<Desc/Clms Page number 1>
L'invention concerne un moteur à combustion interne et spéciale- ment un moteur Diesel comprenant une chambre de combustion dans le piston ou dans la culasse du cylindre et un injecteur dans le fond du cylindre, en dehors du centre de la chambre de combustion.
Dans les moteurs à combustion interne de ce genre, pour autant qu'il s'agisse de moteurs Diesel à grande vitesse où une chambre de combus- tion ayant la forme d'un corps de révolution est aménagée dans le piston, il est connu d'employer un procédé d'injection et de formation du mélange qui consiste à'déposer le combustible en une mince pellicule sur la paroi de la chambre de combustion et à imprimer en même temps à l'air qui pénètre dans le cylindre ou la chambre de combustion un mouvement de giration tel que le combustible déposé sur la paroi de la chambre de combustion s'y éta- le par écoulement en une pellicule et soit ensuite détaché graduellement de la paroi à l'état de vapeur,mélangé à l'air et brûlée
Dans les moteurs à combustion fonctionnant suivant ce procédé si plusiuers jets de combustible sont débités par l'injecteur,
ils sont projetés de préférence en éventail sur la paroi de la chambre dé combustion, ces jets se situant alors à l'intérieur d'un plan disposé obliquement ou en substance obliquement dans la direction du mouvement giratoire de l'air, excentriquement par rapport au centre de la chambre de combustion, ou bien sur une nappe conique creuse partant, dans la même direction, de l'embouchar de l'injecteuro Pour produire le mouvement giratoire de la charge d'air dans le cylindre, on emploie de préférence un conduit d'admission qui se raccorde à la soupape d'admission par une spirale.
La chambre de combustion dans lepiston a une forme sphérique ou légèrement aplatie, c'est-àdire ellipsoïdale et l'orifice de ortie de la sphère vers la chambre du cylindre est formé par un passage de communication cylindrique dont la section transversale représente à peu près 65% de la section transversale maximum de la chambre de combustion et la hauteur,15 à 30% du rayon de la chambre de combustion dans la direction de l'axe du pistono
Dans les moteurs à combustion interne connus, la pellicule de combustible dépcsée sur la paroi de la chambre de combustion par un injeoteur à un ou plusieurs jets de combustible ne possède qu'une aire de diffusion relativement faible en comparaison de la surface totale de la paroi de la chambre de combustion.
Il en résulte qu'une partie relativement faible seulement de l'air frais vient,immédiatement après avoir pénétré dans la chambre de combustion, en contact avec la couche de combustible sur la paroi ou avec la partie de la paroi située dans le voisinage immédiat de cette couche de combustible.tandis que la partie de beaucoup la plus grande de l'air frais n'attent la couche de combustible déposée sur la paroi de la chambre de combustion ou ne se mélange à la vapeur de combustible déjà formée que beaucoup plus tard, lorsque l'admission est terminée.
Pour supprimer ces inconvénients, on se propose de rassembler au moyen d'un conduit débouchant tangentiellement dans la chambre de combustion, une grande partie de l'air comburant en un courant fermé qui vient en contact avec le ou les jets de combustible sur leur zone périphérique et balaie le ou les endroits de la paroi de la chambre de combustion recouverts de combustibleo D'une manière semblable, le mélange d'air et de gaz combustible partiellement brûlé est chassé vers l'extérieur, derrière la zone d'impact du combustibleo
Les dispositions conformes à la présente invention consistent à cet effet, en ce que la chambre de combustion aménagée dans le piston présente sur sa paroi périphérique extérieure tournée vers la paroi cylindrique du piston,
un évasement en forme de poche s'élargissant radialement du corps de la chambre vers l'ouverture de la chambre de combustion et passant dans le sens de rotation de l'air d'une brusque échancrure radiale graduellement à la forme fondamentale de la chambre de combustion, une grande partie de l'air tourbillonnant autour de l'axe du cylindre et refoulé de la chambre du cylindre pendant la course de compression passant de la partie échancrée dans la chambre de combustion par l'évasement en forme de poche,
tandis que d'autre ¯part le combustible est injecté de telle -façon qu'un ou plu-
<Desc/Clms Page number 2>
sieurs jets de combustible dirigés dans le sens du tourbillonnement du cou- rant dair frappent la paroi de la chambre de combustion en des points qui sont situés dans l'évasement en forme de poche même, ou immédiatement der- rière cet évasement. La forme fondamentale de la chambre de combustion peut être celle d'un corps de révolution ou une autre forme appropriée par exem- ple une forme carrée ou rhomboïdaleo
La quantité d'air affluant par évasement en forme de poche de l'ouverture de la chambre de combustion est ainsi plus grande que celle qui pénètrerait dans une ouverture purement circulaire de la chambre de combustion en cet endroit.
L'air qui afflue par l'évasement dans la chambre de combustion est dirigé sur la ou les parties de la chambre de combustion qui sont arrosées,de combustibleo De cette façon., quand l'air afflue, une quantité d'air frais plus grande que dans les moteurs connus passe sur la pellicule de combustible déposée sur la paroi de la chambre de combustion, de telle sorte qu'on obtient une vaporisation et un mélange plus rapides du combustible avec l'air.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait quen outre de l'évasement d'entrée d'air en forme de poche de la chambre de combustionon prévoit à l'ouverture de cette chambre dans le sens de l'écoulement de l'air,un second évasement en forme de poche par lequel le mélange d'air et de gaz de combustion sort après l'allumage.
On obtient ainsi pendant la sortie du mélange une vitesse d'écoulement plus grande sur la pellicule de combustible et, par conséquent, une vaporisation plus rapide du combustible adhérant encore à la paroio
L'afflux de l'air dans l'évasement mentionné en premier lieu peut encore être amplifié dans le cas d'une chambre de combustion excentri- que en faisant varier la position de la chambre de combustion par rapport à l'axe du cylindre ce qui constitue une nouveauté vis-à-vis de la dispo- sition connue de la chambre de combustion dont l'axe coïncide avec l'axe du cylindreo Il en résulte que, par exemple dans le cas où la chambre de com- bustion est placée excentriquement dans le piston et son axe est parallèle à l'axe du cylindre,
lorsque l'évaaement d'afflux en forme de poche se trou- ve du côté de la chambre de combustion le plus éloigné de l'axe du cylindre l'afflux d'air par cet élargissement est encore amplifié davantage, tandis que 1?afflux d'air sur le restant de la périphérie de l'ouverture de la cham- bre de combustion est moindre.
En dehors du décalage parallèle de l'axe de la chambre de com- bustion par rapport à l'axe du cylindre, on peut dans les mêmes conditions obtenir un résultat analogue en inclinant l'axe de la chambre de 'combustion par rapport à l'axe du cylindre, le centre de la chambre de combustion pou- vant par exemple rester sur l'axe du cylindreo Dans cette disposition aussi, l'ouverture de la chambre de combustion se trouve dans une position excen- triqueo Si l'évasement d'afflux en forme de poche se trouve sur le cote de l'ouverture de la chambre de combustion le plus élôigaé de l'axe du cylin- dre, on obtient dans ce cas aussi un renforcement de l'afflux d'air par cet évasemento D'autre part, si l'axe de la chambre de combustion n'est pas seu- lement incliné par rapport à l'axe du cylindre,
mais est aussi décalé parallèlement à celui-ci, il se trouve spécialement déjeté par rapport à l'axe du cylindre de telle sorte qu'en outre de l'amplification du mouvement de giration de l'air qui; en résulte, la position de la chambre de combustion peut être choisie de manière à permettre un montage latéral favorable de il* injecteur, ce qui est avantageux au point de vue de la construction.
La construction de la chambre de combustion suivant l'invention peut aussi être combinée avec des dispositions qui ont une action extrême- ment favorable sur la vitesse ou l'énergie cinétique du mouvement de gira- tion de l'air dans la chambre de combustion. A cet effet, suivant d'autres caractéristiques de l'invention, on creuse dans le fond du piston ou dans la calotte du cylindre, à proximité de l'injecteur, un conduit de guidage de l'air en forme de poche qui débouche dans la chambre de combustion tan-
<Desc/Clms Page number 3>
gentiellement dans la direction au mouvement de l'air, ce conduit rassem- blant une partie de 1?air qui pénètre dans la chambre de combustion lors de la course de compression du piston,
en un courant fermé qui contribue à étaler ou diffuser le ou les jets de combustible sur les endroits arrosés de combustible et s'écoule alors sur ces surfaces. Au lieu d'un seul conduit, on peut aussi en prévoir plusieurs qui sont largement décalés les uns par rapport aux autres sur le pourtour de l'ouverture de la chambre de combus- tiono Enfin,, on peut aussi disposer autour de l'ouverture de la chambre de combustion un conduit de guidage d'air ménagé dans le fond du piston et débouchant en spirale dans l'évasement en forme de poche de la chambre de combustion, dans le sens du mouvement giratoire de l'airo
Pour produire une pellicule de combustible étalée dans la plus grande mesure possible sur la paroi de la chambre de combustion, il peut etre très avantageux d'effectuer l'injection en éventail du combustible,
en une nappe conique creusée La particularité de ces jets produits générale- ment par des injecteurs coniques réside dans le fait que le jet central est pauvre et que le combustible est en majeure partie concentré en une nappe conique.
Lorsque la position des jets de combustible dans la chambre de combustion est invariable l'injecteur peut en outre être disposé aussi parallèlement à l'axe du cylindrée De plus, on peut évidemment employer au lieu d'un seul injecteur, plusieurs injecteurs répartis à distances égales ou inégales sur le pourtour de l'ouverture de la chambre de combustion, chacun de ces injecteurs étant de préférence disposé de la manière décrite précédemment pour un injecteur.
Pour le processus de la formation du mélange, il est indifférent que la chambre de combustion se trouve -comme il a été décrit ci-dessus dans le piston ou qu'elle soit dans la culasse du moteuro Il entre donc dans le cadre de l'invention de prendre éventuellement des mesures analogues à celles décrites ci-dessus, également dans le cas d'une chambre de combustion disposée dans la culasse. Ces mesures conduiront à aménager la chambre de combustion dans la culasse à l'image de celle aménagée dans le piston, ceci étant particulièrement applicable aux moteurs à deux temps ou aux moteurs à tiroirs de distribution, où la surface du cylindre dépourvue de soupapes est disponible pour l'aménagement de la chambre de combustion.
Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont représentées à titre d'exemples sur les dessins annexé s,dans lesquels :
Figo 1 est une coupe verticale suivant la ligne 1-1 de la fige 2 à travers un piston de moteur à combustion contenant une chambre de combustion en forme de corps de révolution, avec évasement en forme de poche de l'ouverture de la chambre de combustion, conformément à l'invention, l' injecteur étant en même temps représenté à ttre d'indicatien, en élévation;
Figo 2 est une vue en plan correspondant à la Fige 1, sans l'injecteur;
Figso 3 et 4 montrent la même disposition que les Figso 1 et 2, mais avec un second évasement en forme de poche de l'ouverture de la chambre de combustion;
Fi go 5 est une coupe longitudinale du piston pourvu d'une chambre de combustion affectant la forme d'un corps de révolution, dans le cas où l' axe de cette dernière est décalé par rapport à l'axe du cylindre et est en outre incliné d'un certain angleo ,
Fige 6 est une vue en plan semblable à la Figo 2, mais montrant un conduit de guidage supplémentaire pour l'air comburant dans le fond du piston;
Figo 7 est une vue en plan semblable à la Figo 6, mais où le conduit de guidage de l'air comburant dans le fond du piston s'étend en spirale autour de l'ouverture de la chambre de combustion;
<Desc/Clms Page number 4>
Figo 8 est une coupe longitudinale, suivant la ligne A-A de la fig. 9,d'une chambre de combustion aménagée dans le piston et présentant les caractéristiques de l'invention, sans affecter la forme d'un corps de révolution et où il est fait usage de plusieurs injecteurs;
Figo 9 est une vue en plan correspondant à la Figo 8;
Fige 10 est une vue schématique en élévation, partiéllement en souped'un moteur à combustion interne avec une chambre-de combustion en forme de corps de révolution présentant les caractéristiques de l'invention, disposée dans la culasse du moteur au lieu d'être dans le piston;
Figo 11 est une projection de la disposition de la chambre de combustion suivant la Fige 10 , sur le plan du joint de culasse B-B, dans le sens indiqué par les flèches,,
Dans les moteurs à combustion interne dont les parties sont représentées sur les dessins schématiquement, le piston 1 est pourvu d'une chambre de combustion 2 dont la forme fondamentale est celle d'un corps de révolution, par exemple une sphère, avec une petite partie cylindrique supérieure 3;
l'axe 4 de la chambre de combustion 2 est décalé d'une certaine distance 3 par rapport à l'axe 5 du cylindrée Sur le côté de la chambre de combustion le plus éloigne de l'axe 5 du'cylindre, un élargissement en forme de poche 6 s'évasant dans le sens radial est ménagé dans la parôi de la chambre de combustion depuis le fond de celle-ci jusqu'à son ouverture en partant d'une brusque cavité radiale 7 pour se raccorder graduellement à la courbe fondamentale en forme de corps de révolution de la chambre de com- bustionô Au-dessus de l'élargissement 6 se trouve l'injecteur 8 qui projette le combustible de préférence en plusieurs jets, par exemple deux jets 9, 10 sur la paroi de la chambre de combustion, de telle façon que les points d'impact 11,
12 se trouvent encore à l'intérieur de l'évasement en forme de poche 60 L'injecteur 8 est disposé obliquement et pourvu d'un orifice d'injection 8a ou de plusieurs orifices d'injection, d'où les jets de combusti- ble 9, 10 partent dans la direction voulue pour rencontrer la paroi de la chambre de combustion.
Il ne faut tenir compte que de la position du jet de combustible et non de la position de l'injecteur proprement dit, ou du, porteinjecteur= On reste donc dans le cadre de l'invention, en plaçant l'axe de 1 injecteur ou l'axe du porte-injecteur parallèlement à l'axe du cylindre si les jets 9,10 ne changent pas de positions
L'air frais est animé pendant la course de compression d'un mouvement de rotation autour de l'axe 5 du cylindre qui lui est imprimé d'une manière connue en soit par l'admission tangentielle dans le cylindre au moyen d'une soupape d'admission à champignon, d'un conduit d'admission en spirale, ou l'équivalent. Ce mouvement giratoire de l'air est indiqué sur la fig. 2 par la flèche 13.
Une grande partie de l'air refoulé du cylindre pendant la course de compression afflue ainsi dans le sens de la flèche 14 par l'évasement en forme de poche 6 dans la chambre de combustion 2 et lèche les surfaces d'impact du combustible 11,12. Après l'allumage, un mélange de gaz de combustion et d'air sort, par le même évasement en forme de poche 6,de la chambre de combustion dans le sens de la flèche 15, et lèche ainsi encore une fois, dans une plus forte mesure, les surfaces 11, 12 mouillées de combustible, de la paroi de la chambre de combustion, de telle sorte qu'il se produit une vaporisation rapide des restants de combustible adhérant encore à la paroi.
Suivant une forme d'exécution avantageuse de l'invention, un second élargissement en forme de poche 6a peut être prévu, à l'orifice de la chambre de combustion comme le montrent les Figso 3 et 4, immédiatement derrière l'élargissement d'afflux 6, dans le sens de l'écoulement de l'air.
L'élargissement 6a est alors disposé de préférence sur le côté de la chambre de combustion le moins éloigné de l'axe 5 du cylindre. Après l'allumage, un mélange d'air et de gaz de combustion sort alors de préférence dans le sens de la flèche 15a de ce second élargissement en forme de poche en lèchant les surfaces d'impact du combustible 11. 12 cet élargissement 6a présentant de son coté une forme appropriée à la technique de l'écoulement
<Desc/Clms Page number 5>
des gaz On obtient ainsi, pendant la sortie du mélange, une plus grande vitesse d'écoulement de celui-cisur la pellicule de combustible et, par conséquent,une vaporisation accélérée du combustible adhérant encore à la paroio
La Fig.
5 montre que l'axe 4a de la chambre de combustion 2, au lieu de la position parallèle à l'axe 5 du cylindre de l'axe 4 de la chambre de combustion que montre la disposition suivant les Figso 1 à 4, peut également former avec l'axe 5 du cylindre un angle ss o Cette inclinai- son de la chambre de combustion peut être avantageuse en vue d'augmenter la vitesse de giration de l'air aussi bien dans le cas de la disposition concentrique que dans le cas de la disposition excentrique de la chambre de combustion.
L'injecteur 8 est aussi incliné par rapport à l'axe 5 du cylindre; il pourrait toutefois être disposé tout aussi bien parallèlement à l'axe 5 du cylindre,à condition de conserver la position des jets 9 , 10 dans la chambre de combustiono
Dans la forme d'exécution suivait la Figo 6, qui n'est repré- sentée qu'en plan, un conduit de guidage de l'air 16 est ménagé dans le fond du piston et a pour effet de conduire l'air sur les jets de combustible 9, 10 ou les surfaces d'impact 11, 12. dans le sens du mouvement giratoire de l'air 13, comme c'est indiqué par ia flèche 17. Le conduit 16 part du fond de la chambre de combustion, est quelque peu incurvé dans le sens du mouvement giratoire de l'air et débouche tangentiellement à la paroi de la chambre de combustion 2 dans l'évasement en forme de poche 6.
La sortie du mélange d'air et de gaz combustible partiellement brûlé s'effectue aussi dans le sens de la flèche 15 et par un élargissement en forme de poche 6a conforme à la disposition suivant les Figso 3 et 4, qui favorise la sortie du mélangée Eventuellement on peut aussi ménager plusieurs conduits 16 (non représentés sur le dessin) dans le fond du piston;
ces conduits peuvent aussi être ménagés, en donnant les mêmes,résultats, dans la culasse du moteur à combustion, ce qui n'est pas non plus représenté spécialement sur le dessino
Suivant la Fige 7, qui le montre en plan, un conduit annulaire 18 est aménagé autour de la chambre de combustion 2, et conduit une partie de l'air comburant tournoyant dans le cylindre, dans le sens de la flèche 19, suivant un parcours en spirale, vers l'élargissement en forme de poche 6 de la chambre 2,de telle façonque cette partie de la charge d'air rencontre les jets de combustible 9, 10, le courant d'air à l'endroit de l'embouchure étant dirigé vers les zones d'impact 11, 12.
Dans cette forme d'exécution aussi, la sortie du mélange d'air et de gaz de combustion partiellement brûlé se fait soit dans le sens de la flèche 15 comme dans la forme d'exécution suivant les Figs. 1 et 2, soit par le second élargissement en forme de poche 6a suivant la forme d'exécution des Figs. 3 et 4.
Dans le cas de la disposition ci-dessus décrite de la chambre de combustion ou du piston, on'obtient un décollement ou un détachement particulièrement franc du combustible des surfaces d'impact des jets de combustible dans la chambre de combustion et une action beaucoup plus avantageuse pour la formation du mélangeo on( a déjà fait remarquer que la configuration en forme de corps de révolution n'est pas la seule que peut présenter la chambre de combustion pour réaliser l'invention,, Tout en restant dans les limites de l'invention, la chambre de combustion peut aussi affecter pne forme qui s'en écarte, En outre comme on l'a aussi déjà.dit, la chambre de combustion suivant l'invention au lieu d'être dans le.piston,
peut aussi se trouver dans la culasse du moteuro De telles variantes de l'invention sont représentées sur les Figs. 8 à 11.
Dans l'exemple d'exécution suivant les Figs. 8 et 9, la chambre de combustion 20 aménagée dans 'le piston présente une forme générale quelque peu rhomboïdale et possède quatre élargissements en forme de poches 60 à 63 , qui - comme on peut le constater - partent tous d'un brusque évidement ra-
<Desc/Clms Page number 6>
dial pour se raccorder graduellement dans le sens du mouvement giratoire de 1 'air indique par la flèche 140, à la forme de base de la chambre de combustion.
Les élargissements en forme de poche 60 à 63 sont répartis symétriquement sur 1^'ouverture de la chambre de combustion et sont disposés de préférence aux angles du losange formé par la chambre de combustion,
En ces points se trouvent aussi les injecteurs 80 à 83, dont les orifices de détit 80a à 83a projettent les jets de combustible 110 à 117 sur la paroi de la chambre de combustion d'une manière conforme à l'invention.
On obtient ainsi une action de tourbillonnementet une action de décollement des vapeurs de combustible absolument uniformes, comme dans les exemples des Figso 1 à 7, la formation du mélange étant encore activée dans son ensemble.,
Sur les Figso 10 et 11, la chambre de combustion suivant l'invention au lieu d'être dans le piston, se trouve aussi dans la culasse du moteuro La chambre de combustion en forme de corps de révolution 120, aménagée dans la culasse 121 du moteur qui n'est représentée que schématiquement,correspond à l'image, c'est-à-dire la reproduction inversée de la chambre de combustion 2 des Figso 1 et 2, avec la seule différence que celle-ci n'est plus excentrique mais est disposée concentriquement à l'axe du cylindre;
la chambre de combustion 120 pourrait évidemment tout aussi bien être disposée excentriquement dans la culasse du moteur, L'élargissement en forme de poche de l'ouverture de la chambre de combustion est indiqué en 122; les jets de combustible 124 et 125 débités par l'injecteur 123 sont projetés de la manière conforme à l'invention sur la paroi de la chambre de combustion. Cette disposition également permet d'obtenir une action favorable sur la formation du mélange, comme le vise la présente invention.
REVENDICATIONS.
1. Moteur à combustion interne, plus spécialement moteur Diesel, où le combustible débité par l'injecteur est déposé sur la paroi de la chambre de combustion et où, en même temps, un mouvement de giration est imprimé à l'air admis de façon que le combustible déposé sur la paroi de la chambre de combustion soit ainsi étalé ou diffusé en s'écoulant en pellicule et soit graauellement détaché, de la paroi de cette chambre à l' état de vapeur, mélangé à l'air et brûlé, caractérisé en ce que la chambre de- combustion ménagée dans le piston présente sur sa paroi extérieure tournée vers la paroi cylindrique du piston, un'élargissement en forme de poche-s'évasant radialement du fond de la chambre de combustion vers l'ouvertare de celle-ci et passant, dans le sens de l'écoulement de l'air,
d'un brusque évidement radial graduellement à la forme fondamentale de la chambre de combustion, la plus grande partie de lair tourbillonnant autour de l'axe du cylindre et refoulé de la chambre du cylindre pendant la course de compression afflue, à l'endroit de l'évidement, par l'élargissement en forme de poche dans la chambre de combustion, tandis qué d'autre part le combustible est injecté de telle manière qu'uncou plusieursjets de combustible dirigés dans le sens de l'écoulement de l'air frappent la paroi de la chambre de combustion en des endroits quissetrouvent soit dans l'élargissement en forme de poche, soit directement derrière cet élargissement.