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"Machine à combustion interne, en particulier moteur Diesel à chambre de précombustion."
La présente invention se rapporte à une machine à combus- tion interne, en particulier à un moteur Diesel, avec chambre de précombustion (ou autre chambre de combustion partielle corres- pondante) et consiste essentiellement en ce que la chambre de pré- combustion est disposée à côté des soupapes se trouvant dans la tête du cylindre, excentriquement par rapport à l'axe du cylindre, en ce que le canal reliant la chambre de précombustion à la cham- bre de combustion principale débouche sous la pente la plus fai- @ ble possible, concentriquement ou avec une faible excentricité
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seulement dans la chambre de combustion principale, et en ce qu'en outre, au point mort haut du piston,
entre la base du piston et l'orifice du canal de jonction est formé un passage ayant essen- tiellement la forme d'une fente annulaire, par lequel le contenu de la chambre de précombustion est distribué de tous côtés dans la chambre de combustion principale. Conformément au but, la chambre de combustion principale est formée par une rainure par exemple circulaire dans la base du piston avec une faible excen- tricité par rapport à l'axe du cylindre.
La présente invention est basée sur l'idée suivante. Dans le but de réaliser des canaux de refroidissement suffisamment grands, assurant le refroidissement de la chambre de précombus- tion et de la chambre des soupapes, ainsi que des soupapes suffi- samment grandes et par suite, une grande puissance du moteur, la chambre de précombustion est prévue, selon l'invention excentri- quement par rapport à l'axe du cylindre. Cela a une importance spéciale pour de petites machines avec deux soupapes. D'autre part, on obtient les conditions les plus favorables pour le mé- lange de combustible et d'air, et ainsi pour une distribution régulière et une combustion complète, lorsque le canal reliant la chambre de précombustion à la chambre de combustion principale débouche le plus centralement possible dans la chambre de combus- tion principale.
Pour la distribution régulière, l'orifice en forme de fente annulaire de la chambre de précombustion dans la chambre de combustion principale convient spécialement.
Suivant la présente invention, ces deux conditions, - à savoir d'une part, une excentricité relativement grande de la chambre de précombustion et en même temps, d'autre part, une pé- nétration la plus centrale possible du canal de liaison dans la chambre de combustion principale - sont ensuite réunies et com- binées au moyen d'une disposition spéciale de la chambre de pré- combustion, du canal de liaison et de la chambre de combustion
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principale, de façon telle que les meilleurs résultats soient atteints en ce qui concerne la puissance et la/consommation de com- bustible.
C'est ainsi que, suivant la présente invention, l'écartement de la pente du canal par rapport à la verticale est maintenu dans des limites telles qu'une rencontre en direction perpendiculaire du contenu de la chambre de précombustion sur la base du piston est assurée, qu'il est évité que subsistent des endroits privés notablement de combustible, même latéralement ou en arrière de la direction d'injection principale, et qu'ainsi l'effet de réparti- tion favorable de la fente annulaire n'est pratiquement pas modi- fié.
De façon correspondante, une excentricité même faible de l'orifice en forme de fente annulaire dans la chambre de combus- tion principale empêche qu'une partie pratiquement quelconque du volume de la chambre principale soit sursaturée de combustible ou bien, par suite d'un éloignement trop considérable de l'orifice en forme de fente annulaire, ne puisse pas être suffisamment ali- mentée en combustible. Cela se justifie dans les limites considé- rées ici, spécialement lorsque la pente et l'excentricité sont dans un rapport favorable l'une à l'autre, une augmentation de la pente entraînant également une augmentation de l'excentricité.
Pour une pente de 70 ou 60 , l'excentricité ne dépasse, de pré- férence, pas 10% du diamètre de la chambre de combustion princi- pale, qui, de son côté, est par exemple de l'ordre de grandeur des 2/3 du diamètre du cylindre.
Pour le cas où la pente du canal de liaison (ou de l'axe de la chambre de précombustion) et l'excentricité de son orifice dans la chambre de combustion principale ne sont pas suffisantes pour obtenir une excentricité suffisamment grande de la chambre de précombustion par rapport à l'axe du cylindre (ce qui se ren- contrera surtout dans les petits moteurs), la présente invention
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prévoit en outre (ou, le cas échéant, au lieu de l'orifice excen- trique du canal de liaison dans la chambre de combustion principa- le), une disposition excentrique de la chambre de combustion prin- cipale par rapport à l'axe du cylindre, l'excentricité étant, de préférence, à nouveau maintenue dans des limites plus étroites.
La cuvette plate, à peu près circulaire, convenant particulière- ment dans ce cas comme chambre de combustion principale, dans la base du piston, donne des conditions thermiques particulièrement favorables. Le bord du piston entourant une telle cuvette empê- che due le contenu quittant la chambre de précombustion n'attei- gne la trajectoire du piston et y forme des résidus, et assure également une forme favorable de la chambre de combustion princi- pale qui favorise les conditions thermiques du mélange au moment de l'allumage, dans la chambre de combustion principale.
Par le fait que le contenu de la chambre de précombustion est injecté de tous côtés le long du fond plat deola cuvette et est dévié vers le haut, au bord du piston, il se produit (comme l'indique le dessin) des courants tourbillonnaires, qui se maintiennent encore lorsque le piston descend et provoquent ainsi un tourbil- lon favorisant le mélange de l'air et du combustible. Les tour- billons supplémentaires au-dessus du bord du piston contribuent également au mélange uniforme de combustible et d'air et de ce fait, au bon rendement de la machine.
Bien que l'on ait ainsi prévu que des excentricités relativement faibles entre le cylindre, la chambre de combustion principale et l'orifice du canal, ainsi qu'une faible inclinaison seulement (correspondant à une excentricité supplémentaire) du canal de liaison, il est possible, par suite de l'effet additif de ces différentes excentricités, d'obtenir une excentricité con- sidérable de la chambre de précombustion par rapport à l'axe du cylindre.
La section du canal de liaison et la section de la fente
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annulaire doivent conformément au but correspondre l'une avec l'autre de façon telle que le plus fort étranglement dans la fen- te annulaire se produise au moment de l'échappement de la chambre de précombustion pendant le point mort haut du piston. A cet effet, il suffit déjà, et cela s'est avéré particulièrement avan- tageux, que la disposition et les dimensions soient choisies de telle sorte que la section la plus étroite de la fente annulaire apparaissant à la fin de la course du piston corresponde approxi- mativement à la section du canal de liaison et, par conséquent que la fente corresponde a peu près au 1/4 du diamètre du canal.
Par suite de la contraction se produisant lors de la déviation du contenu de la chambre de précombustion qui s'échappe, il se pro- duit un étranglement supplémentaire dans la fente annulaire, qui exerce une influence particulièrement favorable sur la réparti- tion uniforme du mélange dans la chambre de combustion principale.
Une forme sphérique de la chambre de précombustion est par- ticulièrement avantageuse, aussi bien pour des raisons thermotech- niques que pour le mélange d'air et de combustible. La chambre de précombustion est terminée extérieurement de préférence par un ajutage entourant simultanément le gicleur comme une douille, ce qui favorise encore l'isolation thermique et facilite l'usinage de la chambre de précombustion. Le canal de liaison est consti- tué de préférence par un ajutage qui pénètre dans la chambre de combustion principale et qui forme conjointement avec le fond, de préférence, plat, de la cuvette de piston, la fente annulaire.
Les machines suivant la présente invention sont caractéri- sées par une combustion complète pratiquement sans production de fumée, avec un excès d'air le plus faible possible, et par une consommation de combustible très faible pour une puissance rela- tivement élevée.
En même temps, grâce à la présente invention, on utilise rationnellement l'espace disponible dans la tête des cylindres au-dessus des cylindres, sans saillies latérales gênantes, pour
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loger les soupapes et la chambre de précombustion, ou bien le gi- cleur. La chambre de précombustion ayant, par exemple, une forme sphérique (ou bien la chambre de combustion partielle correspon- dante) peut être coulée en une pièce avec la tête du cylindre.
Le dessin représente l'objet de la présente invention avec plus de détails, selon deux modes de réalisation.
La figure 1 est une coupe suivant la ligne 1-1 de la figure 2; la figure 2 est une coupe à travers le cylindre (vue en plan du dessous vers la tête du cylindre), et la figure 3 est une variante de réalisation de la chambre de précombustion, en une coupe correspondant à la représentation de la figure 1.
Dans les deux modes de réalisation, les éléments correspon- dants sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Le cy- lindre 4 d'une machine à combustion interne, non représentée pour le reste, contient le piston 5. Le fond 6 du piston présente une cuvette ou renfoncement plat 7, disposé quelque peu excentrique- ment par rapport à l'axe M-, du cylindre, dont le centre est en M2.
Dans la tête du cylindre 8, se trouve latéralement par rapport à l'axe du cylindre, une soupape d'échappement 9 (un peu plus petite) et une soupape d'.admission 10 (un peu plus grande). Du côté de la tête de cylindre qui n'est pas occupé par les soupapes, au- dessus du cylindre, se trouve une chambre de précmmbustion 11, de forme sphérique, constituant une chambre de combustion partielle (dont le centre est M4). qui - en dehors de l'endroit occupé éven- tuellement par une bougie 12 et, le cas échéant, de l'endroit de la paroi directement voisin des soupapes - est entourée de tous côtés par une circulation d'eau.
La chambre de précombustion est reliée à la chambre de combustion principale constituée en sub- stance par la cuvette 7 dans le piston, par un canal 13, qui est constitué par un ajutage 14 pénétrant dans la cuvette 7 du piston.
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L'axe longitudinal de la chambre 11 ou bien de l'ajutage est en forte pente par rapport au fond du piston et fait, avec le fond du piston soit avec un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre, un angle c< compris par exemple entre 70 et 85 L'extrémité 15 de l'ajutage 14 du côté du piston est coupée parallèlement au fond du piston, et au point mort haut du piston, elle en est écar- tée d'une distance h, par exemple telle que la section la plus petite de la fente annulaire soit égale à la section du canal de liaison à l'ajutage. Mais dans certaines circonstances, on peut également choisir une section de fente annulaire supérieure ou inférieure.
La chambre 11 est terminée du côté opposé à l'ajutage par une douille 16 ayant la forme d'un couvercle près de la chambre de précombustion, douille dans laquelle est monté, axialement par rapport au canal de raison 13, le gicleur 18, séparé par un disque annulaire 17, de la chambre.
Comme on le voit par la figure 2, l'excentricité complète E, égale à environ la moitié du rayon du cylindre, du centre de la chambre de précombustion 11 par rapport à l'axe du cylindre, est composée des trois excentricités e1, e2 et e3 , qui, prises isolément, sont assez petites. Dans ce cas, M1 est le centre du cylindre ; M2 le centre de la cuvette du piston; M3 le centre de l'orifice du canal 13 dans la chambre de combustion principale, et M4, le centre de la chambre 11. Comme on le voit, ces quatre centres sont disposés à peu près radialement l'un derrière l'autre de telle sorte que les excentricités s'ajoutent pratiquement et que, par- conséquent E = el + e2 + e3. M2 seulement est, par exemple, eu égard à la soupape d'admission 10 un peu plus grande, quelque peu déplacé latéralement par rapport à la droite M1- M4.
De préférence, l'excentricité e2 augmente lorsque l'inclinaison du canal de liaison augmente mais diminue lorsque ce canal se rap- proche de la verticale.
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Le mode de réalisation suivant la figure 3 se distingue es- sentiellement du mode conforme à la figure 1 par le fait que la douille 16 est appliquée sur un rebord de la paroi de la chambre de précombustion.
Au lieu d'une fente annulaire continue de même hauteur de passage, on peut prévoir, le cas échéant, une section de passage annulaire de hauteur de passage variable.
REVENDICATIONS.
1. Machine à combustion interne, en particulier moteur Diesel, caractérisée en ce que la chambre de précombustion est disposée excentriquement par rapport à l'axe du cylindre, à côté des soupapes prévues dans la tête de cylindre, en ce que le canal reliant la chambre de précombustion à la chambre de combustion principale aboutit avec une inclinaison très faible concentrique- ment ou avec une légère excentricité dans la chambre de combus- tion principale, et en ce qu'au point mort haut du piston, entre le fond du piston et l'orifice du canal de liaison, un passage en substance en forme de fente annulaire est formé, grâce auquel le contenu de la chambre de précombustion est réparti de toutes parts dans la chambre de combustion principale.