<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
FERFEGTIONNENTS =9.UX MOTEURS A'C0MBUSTrON.INTERNE.
La présente invention est relative à un moteur à combustion interne du type à piston à mouvement alternatif, avec injection de carburant et allumage immédiat, moteur dans lequel la combustion est indépendante de la qualité d'allumage spontané du carburant utilisé et dans lequel tout cogne- ment est évité. L'invention vise plus particulièrement un moteur de ce type et son fonctionnement, ce moteur comportant une chambre de combustion auxi- liaire en forme de disque fournissant de l'air de compression animé d'un mou- vement de tourbillonnement rapide.
La présente invention a pour objet un procédé de fonctionnement d'un moteur à combustion interne du type à piston à mouvement alternatif comportant l'introduction d'air dans un cylindre de cermoteur et sa compres- sion dans ce dernier pendant la course de compression du piston ; ce procédé comprend les opérations simultanées suivantes : le refoulement de cet air de la chambre principale du cylindre dans une chambre de combustion auxiliai- re de façon à produire dans cette dernière une masse d'air comprimé, animée d'un mouvement tourbillonnant rapide, de 4 à 15 tours de l'air par tour du moteur ;
la limitation de l'écoulement de cet air de la chambre principale du cylindre dans une chambre de combustion auxiliaire pendant la partie in- termédiaire de la course de compression du piston, lorsque ce dernier se déplace à une vitesse linéaire plus grande, afin d'établir ainsi une pres- sion d'air plus élevée dans la chambre principale du cylindre que dans la chambre de combustion auxiliaire et d'établir la vitesse élevée du mouve- ment tourbillonnant de l'air dans cette dernière chambre au moins environ 50 avant le point mort haut de la course de compression du piston; le commence- ment de l'injection du carburant à environ 50 à 25 avant le point mort haut de,la course de compression du piston dans une partie localisée de la masse d'air comprimé, animée d'un mouvement tourbillonnant dans la chambre de com- bustion auxiliaire;
l'allumage immédiat de la première fraction de carburant injecté à moins de 90 du mouvement tourbillonnant de la partie localisée de la masse d'air à partir dudit point d'injection et sensiblement dès la for-
<Desc/Clms Page number 2>
mation d'un mélange combustible de vapeur de carburant et d'air, afin d'éta- blir un front de flamme se propageant dans la chambre de combustion auxiliaire en sens inverse du tourbillon d'air;
la continuation de l'injection du carbu- rant à chaque cycle, à un taux contrôle coordonné avec la vitesse du tour- billon d'air dans des parties localisées supplémentaires du tourbillon d'air comprimé., dans la chambre de combustion auxiliaire, juste en avant du front de flamme produit, de manière à former progressivement des mélanges combus- tibles supplémentaires de vapeur du carburant et d'air qui sont promptement allumés par le front de flamme et brûlent sensiblement au fur et à mesure qu'ils se forment; la continuation de l'écoulement régulier de l'air de la chambre principale du cylindre vers l'espace de combustion auxiliaire ;
enfin le main- tien de la régularité du tourbillon d'air dans cette dernière chambre pendant la période d'injection et pendant que la combustion se produit, la presque totalité de la masse d'air étant refoulée vers la chambre de combustion auxi- liaire au point mort haut de la course de compression du piston,.'
La présente invention a en outre pour objet un moteur à combus- tion interne du type à piston à mouvement alternatif comportant : un cylindre, dans lequel on. monte un piston de manière qu'il puisse y effectuer un mouvement de va-et-vient,.. en ménageant une chambre principale de cylindre;
une culasse n'ayant sensiblement de jeu mécanique avec ledit piston que dans sa position de point mort haut, ledit moteur comportant à l'intérieur de la culasse et du cylindre une chambre de combustion auxiliaire d'un volume tel par rapport au volume de déplacement du piston que l'on obtienne un taux de compression d'environ 8 : 1 à 13 :
1, le moteur comportant aussi un passage étranglé re- liant la chambre principale du cylindre à la chambre de combustion auxiliaire et entrant tangentiellement à un cercle inscrit dans cette dernière, afin de produire dans cette chambre un mouvement tourbillonnant d'air comprimé à gran- de vitesse et à raison de 4 à 15 tours de l'air par tour du moteur, l'étran- glement du passage précité étant réalisé de façon à établir dans la chambre principale du cylindre une pression d'air supérieure à celle régnant dans la chambre de combustion auxiliaire pendant la partie intermédiaire de la course de compression du piston lorsque celui-ci se déplace à une vitesse linéaire plus élevée,
et à produire la vitesse élevée du tourbillon d'air dans la cham- bre auxiliaire au moins à environ 50 avant le point mort haut de la course de compression du piston ; injecteur de carburant dont la buse est montée de façon à injecter directement dans une partie localisée du tourbillon d'air comprimé dans la chambre de combustion auxiliaire, d'un côté du diamètre de la masse d'air tourbillonnante se trouvant à l'intérieur de la chambre de com- bustion auxiliaire en question;-des organes coordonnés avec le fonctionnement du moteur pour commencer l'injection du carburant par l'injecteur en question, à environ 50 à 25 avant le point mort haut de la course de compression du piston;
des organes permettant 1?allumage immédiat de la première fraction de combustible injecté à moins de 90 du mouvement tourbillonnnant de cette partie localisée à partir du point d'injection et sensiblement dès qu'un mélange combustible de carburant vaporisé êt d'air s'est formé, afin d'é- tablir un front de flamme à travers un rayon de la masse tourbillonnante se propageant dans la chambre de combustion auxiliaire en sens inverse du tour- billon d'air ;
organes pour contrôler le taux et la durée d'injection du carburant à chaque cycle afin de continuer ainsi l'injection dans des parties localisées'supplémentaires du tourbillon d'air comprimé dans la chambre de combustion auxiliaire juste en avant du front de flamme produit, afin de for- mer progressivement des mélanges combustibles supplémentaires de vapeur de carburant et d'air, qui sont promptement allumés par le front de flamme et qui brûlent sensiblement au fur et à mesure qu'ils se forment afin de dévelop- per la puissance désirée,
la construction étant réalisée de façon à main- tenir un écoulement régulier de l'air de la chambre principale de cylindre dans la chambre de combustion auxiliaire et à conserver la régularité du tour- billonnement d'air dans la chambre auxiliaire de combustion pendant ladite période d'injection et pendant que la combustion se produit, la quasi-tota 1 i- té de l'air se trouvant refoulée dans la chambre de combustion auxiliaire au point mort haut de la course de compression du piston.
<Desc/Clms Page number 3>
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion qui va suivre, et du dessin annexé, sur lequel
La figure 1 est une coupe verticale suivant 1-1 de la figure.2 d'un cylindre de moteur conforme à la présente invention.
La figure 2 est une vue en coupe verticale;, suivant 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe verticale, semblable à celle de la figure 1, d'une variante.
La figure 4 est une vue en coupe verticale de la chambre de com- bustion auxiliaire,suivant 4-4 de la figure 3.
La figure 5 est une vue en coupe horizontale, suivant 5-5 de la figure 6, d'une autre variante.
La figure 6 est une vue en coupe verticale, suivant 6-6 de la figure 5.
La figure 7 est un diagramme type du moteur en question représen- tant des courbes de la vitesse de l'écoulement de l'air à travers le passage étranglé, la chute de pression dans ce passage et le taux de compression du tourbillon d'air dans la chambre auxiliaire pour les différentes positions du piston exprimés en degrés de l'angle formé par la manivelle dans la course de compression du piston.
La figure ' est une vue en coupe verticale suivant 8-8 de la fi- gure 9 d'un cylindre de moteur conforme à la présente invention.
La figure 9 est une'vue en coupe horizontale suivant 9-9 de la figure 8, et
La figure 10 est une vue en coupe verticale à grande échelle de la chambre de combustion auxiliaire à tourbillonnements illustrant le type de combustion sans cognement.
Sur les figures 1 et 2, on a indiqué en 10 le cylindre de moteur avec une chemise d'eau 11, un piston 12, un axe de piston 13 et une bielle 14 reliée au vilebrequin usuel non représenté. A l'extrémité supérieure du cylindre 10, on fixe par des boulons 15, la culasse 16, en ne prévoyant qu'un jeu mécanique entre la surface inférieure 17 de la culasse et la partie supé- rieure du piston 12 lorsque ce dernier se trouve dans sa position de point mort haut représentée par la ligne en pointillés 18.
La culasse 16 comporte la chambre de compression auxiliaire cy- lindrique 20 entourée par la chemise d'eau 21. Comme représenté sur le des- sin, le diamètre de la chambre auxiliaire 20 dans le plan de la figure 1 n'est que légèrement inférieur au diamètre du cylindre 10. Toutefois, la chambre auxiliaire comporte des parois latérales 21 et 22 aplaties (figure 2) formant l'espace auxiliaire en forme de disque 23 qui est d'épaisseur relativement faible, comme il ressort clairement de la figure 2.
Alors que la construction représentée et comportant des parois latérales aplaties constitue un mode de réalisation préféré, il est bien entendu que l'on peut également réaliser ces parois latérales sous une forme convexe au concave et même sensiblement sphé- rique; il est bien entendu que l'expression " en forme de disque" telle qu'u- tilisée dans toute la description et les revendications couvre ces construc- tions et signifie l'espace délimité par une figure géométrique tournant sur son axe.
Au centre de l'espace en forme de disque 23 s'ouvre dans la paroi latérale 21 un passage d'admission d'air 24 contrôlé par une soupape d'admis-
<Desc/Clms Page number 4>
sion 25. Au centre de l'espace en forme de disque 23 s'ouvre dans la paroi latérale 22 un passage d'échappement 26 contrôlé par une soupape d'échap- pement 27. La chambre de combustion auxiliaire 23 est reliée à la chambre principale 28 de cylindre au-dessus du piston 12 par un passage 29 dont l'ouverture se trouve déportée par rapport à l'axe de la chambre 23, comme le montre clairement la figure 1.
Par conséquent l'air, qui se trouve compri- mé pendant la course de compression du piston 12, est refoulé de la chambre principale 28 du cylindre par le passage 29 dans la chambre de combustion auxi- liaire 23, de fagon à produire un tourbillon d'air fortement comprimé dans cette dernière chambre, dans le sens de la flèche 30. Pour des raisons décrites plus en détail par la suite, le passage 29 ne débouche,-pas tangen- tiellement au: cercle extérieur ou périphérie de la chambre auxiliaire 23, mais il débouche tangentiellement à un cercle concentrique plus petit de la chambre auxiliaire, ce cercle concentrique ayant un diamètre sensiblement plus petit que celui de l'espace auxiliaire 23.
Dans la culasse 16 du cylindre est monté un ajutage d'injection du carburant 32 traversant la paroi périphérique de la chambre auxiliaire 20, cet ajutage présentant un ou plusieurs orifices de pulvérisation dirigés de manière à faire jaillir un jet pulvérisé de carburant 33 sur l'un des côtés de la chambre auxiliaire 23 dans la direction du tourbillon d'air (figure 1).
Le jet pulvérisé présente de préférence la forme d'un cône, de manière à rem- plir sensiblement l'épaisseur de la chambre 23 en forme de disque, comme on le voit sur la figure 2. Il doit être entendu que l'ajutage de carburant 32 est relié par une canalisation d'injection convenable à une pompe à carburant d'un modèle connu, entraînée en synchronisme avec le moteur et à une vitesse égale à la moitié de celle du moteur dans le cas d'un cycle à quatre temps, cette pompe présentant des dispositifs pour commander et régler le moment du début et la durée de l'injection au cours de chaqye cycle selon la charge du moteur.
Une bougie d'allumage 35 possédant des électrodes 36 situées à la périphérie de la chambre auxiliaire est également montée dans la culasse 16 et traverse la périphérie de la chambre 20 à un point situé à moins de 90 du mouvement tourbillonnant compté à partir de la pointe ae l'ajutage 32 d'in- jection de carburant et de préférence à environ 45-30 dudit point. Il doit être entendu que la bougie d'allumage 35 est reliée à un système d'allumage d'un modèle connu présentant un distributeur entraîné en synchronisme avec le moteur, grâce à quoi une étincelle d'intensité suffisante pour l'allumage est disponible aux électrodes 36 à environ 4 à 12 d'angle de vilebrequin après le début de l'invention par l'ajutage 32.
Comme les circuits d'allumage cou- rants produisent une étincelle suffisante pour l'allumage et ayant une durée d'environ 5 à 15 ou plus d'angle de vilebrequin, le réglage de l'étincelle peut être commodément fait pour coïncider approximativement avec l'avance à l'injection et une étincelle suffisante pour l'allumage sera alors disponible au moment où la première fraction de carburant injecté en pluie par l'ajutage 32 sous forme d'un mélange combustible entre en contact avec les électrodes 36.
Quoiqu'une bougie à étincelle ait été choisie comme mode de réalisation pré- féré, il doit être entendu que d'autres moyens d'allumage tels qu'une bougie incandescente insérée dans un circuit électrique de manière que de l'énergie électrique extérieure lui soit fournie, peuvent également être utilisées.
Comme représenté sur les figures 1 et 2, le passage 29 est rétréci ou étran- glé par rapport au diamètre de la chambre auxiliaire 23. Ce rétrécissement de la surface transversale est tel qu'il produise un excès de pression qui peut s'élever jusqu'à 1,75 à 3,51 kg/cm2 dans la chambre principale 28 du cy- lindre au-dessus de celle qui existe dans la chambre auxiliaire 23 au moment où commence l'injection de carburant, moment qui se situe à environ 50 à 25 avant le point mort haut. Cet excès de pression dans la chambre 28 main- tient ainsi l'écoulement d'air dirigé depuis la chambre 28 à travers le passa- ge 29 dans l'intérieur de la chambre 23 au moment du début de l'injection et de la combustion dans la chambre 23.
Etant donné que l'élévation de pression due à la combustion dans la chambre 23 est relativement lente pendant la pre=
<Desc/Clms Page number 5>
mière partie de la période d'injection ou jusqu'à environ 20 à 15 avant le point mort haut de la course de compression du piston 12; on se rendra compte que l'excès de pression dans la chambre principale 28 du cylindre par rapport à celle qui existe dans la chambre auxiliaire 23 est ainsi maintenu pendant cette période initiale.
Lorsque le piston 12 est-parvenu à environ 20 avant le point mort haut, le volume restant, dû au jeu dans la chambre 28, est alors une petite fraction de la'cylindrée totale engendrée par le piston au cours de sa course de compression, par exemple de 1/35 environ de celle-ci. Avec un taux de compression de 10:1 qui exige qu'il y ait un volume d'environ 1/9 du volume engendré par le déplacement du piston dans la chambre auxiliaire 23, cela signifie que, à 20 avant le point mort haut, au moins environ 75% de la masse d'air a été refoulée dans la chambre auxiliaire 23, où il se trouve entraîné dans un mouvement de rotation à grande vitesse et a acquis ainsi une importante force vive.
Même si l'élévation de'pression dans la chambre 23 par l'effet de la combustion s'établit très rapidement entre 20 avant le point mort haut et ce point mort haut lui-même, de manière à surpasser rapi- dement la pression qui existe alors dans la chambre principale 28 du cylin- dre, cette invers'on des pressions relatives qui existent dans les chambres 23 et 28 a peu d'effet sur le tourbillon d'air comprimé dans la chambre 23 à cette dernière période de la course de compression.
C'est parce que le volume résiduel provenant du jeu dans,la chambre 28 à cet instant est si petit et que la fraction de temps est si cour- te que le seul trouble de fonctionnement possible se produit dans le passage 29 et à la périphérie de la masse d'air tourbillonnante immédiatement voisine de l'entrée du passage.
La force vive de la masse d'air entraînée dans un mouvement de rotation dans la chambre 23 l'emporte effectivement sur la perturbation loca- lisée à l'entrée du passage et maintient ainsi la régularité du tourbillon d'air comprimé- Finalement, le mouvement du piston 12 jusqu'au point mort haut,avec seulement un jeu mécanique depuis la culasse 16, empêche effecti- vement tout écoulement en retour appréciable depuis la chambre auxiliaire 23 par le passage 29 dans l'intérieur de la chambre principale du cylindre jus- qu'à ce que le piston ait passé par le point mort haut.
A cet instant, l'in- jection se trouve terminée dans la chambre auxiliaire 23, même dans le cas d'un fonctionnement à pleine charge, et il en résulte que le tourbillon d'air comprimé maintenu a assuré la carburation de l'air comprimé dans le rapport désiré air-carburant pendant toute la durée de l'injection.
Quand l'injection commence au cours de chaque cycle, l'allumage électrique sensiblement immédiat de la première fraction de carburant injecté amorce la combustion et un¯ front de flamme s'établit dans la chambre auxiliai- re 23, front de flamme qui s'étend d'une manière générale à travers un côté de la chambre de combustion en forme de disque, entre la bougie d'allumage et l'axe du cylindre Ce front de flamme se déplace à grande vitesse dans le sens opposé au sens du tourbillon d'air. Normalement, la vitesse de pro- pagation de là flamme a tendance à dépasser la vitesse du tourbillon d'air, mais la vitesse de la flamme est retardée par le tourbillon d'air et éga- lement par la rencontre d'un mélange extrêmement riche à mesure qu'il tend à s'approcher de plus près de la pointe de l'ajutage.
Le résultat pratique est alors de maintenir le front de flamme dans une position relativement fixe par rapport à la paroi du cylindre, à la bougie et à l'ajutage, bien que le front de flamme se déplace à une vitesse élevée par rapport au tourbillon d.'air.
Etant donné qu'il n'y a sensiblement pas de brouillage avec le tourbillon ré- gulier dans la chambre auxiliaire 23 pendant cette période d'injection et de combustion et que les additions successives d'air tourbillonnant comprimé sont carburées dans un rapport désiré air-carburant immédiatement, en avant de ce front de flamme pendant Inachèvement de la période d'injection, l'effet du front de flamme établi en cours de déplacement qui donne lieu à une combus-
<Desc/Clms Page number 6>
tion exempte de cognement se trouve maintenu jusqu'après l'achèvement de l'in- jection au cours de chaque cycle et que le piston ait dépassé la position de point mort haut.
Le piston est alors entraîné dans sa course motrice, la sou- pape d'échappement 27 s'ouvre et l'échappement s'effectue au cours de la cour- se de retour du piston; la soupape d'échappement se ferme et la soupape d'ad- mission s'ouvre au cours de la course d'aspiration afin de remplir le cylindre avec une charge d'air frais et le cycle à quatre temps se répète alors.
La description particulière qui va suivre est donnée à titre d'exemple non limitatif de mise en oeuvre de.'la présente invention. La chambre principale du cylindre 28 présente un diamètre de 82 mm 5 et le pis- ton 12 a une course de 114 mm 3 donnant une cylindrée de 614 cm3. La chambre de combustion auxiliaire 23 présente un diamètre de 76 mm 19 et'une épaisseur de 12 mm 70, donnant un volume de 58 cm3.
Etant donné que le piston 12 présen- tait seulement un jeu mécanique à partir de la culasse 16, on a obtenu les données suivantes dans le cas d'un espace nuisible au-dessus du piston exprimé en centimètres cubes dans la chambre principale 28 du cylindre pour les posi- tions données du piston en degrés angulaires de manivelle avant et après le point mort haut, ainsi que les pressions qui existent dans la chambre prin- cipale 28 de cylindre au-dessus des pressions qui existent au même instant dans le cycle du moteur dans le cas d'une marche normale, c'est-à-dire sans allumage, pour deux rapports différents combustible-air avec une avance à l'in- jection de 50 .
EMI6.1
<tb>
Ecart <SEP> angulaire <SEP> de <SEP> Espace <SEP> nuisible <SEP> Pression <SEP> en <SEP> kgs <SEP> par <SEP> cm2 <SEP> en <SEP> cas <SEP> d'allu-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> manivelle <SEP> en <SEP> degrés <SEP> au-dessus <SEP> du <SEP> : <SEP> mage <SEP> au-dessus <SEP> de <SEP> la <SEP> pression <SEP> du <SEP> moteur
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> piston <SEP> dans <SEP> la <SEP> : <SEP> fonctionnant <SEP> normalement. <SEP> Fonctionnement
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> chambre <SEP> princi- <SEP> : <SEP> par <SEP> combustion <SEP> sans <SEP> cognement <SEP> avec <SEP> un
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> pale <SEP> 28 <SEP> en <SEP> cen- <SEP> : <SEP> réglage <SEP> de <SEP> l'injection <SEP> à <SEP> 50 <SEP> avant <SEP> le
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> timètres <SEP> cubes <SEP> point <SEP> mort <SEP> haut.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
: <SEP> (volume <SEP> engendré:
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> par <SEP> le <SEP> déplace- <SEP> : <SEP> :
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> s <SEP> ment <SEP> du <SEP> piston <SEP> :: <SEP> Rapport <SEP> Rapport
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> 615 <SEP> cm3) <SEP> carburant <SEP> = <SEP> 4 <SEP> carburant <SEP> = <SEP> 8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> air <SEP> 100 <SEP> air <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> : <SEP> :
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 20 <SEP> avant <SEP> le <SEP> point <SEP> : <SEP> :
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mort <SEP> haut <SEP> 18 <SEP> 2,81 <SEP> 2,81
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> -d - <SEP> 3,4 <SEP> 16,52 <SEP> 22,14
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0 <SEP> point <SEP> mort <SEP> haut <SEP> 0 <SEP> : <SEP> 24,25 <SEP> : <SEP> 33,74
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> :
<SEP> :
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> après <SEP> le <SEP> point <SEP> :
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mort <SEP> haut <SEP> 1,68 <SEP> 25,305 <SEP> 35,50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> : <SEP> :
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 20 <SEP> -d - <SEP> 18 <SEP> 20,03 <SEP> 29,17
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 40 <SEP> -d - <SEP> 85,5 <SEP> :
<SEP> 11,24 <SEP> 16,52
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> -d - <SEP> 177 <SEP> 6,678 <SEP> la,19
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Les demandes précédentes montrent que lorsqu'on fait fonctionner le moteur suivant le principe de la combustion sans cognement comme décrit antérieurement, en utilisant sensiblement l'avance maximum à l'injection de 50 avant le point mort haut, la pression due à la fois au déplacement du piston et à la combustion à 20 avant le point mort haut est supérieure de 2,8.kg/cm2 seulement à la pression du moteur en marche normale, cette dernière pression
<Desc/Clms Page number 7>
étant due à la compression entraînée par le déplacement du piston seul.
Cela est vrai dans le cas à la fois d'un rapport en poids carburant-air de 4/100 et d'un rapport en poids carburant-air de 8/100,ce qui comprend la plus grande partie de la gamme des rapports utilisés normalement. Cela prouve que l'élévation de pression due à la combustion pendant les premiers 30 de la période d'injection apparaît à une allure relativement basse;
et qu'un excès de pression de 2,8 kg/cm2 dans la chambre principale 28 de cylindre au-dessus de celle qui existe dans la chambre auxiliaire 23, lorsque le moteur tourne normalement, entraîne une contre-pression dans la chambre principale 28 du cylindre jusqu9à ce que le piston se soit déplacé au delà de 20 avant le point mort haut au cours de sa course de compression lorsque le moteur fonctionne avec lallumage. Lorsque le piston se trouve à 20 du point mort haut, l'es- pace nuisible au-dessus du piston de la chambre 28 est alors seulement de 18 cm3, le volume de la chambre auxiliaire 23 étant seulement de 58 cm3. Cela signifie que le piston a refoulé la totalité, sauf environ 23,
8 % de la masse d'air dans la chambre auxiliaire 23 à 20 avant le point mort haut. Par con- tre, à 40 avant le point mort haut ou à 40 après le point mort haut, l'es- pace -nuisible au-dessus du piston dans la chambre 28 est de 85,4 cm3 volume supérieur au volume de la chambre auxiliaire. Ce dernier volume représente une proportion suffisante de la masse d'air totale pour queune surpression dans la chambre auxiliaire 23, surpression due à la combustion et supérieure à la pression qui existe dans la chambre principale du cylindre 28, refoule les gaz en arrière à travers le passage 29,ce qui est de nature à contrarier le tourbillon d'air comprimé et Inaction du front de flamme désirée dans la chambre auxiliaire 23.
En maintenant la pression dans la chambre principale 28 à une valeur supérieure à celle qui existe dans la chambre auxiliaire 23 pendant cette période critique, ce brouillage est efficacement évité.
Entre 20 avant le point mort haut et 10 avant le point mort haut, la pression due à la combustion s'élève très rapidement comme le mon- tre le tableau, surpassant de 16, 52 kg/cm2 la pression d'un moteur fonction- nant normalement pour un rapport carburant-air,égal à 4/100 et surpassant de 22,14 kg/cm2 celle d'un moteur fonctionnant normalement avec un rapport car- burant-air égal à 8/100 à 10 avant le point mort haut. Toutefois, pendant cette période, 1-'espace nuisible au-dessus du piston dans la chambre 28 est assez petit si on le compare au volume de la chambre auxiliaire et varie de 18 cm3 à 20 avant le point mort haut jusqu'à 3,28 cm3 pour 10 avant le point mort haut. Ce dernier espace nuisible n'est sensiblement pas supérieur à celui qui existe dans le passage 29.
Pour cette raison, la surpression dans la chambre auxiliaire 23 due à la combustion pendant cette période peut donner naissance tout au plus à une turbulence dans le passage 29 et à la périphérie extérieure du tourbillon d'air immédiatement opposé au passage 29. La force vive de l'air tourbillonnant rapidement dans la chambre 23 pendant cette pé- riode est suffisante pour l'emporter largement sur l'effet de cette turbulen- ce et le tourbillon d'air régulier se maintient.
Le mouvement final du piston vers le point; mort haut avec, seu- lement, le jeu mécanique à partir de la culasse du cylindre, empêche alors efficacement tout écoulement en retour, tandis que l'élévation de la pres- sion de pointe produite par la combustion est atteinte pour le cycle Otto ty- pe, ceci se produisant à environ 5 après le point mort haut, comme on le voit sur le tableau.
Les données qui précèdent montrent clairement qu'un tracé du pas- sage 29 produisant une surpression susceptible d'être atteinte rapidement dans la chambre principale 28 du cylindre par rapport à la pression qui règne dans la chambre auxiliaire 23 suffit pour maintenir le tourbillon d'air comprimé et la combustion du front de flamme désirée dans l'espace auxiliaire 23 pen- dant toute la durée de la période critique tant qu'il subsiste dans la chambre 28 un espace nuisible suffisant pour empêcher un écoulement en sens inverse.
Grâce à cela, il n'y a pas de difficulté pour maintenir le tourbillon d'air régulier et la combustion du front de flamme puisque l'espace nuisible dans
<Desc/Clms Page number 8>
la chambre 28 est alors trop petit et la force vive du tourbillon d'air suf- fisamment grande. la période critique, du fonctionnement, période pendant laquelle la pression dans la chambre principale 28 devrait être supérieure ou au moins égale à la pression dans la chambre auxiliaire 23, se place ainsi entre l'instant du début de l'injection et aux environs de 25 à 20 avant le point mort haut.
La surface transversale maximum pratique du passage 29 pour l'exem- ple particulier précité est d'environ 0,84 cm2. Ce maximum est limité par la réduction nécessaire pour produire une surpression dans la chambre princi- pale 28 dépassant la pression qui existe dans la chambre auxiliaire 23 d'en- viron 1,75 kg/cm2. la section transversale minimum du passage 29 pour éviter des pertes par pompage excessives est d'environ 0,58 cm2. Cela donne un ré- trécissement notable du passage 29 capable de créer une surpression dans la chambre principale 28 de cylindre dépassant la pression qui existe dans la chambre auxiliaire 23 d'environ 3,5 kg/cm2. La gamme des dimensions du passa- ge nécessaire pour faire naître cette gamme de surpressions fait surgir une autre difficulté, qui est la rapidité désirée du tourbillon d'air.
Dans l'exem- ple particulier précité, où le passage pénètre suivant une tangente au cercle extérieur ou périphérique de la chambre auxiliaire 23, la rapidité théorique du tourbillon d'air,en supposant un rendement tourbillonnaire de 100%, s'é- tablit par le calcul à 22 tours par tour de moteur quand on utilise la section maximum du passage de 0,84 cm2 et à 32 tours par tour du moteur quand on uti- lise la surface minimum de passage de 0,58 cm2. En fait, le frottement et l'inertie sont susceptibles de réduire le rendement du tourbillon au point de l'abaisser jusqu'à environ 75 %; cela donne une gamme réelle de rapidité du tourbillon d'air s'étendant de 16,5 à 24 tours par tour de moteur.
Ces valeurs se placent au-dessus de la gamme désirée étant donné que ces vitesses de tourbillon plus élevées exigent une vitesse d'injection si rapide qu'il s'ensuit un fonctionnement brutal du moteur. La vitesse du tourbillon est main- tenue entre des limites d'environ 4 à 15 rotations par tour de moteur, de pré- férence vers 8 à 12 rotations, exigeant une durée d'injection à pleine charge d'environ 45 à 30 angulaires de manivelle.
A la suite d'essais réels effectués sur les vitesses de tour- billon avec une chambre auxiliaire en forme de disque comme représentés sur les figures 1 et 2, on a reconnu que l'équation suivante est applicable :
EMI8.1
où S est la vitesse de tourbillon désirée, Smax est la vitesse de tourbillon maximum atteinte lorsque l'on dispose le passage tangentiellement au cercle extérieur ou périphérie de la chambre auxiliaire, d est le diamètre de la chambre auxiliaire et d' est le diamètre d'une circonférence concentrique à l'intérieur de la chambre auxiliaire à laquelle est tangent l'axe du passage.
Aussi,l'entrée du passage étant décalée par rapport à la chambre auxiliaire de manière que l'axe du passage soit tangent à un cercle concentrique de diamètre d' satisfaisant à là-relation nécessaire avec le diamètre d de la chambre auxiliaire pour ramener Smax à S, on obtient la vitesse de tourbillonnement plus faible désirée tout en conservant le caractère de surpression décrit plus haut. Par exemple et dans un cas extrême avec la section transversale minimum du passage de 0,58 cm2 en vue d'obtenir une vitesse de tourbillonnement de 8 rotations par tour de moteur, 1-'axe du passage est rendu tangent à un cercle inscrit de la chambre auxiliaire présentant un diamètre égal aux 8/24 de 76,2 mm, c'est-à-dire de 25,4 mm (en supposant un rendement tourbillonnaire de 75%).
Le rendement tourbillonnaire réel peut être rapidement déterminé par des méthodes connues pour toute disposition ou construction particulière de moteur et la mise en place du passage pour l'obtention de la vitesse de tourbillon désirée peut être alors déterminée de la manière ci-dessus.
<Desc/Clms Page number 9>
Les calculs pour l'étude du présent moteur sont basés sur les équations suivantes, qui ont été développées en vue de résoudre les problèmes entièrement nouveaux exposés ici Inéquation (1) ci-dessous a été obtenue comme approximation en supposant que, pendant la course de compression du piston, la densité de l'air dans la chambre principale de cylindre reste la même que la densité de l'air dans la chambre auxiliaire de combustion; dans ces conditions g
EMI9.1
où U est la vitesse du courant d'air à travers le passage,
S est'la vitesse moyenne du pistoh,
Ap est la surface du piston..
At est la surface du passage,
Q est 1?angle du vilebrequin à partir du point mort bas et
R est le taux de compression.
En se reportant à la figure 7, la courbe A a été tracée pour l'exemple par- ticulier précité pour le moteur représenté sur les figures 1 et 2 avec un taux de compression de 10 : 1. Cela montre que la vitesse de l'écoulement d'air à travers le passage lorsque le moteur est en marche normale monte rapidement jusque à environ 35 avant le point mort haut et ensuite baisse rapidement.
En utilisant les valeurs de la vitesse de l'air ainsi obtenues, on peut alors calculer la chute de pression à travers le passage pour toute position angulaire de la manivelle à partir de l'équation (4) ci-dessous.
Celle-ci est obtenue en utilisant la formule (2) p = 1/2xU2 où p est la chute de pression à travers le passage,, x est la densité de l'air, et
U est la vitesse de l'air.
En remplaçant dans Inéquation (2) la valeur de U tirée de l'équa- tion (1) et en ramenant la densité aux conditions normales à l'aide de la for- mule
EMI9.2
où M est la masse d'air,
D est le déplacement du piston,
V est le volume de la chambre auxiliaire, et i est la densité dans les conditions initiales, ou bien au point mort bas on obtient l'équation suivante :
EMI9.3
En se reportant de nouveau à la figure 7, on voit que les valeurs de la chute de pression à travers le passage pour cet exemple particulier sont tracées pour les différentes positions angulaires de la manivelle suivant la courbe B.
Cela montre que la chute de pression à travers le passage qui re- présente la surpression dans la chambre principale de cylindre par rapport à la pression qui existe dans la chambre auxiliaire lorsque le moteur fonction- ne normalement est assez faible tant que le piston n'a pas dépassé 90 avant le point mort hauts commence à croître assez rapidement vers 60 avant le point mort hauts atteint une valeur élevée intéressante vers 50 avant le point mort haut et présente un maximum à environ 25 avant le point mort haut,pour tomber
<Desc/Clms Page number 10>
ensuite très rapidement. Mais les valeurs sont toutes élevées pendant la période critique qui s'étend depuis le début de l'injection jusqu'à au moins 20 avant le point mort haut.
Il s'ensuit qu'en donnant au passage la section transversale nécessaire pour produire une surpression maximum (chute de pression à travers le passage) d'environ 1,75 à 3,50 kg/cm2, il est bien évident que la surpression nécessaire se trouve maintenue pendant la période critique.
La vitesse du tourbillon dans la chambre auxiliaire pour les différentes positions angulaires de la manivelle se calcule d'après l'équation suivante
EMI10.1
où Se est le nombre de rotations de l'air dans la chambre auxiliaire par tour de moteur, et les autres symboles ont la même signification que ci-dessus.
En se reportant à nouveau à la figure 7, on voit que la vitesse de tourbillon dans la chambre auxiliaire pour les différentes positions angu- laires de la manivelle dans cet exemple particulier se trouve tracés suivant la courbe C, d'après l'équation (5). On remarquera que la vitesse de tourbil- lon du moteur lorsqu'il tourne normalement augmente lentement jusqu'à un maxi- mum situé vers 15 avant le point mort haut et ensuite diminue seulement lé- gèrement autour du point mort haut. Vers 50 avant le point mort haut, la vitesse du tourbillon atteint environ les 2/3 de son maximum, et, pendant toute la période d'injection, la vitesse du tourbillon possède une valeur élevée.
Il doit être entendu que l'accroissement de la vitesse du tourbillon aussi bien que l'accroissement de la densité pondérale de 1'airs pendant la'pério- de d'injection, peuvent être compensé par un accroissement de la vitesse d'in- jection du carburant pendant chaque cycle, de manière à charger de carburant les injections successives d'air dans un rapport déterminé carburant-air.
Bien que la courbe précédente de la vitesse de tourbillonnement ait été tracée en supposant un rendement tourbillonnaire de 100% et que le passage est tangent à la périphérie de la chambre auxiliaire, elle permet d'é- valuer d'une façon très approchée les vitesses de tourbillonnement réelles en calculant les rendements réels de tourbillonnement et en y appliquant une cor- rection correspondante à et également une correction pour le décalage de l'axe du passage, à partir de la tangente à la chambre auxiliaire, comme on l'a dé- crit ci-dessus.
En outre, lorsque l'on parle de vitesses de tourbillonnement, il y a lieu de noter que c'est la vitesse moyenne de tourbillon pendant la période d'injection qui est importante, et c'est à cette valeur moyenne que l'on se rapporte, sauf indications contraires mentionnées dans le texte.
Dans les exemples précédents qui reposent sur les calculs et les courbes étudiées ci-dessus, il y a lieu de noter que les valeurs données s'appliquent seulement pour un taux de compression de 10 :1 et une vitesse de moteur de 1800 tours/minute. Mais les calculs pour un projet peuvent être effectués de manière semblable pour d'autres taux de compression et d'autres vitesses de moteur. Dans le cas d'un moteur à vitesse variable, le problème est quelque peu plus compliqué, vu que la chute de pression à travers le pas- sage varie comme le carré de la vitesse du piston.
Pour cette raison, la vi- tesse de régime du piston est ordinairement choisie pour les calculs.de pro- jets comme représentant une valeur moyen-ne d'utilisation maximum..Le présent moteur est ordinairement établi comme un moteur à vitesse lente ou moyenne, par exemple un moteur présentant une vitesse de régime d'environ 1800 tours/
<Desc/Clms Page number 11>
minute avec une vitesse supérieure maximum d'environ 2400 tours/minute. En outrele fonctionnement au ralenti ouà vitesse lente a lieu lorsque le moteur fonc- tionne à environ un minimum de 1200 tours/minute.
Dans l'exemple particulier précité, il y a lieu de noter que la. gamme de surfaces de passage nécessaire pour produire, une surpression de 1,75 à 3,50 kg/cm2.dans la chambre principale de cylindre au-dessus de celle qui existe dans la chambre auxiliaire, est fournie par un passage de section transversale circulaire présentant un diamètre variant entre la,41 mm et 8,63mm.
En général, la surface de passage variera selon l'équation (4) ci-dessus pour maintenir la chute de pression maximum à travers le passage à la valeur néces- saire.
Il doit être entendu que le passage n'a pas besoin d'être circu- laire transversalement mais peut être elliptiquele grand axe s'étendant gé- néralement à travers l'épaisseur de la chambre auxiliaire dans le plan de la figure 2.
L'axe central du passage sera ordinairement tangent à un cercle concentrique de la chambre auxiliaire présentant un diamètre variant de 1/2 aux 3/4 environ de diamètre de la chambre auxiliaire.
Les figures 3 et 4 donnent à titre d'exemple une variante de mise en oeuvre de la présente invention qui s'applique au cycle à deux temps. Dans ce cas, le cylindre principal 40 est percé d'une série circulaire d'orifices d'admission d'air 41 situés quelque peu au-dessus de la partie supérieure du piston 42 au moment où ce dernier est au point mort bas.
La chambre auxiliai- re de combustion 44 est montée verticalement sur le côté du cylindre 40 et est reliée à la chambre principale de cylindre 45 par un passage 46 s'étendant horizontalement et s'ouvrant tangentiellement à un cercle inscrit dans la cham- bre de combustion auxiliaire 47. La chambre 44 présente sur ses parois laté- rales opposées de passages d'échappement 48 et 49 réglés par deux soupapes d'échappement jumelées 50 et 51, respectivement. La chambre 44 porte un aju- tage d'injection de carburant 52 et une bougie d'allumage 53 situés dans le rapport général déjà décrit ci-dessus à propos des figures 1 et 2.
Dans ce cas, la chambre auxiliaire 47 est d'épaisseur quelque peu accrue, donnant un moteur présentant un taux de compression inférieur de l'ordre d'environ 8 : 1.
Le passage 46 présente une section transversale circulaire et est d'une dimen- sion intermédiaire dans les limites étudées ci-dessus.
Au cours du fonctionnement de ce moteuren supposant que le pis- ton 42 est en train de descendre au cours d'une course motrice$ les deux sou- papes d'échappement 50 et 51 s'ouvrent simultanément à environ 40 avant le point mort bas. Le piston 42 découvre alors les orifices d'admission d'air 41 à environ 25 avant le point mort bas, donnant passage à un écoulement d'air vers le haut à travers le cylindre principal 45., écoulement qui entraîne les produits de combustion en tête de la colonne d'air dans un mouvement de cir- culation uniforme à travers le passage 46, la chambre auxiliaire 47et de là au dehors à travers les passages d'échappement 48 et 49 en assurant un balayage efficace.
Les soupapes d'échappement se ferment simultanément à environ 15 après le point mort bas., et le mouvement du piston se poursuivant au cours de sa course de compression recouvre les orifices d'admission d'air 41 à 25 après le point mort bas. Le piston continue ensuite sa course de compression, donnant naissance à un tourbillon d'air comprimé animé d'une grande vitesse dans la chambre auxiliaire 47, de l'ordre d'environ 10 rotations par tour de moteur, en même temps qu'une surpression d'environ 2,81 kg/cm2 dans la chambre principale de cylindre 45 au delà. de la pression qui existe dans .la chambre auxiliaire 47 au moment du début de l'injection à environ 45 avant le,point mort haut.
L'allumage' par étincelle se produit immédiatement en même temps que la combustion du front de flamme dans la chambre auxiliaire 47, comme dé- crit antérieurement.Ç l'injection se terminant à environ 9 avant le'point mort haut dans le cas d'un fonctionnement à pleine charge. Le mouvement final du piston 42 vers la position de point mort haut indiquée en 55 oit il présente
<Desc/Clms Page number 12>
seulement un jeu mécanique avec la culasse 56 produit un effet de "giclage" sur la partie finale de l'air comprimé, effet qui augmente la turbulence et permet un achèvement plus rapide de toute combustion secondaire dans la chambre auxiliaire 47 peu après le point mort haut. Le piston est entraînée en conséquence Vers sa course motrice et le cycle se répète.
Les figures 5 et 6 illustrent à titre d'exemple une autre varian- te de mise en oeuvre de la présente invention qui s'applique également pour le cycle à deux temps. Dans ce cas, le cylindre 60 comporte une série cir- culaire d'orifices d'échappement 61 disposés quelque peu au dessus de la par- tie supérieure du piston 62 lorsque ce dernier se trouve au point mort bas.
Une chambre auxiliaire de combustion 64 présentant la forme d'un disque hori- zontal est montée sur le côté du cylindre 60, cette chambre comportant dans ses parois latérales opposées des passages d'admission d'air 65 et 66 comman- dés par deux soupapes d'admission jumelées 67 et 68, respectivement d'admis- s'on. L'espace de combustion auxiliaire en forme de disque 69 est réuni avec la chambre principale du cylindre 70 par un passage horizontal 71 présentant sensiblement une surface transversale maximum dans les limites précisées ci- dessus et souvent tangentiellement à un cercle inscrit dans l'espace auxiliai- re 69.
La chambre auxiliaire 64 porte à sa périphérie un ajutage d'injection de carburant 72 et une bougie d'allumage 73 dans le rapport de position anté- rieurement décrit.
Au cours du fonctionnement de ce moteur en supposant que le pis- ton 62 soit en train de descendre dans sa course motrice, les orifices d'échap- pement 61 sont découverts environ 30 avant le point mort bas. Les soupapes d'admission jumelées 67 et 68 s'ouvrent alors simultanément environ 20 avant le point mort bas, donnant naissance à un courant de circulation dans un seul sens et entraînant les produits de combustion en avant de la colonne d'air depuis l'espace auxiliaire 69 à travers le passage 71 et, de là, vers le bas à travers la chambre principale de cylindre 70 vers les orifices d'échappement 61.
Le mouvement de montée du piston dans sa course de compression ferme les orifices d'échappement à 30 après le point mort bas et les soupapes d'admis- sion se ferment alors environ 40 après le point mort bas.
Le piston 62 poursuit sa course de compression, donnant naissan- ce à un tourillon d'air comprimé dans l'espace auxiliaire de combustion 69 de l'ordre d'environ huit révolutions par tour de moteur et à une surpression, à l'intérieur de la chambre principale du cylindre 70, au-dessus de la pression qui existe dans l'espace auxiliaire 69 d'environ 1,75 kg/cm2 au début de l'in- jection de carburant qui se produit environ 50 avant le point'mort haut. L'al- lumage par étincelle survient immédiatement en même temps que la combustion caractéristique par front de flamme sans cognement, avec une durée d'injection d'environ 45 pour un fonctionnement à pleine charge.
L'effet de "giclage" décrit précédemment est obtenu à nouveau au moment où. le piston se déplace vers sa position de point mort haut indiquée en 75 avec seulement un jeu mé- canique le séparant de la culasse 76. Le piston est alors entraîné dans sa , course motrice et le cycle se répète.
Sur les figures 8 à 10, on a représenté un cylindre de moteur en 110 avec un piston animé d'un mouvement alternatif 111, un axe de piston 112 et une bielle 113 tournant sur le vilebrequin habituel (non représenté).
Une culasse 115 est fixée à l'extrémité supérieure du cylindre 110, culasse dont la surface inférieure 116 présente seulement un jeu mécanique avec la tête de piston 111 au moment où ce dernier se trouve à la position supérieu- re de point mort représentée sur la figure 10.
Une pièce moulée 118 présentant une chambre auxiliaire cylindri- que de combustion 119 est montée sur la culasse 115 et son diamètre est quel- que peu inférieur au diamètre de la chambre principale de cylindre 120 du - cylindre 110. Dans le mode de construction représenté, la pièce moulée 118 est établie avec une extrémité aplatie venue de fonderie pour la chambre auxi-
<Desc/Clms Page number 13>
liaire de combustion 119 et 1?extrémité opposée est fermée par un couvercle non représentée amovible, ce qui ménage une chambre 119 ayant la forme d'un disque relativement mince et dont l'épaisseur entre les parois latérales oppo- sées aplatiesest très notablement inférieure au diamètre de celle-ci.
Quoi- que le mode de construction représenté avec des parois latérales aplaties constitue un mode préféré de réalisation de la présente invention, il doit être entendu que ces parois latérales peuvent également être convexes ou con- caves ou même- voisines d9une forme sphérique; 1-'expression "en forme de dis-
EMI13.1
que" qui est ui-isée au cours de la description doit être entendue comme seé- tendant à ces constructions et comme désignant le volume délimité par un con- tour géométrique tournant autour de son axe.
La chambre auxiliaire de combus- tion 119 est reliée à la chambre principale 120 de cylindre par un passage de transfert 121 présentant une section transversale, relativement petite dont l'axe 122 est tangent en un point 123 à un cercle inscrit dans l'espace
EMI13.2
119.
En conséquencet au cours de la course de compression du piston Ille l'air qui est en train d9être comprimé dans la chambre principale 12 0 de cylindre est refoulé à travers le passage 121 dans lE' intérieur de la chambre auxiliaire de combustion 119, de manière à provoquer un tourbillon d'air fortement com-
EMI13.3
primé dans cette dernière, dans le sens de la flèche 124 (figure 10 I,e ,e la dsintreauxtiaire de combustion .1g9 y compris le passage 1212) se trouve dans un rapport avec;le volume engendré par le déplacement du piston dans la cham- bre principale 120 de cylindre tel qu'il donne le taux désiré de compression du moteur. Celui-ci est de préférence d'au moins 8 : 1 et généralement com- pris entre 9 : 1 et 13 : 1 environ.
Bien que 13 on puisse utiliser des taux de compression encore plus élevés, ceux-ci exigent la construction massive et lourde caractéristique des moteurs Diesel, et les taux de compression
EMI13.4
ci-dessus permettent 19u+îlisation de la construction essentiellement plus légère des moteurs fonctionnant suivant le cycle dOtto lorsque 1?on utilise les matériaux de construction perfectionnés qu'on peut se procurer actuellement.
la section transversale du passage 121 est établie en accord avec la situation excentrée ou tangente au cercle inscrit de la chambre de combustion auxiliaire 119 pour donner une vitesse de taux de tourbillonnement comprimé à 19 intérieur de la chambre 119 qui est d9environ 4- à 12 tours par tour de moteur et de préférence d'environ 8 à 9 tours par tour de moteur.
Le cylindre 110, la culasse 115 et la pièce moulée 118 comportent des passages pour la circulation de Peau de refroidissement 126, 127 et 128 respectivement. De même,la plaque de fermeture amovible aplatie pour la chambre 119 peut également présenter des passages pour la circulation de l'eau de refroidissement. Comme représentée la culasse 115 présente une ouverture circulaire qui regoit l'extrémité inférieure cylindrique 129 du passage 121.
Comme représenté sur les figures 8 et 9, le cylindre 110 présente
EMI13.5
deux séries opposées d'orifices d?admission d9air 130 et 131 respectivement> ménagés dans sa paroijuste au='dessus du piston 111 lorsque ce dernier se trouve au bas de sa course motrice comme représenté sur la figure 8. Les orifices 130 et 131 communiquent avec les tuyauteries d'admission d'air 132
EMI13.6
et 133 rexpeativemént, tes dernières conduisant à une source commune dalimen- tation en air sous pression ou en provenance d9un surecmpresseur.
Comme repré- sentée chaque série opposée d90rifices d9admission d9air qui sont représentés au nombre de trois sont inclinés, leurs axes se coupant en un point de conver- gence 135 situé à la partie inférieure de la chambre principale de cylindre 120, sur 1-'un des côtés du plan vertical diamétral 136 de celle-ci. La paroi du cylindre 110, entre-les deux séries d'orifices d'admission d'air sur ce côté du plan vertical diamétral}, ne présente pas de perforations comme on
EMI13.7
le voit en 137.
Les orifices à9aàmission dair 130 et 131 sont situés prin- cipalement sur ce côté du plan vertical diamétral 136 et le point de conver- gence 135 est, de préférence au moins à environ mi-chemin entre le centre 'de la chambre principale 120 de cylindre et la périphérie de celle-ci et vis- à-vis du centre de la paroi sans perforation 137. Le c lindre 110 présente
EMI13.8
aussi une série d.9orifices d'échappement 138 ménagée a travers la paroi de celui-ci au-dessus du bas du piston 111 et sur le côté opposé de ce plan dia- métral vertical 136 entre les deux séries dorifices d'entrée dair 130 et
<Desc/Clms Page number 14>
131.
Les orifices d'échappement 138 s'ouvrent dans une tuyauterie d'échappe- ment 139 qui est reliée aux tuyaux d'échappement et au pot d'échappement ha- bituels qui ne sont pas représentés.
Comme on le voit sur la figure 8, les orifices d'échappement 138 s'étendant vers le haut dans la paroi du cylindre au delà des orifices d'ad- mission d'air 130 et 131, de sorte que les orifices d'échappement s'ouvrent d'abord au cours de la dernière partie de la course motrice du piston 111 pour réduire la pression dans la chambre principale 120 de cylindre.
La continua- tion du mouvement vers le bas du piston 111 pendant sa course motrice découvre alors les deux séries opposées d'orifices d'admission d'air 130 et 131 et il en résulte que des courants opposés d'air entrant dans la partie inférieure de la chambre principale cylindrique 120 se rencontrentau point de convergence 135 et sont, par suite, déviés vers le haut sur 1-'un des côtés du plan verti- cal diamétral 136, comme le montrent les flèches 140 (figure 8).
'Cet air de balayage est alors dévié à travers l'extrémité supérieure de la chambre prin- cipale 120 de cylindre par la culasse 115 et de là vers le bas le long du cô- té opposé du plan diamétral vertical 136, comme l'indiquent les flèches 141, pour balayer les produits de combustion hors de la chambre principale 120 de cylindre., au moyen des orifices d'échappement 138. De cette manière, le ba- layage de la chambre principale 120 de cylindre est effectué sans intervention du passage 121; le volume de l'air de balayage introduit au cours de chaque cycle peut être réglé indépendamment de la chambre de combustion auxiliaire 119 pour fournir le rapport de balayage préféré d'au moins 1: 1 et généralement d'une valeur comprise entre 1,2 : 1 et 16 : 1 environ.
En outre., le contrô- le de l'échappement et de l'introduction d'air au cours de chaque cycle est entièrement effectué par des orifices réglés par piston, ce qui rend inutile l'utilisation d'un arbre à cames et d'un mécanisme pour actionner des soupapes placées en tête.
Un ajutage d'injection de carburant 144 est monté dans la pièce moulée 118 et s'étend à travers la paroi périphérique de la chambre auxiliaire 119, ajutage qui présente un ou des orifices de pulvérisation dirigés de ma- nière à faire jaillir un jet pulvérisé de carburant 145 (figure 10) d'un côté d'un diamètre 146 de la chambre 119 en forme de disque et dans la direction du tourbillon d'air. Le jet pulvérisé est,, de préférence.. en forme de cône.* de manière à remplir sensiblement l'épaisseur de la chambre 119 en forme de disque et le jet pulvérisé 145 est dirigé plus vers la périphérie de la cham- bre cylindrique que vers le centre de celle-ci, comme le montre clairement la figure 10.
Il doit être entendu que l'ajutage de carburant 144 est relié en 147 à une canalisation d'injection convenable qui conduit vers une pompe à carburant d'un modèle courante entraînée en synchronisme avec le moteur et à la vitesse de celui-ci s'il s'agit d'un cycle à deux temps. Cette pompe présente des dispositifs pour commander et régler l'instant du début de l'injection et la durée d'injection au cours de chaque cycle selon la charge du moteur.
L'ajutage 144 pénètre de préférence dans la périphérie de la chambre 119 en forme de disque sous un angle d'environ 145 à 220 par rapport au mouvement tourbillonnant en provenance de l'entrée du passage 121; comme représenté sur la figure 10, l'ajutage 144 est sensiblement diamétralement op- posé à l'entrée du passage 121.
Une bougie d'allumage 149 est également montée dans la pièce mou- lée 118 et s'étend à travers la périphérie de la chambre 119 en un point à moins de 90 par rapport au déplacement tourbillonnant en provenance de la pointe de l'ajutage d'injection de carburant 144 et, de préférencey à une va- leur de 40 à 70 de celle-ci.
Cette bougie d'allumage est reliée par un con- ducteur 150 à un système d'allumage de modèle courant possédant un distribu- teur entraîné en synchronisme avec le moteur, ce qui donne une étincelle d'une intensité suffisante pour l'allumage aux électrodes 151 à environ 4 à 12 an- gulaires par rapport à la manivelle suivant le début de l'injection en prove- nance de l'ajutage 144. Comme les circuits d'allumage du modèle courant don- nent lieu à une étincelle d'une intensité susceptible de produire un allumage d'une durée d'environ 5 à 15 angulaires par rapport à la manivelle, le régla-
<Desc/Clms Page number 15>
ge de l'étinelle peut être commodément fait pour qu'elle coïncide sensiblement avec l'avance à 1-'injection.,
et une' étincelle d'une intensité susceptible de produire l'allumage sera alors disponible à l'instant où la première fraction de carburant injecte;, en provenance du jet pulvérisé 145 sous forme d'un mé- lange combustible, entre en contact avec les électrodes 151. Cela donne lieu à un front de flamme indiqué en 153 (figure 10) qui s'étend à travers ledit côté de la chambre 119 de combustion en forme de disque et qui se déplace en sens contraire du tourbillon d'air.
L'injection se poursuit ensuite au cours de chaque cycle immédiatement en avant du front de flamme 153 pour constituer progressivement des additions d'un mélange combustible d'air et de vapeur de carburant, additions qui sont allumées par le front de flamme et qui brû- lent sensiblement aussi rapidement qu'elles se forment les produits de com- bustion qui en résultent indiqués en 154 s'éloignant en tourbillonnant de l'emplacement du front de flamme.
Dans le fonctionnement de ce moteur suivant le principe de la combustion sans cognement, en supposant que le piston 111 soit en train de descendre au cours de sa course motrice les orifices d'échappement 128 sont découverts à 30 environ avant le point mort bas. Les orifices d'admission d'air opposés 130 et 131 sont ensuite découverts à 20 environ avant le point mort bas donnant lieu à un balayage convergent qui entraîne les produits de combustion provenant du cycle précédent hors de la chambre de combustion prin- cipale 120 par les orifices d'échappement 138. Au. cours de la course de com- pression de retour du piston 111,
les orifices d9admission d'air et les ori- fices d'échappement sont fermés successivement et l'air subsistant dans la chambre principale 120 de cylindre est alors comprimé}, ce qui amorce une cir- culation d'air comprimé en provenance de la chambre principale de cylindre 120 à travers le passage 121, tangentiellement à la chambre auxiliaire de com- bustioh 119, et ce qui crée un tourbillon d'air à grande vitesse dans cette dernière.
A environ 75 à 20 avant le point mort haut de la course de compres- sion, l'injection de carburant dans l'intérieur sur l'un des côtés de l'air tourbillonnant est amorcée par l'ajutage 144. La première fraction de carbu- rant injectée est allumée par l'étincelle de la bougie d' allumage 149 sensi- blement aussitôt qu'un mélange combustible d'air et de vapeur de carburant a été formé à partir de ladite fraction pour établir un front de flamme 153.
Bien que celui-ci ait tendance à se déplacer à une vitesse plus élevée que le tourbillon d'air, ce mouvement normale du front de flamme 153 est gêné par le tourbillon d'air et par la rencontre d'un mélange extrêmement riche au fur et à mesure qu'il approche de l'ajutage de carburant; il en résulte que le front de flamme reste dans une position pratiquement fixe par rapport à la chambre auxiliaire de combustion et à la bougie d'allumage.
En conséquen- ce, l'expression "front de flamme se déplaçant à contre-sens par rapport au tourbillon d'air "telle qu'elle est utilisée dans la présente description doit être entendue comme signifiant que le déplacement est en rapport avec l'air tourbillonnante bien que le front de flamme au cours d'un tel déplacement puisse rester dans une position relativement fixe par rapport à la chambre de combustion auxiliaire.
L'injection de carburant se poursuit à la suite de l'allumage pour développer la puissance nécessaire au cours de chaque cy- cle, cette injection continue de carburaht chargeant progressivement le car- burant des apports frais d'air tourbillonnant à mesure qu'ils se déplacent devant l'ajutage en formant ainsi progressivement des additions d'un mélange combustible d'air et de vapeuns de arburant qui sont allumées par le front de flamme et qui brûlent sensiblement aussi rapidement qu'elles sont produites.
En conséquence, il ne peut se produire un cognement dans le moteur même à des taux de compression élevés et à de forts dosages quelle que soit la qualité du carburant employé. L'injection pour un fonctionnement avec pleine avance est continue pendant un seul tour complet de l'air à l'intérieur de la chambre auxiliaire 119.
Pendant les phases finales de la période d'injection au cours de chaque cycle, le piston 111 a sensiblement achevé son mouvement vers le haut en refoulant ainsi sensiblement la totalité de l'air comprimé en pro- venance de la-chambre principale 120 de cylindre dans le passage de trans-
<Desc/Clms Page number 16>
fert 121 et la chambre auxiliaire de combustion 119.
En raison du fait que l'injection de carburant et la combustion sont amorcées pendant la dernière partie de la course de compression du piston, alors que seulement un petit volume subsiste dans la chambre principale 120 de cylindre et après la création dans la chambre auxiliaire 119 d'un tourbillon d'air à grande vitesse et pré- sentant une force vive notable,, la combustion qui se produit dans la chambre 119 pendant les phases initiales de la période d'injection n'est pas suffisan- te pour troubler la régularité du tourbillon d'air qui s'y trouve.
La vitesse et la durée d'injection au cours de chaque cycle sont réglées en accord avec l'avance à l'injection, de manière à produire la pression maximum de la com- bustion provoquée par étincelle dans le voisinage mais légèrement après le point mort haut de la course de compression du piston pour donner la puissance maximum. A cet instant, il ne reste sensiblement plus d'espace disponible au-dessous du passage 121.
Le résultat net est que la régularité du tourbil- lon d'air à grande vitesse dans la chambre auxiliaire 119, même dans le cas d'un fonctionnement à pleine charge.. est maintenu au cours de chaque cycle jusqu'à achèvement de l'injection, sans occasionner un écoulement perturbateur en sens inverse à travers le passage 121, ce qui assure au cours de chaque cycle la charge en carburant uniforme et progressive de l'air tourbillonnant.
La pression de la combustion entraîne alors le piston lll vers le bas dans sa course motricep en même temps que les produits de la combustion passent de la chambre auxiliaire 119 à travers le passage 121 dans la chambre principale 120 du cylindre après achèvement de l'injection. On remarquera sur la figure 8 que le passage 121 se trouve du même côté du pian vertical diamétral 136 que les orifices d'échappement 138.
En conséquence, au moment de l'ouverture des orifices d'échappement 138 avec chute de pression, le flux final de produits de combustion en provenance de la chambre auxiliaire 119 se trouve dirigé vers le bas et vers les orifices 138, ce qui tend à créer dans la chambre principale 120 de cylindre une circulation dans la même di- rection que celle qui sera provoquée ultérieurement par l'ouverture des orifi- ces d'admission d'air 130 et 131 pour le balayage convergent. Le cycle se répète alors.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.