compression de 6,0.
Par ailleurs, grâce à l'emploi d'une culasse selon l'invention, il est possible de réduire considérablement les variations du point de l'avance d'allumage et même d'obtenir une avance fixe, quelle que soit la vitesse de fonctionnement ou la charge à cette vitesse.
Il résulte de ce qui précède que la construction de chambres de combustion selon l'invention produit une augmentation sensible du rendement du moteur, qui augmente de 25 à 28% sans qu'il en résulte un accroissement correspondant du prix de fabrication.
Dans l'exemple de la Fig. 1, des protubérances ont été prévues en 10, en regard du piston, en 11 au-dessus des soupapes et en 12
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sur l'extrémité supérieure du piston, mais il va de soi que des protubérances peuvent également être prévues autour des sièges des soupapes et sur les surfaces internes faisant face à,ou entourant des organes stationnaires ou mobiles pénétrant dans la chambre de combustion, tels qu'une bougie d'allumage, un injecteur, un dispo- sitif d'auto-allumage dirigé, etc.
Il serait également possible de prévoir des protubérances sur toute la surface interne de la chambre de combustion, comprenant les têtes des soupapes,, l'extrémité du piston, et, si on le désire, la partie interne de la garniture du bloc-cylindres, qui n'est pas balayée par le piston.
Il va de soi que, dans chaque cas, il faut choisir la forme qui assure la plus grande surface et le plus grana nombre de zones d'auto-allumage produisant une tension thermique élevée du fluide carburé comprimé, pour la compression la plus élevée, qui sont compatibles avec la présence des divers organes occupant les es- paces nuisibles à l'intérieur de la chambre de combustion, notam- ment les soupapes, bougies,d'allumage, piston, etc.
L'invention peut évidemment être appliquée aux moteurs a com- bustion interne des types les plus divers, fonctionnant a injec- tion, précarburation, avec de l'essence ou de l'huile lourde ou n'importe quel combustible, avec cycle à deux temps ou à quatre temps ou tout autre cycle, ou même à n'importe quel dispositif moteur à combustion interne comportant une chambre de combustion avec ou sans chambres de combustion successives, que leur nature soit stationnaire ou rotative.
Les protubérances sont principalement prévues dans la chambre de combustion proprement dite, mais elles peuvent s'étendre à tous les organes adjacents qui se trouvent en communication avec la dite chambre pendant la compression maximum et au début de la combustion, et ces protubérances peuvent être obtenues d'une façon très simple par coulée dans des moules métalliques, sans exiger l'emploi d'outils spéciaux.