Le principe de l'invention se rapporte à un moteur diesel à deux temps avec canal d'admission d'air en volute, et plus particulièrement à un moteur diesel qui comporte un canal d'admission d'air qui présente une forme de spirale et qui est disposé sur une partie de la circonférence de la paroi du cylindre, le canal d'admission qui est disposé à l'endroit du point mort bas du piston étant relié au cylindre par des canaux de transfert qui sont séparés par des parois en forme d'aubes.
D'une manière générale, les moteurs diesel à deux temps fonctionnent selon le principe que l'admission d'air, qui est le comburant, est constante, et que l'injection du carburant est variable. Dans le cas d'un véhicule par exemple, l'action sur la pédale d'accélérateur permet de régler la quantité de carburant qui est distribuée.
La puissance des moteurs diesel à deux temps est dépendant de la qualité du mélange comburant-carburant, la puissance optimale étant obtenue lorsque chaque molécule de carburant peut s'allier à une molécule de comburant. Le brassage du comburant dans le cylindre est essentiel pour garantir qu'une proportion optimale de molécules de carburant puisse s'allier aux molécules de comburant. Un brassage insuffisant du comburant se traduit par un manque d'homogénéité du mélange comburant-carburant qui se traduit par le fait qu'une certaine proportion du carburant n'est pas brûlée et par le fait que le moteur dont la combustion est incomplète, fonctionne avec un important excédent de comburant.
Tous les moteurs diesel à deux temps connus fonctionnent avec un brassage insuffisant du comburant et cet inconvénient essentiel provoque des diminutions de puissance et de rendement importantes.
La plupart des moteurs diesel à deux temps connus comportent des combinaisons soupapes-lumières, par exemple, les lumières étant destinées à l'admission du comburant et les soupapes à l'échappement des gaz brûlés ou inversément.
Une forme d'exécution connue sous le nom de principe Schnurle comporte plusieurs lumières qui sont disposées d'une manière symétrique de chaque côté du cylindre. Cette forme d'exécution a permis d'apporter une certaine augmentation du brassage et par conséquent de la puissance et du rendement. Toutefois, l'arrivée symétrique du comburant dans le cylindre ne permet pas de créer un brassage suffisant ce qui se traduit encore par une forte perte de puissance et de rendement par rapport à la puissance et rendement optimaux.
En fonction des inconvénients précités des moteurs diesels à deux temps connus et en fonction des problèmes d'environnement et de ressources d'énergie, il est envisageable que ces moteurs, qui sont actuellement utilisés principalement en fonction de leur fiabilité et du faible coût du carburant, soient progressivement proscrits si des améliorations importantes ne sont pas apportées.
Les buts de la présente invention consistent donc à remédier aux inconvénients précités des moteurs diesel connus.
Les buts sont atteints selon le principe de l'invention décrit dans la revendication 1.
Le moteur diesel à deux temps avec canal d'admission d'air en volute, selon le principe de l'invention, comporte un canal d'admission d'air qui est disposé sur une grande partie de la circonférence de la paroi du cylindre et qui est reliée au cylindre par des canaux de transfert qui sont séparés entre eux par des aubes. L'air est propulsé dans le canal d'admission en volute par un turbo-compresseur par exemple. Les aubes séparant les canaux de transfert sont disposées selon des angles par rapport à l'axe du cylindre. De cette manière l'air admis lorsque le piston se trouve au point mort bas, est propulsé dans le cylindre avec un très fort mouvement tourbillonaire. Ce mouvement tourbillonaire circulaire est complété par un mouvement vers le haut provoqué par le fait que les canaux de transfert présentent progressivement un angle vers le haut du cylindre.
En effet, le premier canal de transfert est disposé de manière à ce que l'air soit propulsé horizontalement dans le cylindre et le dernier canal est disposé de manière à ce que l'air soit propulsé selon un angle de 45 DEG vers le haut par exemple. Le fort mouvement tourbillonaire et circulaire et le brassage progressif vers le haut de l'air ainsi créés dans le cylindre sont encore fortement accentués par le fait que le volume d'air admis dans le cylindre devient progressivement concentré, par le déplacement du piston vers le haut, dans la chambre de combustion dont le volume est beaucoup plus petit que le cylindre.
Le très fort brassage de l'air ainsi créé permet de garantir une très importante amélioration de l'homogénéité du mélange comburant-carburant qui permet de s'approcher de la puissance et du rendement optimaux.
La très importante amélioration de puissance et de rendement obtenue par le principe de l'invention permet, à puissance fournie égale par rapport aux moteurs diesel deux temps connus, de réduire considérablement la consommation et la pollution. A consommation égale, le principe de l'invention permet d'augmenter considérablement la puissance du moteur tout en évitant, par une combustion complète, que cette augmentation de puissance ne se traduise par une augmentation de la pollution.
Les dessins annexés illustrent schématiquement et à titre d'exemple les principes de l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont des vues en coupe, respectivement verticale et horizontale, du cylindre et du piston d'un moteur diesel à deux temps comportant un canal d'admission d'air en volute.
Les fig. 3, 4 et 5, sont des vues en coupe verticale de canaux de transfert, respectivement au début, dans une portion intermédiaire et au bout du canal d'admission d'air.
Les fig. 6 et 7 sont des vues en coupe, respectivement verticale et horizontale, d'une forme d'exécution d'un cylindre comportant un canal d'échappement avec dispositif d'obturation.
Les fig. 8 et 9 sont des vues en coupe, respectivement verticale et horizontale, d'un cylindre comportant un canal d'admission d'air en volute et un canal d'échappement qui présente également une forme de volute.
En référence tout d'abord aux fig. 1 et 2, la paroi d'un cylindre 2 comporte un canal d'admission d'air 1 qui présente une forme de volute. Le canal d'admission d'air 1 est disposé sur la grande partie de la circonférence de la paroi du cylindre 2. Le canal d'admission d'air 1 est relié à l'intérieur du cylindre 2 par des canaux de transfert, par exemple les 3, 4 et 5. Les canaux de transfert sont séparés entre eux par des aubes, par exemple les aubes 6, 7 et 8. Les aubes sont disposées selon un angle par rapport à l'axe central du cylindre. Les canaux de transfert sont disposés à l'endroit du point mort bas d'un piston 9, de manière à ce qu'ils soient ouverts lorsque le piston se trouve au point mort bas.
La tête du piston 9 comporte une chambre de combustion 10 dans laquelle le mélange carburant-comburant s'effectue lorsque le piston se trouve au point mort haut et lorsque l'injecteur de carburant 11 injecte le carburant. Selon le principe des moteurs diesel à deux temps, la combustion du mélange carburant-comburant se produit par un auto-allumage qui est provoqué par les effets conjugués de la très forte pression et de la température dans la chambre de combustion. Selon le principe de l'invention, de l'air, ou comburant, est propulsé dans le canal d'admission 1 par un turbo-compresseur, par exemple. L'air ainsi propulsé dans le canal d'admission 1, est propulsé dans le cylindre 2 par les canaux de transfert.
Les aubes qui séparent les canaux de transfert sont disposées selon un angle par rapport à l'axe central du cylindre de manière à ce que l'air soit propulsé à l'intérieur du cylindre avec un très fort mouvement tourbillonaire autour de l'axe du cylindre. L'air ou comburant est admis lorsque le piston découvre les canaux de transfert. Le mouvement tourbillonaire de l'air ou comburant est encore fortement augmenté lors de la montée du piston, en raison de la différence de volume entre le cylindre et la chambre de combustion. Le canal d'admission 1 présente une forme de volute et le canal d'admission devient progressivement plus petit de manière à ce la pression d'air propulsée par les canaux qui se trouvent en bout du canal d'admission d'air soit suffisante.
En référence aux fig. 1 à 5, la fig. 3 montre un canal de transfert 3 qui est disposé au début du canal d'admission 1. Les faces supérieure et inférieure du canal de transfert 3 sont disposées dans le plan horizontal et dans ce cas l'air est propulsée horizontalement dans le cylindre. La fig. 4 montre un canal de transfert 4 qui est disposé dans une portion intermédiaire du canal d'admission 1. Les faces supérieure et inférieure du canal de transfert 4 sont disposées avec un angle vers le haut par rapport au plan horizontal. La fig. 5 montre un canal de transfert 5 qui est disposé au bout du canal d'admission 1. Les faces supérieure et inférieure du canal de transfert 5 sont disposées avec un fort angle vers le haut par rapport au plan horizontal.
En résumé, l'angle des faces supérieure et inférieure des canaux de transfert augmentent progressivement de 0 DEG pour le premier canal jusqu'à 45 DEG , par exemple, pour le dernier canal. De cette manière, en plus du mouvement tourbillonaire autour de l'axe de cylindre, l'air est progressivement propulsée vers le haut du cylindre ce qui renforce encore le mouvement tourbillonaire.
Le très fort mouvement tourbillonaire est amplifié dans la chambre de combustion lorsque le piston se trouve au point mort haut, et ce fort mouvement tourbillonaire permet de garantir un mélange optimal carburant-comburant lorsque le carburant est distribué. Ce mélange optimal permet de garantir une combustion complète ce qui permet d'obtenir une très importante amélioration du rendement qui se traduit aussi par une importante diminution de la pollution.
Comme montré par les fig. 1 à 5, le canal d'admission d'air 1 présente une forme de volute, soit une forme de spirale, le canal d'admission étant progressivement disposé vers le bas en fonction de l'angle des canaux de transfert.
Les fig. 1 et 2 ne montrent pas d'échappement. Dans ce cas l'échappement est conventionnel et peut être constitué par une soupape disposée dans la partie supérieure du cylindre par exemple.
Les fig. 6 et 7 montrent une forme d'exécution d'un cylindre 14 qui comporte aussi un injecteur 11, avec un piston 9 qui comporte une chambre de combustion 10, le piston étant dans ce cas montré au point mort haut. Selon cette forme d'exécution, le canal d'admission d'air 12, qui est relié à l'intérieur du cylindre par des canaux de transfert, par exemple le premier canal de transfert 13, est moins long que le canal d'admission montré sur les fig. 1 et 2. Un canal d'échappement 15 est disposé, dans le même plan horizontal, entre le début et le bout du canal d'admission d'air. Selon cette forme d'exécution, c'est le fort mouvement tourbillonaire de l'air admis qui permet de garantir l'évacuation des gaz brûlés.
Cette forme d'exécution comporte un dispositif d'obturation 16 qui obture momentanément le canal d'échappement dans la première phase d'admission de manière à éviter qu'une partie de l'air admis ne s'échappe par le canal d'échappement.
Les fig. 8 et 9 montrent une forme d'exécution d'un cylindre 16 qui comporte un canal d'admission 17, qui comporte des canaux de transfert, par exemple le canal de transfert 18, qui est plus court que sur les formes d'exécutions montrées sur fig. 1, 2, 6 et 7. Cette forme d'exécution comporte, sur une partie de la circonférence du cylindre, un canal d'échappement 19 qui est relié au cylindre par des canaux de transfert, le canal de transfert 20 par exemple. Les canaux de transfert du canal d'échappement sont séparés par des aubes qui forment un angle par rapport à l'axe central du cylindre. Cette forme d'exécution avec canal d'échappement peut permettre une meilleure évacuation des gaz brûlés, en fonction du mouvement tourbillonaire de l'air admis.
Le nombre des différents canaux de transfert peut être varié en fonction des différentes conception des moteurs, de même que les angles des aubes ou des faces supérieure ou inférieure des canaux de transfert.
Le principe de l'invention est indépendant du nombre de cylindre du moteur, le principe pouvant être appliqué aussi bien à des moteurs mono-cylindre qu'à des moteurs à plusieurs cylindres.