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La présente invention se rapporte aux moteurs à combustion inter- ne à injection de combustible liquide et allumage par compression et elle apporte une modification à l'invention décrite dans le brevet principal.
Des moteurs de ce genre, utilisés couramment, ont différentes formes de chambre de combustion et différentes formes de dispositifs d'injection de combustible, un des buts principaux de chaque disposition étant d'amener la plus grande partie possible de la charge d'air en con- tact avec le ou les jets de combustible pendant la combustion et de procu- rer ainsi un fonctionnement satisfaisant du moteur.
Les principales qualités de moteurs @ allumage par compression et à injection de combustible liquide peuvent être résumées comme suit : (1) la possibilité d'utiliser une proportion aussi forte que possible de l'air disponible dans la chambre de conbustion, (2) une bonne économie de combustible, (3) une propreté d'échappement, (4) un bon démarrage, (5) une souplesse et une efficacité de fonctionnement dans une large gamme de vitesses et (6) un fonctionnement souple, et quoique beaucoup de formes différent3s de chambres de combustion utilisées-à présent ont certaines de ces qualités en combinaison, aucune forme de chambres de combustion utilisées à présent ne semble capable de donner toutes les qualités dési- rables à un degré satisfaisant.
Suivant le brevet principal, le piston et le cylindre d'un moteur à injection de combustible liquide et allumage par compression, forment entre eux à la fin de chaque course de compression, au moins deux poches de combustion approximativement semblables, disposées de manière qu'à la fin de la course de compression, les charges d'air comprimées dans cha- cune des poches. soient pratiquement dans un même état de tourbillonnement ou de mouvement, et le moteur comprend un dispositif pour injecter du com- bustible simultanément et de même façon dans la charge d'air contenue .dans chaque poche.
Suivant la présente invention, un moteur du genre décrit ci-des- sus comporte un piston et un cylindre conformés de manière à comprendre entre eux, à la fin de chaque course de compression, au moins deux poches communicantes approximativement semblables, disposées de manière qu'à la fin de la course de compression, les charges d'air comprimées dans chacune des poches soient pratiquement dans un même état de mouvement, et un dis- positif pour-injecter du combustible approximativement de la même façon dans la charge d'air contenue dans chaque poche, comprenant un ajutage d'injection unique propre à diriger un jet de combustible sur une ou plusieurs surfaces déflectrices ou de division, par lesquelles le combus- tible est divisé ou dévié dans chacune des poches.
Ce que l'on a dit ci-dessus au sujet des charges d'air compri- mées dans chaque poche se trouvant pratiquement dans un même état de mou- vement et des dispositifs pour injecter du combustible de façon approxi- mativement la même dans la charge d'air contenue dans chaque poche, doit être compris comme voulant dire qu'en prenant chaque poche séparé- ment et sans se référer à sa position par rapport aux autres parties, le type général de mouvement de l'air dans chaque poche est approximati- vement le même et les caractéristiques d'injection de combustible et la ou les directions de cette injection (après avoir heurté les surfaces déflectrices ou de division) par rapport à la surface enveloppante de la poche et au mouvement de l'air y contenu sont approximativement les mêmes pour chaque poche,
au moins pendant un fonctionnement à charge normal, quoique dans certains cas il puisse y avoir de légères variations, prin- cipalement par exemple au démarrage, au ralenti ou sous: faible charge
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En d'autres mots, la disposition est telle que des conditions de combus- tion en substances semblables existent dans chaque poche.
Le terme "mou- vement d'air" utilisé ici comprend les mouvements organisés, c'est-à-dire un mouvement suivant un écoulement bien défini, par exemple un mouvement toroidal ou de rotation, ou une combinaison de ces deux genres de mouve- ment, ainsi que n'importe quel autre mouvement qui amène la plus grande quantité possible de l'air disponible dans la poche, en contact avec le combustible pour brûler ce dernier aussi complètement que possible pendant la combustion.
Les poches communiquent, à leurs points adjacents, avec un espace commun dans lequel la ou les surfaces déflectrices ou de division sont situées, le dispositif d'injection de combustible se trouvant à la fin de chaque course de compression dans cet espace ou près de celui-ci. Dans la plupart des cas, chacune des poches a une section approximativement circulaire dans un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre, et l'espace commun peut alors être obtenu soit en faisant se recouvrir les cercles re- présentant les surfaces circonférentielles des poches, soit en formant une dépression intermédiaire entre les parties adjacentes des poches et com- muniquant avec ces parties.
Dans tous les cas où, comme on le préfère, chaque poche a une sec- tion approximativement circulaire dans des plans perpendiculaires à l'axe de symétrie, la disposition est de préférence telle qu'à la fin de chaque course de compression une rotation organisée de la charge d'air s'établit à un degré substantiel dans chaque poche approximativement autour de son axe pendant la période d'injection de combustible. Ainsi, l'invention peut s'appliquer à un moteur du genre dans lequel, pendant la période d'ad- mission, la charge d'air entre dans le cylindre de façon telle qu'elle tour- ne en masse autour de l'axe du cylindre à la fin de la période d'admission, cette rotation persistant pendant la période de compression et causant une rotation de la charge d'air dans chacune des poches à la fin de la course de compression.
La rotation organisée de la charge d'air dans chaque poche peut cependant être augmentée par une conformation spéciale de la face du piston ou de la culasse qui aide à obliger une plus grande partie de l'air refoulé dans chaque poche pendant le temps de compression, et plus particulièrement par la proximité du piston et de la culasse à la fin de chaque course de compression, à entrer dans les poches dans des directions qui sont appro- ximativement tangentielles à des cercles ayant les axes des poches pour centre. A cette fin, des canaux ou rainures peu profonds appropriés peuvent être prévus dans la face du piston ou dans la culasse.
Là où un mouvement de rotation en masse de la charge d'air s'ef- fectue dans chaque poche à la fin de chaque course de compression, le dis- positif d'injection de combustible est de préférence disposé et prévu de manière telle, en conjonction avec la ou les surfaces déflectrices, qu'il débitE le combustible en un jet dont l'axe est dans une direction ayant une composante substantielle dans le sens du courant, c'est-à-dire dans le sens du mouvement de rotation de cette partie de la charge d'air, contenue dans la poche, qui est adjacente au dispositif d'injection.
Lorsqu'il y a deux poches de combustion, les surfaces déflectri- ces peuvent être constituées par les deux côtés de la crête formée sur la partie de la tête de piston entre les poches.
De même, lorsqu'il y a trois poches, les surfaces déflectrices peuvent être formées par les côtés d'une pyramide à trois cotés, formée sur la tête du piston entre les poches. Il est clair que les surfaces déflectri-
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ces peuvent être conformées de manière à donner au jet de combustible une direction désirée par rapport au mouvement de l'air dans chaque poche, par exemple une direction dans le sens du courant au combustible déflec- té par chacune de ces surfaces dans la poche correspondante lorsque l'air tourbillonne en masse dans chaque poche.
Lorsqu'on utilise un seul dispositif d'injection de combustible, ce qui est préférable dans beaucoup de cas, il peut être conformé pour débiter un certain nombre de jets correspondant au nombre de poches, cha- que jet 'étant dirigé de façon appropriée par rapport à la surface de dé- flexion qui le dévie, ou bien l'ajutage de l'injecteur peut être du type à pointeau destiné à produire un jet de combustible conique creux.
Ainsi, dans une forme de réalisation comportant deux ou trois poches disposées symétriquement par rapport à l'axe du cylindre, un dispo- sitif d'injection de combustible central peut être prévu et conformé de manière à débiter respectivement deux ou trois jets de combustible ou un jet conique, chaque jet ou partie du jet après déflexion par la surface déflectrice ayant une direction telle par rapport à la direction de rota- tion de la charge d'air dans sa poche, que l'injection du combustible se fasse en substance dans le sens du courant et approximativement tangentiel- lement à un cercle concentrique à la paroi circonférentielle de la poche et de plus petit rayon que celui de la paroi de la poche.
Certains des avantages de l'invention sont : (1) En divisant la quantité totale d'air qui doit être amenée en contact avec le combustible injecté en deux ou plusieurs masses d'air semblables, ayant des caractéristiques de mouvement d'air semblables, -dans des poches de formes similaires, il est plus aisé de commander la répartition du combustible dans l'air que si l'on utilise une seule poche d'au moins deux fois les d.imensions volumétriques; (2) Il est connu que pour une vitesse de rotation d'air engendrée dans le cylindre pendant la période d'admission d'air, la vitesse de rotation de la charge d'air transférée dans une seule poche de combustion varie inver- sement au diamètre de la poche.
Lorsque deux ou plusieurs poches de combus- tion sont utilisées, le diamètre de chacune d'elle est appréciablement moindre que celui d'une poche unique, et par conséquent il est plus facile d'obtenir la vitesse de rotation désirée de la charge d'air dans chacune des poches de combustion, ce qui permet une combustion efficace en utili- sant un seul jet de combustible dans chaque poche, sans avoir recours à une vitesse élevée excessive du courant d'air dans la soupape d'admission, permettant ainsi une efficacité volumétrique plus élevée du moteur et par conséquent une gamme plus étendue de vitesses de fonctionnement utiles et un développement de puissance maximum plus élevéo (3) Etant donné que les poches de combustion communiquent l'une avec l'au- tre en se recouvrant, ou par un espace faisant communiquer leurs parties adjacentes,
un dispositif d'injection de combustible unique peut être dis- posé au centre, ou approximativement au centre dans la culasse, ce qui est généralement pratique, tout en permettant une répartition satisfaisante dans l'air sans pression d'injection excessive et avec un nombre de jets correspondant seulement au nombre de poches, ou avec un jet unique prévu pour heurter des surfaces déflectrices qui dirigent les proportions ap- propriées de combustible correctement dans les différentes poches.
L'invention peut être réalisée de différentes façons et des exem- ples d'exécution spécifiques seront décrits ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels
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Figure 1 est un plan d'une forme de piston suivant la présente invention;
Figure 2 est une coupe fragmentaire suivant la ligne 2-2 de la figure 1, de la partie supérieure du piston monté dans un cylindre, les parties supérieures du cylindre et de la culasse étant seulement repré- sentées pour la clarté ;
Figure 3 est une coupe du même piston suivant la ligne 3-3 de la figure 1 ;
Figures 4 et 5 sont respectivement un plan et une coupe suivant la ligne 5-5 d'une variante de piston, le cylindre et la culasse étant omis pour la clarté;
Figures 6 et 7 sont des vues semblables aux figures 4 et 5 d'une autre variante,, la coupe 7 étant faite suivant la ligne 7-7 de la figure
6; et
Figures 8 et 9 sont également des vues semblables aux figures
4 et 5, d'encore une autre variante de piston, la coupe 7 étant faite suivant la ligne 9-9 de la figure 8.
Dans la construction représentée sur les figures 1, 2 et 3, le moteur comprend un cylindre 10 dans lequel peut être animé d'un mouvement de va-et-vient un piston 11 comportant une tête plane dans laquelle sont formées deux poches de combustion 12 et 13.
Le cylindre est fermé par une culasse 14 contenant des passages d'admis- sion et d'échappement 16 et 17 se terminant par des lumières s'ouvrant dans le cylindre et commandéspar des soupapes de façon connue. La dispo- sition et la conformation du passage d'admission 15 et de sa lumière sont telles, par rapport à l'alésage du cylindre, que la charge d'air entrant dans le cylindre par la lumière d'admission, de façon connue, pendant cha- que période d'admission, est mise en rotation autour de l'axe du cylindre comme indiqué par la flèche 17 sur la figure 1. La culasse 14 comporte un logement 18 pour un dispositif d'injection de combustible 19 de type connu, comportant un ajutage à pointeau 20 destiné à diriger vers le bas un jet de combustible de forme générale conique, pratiquement suivant l'axe du cylindre.
Les deux poches de combustion 12 et 13 sont disposées symétrique- ment de part et d'autre de l'axe du cylindre. Comme représenté clairement sur les figures 2 et 3, chaque poche a une forme de double tronc de c8ne vu en coupe, et la distance entre les axes de symétrie des deux poches est légèrement moindre que le diamètre de chaque poche à sa partie la plus large. Quoique les extrémités inférieures des deux poches soient des sur- faces de révolution séparées et distinctes, les parois latérales des po- ches se recouvrent près de leurs parties supérieures, et les poches sont en communication l'une avec l'autre près de ces parties.
Un passage 21 est également prévu entre les deux poches, à leurs extrémités supérieures extrêmes, près de la tête du piston, et on voit qu'à part ce passage 21, l'embouchure ou extrémité supérieure de chaque poche a un diamètre appré- ciablement plus faible que le diamètre maximum de-la poche.
Comme on le voit sur la figure 1, la rotation de l'air dans le cylindre, indiquée par la flèche 17, provoque à la fin de chaque course de compression, lorsqu'en substance toute la charge d'air a été refoulée . dans les poches 12, 13, une rotation de la charge d'air dans chaque poche, comme représenté par les flèches 22. La charge d'air tournant en masse dans l'alésage du cylindre peut être considérée comme entrant dans les
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poches, à la fin de la course de compression, dans la direction générale représentée par les flèches 23.
Pour aider à créer le mouvement de rotation requis dans chaque poche, la tête de piston comporte deux rainures 24 di- rigées chacune vers une des poches 12, 13, en partant du bord circonfé- rentiel de la tête de piston, avec une composante de direction en substan- ce tangentielle. Chaque rainure augmente progressivement de profondeur et de largeur à partir de son extrémité extérieure vers son extrémité inté- rieure où elle aboutit dans la poche. Ces rainures tendent à faire entrer la partie de la charge d'air circonférentielle, animée d'une grande vites- se de rotation dans le cylindre, dans les poches 12,13 tangentiellement comme représenté par les flèches 25, pendant la course de compression.
Elles ont également pour effet de faire entrer dans les poches 12, 13 tangentiellement comme représenté par les flèches 27, une partie appréci- able de la charge d'air en rotation qui passe rapidement de l'espace du cylindre dans les poches vers la fin de la course de compression, ce qui augmente appréciablement la vitesse de rotation en masse de la charge d'air dans chaque poche autour de l'axe de celle-ci.
Comme représenté clairement sur la figure 3, il résulte de:la forme en double tronc de cône des deux poches et du recouvrement des par- ties supérieures de leurs parois latérales, une crête 26 entre les poches, cette crête ayant un bord supérieur courbé 27, qui s'étend transversale- ment dans un plan contenant les axes des deux poches. Comme décrit ci- dessus, 1 ajutage d'injection de combustible 20 est placé de façon à diriger un jet conique de combustible vers le bas suivant l'axe du cylin- dre, et ce jet de combustible est par conséquent divisé par le bord 27 de la crête 26, une partie du jet heurtant chacune des surfaces latérales de la crête qui constituent des surfaces de guidage ou de division, et à partir desquelles le combustible est dirigé dans les poches respectives.
Dans la construction représentée sur les figures 4 et 5, le pis- ton 30 comporte dans sa surface supérieure deux poches de combustion dis- tantes l'une de l'autre 31, 32, chacune de forme générale cylindrique et à extrémités inférieures arrondies, comme représenté sur la figure 5.
Les surfaces latérales cylindriques de ces poches sont distinctes et ne se recouvrent pas, mais les poches communiquent l'une avec l'autre par un passage de communication 33 qui est d'une section approximativement semi-circulaire. Le passage 33 est en substance droit et incliné par rap- port à un plan contenant les axes des poches, aboutissant ainsi dans cha- que poche dans une direction en substance tangentielle. Lorsque la direc- tion générale de rotation de l'air dans le cylindre est comme indiqué par la flèche 34, la circulation d'air dans chaque poche se fait dans la di- rection des flèches 35, et le passage de communication 33 est disposé de manière que le combustible entrant dans chaque poche par le passage ait une composante de direction qui est dans le sens de la circulation de 1' air dans chaque poche.
Le passage 33 comporte à mi-longueur une crête 36 s'étendant vers le haut à partir de la surface inférieure du passage, transversale- ment à sa longueur. Dans cet exemple, l'ajutage d'injection de combustible 37 es't en substance identique à l'ajutage 20 de l'exemple précédent, et est disposé de façon à diriger un jet en substance conique vers le bas, suivant l'axe du cylindre. Le jet de combustible heurte les surfaces latérales inclinées de la crête 36 et les surfaces inférieures du passage 33, et le combustible est divisé et dévié, dans les deux poches.
Dans la forme de piston représentée sur les figures 6 et 7, la tête du piston comporte deux poches hémisphériques 41, 42. Les surfaces
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sphériques de ces poches sont distinctes et ne se recouvrent pas, mais les poches communiquent l'une avec l'autre par un passage d'interconnexion ayant deux surfaces partiellement sphériques 43, 44, ces surfaces ayant au bord argué 45 une jonction qui est transversale à un plan contenant les axes de symétrie des poches. Comme dans l'exemple précédent, un ajuta- ge d'injection de combustible 46 à pointeau est disposé de manière à diri- ger un jet de combustible unique vers le bas sur la crête 45 et sur les surfaces sphériques inclinées 43, 44 de part et d'autre de la crête. Le jet de combustible est ainsi divisé et dévié dans les deux poches.
Dans la construction du piston représentée sur les figures 8 et 9, le piston 50 comporte trois poches de combustion 51, 52, 53 équidis- tantes entre elles autour de l'axe du cylindre. Chaque poche a une forme générale hémisphérique, et les surfaces latérales sphériques sont dis- tinctes et ne se recouvrent pas, mais les poches communiquent entre elles par un espace central commun 54. La surface inférieure de cet espace cen- tral a la forme d'une pyramide à trois côtés comprenant trois surfaces partiellement sphériques inclinées 55, 56 et 57. Un ajutage d'injection de combustible 58 à pointeau, monté dans la culasse, dirige un jet conique de combustible vers le bas sur la pyramide qui divise le combustible et le dévie dans les trois poches.
@ Il est clair que dans certains cas, il peut être avantageux de donner aux poches des diamètres légèrement différents, par exemple pour convenir à une construction de culasse particulière-, et que ces disposi- tions sont comprises dans le cadre de l'invention, la disposition étant cependant telle dans chaque cas qu'elle tende à produire dans l'ensemble des carcatéristiques de combustion semblables dans chacune des deux ou des multiples poches de combustion.
REVENDICATIONS
1. - Moteur à combustion interne à injection de combustible li- quide et allumage par compression, caractérisé en ce qu'il comprend un piston-et un cylindre conformés de manière à former entre eux à la fin de chaque course de compression, au moins deux poches de combustion com- municantes approximativement semblables, disposées de manière qu'à la fin de la course de compression les charges d'air comprimées dans chacune des poches soient pratiquement dans un même état de mouvement, et un dispo- sitif pour injecter du combustible approximativement de la même façon dans la charge d'air contenue dans chaque poche, comprenant un ajutage d'injec- tion unique propre à diriger un jet de combustible sur une ou plusieurs surfaces déflectrices ou de division, qui divisent ou dévient le combus- tible dans chacune des poches.