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" Moteur à combustion interne devant fonctionner dans des gammes de rapports de compression bas et moyens."
La présente invention se rapporte à des moteurs.à combus- tion interne fonctionnant dans des gammes de rapports de compres ,, sion bas et soyons, et son objet principal est d'apporter un moteur à combustion amélioré de la.classe susdite qui, par com- paraison avec les moteurs proposés jusqu'ici, offre des avantages importants non seulement en ce qui concerne les différents types de combustibles à employer, mais aussi en ce qui concerne son rendement relativementélevé et sa construction simple.
Le développement technique des moteurs à combustion in- terne visant à obtenir un rendement plus élevé avec une moindre
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consommation de combustible au cours de ces dernières années a. conduit généralement à une augmentation graduelle et successive . du rapport de compression.
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Les moteurs à essence modernes fonctionnent avec un rap- port de compression d'environ le 7 à 1 :8. Ces moteurs toutefois re quièrent une essence excellente avec un indice d'octane de 80 et plus. La préparation de ce combustible est non seulement assez coûteuse, mais elle requiert également de vastes installations chimiques. En plus, dans le traitement du pétrole ou huile brute, le rendement quantitatif en essence de première qualité est relativement modeste. C'est pourquoi, du point de vue économique l'augmentation du rapport de compression dans les moteurs à essen- ce n' apporte pas un avantage pratique parce que la consommation plus basse de combustible obtenue d'un c8té implique d'un autre côté l'emploi d'un combustible plus éodteux.
Ce développement de la construction des moteurs à combus- tion interne conduit réellement à une impasse. Evidemment, même les producteurs d'essence ne semblent pas être d'accord avec cett@ tendance, parce que pratiquement ils sont engagés dans la concep- tion des moteurs à combustion interne qui, dans la gamme des rapports de compression moyens, peuvent fonctionner efficacement avec tous les genres de combustibles liquides, indépendamment de l'indice d'octane de ces combustibles.
Les moteurs Diesel, étant donné'leur poids accru, sont impropres à de nombreux usages, et pour cette raison ils ne sont généralement pas employés dans les automobiles et les avions..En plus de cet inconvénient majeur, 'les moteurs Diesel requièrent eux aussi un combustible bien défini avec un indice d'octane élevé.
Comme déjà énoncé, l'objet principal de la présente inven- tion, est d'apporter un moteur à combustion interne amélioré qui, d'une part, est capable de fonctionner avec pratiquement tous les genres de combustibles liquides indépendamment de leur indice d'octane et qui, d'autre part, est de rendement supérieur, de
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moindre poils, de construction plus simple et par conséquent de fabrication soins coûteuse que le moteur à combustion interne proposé jusqu'ici pour fonctionner dans la gamme de rapports de compression moyens.
Suivant la présente'invention, on se propose d'atteindre l'objet énonce avec un'moteur à piston à combustion interne au moyen de l'injection d'un mélange de gaz et de combustible dans une condition' préparée thermiquement. Dans des brevets anterieur on a décrit diverses propositions visant le même objet. Cepen- dant, ces propositions ne donnent pas de résultats satisfai- sants pour la raison indiquée ci-après.
.Les moteurs à combustion interne selon lesdites propos!-' tions employent généralement une pompe de chargement de combus- tible capable d'aspirer à l'intérieur, de comprimer et ainsi de chauffer une charge de combustible avec 'une faible proportion d'air ou de gaz d'échappement. Le chauffage par compression produit l'évaporation du combustible, avec comme résultat-qu'un mélange d'air et de combustible évaporé'est injecté dans le cy- lindre de travail.
Si l'on emploie de l'huile Diesel comme combustible de force motrice le mélange combustible-air doit être chauffé au moins à 500 C pour assurer l'évaporation de toutes les particu- les de combustible. Tenant compte du fait que le temps disponi- ble pour l'évaporation est relativement très court, il doit être pro@dit à l'intérieur du cylindre de la pompe de chargement de combustible une pression très élevée-.,.. et celle-ci 'présente non seulement une charge lourde désavantageuse pour la pompe et le moyen de commande de cette dernière, mais également une diminu- tion du rendement du moteur.
Certaines des propositions signalées comportent des soupapes contrôlées par une pression pour régler correctement l'injection du mélange préparé combustible-air depuis la pompe de chargement de combustible dans le cylindre de travail. Ces sou-
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papes sont nécessairement installées en des points où elles sont soumises à de..s températures d'environ 500 C. Compte tenu.. de ceci leur fonctionnement correçt est problématique et leur lubrifi- cation très difficile. -Les inconvénients résultants de cette disposition de soupape constituent un problème pratiquement in- soluble.
Certains des brevets antérieurs considérés indiquent un cylindre secondaire comme dispositif de prétraitement du mélange combustible-air. Toutefois, la. fonction de ce dispositif ne semble pas 'avoir été clairement aperçue parce qu'en pratiques le ii.élange prétraité est fourni au cylindre de travail au moyen d'une conduite non protégée et non isolée thermiquement, avec comme résultat que le combustible de ce mélange est de nouveau condensé par contact avec les parois de la conduite et le cy- lndre de travail reçoit donc un mélange contenant du combus- tible liquide propre à produire une combustion incomplète et un rendement diminué du moteur.
Suivant une autre proposition, connue,la pompe de char- gement de combustible opère à basse pression. Dans ce cas la pompe effectue seulement une opération de mélange et elle est incapable de produire l'évaporation du combustible. ;Par conséquen@ une telle pompe de chargement de combustible peut s'employer uni- . que ment conjointement avec des combustibles à bas point d'ébul- lition, c'est-à-dire avec de l'essence.
Lais même les constructions parmi celles qui ont été pro- posées antérieurement, qui sont capables d'injecter dans le cy - lindre de travail un mélange combustible-air a l'état vaporisé, sont incapables de fonctionner de manière parfaite aussi longtemps que les exiger.,ces suivantes, lesquelles ne sont entièrement sa- tisfaites que -par la présente invention, cornue expliqué ci-après, ne sont pas satisfaites : il est absolument nécessaire d'isoler thermiquement le
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conduit mettent en communication le cylindre de pompe avec le
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cylindre de trayait de manière à ce qu'il n'y ait pas de diminu- "tion"t!e teiiifiéz-'àtùi<e âu mélange pré-traité combustible-air.
Cette exigence implique le..nécessité de construire ledit conduit en un matériau qui résiste parfaitement Une température d'environ
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C..IrV'û. n outre, on a constaté que la portion terminale du petit tube constituant ledit conduit doit faire librement saillie dans la chaire de combustion du cylindre de travail en vue d'éviter une carbonisation due à une température de fonctionnement en per- manence au-dessus du point de carbonisation. La réduction de la température en-dessous de ce point de carbonisation comme dans le cas des gicleurs des moteurs Diesel est impossible pour les rai- sons énoncées plus haut.
Une autre exigence est que l'on doit assurer un Mélange
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parfait et complet du mélange alxrlé.t.cornbust.ble-air avec l'air de combustion du cylindre de travail. Une telle opération de mé- lange ne peut pas "tre établie en injectant ledit mélange dans un espace da cor;bu.a.on dehabitude' formé entre le piston de tra- vail à son point mort supérieur ou au voisinage de celui-ci, et le sommet de la tâte du cylindre, .bans ce cas l'opération de mélange sera incomplète et il y aura des zones avec un excès de combustible et d'autres avec un excès d'air.
La conséquence de ceci sera une combustion'incomplète, et partant, une diminution du rendement du moteur.
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1..ais' ;:.én;e au cas où ces exigences supplémentaires seraient entièrement satisfaites, le moteur a-combustion interne serait encore incapable de fonctionner de manière satisfaisante comme moteur à combustion interne travaillant dans la gamme des rapporte
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c'a compression moyens (avec un re.nde::nt maximum pour une basse consommation d<a combustible) lorsqu'on tient compte' du fait-que le fourni combustible-air contient des gaz provenant d'essence ou d'huile Diesel à bas indice ,','octane.
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Comme autre exigence qui doit tre satisfaite on vue d'a:
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surer un bon mélange de combustible et d'air au. moment correct, le mélange gazeux pré-traité, dans le cas d'un moteur avec cycle à deux temps,. doit tre injecté immédiatement après fermeture des fenêtres d'échappement du -cylindre de travail et l'injection doit être finie avant que'le piston atteigne le point auquel l'allumage se produit. Par conséquent un auto-allumage des par- ticules de gas-oil et une combustion détonante peuvent se pro- duire .
Pour un fonctionnement satisfaisant d'un moteur à com- bustion interne capable de travailler dans la gamme des rapport:, de compression moyens et avec- un rendement élevé, pour une basse consommation de combustible, il est par conséquent nécessaire également que le combustible soit non seulement évaporé mais qu'il soit pré-traité de manière à ce qu'il ait de bonnes carac- téristiques antidétonantes. Etant donné que ce pré-traitement, c'est-à-dire ce procédé de cracking, Implique en même temps une réduction du point d'ébullition du combustible, il sera possible d'obtenir l'avantage que de hautes températures, qui seraient nécessaires dans le cas contraire pour éviter la condensation du combustible, ne se justifient plus désormais.
Le cylindre de la pompe de chargement de combustible com- me déjà proposé dans ce domaine n'est toutefois capable de pré- traiter pendant les laps de temps très courts que de très petites quantités à l'avenant de combustible même dans le cas où on applique la pression la plus élevée possible à la température la plus élevée possible. En plus- du rendement insuffisant du cylindre secondaire, comme, déjà indiqué,la pression et la tem- pérature élevées constituent une charge insupportable pour la pompe et sa commande et comportent une -réduction intempestive du rendement du moteur.
On peut dire en relation avec .ceci qu'il a aussi été proposé d'exécuter un procédé de cracking dans un dispositif apprc prié associé au moteur, mais cette proposition ne résout pas les
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problèmes de correct du combustible et de u:..y , efficace du combustible gazeux pré-traité avec l'air de cornbustior. dans le cylindre de travail.
En se basant sur ces considérations et sur la connaissance
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des inconvénients de. propositions térieures, la présente in- vention apporte un moteur à combustion interne améliore destiné
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à fonctionner dans les gammes de rapports de co#pI'es.sion bas et moyens, qui est conçu et construit de telle manière qu'il est capable d'exécuter un processus de fonctionnement combiné com- prenant : a) le proportionnement du combustible, sans ou avec air ou gaz additionnel au @oyen d'une pompe à basse pression ou d'un car- burateur, Une quantité mineure d'air et/ou de gaz d'échappe- ment étant utilisée comme moyen de succion au gicleur du car- burateur ou comme moyen véhiculant pour le combustible dans la pompe à basse pression;
b) le chauffage du mélange combustible-air au moyen des gaz d'é- chappement à la température de ces derniers, soumettant ainsi le combustible à un processus de cracking de préférence en présence d'un catalyseur ou d'un moyen capable de produire une transformation du combustible et la formation de gaz à l'eau; c) le cracking complémentaire par application de pression et avan-.
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tageusement en présence d'un catalyseur; ci) l'injection du mélange combustible gazeux ainsi pz-é-t;z-a.ité dans le cylindre de travail et le mélange complet des gaz avec l'air .....13 combustion dan s le cylindre d. t?b'Vai1.; e) l'Plumage, la combustion et 1-1-'échapparrent.
En exécutant ce processus de travail, le moteur à combus- tion interne selon la présente ïnvention résôut le problème de l'élimination de zous les 3nconvei.ents signalés et il offre certains avantages qui ne peuvent pas être obtenus en réalisant les propositions antérieures énoncées précédemment. Construit comme moteur avec cycle à deux temps, .le moteur à combustion inter- ne selon l'invention est plus simple, plus petit, plus léger et
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moins coûteux qu'un moteur à essence avec cycle à quatre temps.
Il ne requiert qu'une moitié du nombre des cylindres de travail pour assurer:.un équilibre de poids parfait. Le système à soupape avec le moyen de contrôle en rapport est éliminé. L'inconvénient des pertes de balayage dues aux particules de combustible non brûlées est complètement éliminé.: du fait que ce balayage est effectué avec de l'air propre. Du fait d'un rapport de compression plus. élevé dans le cylindre de travail (1:8 à 1:12) et de la suppression des pertes de balayage, le rendement du moteur est' plus élevé e la consommation de combustible plus basse par com- paraison avec un moteur à essence conventionnel.
En outre, tenant compte de ce,que le moteur à combustion interne selon l'invention fonctionne au moyen d'un mélange combustible-air dans un état par, - faitement gazeux, sans la présence de.particules de combustible condensées, la combustion sera substantiellement 'complète et assurera un rondement maximum du moteur.'Finalement, étant donné que le moteur à combustion interne selon l'invention est plus petit et plus léger qu'un moteur Diesel.de rendement égal et, de .ce fait, les véhicules à actionner sont ainsi de construction plus légère à l'avenant, ce.
moteur à combustion interne amélioré pour beaucoup d'applications sera économique ou même plus écono- mique qu'un moteur Diesel et il assurera en plus l'avantage impor-, tant qu'il peut fonctionner non seulement avec de l'huile Diesel ou du gas-oil, mais également avec du kérosène et d'autres com- , bustibles qui jusqu'à ce jour ne pouvaient en aucune façon être utilisés dans les moteurs à combustion interne. Le poids, la di- mension et le coût de fabrication:du moteur'à combustion interne suivant la présente invention sont de loin inférieurs aux valeurs respectives d'un moteur Diesel.
Etant donné ces caractéristiques avantageuses, le moteur à combustion interne selon la présente invention doit être consi- déré comme un développement et un progrès important dans la concep@ tion des moteurs, d'autant plus que ce moteur perfectionne peut
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s'employer pour toutes les applications où le moteur Diesel connu ne peut pas être utilisé, par exemple dans les avions où l'emploi d'un moteur fonctionnant avec des carburants anticombus tibles est hautement,souhaité.
Donc le moteur à combustion interne destine à fonctionner avec des gammes de rapports de compression bas et moyens selon la présente invention est essentiellement caractérisé en ce qu'un dispositif de cracking est prévu entre un dispositif proportion- . nant le combustible et une pompe chargeant Incombustible cons- truite comme un cylindre secondaire communiquant avec le cylindre en fonctionnement au moyen d'un conduit isolé thermiquement fai- sant saillie dans une chambre d'allumage, pourvue de surfaces de roulement internes, qui fait partie du cylindre de travail, ledit dispositif de cracking étant de préférence chauffé à l'aide des gaz d'échappement du moteur et ledit dispositif proportionnant le combustible étant de préférence raccordé au tuyau d'échappe- ment du moteur.
Conformément à l'énoncé donné au paragraphe précédent, la présente invention apporte un moteur à combustion interne per, fectionné dans lequel une huile lourde est fournie et mélangée à une faible proportion d'air ou de gaz d'échappement par un carbu-' rateur courant ou une pompe à basse pression, et où l'allumage du mélange comprimé des gaz combustibles prétraités, de préférence thermiquement et mécaniquement, avec l'air de combustion, s'ef- fectue au voisinage du point mort supérieur du piston de travail au moyen d'une bougie d'allumage ou dispositif analogue.
Un autre objet de la présente invention est d'apporter un moteur à combustion interne perfectionné comme désigné précé- demment dans lequel le piston de)la pompe de chargement de com- bustible fonctionne en avance de celui du cylindre de travail et ainsi aspire du carburateur ou de la chambre de mélange de la pompe à basse pression un mélange combustible-air relativement sursaturé, ce dernier étant amené à passer à travers le disposi-
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tif de cracking et. à subir un*processus de cracking qui est acheté sous la pression exercée par le piston de la pompe avant que le mélange gazeux-combustible-sur ainsi prétraité soit compri mé dans la chambre d'allumage du cylindre de travail pendant la course de compression du piston de travail,
Un des objets les plus importants de l'invention est de rendre applicable le processus de travail décrit plus haut à l'exé cution dans des moteurs fonctionnant dans des gammes de rapport de compression bas et moyens, dans le but d'utiliser des combus- tibles à point d'ébullition relativement élevé, par exemple de l'huile Diesel, du gas-oil, de l'huile de goudron, etc.
Des expériences exécutées en laboratoire ont montré que ces combustibles à point d'ébullition élevé peuvent être économi- quement utilisés dans des moteurs normaux fonctionnant dans les gammes de rapports de.compression bas et moyens, pourvu que ces combustibles, avant d'être mélangés'à l'air de combustion, soient chauffés en un court laps de' temps en mélange avec une petite quantité d'air à une température telle qu'ils soient amenés à subir un processus de cracking.
L'éventualité d'effectuer le processus de cracking par compression adiabatique d'un mélange fortement sursaturé combustible-air dans une pompe de, chargement c@ combustible n'apporte pas de prime abord le-résultat désiré et techniquement approprié, parce que si la proportion de l'air dans le mélange combustible-air est réduite à l'avenant, le volume à comprimer dans la pompe de chargement de combustible est extrê- moment petit et la perte de chaleur'sur les parois du cylindre de la pompe est alors tellement élevée qu' il est pratiquement impos- sible de chauffer le mélange combustible-air à la température requise.
Suivant la présente invention, la pompe de chargement de dombustible aspire exactement la quantité de mélange combustible.., air requise par le cylindre de travail pour une combustion complet
Ce mélange est proportionné correctement par la pompe a basse près
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sion précédemment citée ou par un carburateur qui, comparé au carburateur normal, a une relation différente entre les aires de section transversale- du Venturi d'alimentation dair et du gicleur de combustible.
L'aire de section transversale du Venturi est choisie de telle manière que lorsque le moteur fonctionne à pleine vitesse et sous charge compile, l'air aspiré par la pompe de char) gement de combustible à ladite s se maximum usuelle d'environ 100-130 m/sec., tandis que l'aire de section transversale du gicleur de combustible est choisie de telle manière que la quan- tité de combustible fournie au cylindre de travail est juste suffisante pour donner avec-la quantité d'oxygène présente dans le cylindre de travail, peu avant que'l'allumage se produise,un mélange combustible qui assure une combustion complète.
En pra- tique, le gicleur de combustible aura substantiellement la même dimension que celui d'un moteur normal à essence d'égal rendement L'aire de section transversale du Venturi respectif peut être calculée et déterminée de panière exacte au moyen d'essais.
Au lieu d'air on peut admettre au carburateur du gaz d'échappement ou un mélange d'air et de gaz d'échappement.
Le mélange d'air et/ou de gaz d'échappement avec le com- bustible fourni par le carburateur ou la chambre de mélange d'une pompe à basse pression suivant 1'invention. est aflliné à passer à travers des tubulures ou chambres chauffées par les gaz d'échap peinent, le combustible en l'occurrence subissant un processus de cracking; 1'agencement de ces tubulures ou chambres est tel que le mélange combustible-air passant à travers est chauffé pratiquement à la température des gaz d'échappement. Les parois internes de ces tubulures ou chambres sont;enduites d'une matière catalytique capable de promouvoir le processus de cracking.
Dans le cas de combustibles à point d'ébullition élevé, comme par exemple de l'huile de goudron, suivant l'invention, les chambres de cracking sont agencées de telle manière qu'une charge de coke eu de charbon puisse y être introduite et que cette
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charge soit chauffée à incandescence par les gaz d'échappement.
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Par'suite de la oUantlé liftée d'oxygène présent dans le #elan- - ge c7oi,hustyblë=air passant à travers les chambres, le coke ou 'charbon est soumis ,à une combustion lente. De cette manièle un lit de eoke ou de eh.rc est forme, lequ- 1, selon l'invencion, est agencé de manière à ce que 1 le courant du mélange combustible- air doive passer à travers ce lit ou trèsprès au-dessus de ce lit Si maintenant une certaine proportion d'eau ou de vapeur d'eau
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est incorporée dans -le ;.É2a.e com.bustible-air le cracking pro- duit par le lit de coke ou de charbon incandescent provoque la formation de gaz à l'eau.
Du gaz à l'eau se forme également par -la vapeur d'eau avec l'huile carbonisée susceptible de se dépo- ser sur les-parois internes des chambres de cracking, et de cette manière on évite efficacement les dépôts d'huile carbonisée.
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On introduit avantageusement" le coke ou le charbon dans les chambres de cracking dans un récipient approprié qui peut être aisément enlevé et rechargé, ,,de manière à pouvoir renou- ' vêler aisément et rapidement la charge de coke ou de charbon, et
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cet #denceinant peut s'employer avantajeus:;:
ent en ce qui concerne les moteurs à grande puissance, par exemple dans les bateaux, 'locomotives, calions,'-installations productrices d'électricité etc..Si on le désire, on peut accroître la. consolation de coke, ou de charbon dans une mesure telle que le moteur fonctionne avec
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un mélange corcbustible contenant une portion considérable de gaz l'eau et une portion' restante d'Ï1aile lourde de goudron de houille, mélange qui, au cours¯ de son rasse à travers les cham-. bras de cracking et le lit incandescent de coke ou de charbon, est élaboré à un degré tel au' il peut être. employé parfaitement
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dans le moteur à c o:nb:.1stion interne selon fi invention, La dOnSOll1- :
..&.tion de coke ou de charbon est fonction de la proportion d'oxy- gène dans le é1 :ge combustible-air fourni par le carburateur et par ce 1!:oren on peut la consoler avec Lac ï lité..tan j donné ces caractéristiques, la présente invention apporte un moteur
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à combustion interne capable de fonctionner à la perfection avec des produits peu coûteux provenant du charbon, et avec du coke ou du charbon.
Tenant compte de ces objets et de ces caractéristiques avantageuses, la présente invention comporte l'agencement, la combinais on et la construction'' de parties comme décrit plus en détail ci-après, avec référence particulière aux dessins d'ac- compagnement sur lesquels on représente schématiquement, et à titre d'exemple seulement, une forme de realisation préférée de l'invention.
Lafigure 1 est une vue en coupe verticale et fragmen- taire, montrant la moitié droite d'un moteur à combustion in- terne avec cycle à deux temps selon l'invention, les lignes x-y et y-z représentant respectivement l'axe du cylindre de travail et celui de 1'arbre-vilebrequin.
Les figures 2 et 3 sont respectivement une vue en coupe verticale et une vue en coupe transversale du piston de la pomp de chargement de combustible de construction légèrement modifiée
Les figures 4 et 5 sont des vues en coupe verticale mon- trant deux constructions différentes de la pompe de chargement de combustible.
Les figures 6 à 9 inclus sont des vues en coupe trans- varsale differ ntes de la pompe de chargement de combustible suivant les lignes 6-6, 7-7, 8-8, - respectivement de la figura 5.
Les figures 10 et 11 sont des.vues en coupe verticale montrant la portion supérieure du cylindre de travail avec une chambre d'allumage modifiée dans la tête de cylindre et avec les cheminements des courants gazeux représentés schématiquement par des lignes pointillées respectivement dans la phase de com- pression et dans la phase de balayage.
La figure 12 est une vue en coupe verticale fragmentaire suivant la ligne 12-12 de la figure 10.
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Se rapportant maintenant aux dessins d'accompagnement, le piston de travail 1 est en relation opératoire de la manière habituelle au moyen de la tige 2 avec la manivelle 3a de l'arbre vilebrequin 3 et; durant chaque revolution de ce dernier, le piston exécute dans, le.,cylindre de travail 4 une course de lon= gueur H. Feu avant que le piston atteigne son point mort infé- rieur,- n'ouvre .tout d'abord les fenêtres d'échappement 5 du cylindre 4:et ensuite les fenêtres d'admission d'air 6 au moyen desquelles 'pendant le fonctionnement du moteur de. l'air frais est aspiré dans le cylindre 4.
La tête de cylindre est pourvue d'une bougie d'allumage 7 et contient une chambre d'allumage 8 ayant sa surface pourvue d'une courbure telle que les gaz pénétrant dans cette chambre sont amenés à adopter un mouvement en spirale ou turbulence.
Dans cette chambre d'allumage causant. une circulation, en spirale ou turbulence du mélange gazeux combustible-air, l'allumage se produit comme d'habitude peu avant que le piston de travail atte gne son point mort supérieur. La tête de cylindre consiste avan- tageusement en deux. parties 9 et 9a avec un garnissage 10 prévu entre lesdites parties. Dans le cas de moteurs avec' rapport de compression moyen, on peut se passer de la bougie d' allumage dans la partie supérieure de la tête de cylindre et on peut y cons- truire un corps d'allumage par surface. Dans ce but, la partie supérieure de tte de cylindre n'est pas comprise dans le sys- tème de refroidissement et, pour faire démarrer de moteur, cette partie est pourvue de manière appropriée d'un allumeur indan- descent.
La chambre d'allumage 8 est en communication avec l'in- térieur du cylindre de travail'4 au moyen d'un passage Venturi 11 aménagé de manière à ce qu'il aille. tangentiellement dans la chambre d'allumage en se confondant avec une surface latérale interne de cette dernière. A la portion étranglée du passage Venturi 11 se termine le canal de trop-plein de la pompe de char-! gement de mélange, ledit canal de trop-plein étant adéquatement
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formé d'un tube métallique à haute résistance à la chaleur 12 et! pourvu d'une couverture thermiquement isolante 13 consistant par-exemple en une garniture de poudre d'oxyde de magnésium comprimée.
Bu fait duraccordement de la chambre d'allumage 8 avec 1' intérieur du cylindre de travail au moyen du conduit Venturi 11, une partie de la pression engendrée par le chauffage de l'air frais dans cette chambre et devant être surmontée par le piston de travail est retenue par ledit conduit Venturi et l'ef- ficacité du moteur est augmentée en tenant compte du fait que l'énergie calorifique, qui autrement est transmise au système de refroidissement,est appliquée ici aux gaz de travail.
La-pompe de chargement de combustible comporte un cy- lindre formé par un trou d'alésage correspondant de la tête de cylindre 9 et un piston 14 qui, dansla forme de réalisation représentée dans la figure 1, est pourvu d'un renfoncement coni- que et d'un conduit 15 qui met en communication le fond de ce , renfoncement avec le conduit de trop-plein 12 lorsque le piston
14 atteint son point mort supérieur. La tête de cylindre de la pompe de chargement est constituée par une vis 16 qui, dans le but d'augmenter le rapport de compression, a une portion termi- nale inférieure conique 17 capable de s'adapter exactement dans le renfoncement du piston 14..
Le piston de pompe 14 avec une course h est commandé par l'intermédiaire de sa tige 19 d'une tige de raccordement 18a et d'une came 18, par l'arbre vilebrequin 3, l'agencement étant réalisé de telle manière que le piston de pompe fonctionne en avance du piston de travail d'environ 30-110 C.
La tige de piston 19 s'étend à travers un forage corres- pondant prévu, dans une extension latérale 20 du corps de cylin- dre de travail, et immédiatement en-dessous du corps de piston 14 elle est pourvue d'un renforcement longitudinal 21 qui met en communication l'espace en-dessous dudit piston 14- avec une fenê- tre de sortie 22 prévue dans l'extension de cylindre 20. Ce
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renfoncement longitudinal 21 peut être une fente- détendant
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transversalement-à travers la tige de piston 19, mais il est égalet#nt- ;t.ou't à fait suffisant de découper une entaille assez longue dans la tige 19 pour établir une communication entre 1":ton- térieur du cylindre auxiliaire et une fenêtre de sortie 22 lues- que le piston 14 atteint son point mort inférieur.
Le renfonce- ment 21 est a raccordé au moyen d'un tube (non représenté) avec le carter du moteur, ledit espace en-dessous du piston 14 étant en outre en communication par les -fenêtres d'entrée 23 pourvues dans le cylindre de pompe et par des connections tubulaires appropriées (non représentées) avec le boîtier de came 24 conteR nant de l'huile lubrifiante ou avec une chambre à huile (non
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représentée}, 1'agencment étant conçu, de manière à ce que tandis que le piston 14 se replace vers le haut, le 'vide produit en- dessous de celui-ci aspire.un jet d'huile finement divisé et,
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quand ce nigme piston'se.'déplace ve,rs le bas le jet d'huile fine-, ment divisé', est forcé à. travers la' sortie 2S dans le carter.
De cette manière le piston\14 'Çle' la'pompe de chargement se com- porte eh mLtne . temps Gomme une pompe lubrifiante en vue de lubri- fiér non se aie ment les surfaces internes de .aci'2 pompe mais aussi les paliers dans lecarter-et les parais internes du cy- lindre de traval.
Cette double fonction, du piston 14 qui d'une part achève le cracking thermique du mélange combustible-air par application
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de pression et produit l'injection, du. mélange"élaboré dans la chambre de combustion d'autre parts résout le problème sérieux d'une lubrification correcte non seulement dudit cylindre auxilia
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re, mais aussi du cylindre de travail. C'est donc une particulari-i té essentielle de cette inventiez que cette lubrification est
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est assurée par.le piston 14 simultanément avec là fonction préci tée du piston d'achever le cracking du mélange combustible-air.
Or, si le piston 14 dans sa course descendante injecte un jet finement divisé d'huile dans le carter, ce jet sera ab-
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sorbé en partie par l'air de combustion fourni au cylindre de , travail et assurera une lubrification parfaite de la surface entière de la paroi du cylindre. D'autre part, la communication du carter avec la pompe augmente le volume d'air disponible pour charger le cylindre- de travail avec de l'air de combustion, et de cette manière le taux d'alimentation d'air au moteur est amélioré.
Le jet finement divisé d'huile de la fenêtre de sortie 22 peut aussi'être introduit dans le tube de prise d'air conduisant aux fenêtres d'admission d'air 6 du cylindre de travail; toute- fois le procédé .précité d'injection d'un jet finement divisé d'huile dans le carter est plus avantageux en ce sens qu'il amé- liore les opérations de charge du moteur du fait que l'air contenu dans le jet d'huile est ajouté à la charge normale d'air, l'aide'combustion étant fourni parole carter.
En vue d'améliorer considérablement la lubrification des parois internes du cylindre de pompe, le piston de pompe 14 (figures 2 et 3) est adéquatement pourvu d'une rainure annulaire , 25 et d'un forage excentrique s'étendant axialement 26 qui, au moyen de conduits horizontaux 27, est en communication avec la rainure annulaire 25 et qui à son extrémité inférieure est pour- vu d'un clapet d'arrêt indiqué en 28 et monté de manière à étrq ouvert lorsque le piston 14 se déplace vers le bas, le résultat étant que le jet finement divisé d'huile contenu dans l'espace en-dessous dudit piston est chassé à travers la forage 26, les conduits 27 et la rainure annulaire 25 au ..contact de la paroi du cylindre.
Lorsque le piston14 se déplace vers le haut, l'huile ainsi appliquee à la paroi du cylindre est distribuée par les bagues de piston pratiquement sur la totalité de la sur-, face interne de la paroi du cylindre.
La formé de réalisation de la pompe de chargement comme représenté dans la figure 4 diffère de celle de la figure 1 dans la construction du piston de pompe 14 uniquement en ce sens que ce piston est constitué par un corps cylindrique creux ayant
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une surface supérieure légèrement. renfoncée 29 qui, en son point le plus profond, est en communication au moyen d'un conduit 30 avec le conduit de trop-plein 12 du cylindre de travail lorsque le piston 14 approche- son point mort supérieur. L'entrée du mélange combustible du cylindre de pompe. est indiquée en 31.
Cette forme de réalisation est''avantageuse en ce sens que la course de piston est relativement longue et permet un rapport de compression plus élevé.
On à représenté une troisième forme de réalisation de la pompe de chargement dans les figures 5 et 6 à 9. Dans cette forme de réalisation le corps de piston proprement dit 14 est pourvu d'extensions de guidage supérieure et inférieure 14a et 14b. La surface supérieure du corps de piston est légèrement en retrait vers son centre de manière à former une rainure annu- laire 32 qui par le moyen d'un évide'ment 33 prévu dans l'exten- sion de guidage 14a et d'un conduit 34 du cylindre de pompe est en communication avec le conduit de trop-plein (non représenté) du cylindre de travail.
Le cylindre de pompe est en outre pourvu à proximité de son extrémité supérieure d'une fenêtre d'entrée 35 et d'une paire de fenêtres d'entrée 23 situées à un niveau tel qu'elles demeurent justement découvertes par le piston 14 à son point mort supérieur. L'extrémité inférieure du .cylindre de pompe est. fermée par une extension 20 du cylindre de travail ayant une perforation pour recevoir l'extension inférieure de guidage 14b et une fenêtre de sortie 22 au moyen de laquelle ladite perforation est en communication avec une tubulure (non représentée) menant au moyen de'branches appropriées d'une part au carter du moteur et d'autre part à la fenêtre d'entrée déjà mentionnée 35.
L'extension inférieure *de guidage 14b du' piston de pompe 14 est finalement pourvue d'une déprèssion longitudinale 21 pour mettre 'en communication l'espace en-dessous du piston 14 avec la fenêtre de sertie 22 lorsque ledit piston approche de son point mort inférieur.
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Le cylindre de la pompe de chargement comporte une fenê- tre d'entrée 31 pour le mélange combustible qui par l'intermé- diaire d'un dispositif de cracking 36 (figure 1), communique avec une chambre de mélange 37 d'un carburate ur conventionnel
38 et qui est ouvert lorsque le piston 14 approche son point mort inférieur. La chambre de-mélange 37 est en communication directe avec une tubulure 39 qui s'étend dans le tuyau d'échap, cernent 40 entre le. moteur et le silencieux 41 et cette tubulu- re possèe le une portion terminale coudée et légèrement évasée pou recevoir une partie des gaz d'échappement et les conduire dans la chambre de mélange du carburateur 38.
La tubulure 39 porte un embranchement approprié en 42 pour l'apport de vapeur d'eau depuis une source appropriée, par exemple le radiateur (non représenté).
Dàns la chambre de mélange 37''s'étend le gibleur d'ali- mentation de combustible 43 du carburateur et l'alimentation de combustible au moyen de ce gicleur est contrôlée à l'aide d'une aiguille 44 .insérée dans ledit gicleur et en raccordement opéra- toire avec le levier de réglage des gaz (non représenté).
On peut se passer de la soupape de réglage conventionnelle et, conformément à la présente invention, au moyen de l'aiguille 44 dans le gicleur principal 43, la quantité de combustible est réglée et non l'alimentation du mélange de combustible et de gaz nomme cela se faisait jusqu'ici au moyen de ladite soupape de réglage.
Le dispositif de cracking 36 comprend un bottier 45 ayani son extrémité inférieure pourvue'de fenêtres d'entrée et de sor tie 46, 47, respectivement, pour raccorder ledit bottier avec le tuyau d'écliappeinailt ;il, Dans -le boîtier 45 il y a un corps cylindrique 48 ferme à son extrémité supérieure par un couvercle 4 et divisé par une paroi de séparation verticale 30 en une paire de chambres de cracking 51, 52 qui à leurs extrémités su- périeures sont pourvues de fenêtres d'entrée et de sortie 53, 54
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respectivement, pour mettre en communication les chambres de cracking 51, 52,
avec la chambre de mélange 37 et avec la fenêtre d'entrée .31 de la pompe de chargement de combustible.
L'extrémité inférieure du corps cylindrique 48 comprend un ré- ceptacle amovible 55 pour contenir une charge de coke ou de .charbon 56, l'agencement de ce réceptacle et de ladite paroi de séparation étant tel que le courant du mélange combustible air venant, de la chambre de mélange 37 et entrant dans la fe- nôtre d'entrée 31 à la pompe de chargement de combustible soit obligé de passer à travers ou- près du dessus du contenu 56 du réceptacle 55. La surface interne des chambres de cracking est adéquate ment enduite d'une matière catalytiqué connue, capable de promouvoir le processus de cracking auquel le combustible est soumis en passant à travers les chambres 51, 52.
De manière si- milaire et pour la même raison, la surface supérieure du piston 14 et la surface inférieure du couvercle de cylindre 16 de la pompe de chargement de combustible peuvent aussi être pourvues d'une couche de matière catalytique (non représentée) .
'Se 'référant maintenant aux figures 10 à 12 des dessins d'accompagnement, ceux-ci montrent une construction modifiée de la chambre d'allumage dans la tête de cylindre 9. Suivant cette forme de réalisation, la chambre d'allumage est formée de deux 5'7 définis! espaces cylindriques-parallèles et adjacents 57, 58 qui sont/ au sommet par une nervure longitudinale 59 et au fond par une tige 60.
Les sommets opposés à la fois de la nervure 59 et de la tige 60 forment une com unication des deux espaces cylindri- 'lues, tandis que les surfaces latérales de ladite tige 60 formel.., avec les parois latérales internes de la tête de cylindre une paire de communications 61, 62- entre la chambre d'allumage 57, 58 et l'intérieur du cylindre¯¯@ travail 4.
Les deux espaces cy. lindriques 57,8 ont des surfaces de roulement internes qui, comme représenté clairement dans la figure 10 par les lignes pointillées, pendant la course de compression du piston 1, pro-
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disent Lui mélange parfait de l'air de coi:
bastion avec le mé- lange .ze.x .co.bustïble-air entrant dans la chambre d'allu- mage à.travers le tube 12, qui, représente clairement dans la figure 12,'-''fait saillie librement avec sa portion ter- minale dans la chambre d'allumage, tandis que pendant la course de travail du piston.! 1 (figuré 11) l' air du cylindre 4 effectue un balayage parfait à la fois des chambres d'allumage 57, 58 ' et de la portion supérieure du cylindre de travail.
Le fonctionnement du moteur à combustion interne est le suivant :
Après mise en marche du moteur au moyen d'un dispositif
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conventionnel de démarrage et, dans le cas où on utilise de. l'es- sence, ' aurnôyen d'un allumeur incandescent prévu dans la chambre d'allumage, le piston de pompe 14 au,¯cours de chaque course descendante aspire de la chambre de 'mé,lange f7 un mélange de gaz d'échappement chauds .et de combustible fourni par le gicleur! 31, oblige ce mélange à passer à travers les chambres de crac-
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king 51, 52 et comprime ce mélange durant chaque course iiiontan- te subséquente approximativement dans un rapport de compression
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de 1:10 à 1:
15, et alors ledit mélange après avoir été prê-craqw, dans ces chambres et le lit de coke ou de charbon incandescent 56 est soumis à un traitement additionnel'de cracking intensif mécanique'et thermique, après quoi ce mélange est amené à s'é- couler par le conduit 12 dans le passage Venturi 11.
En même
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er.ps de l'air comprimé passe du cylindre de travail 4 à travers ledit conduit Venturi dans la,chambre d'allumage 8 et, par'suite des surfaces de roulement de cette chambre, l'air et le mélange combustible sont amenés à rouler le long de ladite surface
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'comme indiqué par les flèches et à se mélanger intirrjement jusqu' à ce que le piston de travail 1 ait presque atteint son point mort supérieur. A ce moment, auquel la bougie d'allumage 7 produit l'allumage, le piston de pompe 14 qui opère environ 100
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en avance du piston de travail 1) a déjà fer:rié le conduit de
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trop-plein 12.
La course de travail du piston 1 commence alors l'échappement des gaz de combustion et la nouvelle opération de -chargement-sont ainsi effectués de la manière usuelle des-mo- - teurs à deux temps et, en ce qui concerne ces opérations, on peut tirer parti de.tous les moyens auxiliaires usuels et connus de ces moteurs pour améliorer ou promouvoir lesdites opérations.
Le piston 14 au même moment durant chaque. course ascen- dante aspire par les fenêtresd'entrée 23 un jet finement divisé d'huile et durant sa course descendante comprime ce jet et l'oblige à lubrifier non seulement la surface interne du cylin- dre de pompe, mais aussi à entrer par l'intermédiaire de la fenêtre de sortie 2± et de la tubulure qui y est raccordée, dans le carter et le cylindre de travail, et de lubrifier les paliers de l'arbre vilebrequin et les parois du cylindre de travail.
La présente invention peut s'appliquer aussi à des mo- teurs à quatre temps, cas dans lequel le piston 14 de la pompe de chargement doit être mis en fonctionnement avec. une vitesse correspondante à une moitié du nombre de révolutions de l'arbre vilebrequin 3.
Le moteur à combustion interne amélioré suivant la pré- sente invention peut évidemment fonctionner entièrement avec des combustibles normaux à bas point d' ébullition. En particulier le moteur simple et léger à deux temps assurera une économie considérable dans la consommation de combustible et une augmen- tation remarquable de son rendement pour la raison suivante : les pertes de balayage sont éliminées, l'opération de mélange du mélange combustible-air. avec l'air de combustion à l'intérieur de la chambre chaude d'allumage ¯.,-pourvue dE} surfaces internes de roulement est améliorée, et la-proportion* de combustible du- dit mélange peut être réduite d'une manière similaire aux moteurs Diesel.
L'accroissement du rendement effectif du moteur est le résultat des caractéristiques suivantes ;le taux de rem- plissage d'air du carter d'où l'air de combustion est aspiré, et
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du cylindre de travail est amélioré, et on peut accroître le rendement maximum en vertu du fait qu'au moyen d'un tuyau d'entrée d'air plus large on peut aspirer une quantité d'air plus grande, à travers le. carter lorsque le nombre de révolu- tions augmente.
L'opération de chargement d'air du cylindre de travail est en outre améliorée par l'injection du jet finement divisé d'air et d'huile à partir de la pompe de chargements En plus de ceci, on évite un effet de freinage causé par le Venturi du carburateur et finalement l'augmentation du rapport de compression permet un accroissement du rendement du moteur.
L'avantage, assuré par la formation de gaz à l'eau dans le dis- positif de cracking 36 a été entièrement expliqué dans le préam- bule de ce texte, et il n'est par conséquent pas nécessaire d'y revenir.
On comprendra que la présente invention n'est en aucune façon limitée à la forme'de réalisation telle qu'elle est décri- te et représentée mais que des parties de celle-ci, comme par exemple le conduit de trop-plein, la pompe de chargement, la chambre d'allumage, le passage venturi reliant cette dernière avec le cylindre de travail, et le carburateur réglant l'alimen- tation de combustible, peuvent être aisément modifiés dans leur construction et agencement, indépendamment de l'alimentation des gaz d'échappement ou.'d'air frais à ladite pompe de chargement,
et que de tels amendements et modifications doivent être consî- dérés comme rentrant dans le cadre des revendications ci- annexées.