Moteur à combustibles lourds à haut point d'inflammabilité. La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne, dans lequel un mélange combustible est. d'abord comprimé et ensuite allumé par une source d'allumage in dépendante, spécialement pour combustibles liquides lourds à haut point d'inflammation e+ dans lequel un piston à rallonge et une chambre -de compression comprenant au moins deux compartiments collaborent entre eux, de manière à ce que, pendant la course (le compression, le piston refoule la partie du mélange combustible remplissant l'un desdits compartiments, dans l'autre compartiment, (In l'obligeant de passer par un passage étroit restant entre la rallonge du piston et au moins une :
des. parois du compartiment rece vant ladite rallonge, caractérisé en ce qu'au moins cette paroi du compartiment recevant la rallonge du piston ainsi que cette rallonge sont développées en surface et agencées pour atteindre une température telle qu'à basse compression et à pleine charge du moteur les composantes non vaporisées (ou non gazeu- ses) de ladite partie du mélange combustible sont transformées en vapeur (ou gazéifiées) par leur laminage entre ladite paroi et ladite rallonge, sans que le mélange combustible puisse subir un allumage spontané.
Les combustibles à point ,d'inflammabi- lité élevé spécialement visés par la présente invention, sont les alcools. les gazoils, les huiles végétales, etc.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de la présente invention.
Tout d'abord il est à remarquer que: les fig. 1 à 8 représentent des formes d'exé cution avec parois de laminage et de vapori sation fixes s'étendant vers l'intérieur .du cy lindre; les fig. 9 et 10, une forme d'exécution avec parois de laminage et de vaporisation, fixes, mixtes, c'est-à-dire s'étendant les unes hors et les autres vers l'intérieur du cylindre: les fig. 11 à 15, des formes d'exécution avec parois de laminage et de vaporisation, fixes. s'étendant hors -du cylindre.
En particulier: Les fig. 1 et 2 représentent des coupes schématiques dans une première forme d'exé cution de l'invention, avec le piston respec tivement au moment du commencement et au moment de la fin du laminage du mélange combustible; La fig. 3 représente une coupe schémati que .dans un moteur à deux temps, les flèches a et b indiquant respectivement les chemins d'entrée et -de sortie de la charge fraîche et de la charge brûlée; La fig. 4 représente une coupe schémati que .similaire aux précédentes, avec disposi tion latérale des soupapes;
La fig. 5 représente une coupe sch6mati- que dans une seconde forme d'exécution de l'invention, avec rallonge centrale du piston et soupapes en tête; Les fig. 4 et 5 montrent du reste une disposition avantageuse -de la bougie par rap port aux soupapes, disposition qui protège la bougie contre le courant d'entrée du mélange combustible frais; La fig. 6 représente une coupe schémati que dans une forme d'exécution à parois de laminage et de vaporisation allongées et à cylindre refroidi à l'eau;
La fig. 7 représente une coupe schémati que dans une forme d'exécution semblable à celle de la fig. 6, mais avec des parois multi ples de laminage et de vaporisation; La fig. 8 représente une coupe sch6mati- que dans une forme d'exécution à paroi fixe de laminage et ,de vaporisation s'étendant vers l'intérieur du cylindre;
La fig. 9 représente une coupe schémati- ,que dans une forme d'exécution avec paroi fixe mixte de laminage et de vaporisation, c'est-à-dire comprenant une paroi fixe .exté rieure de laminage et -de vaporisation, qui s'étend hors -du cylindre, et une paroi fixe intérieure de laminage et -de vaporisation qui s'étend vers l'intérieur -du cylindre, ainsi qu'une rallonge correspondante @du piston; La fig. 10 représente une coupe dans un détail suivant E-F de la fig. 9;
Les fig. 11 à 15 représentent des coupes schématiques dans des formes d'exécution de l'invention, avec paroi fixe -de ,laminage et de vaporisation s'étendant hors -du cylindre.
Suivant les exemples représentés aux fig. 1 à 8, la culasse du moteur est consti tuée d'un couvercle 5 dont la partie exté rieure au cylindre 1 peut être refroidie soit par ailettes 6 (fig. 1, 2), * soit à l'eau (non représenté), ou être exempte de tout moyen de refroidissement spécial (fig. 3, 4, 5, 6, 7, 8), et dont la partie intérieure au cylindre est munie d'une paroi saillante vers l'intérieur du cylindre, par exemple annulaire, simple et venu d'une pièce avec la culasse, telle que 7 ou 20 (fig. 1 à 6), ou multiple 20' (fil-.
7), ou non annulaire 7' (fig. 8), cette paroi étant refroidie comme -telle, de manière à avoir, 'lors du travail du moteur, une température plus .chaude que la température de vaporisation requise, et divisant la chambre de compression en deux ou plusieurs compartiments 8, 9.
Cette paroi peut aussi ne pas faire par tie de la culasse et être fixée à l'intérieur du cylindre. Ceci n'est pas représenté dans les figures en question, mais on peut facilement se représenter que la paroi 7'-dans la fig. 8 fasse partie du cylindre 1 et non pas de la culasse 5.
Le piston 2 (fig. 1 à 5), ou 14 (fig. 6, 7) présente une rallonge, soit annulaire et simple 4 (fig. 1, 2, 3, 4) ou 19 (fig. 6) sé parée extérieurement, par un faible espace 16, -de la paroi :du cylindre, pour être indé pendante -de la température de ce dernier, soit encore multiple 19' (fig. 7), soit ceu- trale et non annulaire 4' (fig. 5), soit enfin non centrale et non annulaire 4" (fig. 8).
Cette rallonge -du piston -est destinée à entrer, pendant la course de compression du piston, dans le compartiment 8 qui peut avantageu sement comprendre ou .communiquer direc tement avec les soupapes, ou au moins celle d'admission. Les dimensions de la rallonge du piston par rapport à celles du comparti ment 8 sont telles, .qu'il reste lors -de l'en trée de ladite rallonge dans ledit comparti- ment un faible écartement ou fente 30 entre ladite rallonge et la paroi susmentionnée 7 ou 7' ou 20 de la culasse, ou du cylindre.
Avec cette disposition, la partie du mélange combustible. contenue dans le compartiment 8 et comprimée par la rallonge du piston lors de .la course décompression -de -ce dernier, est forcée de passer par la fente 30, où elle-est complètement vaporisée par son contact in tense avec et son laminage entre les parois (,haudes -de la rallonge du piston et de l'ap pendice de la culasse ou du cylindre, dans le compartiment 9.
Dans ce dernier. la partie complètement vaporisée et chaude de la charge se mélange intimement, par turbulence, à la partie de la charge déjà, contenue dans le comparti ment 9, et provoque par l'effet -de sa propre chaleur et par effet de brassage contre les parois chaudes .du compartiment 9 aussi la vaporisation complète de cette autre partie de la charge. Le mélange combustible ainsi transformé complètement en vapeur saturée ou surchauffée est ensuite allumé au moyen de la bougie 10, placée avantageusement dans la chambre 9, où elle est. le plus facile ment abritée contre le courant d'admission de la charge fraîche.
Dans la forme d'exécution suivant la fil-. 8, la rallonge 4" du piston 2 et le com partiment 8 sont disposés latéralement, tan dis que le compartiment 9 séparé du com partiment 8 par la paroi 7' est disposé en par tie à. côté et en partie au-dessus du com partiment 8 et s'ouvre directement dans la chapelle garnie -de la bougie 10 et des sou papes, ces dernières étant éventuellement sé parées d'entre elles par une paroi (non re présenté). Le mode de fonctionnement est analogue à celui décrit par rapport aux fig. 1 à 7.
Suivant la forme d'exécution représentée à la fi-. 9, le moteur comprend, outre l'ap pendice 25 s'étendant vers l'intérieur du cy lindre et constitué d'une pièce rapportée, une paroi extérieure 24 d'un diamètre inférieur à- celui du cylindre 1, -de manière que le :dia- mètre extérieur du compartiment 8 soit sen siblement inférieur au diamètre .du cylindre 1.
Le piston 22 est muni correspondamment d'une rallonge annulaire 23, entrant dans la chambre 8 lors de la course de compression du piston et possédant un diamètre extérieur et intérieur tels, qu'ils restent des fentes étroites 30', 30" entre la rallonge 23 du pis ton et les parois 24 et 25 respectivement de la culasse. Avec cette disposition des partie 23, 24. 25, par rapport au cylindre 1, il ré sulte dans ce dernier la formation d'un compartiment annulaire à capacité varia ble 31.
Le fond du compartiment 9. garni de la bougie 10, peut également être constitué d'une pièce rapportée 26. Dans cette forme d'exécution, au moment où la. rallonge du piston entre dans le compartiment 8, la par tie du mélange combustible contenue dans le compartiment à capacité variable 31 est for cée de passer par les fentes 30' et 31l". où elle .est .complètement vaporisée par laminage entrre les parois 24 et 25 et la rallonge 23, dans le compartiment 9. Ici elle provoque par sa propre chaleur et par effet de turbulence contre la paroi chaude 25 1a vaporisation complète de la partie du mélange combusti ble qui était déjà contenue dans le compar timent 9.
En vue d'augmenter la surface de contact de la paroi fixe de laminage et dc@ vaporisation 25 ainsi que l'intensité de bras sage de la partie laminée du mélange rom- bustible, venant du compartiment 31, avec la partie non laminée, contenue dans la cham bre 9,, la paroi 25 de cette dernière peut être munie de trous 27 dirigés par exemple tan gentiellement. Ainsi, une partie du mélange combustible laminé et vaporisé entrera clans le compartiment 9, après avoir été déflecté sur le fond creux du piston, tandis que l'au tre partie y entrera tangentiellement, ce qui provoque un brassage intense de la charge dans le compartiment 9.
La paroi de laminage 24 peut être gar nie d'ailettes de radiation 6 servant à modé rer la température cle cette paroi et à obte- nir ainsi une augmentation progressive -de la température du mélange combustible laminé.
Suivant les formes d'exécution représen tées aux fig. 11 à 15, il n'y a qu'une paroi fixe de laminage et de vaporisation 32 (fig. 11) ou 33 (fig. 12 à 15) s'étendant hors du cylindre 1, le piston 2 étant muni .d'une rallonge .dite centrale correspondante 34, de dimensions telles, qu'il reste la fente de la minage 30 entre cett, rallonge et la paroi 32, respectivement 33.
Suivant la fig. 11, la paroi de laminage 32 est fermée en 32' .en formant ainsi un dôme renfermant le compartiment 8. tandis que le compartiment 9 se trouve suivant cet exemple dans la chapelle garnie de la bougie 10 et .des soupapes, éventuellement séparées par une paroi (non représentée).
Au moment où la rallonge 34 entre, durant la course de compression, dans le compartiment 8, la par tie de la charge y contenue est obligée de passer par -la fente 30, où elle est complè tement vaporisée par laminage entre les pa rois chaudes 32 et 34, .dans le comparti ment 9 en provoquant ici le brassage et la vaporisation complète clé l'autre partie de la charge, .qui était contenue en 9, après -quoi la charge entière .est allumée par la bou gie 10.
Suivant les fig. 12 à 15, la paroi .de la minage et de vaporisation fixe 33 se raccorde à son extrémité opposée au cylindre, au com partiment 9. Ici .de nouveau (comparer avec la fig. 9), la paroi fixe -de laminage -et de vaporisation 33 et la rallonge 34 du piston ont des '.dimensions diamétrales inférieures à celles du cylindre 1 et du piston 2, de ma nière à former dans le cylindre la chambre à capacité variable 31, qui joue ici directe ment le rôle du compartiment 8 des autres figures, et qui, lors de l'entrée .de la rallonge 34 dans l'espace éntouré de la paroi 33,
com munique avec le compartiment 9 uniquement par la fente 30 entre les parois -de laminage et -de vaporisation 33, 34. Avec cette dispo- sition, la partie du mélange combustible contenue dans le compartiment 31 ou 8 est obligé, lors de la compression, de passer par l'a fente 30, dans laquelle elle est complète ment vaporisée par laminage entre les paroi, chaudes 33, 34, dans le compartiment 9, où elle provoque le brassage -et la vaporisation complète de l'autre partie du mélange com bustible, qui était contenue dans le comparti ment 9.
Ensuite la charge entière, complè tement vaporisée, est allumée en 9 par la bougie 10.
Cette dernière peut être protégée contre le courant du mélange combustible par des moyens usuels quelconques, par exemple par un chapeau perforé 28, 29.
Il a -été mentionné plus haut par rap port à l'exemple d'exécution représenté à la fig. 9, que la surface de contact ile la paroi fixe -de laminage et .de vaporisation et l'in tensit6 de brassage peuvent être augmentés par la disposition de trous 27 dans cette paroi fixe. Or, au lieu de trous, la paroi fixe de la minage et de vaporisation 33 (fig. 13 et 14) peut être munie, dans le même but, de .déflec teurs ou chicanes 35, respectivement 36, pou vant collaborer avec des déflecteurs ou chi canes correspondants 37, respectivement 38 prévues sur la rallonge 34 du piston.
Suivant la forme d'exécution représentée à la fig. 15, la paroi fixe unique de laminage et de vaporisation est munie .d'ailettes, de ra diation appropriée 39, tandis que le prolon gement de cette paroi, formant le comparti ment 9, .est refroidi à l'eau en 40.
Les moteurs décrits permettent de réali ser outre la vaporisation complète du mé lange combustible, des dissociations molécu laires du combustible par le phénomène de cracking, et (ou) par la catalyse.
Ces phénomènes peuvent être conduits graduellement, en réalisant, au passage du combustible laminé .entre les appendices de la culasse et la rallonge du piston. des paliers de températures croissantes ou éventuelle ment décroissantes par: a; L'emploi de moyens différents -de re froidissement (par exemple ailettes de radia tion, eau) ou de réchauffage (par exemple gaz d'échappement plus ou moins refroidis ou enveloppes calorifuges), servant à amorcer ou à, entretenir lesdits phénomènes.
b) L'emploi -de plusieurs métaux ou ma tières à chaleurs spécifiques différentes (par exemple aluminium, cuivre, fonte, acier, maillechort, terres céramiques cuites armées, non armées), afin de régler les réserves des calories, qui maintiennent la culasse ou le piston, ou leur appendice et rallonge envi- nagés à la température voulue.
c) L'emploi -de matières à pouvoir cata lytique (par exemple de platine).
A titre d'exemple pour le cas a susmen tionné, la paroi de laminage et ,de vaporisa tion 24 suivant la fig. 9 peut être refroidie dans une mesure appropriée par .des ailettes de radiation 6, tandis que la paroi -de lami nage et de vaporisation 25 n'est pas refroidie du tout. Ou inversement, la paroi de lami nage et de vaporisation 33, suivant la fig. 15, peut être refroidie, à sa partie de la minage proprement dite, par des ailettes de radiation 39 de grandeur progressivement .croissante vers le compartiment 9, tandis qu'à sa partie 40 entourant ce compartiment, elle peut être refroidie à l'eau.
A titre d'exemple pour le cas b susmeu- t.ionné, la paroi de laminage et de vaporisa tion 24, suivant la fig. 9, peut être consti tuée d'un métal à chaleur spécifique relati vement élevée, par exemple en acier, et la paroi de laminage et -de vaporisation 25 d'un métal de chaleur spécifique relativement fai ble, par exemple :en cuivre, tandis que la rallonge 23 du piston peut être garnie d'une couche de matière céramique, ou être cons tituée :d'une matière céramique armée.
A titre d'exemple, pour le -cas e susmen tionné, la paroi de laminage et -de vaporisa tion 25 suivant la fi-. 9, ou la pièce -de fond rapportée 26, suivant la même figure, peut être garnie, par exemple, du côté .du compar timent 9, -de mousse de platine. Un agent ca talyseur peut aussi être prévu dans le com partiment 8.
Finalement, le moteur peut être muni d'une admission supplémentaire (non repré sentée) d'un genre approprié quelconque connu .comme tel, permettant. d'introduire dans le moteur (outre le mélange combus tible de régime) encore au moins un autre combustible, par exemple de l'essence, du pé trole, de l'alcool, du charbon pulvérisé, des matières hydrocarburées végétales, des pou dres -de lycopode, des explosifs, etc, et (ou) encore au moins une matière à action cataly tique, comme, par exemple, -de l'eau, et (ou) encore au moins une matière à action thermochimique, par exemple de l'oxyde de carbone, de l'hydrogène, et (ou)
encore au moins une matière à action thermo-physique, par exemple de l'air chaud.
Les moteurs décrits ont différents avan tagés, ils permettent de réaliser en particu lier: 1. A l'intérieur du cylindre ou de la chambre de compression et de combustion, et sans autoallumage, une transformation com plète en vapeurs saturées ou surchauffées des particules de combustible en suspension dans les mélanges carburés, qui, sous forme de brouillard, entrent dans les cylindres, quel que soit le mode de formation de ces brouil lards, soit par un appareil du type carbura teur, soit par introduction directe au cylin dre, rempli d'air, .du combustible finement di visé (mais avant la compression).
2. Une turbulence du mélange f ormant une vapeur et non, comme dans les moteurs con nus pour les combustibles envisagés, un brouillard tenant encore en suspension du combustible sous forme liquide.
3. La possibilité de l'admission de charges aussi denses que possible, celles-ci n'ayant pas été -dilatées par des appareils de préchauf fage extérieurs.
4. Un allumage dans une atmosphère ex clusivement gazeuse et homogène et non dans une atmosphère encore chargée de particules :liquides.
5. La possibilité d'utiliser des basses compressions et d'un allumage indépendant. d'où la possibilité de moteurs souples obéis sant instantanément aux commandes d'accé lération. 6. Grâce à l'allumage indépendant, la possibilité de réaliser de très grandes vitesses, avec un très simple moteur à combustibles lourds.
7. LTne protection facile :de la bougie d'al lumage sans devoir lui donner -des formes particulières et sans .devoir la situer dans des endroits difficiles à atteindre par les vapeurs qu'elle :doit allumer.
8. La suppression des dispositifs exté rieurs aux cylindres tels des carburateurs spéciaux, des dispositions de conduits :d'ad mission, des vaporisateurs, réchauffeurs, etc.
9. La suppression des précipitations -des brouillards des mélanges carburés qui se pro duisent dans les moteurs connus tant à cause de la :dépression lors :de l'admission qu'à cause du choc contre les parois, ou encore à cause de la surpression à la compression, quand le moteur est relativement froid et est du type à carburateur à .compression basse et insuffisante pour vaporiser et allumer le combustible.
10. La suppression de l'inconvénient et de la perte résultant .de la caléfaction qui se produit à l'impact du combustible injecté sur des parois à température du rouge, tel que c'est le cas pour les moteurs du type à boule chaude.
11. La suppression de l'inconvénient du retard -de la vaporisation. au contact des pa rois refroidies, en dessous du point d'in flammabilité, ce qui a lieu, par exemple, pour des moteurs à :combustibles lourds, du type à injection solide, et ce malgré leur haute compression.
12. A l'intérieur -du moteur, outre la va porisation :complète du mélange combustible des dissociations moléculaires du combustible lourd par le phénomène de cracking et (ou) par la catalyse.