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Perfectionnements aux moteurs à combustion interne
La présente invention a trait aux moteurs à com- bustion interne du type dans lequel le combustible liquide est injecte dans la chambre de combustion qui contient une cylindrée d'air tourbillonnant autour de l'axe du cylindre.
Jusque présent, dans les moteurs de ce genre, la chambre de combustion était constituée par l'extrémité su- périeure du cylindre et était, par conséquent, d'une hauteur relativement faible et d'un grand diamètre, les dispositifs d'injection du combustible étant placés près de l'axe central
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du cylindre, de manière à distribuer le combustible sous forme de petits jets radiaux. Dans de tels cas, le diamè- tre de la chambre de compression, relativement grand par rapport à la hauteur, nécessitait une grande surface de refroidissement de la cylindrée comprimée, tandis que le grand nombre de jets radiaux nécessaires forçait à donner aux orifices d'injection de très faibles diamètres, ce qui exposait facilement ces orifices à être obstrues.
L'objet de la présente invention est de fournir une construction qui n'aura pas ces désavantages et permet- tra un mélange plus intime du combustible et de l'air.
Dans ce but, d'après l'invention, la chambre de combustion,, qui a une section sensiblement circulaire dans le plan perpendiculaire à. l'axe du cylindre, est disposée dans la tête du cylindre. A l'endroit où cette chambre com- munique avec le cylindre, elle a un diamètre inférieur à celui de l'alésage du cylindre. L'injecteur ou les injecteurs sont disposés à une certaine distance de l'axe de la chambre de combustion et sont destinés à projeter chacun un jet de liquide dans la cylindrée d'air animée d'un mouvement de ro- tation autour de 1'axe du cylindre. La direction principale du jet est, ou bien parallè le à l'axe de la chambre de combustion ou bien sensiblement parallèle à cette direction.
Chaque dispositif d'injection de liquide peut, soit produire un jet unique dans la direction parallèle ou sensiblement parallèle à l'axe de la chambre de compres- sion, soit produire plusieurs jets dont un ou plusieurs peuvent être dirigés radialement ou à, peu près. Cependant, dans ce cas, les autres jets doivent être disposés de maniè- re que la direction générale de tous les jets ait une compo- sante appréciable, parallèle a l'axe de la chambre de com- bustion.
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De préférence, la chambre de combustion est sensi- blement cylindrique, sa hauteur étant approximativement éga- le à son diamètre. Le ou les dispositifs d'injection du com- bustible sont disposés dans la paroi supérieure de la chambre de combustion dans le voisinage de la circonférence et le ou les jets sont dirigés soit parallèlement à l'axe de la chambre de combustion, soit en diagonale à travers cette chambre, de manière à se mélanger avec la cylindrée, d'air pendant son tourbillonnement.
Dans certains cas, en plus du tourbillonnement produit par le mouvement rotatif de la cylindrée d'air, on peut provoquer une "turbulaence" supplémentaire d'une manière connue en elle-même et consistant à munir la face du piston d'un prolongement de forme et de dimensions telles, que, vers la fin de la course montante du piston, ce prolonge- ment puisse pénétrer dans la chambre de compression en lais- sant un faible espace annulaire par lequel, vers la fin de la course de compression, une partie résiduelle de la cylin- drée gazeuse sera forcée de pénétrer à une grande vitesse dans la chambre de combustion.
On produit ainsi un mouvement de la cylindrée ga- zeuse dans le sens axial,en plus du mouvement rotatif que cette cylindrée recevait précédemment, la "turbulence" résultante tendant a. améliorer le mélange d'air et de com- bustible en facilitant ainsi la combustion.
Dans une autre construction d'après l'invention on dispose dans l'axe de la chambre de compression un bou- chon de section sensiblement circulaire, de manière à rem- plir l'âme de la chambre de combustion.
De la sorte, à la fin de la course de compression, la. chambre de combustion a une forme sensiblement annulaire
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et sa partie centrale étant remplie, toute la cylindrée d'air aura tendance à être mise en contact avec le jet du liquide combustible. Le bouchon peut être fixé soit à la tête du cylindre, soit à la face supérieure du piston.
Une autre construction consiste à faire supporter une partie du bouchon par la tête du cylindre et l'autre pat le piston. Dans tous les cas, le bouchon n'est, de préfé- rence, pas soumis au refroidissement pour aider la combus- tion.
Lorsque le bouchon est sensiblement cylindrique, la direction principale du jet combustible est dirigée de préférence, parallèlement à l'axe de la chambre de combus- tion.
Toutefois dans certains cas, on peut trouver avan- tageux de donner au bouchon une forme autre que cylindrique: par exemple, celle d'un barillet, la forme conique ou une forme telle que les parties extrêmes aient un plus grand diamètre que la partie centrale, suivant la forme de la chambre de combustion et la direction du jet combustible.
Cependant dans la plupart des cas, une chambre de com- bustion cylindrique, un bouchon cylindrique et un jet dont la direction générale est orientée sensiblement parallèle- ment à l'axe de la chambre de combustion sont préférables.
Chaque dispositif d'injection peut être d'un type connu quelconque employant soit une injection du combustible seul, soit une injection' du combustible mélangé d'air et peut avoir un ou plusieurs orifices d'injection, mais, de préférence, lorsqu'on emploie l'injection du combustible seul on utili- se un injecteur donnant un jet unique ou un jet en forme d'entonnoir. Cet injecteur peut être convenablement consti- tué par un corps évidé, à l'intérieur duquel est disposée une soupape à pointeau commandée par un ressort, le poin#
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teau ayant une extrémité conique qui ferme normalement un orifice conique placé à l'extrémité de l'injecteur.
Le pointeau peut être déplacé automatiquement sous l'action de la pression qui règne dans la chambre de combus- tion dans le sens opposé à cette chambre air surmontant l'ac- tion du ressort. Ce déplacement découvre l'orifice d'admis- sion du combustible en permettant une injection de combus- tible dans la chambre de combustion directement par l'espace annulaire découvert entre le pointeau et son siège.
Cette disposition supprime les perturbations qui pourraient résulter de l'obturation des orifices si on em- ployait plusieurs orifices de faible diamètre. De préféren- ce, on prévoit une courte partie cylindrique qui prolonge le corps de la soupape et sert à diriger le jet. Cependant dans certains cas, lorsque cela est jugé utile, on peut em- ployer un dispositif d'injection de combustible du type dans lequel le pointeau se déplace pour ouvrir le ou les ori- fices d'admission, dans le même sens que le jet de combus- tion.
Toutefois, on peut également employer toutes au- tres méthodes d'injection de combustible, comme, par exemple celle dans laquelle on utilise la combustion d'air et com- bustible dans une chambre de combustion auxiliaire pour in- jecter le combustible dans la cylindrée principale d'air, Dans de tels systèmes, l'ouverture qui mène à la chambre auxiliaire est disposée à unecerataine distance de l'axe de la chambre de combustion principale à la place de l'injec- tion du combustible dans le système à chambre unique, l'in- jecteur étant placé dans une position convenable dans la Chambre auxiliaire.
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L'invention est tout particulièrement applicable aux moteurs à combustion interne du type à distribution par fourreaux. Lorsqu'on l'applique aux moteurs de ce type, la tête du cylindre dans laquelle est formée la chambre de com- bustion est, de préférence, d'une construction telle qu'elle pénètre à la manière d'un bouchon dans l'extrémité supérieu- re du cylindre et a des dimensions telles qu'elle laisse un espace annulaire entre la paroi du cylindre et la paroi de la tête du cylindre de manière à laisser pénétrer dans cet espace l'extrémité supérieure du fourreau.
Le tourbillonnement de la cylindrée d'air peut être produit d'une manière connue quelconque mais avec certains types de fourreaux, comme par exemple, ceux animés d'un mou- vement combiné de rotation autour de l'axe du cylindre et de déplacement le long de cet axe, les orifices d'admission sont construits normalement de telle fagon et s'ouvrent de telle manière que le mouvement de rotation de la charge est produit sans autres moyens.
Lorsque l'invention est appliquée à un moteur à soupape tubulaire, le ou les orifices d'admission peuvent être partiellement masqués de sorte que l'air pénètre seule- ment d'un côté d'un tel orifice, ayant ainsi tendance à pro- voquer le mouvement de rotation désiré. Dans un moteur à deux temps, on peut munir le ou les orifices d'admission de déflecteurs- ou bien disposer la face du piston de telle manière qu'elle imprime à l'air qui entre dans le cylindre le mouvement désiré.
L'invention peut être mise en pratique de diffé- rentes manières. Quatre constructions d'après l'invention sont représentées schématiquement à titre d'exemple sur les dessins annexés, sur lesquels:
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La figure 1 est une coupe verticale faite par l'axe du cylindre d'une des constructions d'après l'inven- tion appliquée au moteur à distribution par fourreaux.
La Figure 2 est une coupe par la ligne 2-2 de la figure 1 montrant les différents organes dans la position qu'ils occupent au commencement de la course d' aspiration.
La figure 3 est une vue en coupe schématique d'une autre construction de la tête du cylindre ainsi que d'un piston d'une construction spéciale, appliquée également à un moteur à distribution par fourreaux.
La figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 3 d'une troisième variante de la tête du cylindre dans laquelle un organe formant bouchon remplit la partie centrale de la chambre de combustion.
La figure 5 est une coupe verticale faite par la tête du cylindre d'un mode de réalisation montrant la maniè- re dont on peut appliquer l'invention à un moteur à soupa- pes et
La figure 6 est une coupe faite par la ligne 6-6 de la figure est montrant la soupape d'admission ouverte.
Dans la construction représentée sur les figures 1 et 2 le moteur comprend un cylindre A à refroidissement par eau, ayant son extrémité supérieure ouverte. Dans cette extrémité pénètre la tête B du cylindre qui forme bouchon et est attachée au cylind're par boulons ou par tout autre moyen propre à assurer une fixation solide.
Le diamètre extérieur du bouchon B est tel par rapport à l'alésage du cylindre A qu'entre les parois du cylindre A et du bouchon B est laissé un espace annulaire dans lequel pénètre l'extrémité supérieure du fourreau 0.
Un segment B1 monté sur le bouchon B assure l'étanchéité
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.et réduit les fuites entre le bouchon et le fourreau C.
Le fourreau C est, de préférence, animé d'un mouvement combiné de rotation et de déplacement longitudinal, ce mouvement étant imprimé au fourreau au moyen d'un mécanisme approprié, comprenant, dans la construction représentée, un arbre court C1 actionné par le vilebrequin du moteur par l'intermédiaire d'un engrenage approprié (non représen- té). Cet arbre C1 porte un maneton C2 qui est relie a. un joint sphérique à alignement automatique C3 monté dans un logement C4 formé sur le fourreau vers son extrémité infé- rieure.
On a prévu des orifices d'admission A2 et C5 et des orifices d'échappement A3 et C6 respectivement dans le cylindre A et le fourreau 0. Les orifices d'admission A ,
C5 sont construits à la manière connue, comme on le voit sur la figure 2, et impriment à la cylindrée d'air qui en- tre un mouvement de rotation autour de l'axe du cylindre dans la direction indiquée par les flèches de la figure 2.
Un organe D qui constitue la chambre de combustion a chemise d'eau est porté par le bouchon B, ou bien forme avec lui une seule pièce. Cette chambre de combustion est sensiblement cylindrique et sa hauteur est égale, ou pres- que, à$ son diamètre.
L'extrémité supérieure de la chambre de combustion
D est fermée par un chapeau D1, l'injecteur F étant monté dans ce chapeau dans le voisinage de la circonférence. Un piston E se déplace à l'intérieur du fourreau C et est relié au vilebrequin (non représenta) par une bielle E'. La course du piston est telle que, à la fin de la compression, la presque totalité de la cylindrée d'air est comprimée à l'in- térieur de la chambre de combustion D.
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L'injecteur de combustible dirige le jet oblique- ment à travers la chambre de combustion. D. Il comprend un corps évidé F à l'intérieur duquel est disposée une soupape à pointeau F', commandée par un ressort F2 et ayant une ex- trémité conique F3. Cette extrémité conique ferme normale- ment un orifice conique formant l'extrémité inférieure F4 de l'injecteur. Le mouvement de la soupape, pour ouvrir l'ori- fice d'admission, éloigne celle-ci de la chambre de combus- tion* Le combustible arrive dans le corps de l'injecteur par un tuyau (non représenté) et s'écoule par une rainure F6 dans un espace F7 entourant l'extrémité de la soupape à pointeau F'.
De cette facom, la pression du combustible agit sur la soupape dans le sens opposé à celui du ressort, en permet- tant ainsi au liquide de sortir par l'espace annulaire ou- vert de cette manière entre l'extrémité conique F3 de la soupape F' et son siège également conique. L'amplitude du mouvement de la soupape F', sous l'action de la pression du liquide peut être limitée par une butée F8, vissée dans le corps de l'injecteur et munie d'une tête moletée F9' pour permettre le réglage. Ce réglage consiste à faire varier les dimensions de l'espace annulaire par lequel s'écoule le li- quide en modifiant l'amplitude du mouvement de la soupape.
Dans la construction représentée, le combustible est, de préférence, amené dans l'injecteur par une pompe à combusti- ble actionnée par le moteur et jaillit suivant un cône péné- trant assez loin dans la chambre.
A la place de l'injecteur précité, peut être em- ployée une soupape actionnée mécaniquement et réglant l'injection de combustible avec ou sans mélange d'air.
Dans la construction représentée schématiquement sur la figure 3, la tête du cylindre G, en forme de bouchon,
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forme une chambre de combustion G', à refroidissement par eau , la fauteur de,bette chambre étant approximativement égale à son diamètre. Un injecteur de combustible H est disposé dans la paroi supérieure de la, chambre de combustion au voisinage de la circonférence et produit un jet dans une direction sensiblement parallèle à l'axe du cylindre.
Un fourreau J entoure la circonférence de la tête du cylindre formant bouchon, ce fourreau étant, de préféren- ce, construit et actionné de la même manière que le fourreau représenté sur les figures 1 et 2, pour imprimer l'air qui entre dans le cylindre un mouvement de rotation autour de laxe du cylindre.
A l'intérieur du fourreau J se déplace un piston K, portant sur 'sa face supérieure une saillie K' d'un diamè- tre légèrement plus faible que la base de la chambre de com- bustion, à l'intérieur de laquelle il est destiné à péné- trer à la fin de la course ascendante du piston.
De cette fagon, une partie résiduelle de la cylin- drée gazeuse contenue dans le cylindre est refoulée d'une manière connue à la fin de la course ascendante du piston et à une grande vitesse dans la chambre de combustion, par l'espace annulaire K2 formé entre les parois circulaires du bouchon K' et de la chambre de combustion. Il en résulte dans la chambre de combustion, une turbulence axiale considé- rable qui s'ajoute au mouvement rotatif, autour de l'axe du cylindre, qui est déjà imprimé à la cylindrée d'air.
Dans une variante de construction, représentée sur la figure 4, dans une tête de cylindre en forme de bouchon L, se trouve une chambre de combustion cylindrique L', à refroidissement par eau. La hauteur de cette chambre est sensiblement égale à son diamètre.
A l'intérieur du cylindre est placé un fourreau M,
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convenablement construit et actionné, de la. même manière que le fourreau représenté sur les figures 1 et 2, pour produire le mouvement rotatif désiré de la cylindrée d'air autour de l'axe du cylindre.
Dans la paroi supérieure de la chambre de combus- tion, et au voisinage de sa circonférence, est disposé un injecteur N, Cet injecteur produit un jet dans une direction sensiblement parallèle, à l'axe de la chambre de combustion.
Un bouchon cylindrique L2 est disposé à l'intérieur de la chambre de combustion, suivant son axe. Ce bouchon remplit la partie centrale ou l'âme de la chambre de combus- tion, c'est-à-dire l'endroit ou la cylindrée gazeuse ne se- rait pas aisément atteinte par le combustible liquide injecte par l'injecteur N. De la sorte, la chambre de combustion a, dans cette construction, une forme sensiblement annulaire, ce qui facilite beaucoup un mélange effectif du combustible liquide avec la cylindrée gazeuse animée d'un mouvement de rotation autour de l'axe de la chambre de combustion.
Dans chacune des constructions représentées sur les figures 3 et 4, on peut utiliser un injecteur d'une construc- tion semblable à celle de l'injecteur décrit en se reportant à la figure 1.
Dans la construction représentée sur les figures 5 et 6, le moteur est du type à distribution par soupapes et comprend un cylindre 0 à refroidissement par eau, formant dans sa partie supérieure une chambre de combustion 0', re- froidie également par eau. Cette chambre de combustion a une forme sensiblement cylindrique et sa hauteur est approxima- tivement égale à son diamètre, qui est inférieur au diamètre intérieur du cylindre.
Dans les/parois cylindriques de la chambre de com- bustion 0' sont placés les orifices dadmission P et dtéchap-
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pement Q,. Ces orifices sonth diamétralement opposés l'un à l'autre ou a peu près et débouchent respectivement dans un tuyau d'admission P' et un tuyau d'évacuation Q'.
Les soupapes PW et Q2 commandent respectivement les orifices P et Q,.
La soupape d'échappement Q2 est d'une construction normale et est commandée par un ressort Q3
La soupape d'admission P2 est munie d'un côté, d'un écran sensiblement semi-cylindrique p3 qui force la totalité de l'air qui entre, pendant la course d'admission du moteur, par le tuyau P', à passer par le côté de l'orifi- ce le plus éloigné de l'écran, comme on le voit sur la figu- re 6, ce qui a pour résultat d'imprimer à l'air un mouvement de rotation autour de l'axe de la chambre de combustion.
Un dispositif d'injection de combustible R, qui peut être d'une construction appropriée quelconque, par exemple semblable à celle de la figure 1, est placé dans la paroi supérieure de la chambre de combustion O' non loin de la circonférence. Cet injecteur produit un jet dont la direction principale est sensiblement parallèle à l'axe de la chambre de combustion.
Quoique l'invention ait été décrite, dans le cas des moteurs à combustion interne à distribution par fourreau seulement,en se reportant au type à un seul fourreau animé d'un mouvement combiné de rotation et de déplacement longi- tudinal, elle peut aussi bien être appliquée aux moteurs à distribution par fourreaux de -tous autres types. De même, il est clair, que l'on peut appliquer l'invention à tous les moteurs à distribution autre que celle par fourreaux ou par soupapes tubulaires dans lesquels la partie gaseuse de la cylindrée regoit un mouvement de rotation autour de l'axe du cylindre.
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En outre, la position et le nombre des injectèurs de combustible, ainsi que les dimensions de la chambre de combustion peuvent être modifiés aussi bien que les autres détails de la construction, afin de sadapter au type de moteurs auxquels on veut appliquer l'invention et aux pro- priétés du combustible qu'on veut employer.
REVENDICATIONS
1.- Moteur à combustion interne avec injection de combustible liquide dans lequel celui-ci est injecté dans une charge d'air animée d'un mouvement de rotation autour de l'axe d'une chambre de combustion de section sensible- ment circulaire, dans un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre,
caractérise en ce que le diamètre de la chambre de combustion à l'endroit où elle se raccorde avec le cy- lindreest d'un diamètre inférieur à celui de l'alésage du cylindre tandisque un ou plusieurs injecteurs de combustible sont disposés à une certaine distance de l'axe de la chambre de combustion et sont destinés à distribuer chacun un jet dont la direction générale est parallèle à l'axe de la cham- bre de combustion ou bien ait une composante appréciable parallèle à cet axe.
2. - Moteur à combustion interne suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les orifices d'admission et d'échappement sont formes dans la paroi du cylindre et com- mandés par une soupape en forme de fourreau construite et fonctionnant de manière à imprimer à la cylindrée djair pé- nétrant dans le cylindre le mouvement de rotation voulu au- tour de l'axe du cylindr-.
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Improvements to internal combustion engines
The present invention relates to internal combustion engines of the type in which liquid fuel is injected into the combustion chamber which contains a displacement of air swirling around the axis of the cylinder.
Heretofore, in engines of this kind, the combustion chamber was formed by the upper end of the cylinder and was, therefore, of relatively low height and large diameter. fuel being placed near the central axis
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cylinder, so as to distribute the fuel in the form of small radial jets. In such cases, the diameter of the compression chamber, relatively large in relation to the height, required a large area of cooling of the compressed displacement, while the large number of radial jets required forced the orifices to be free of pressure. injection of very small diameters, which easily exposed these orifices to be blocked.
The object of the present invention is to provide a construction which will not have these disadvantages and will allow more intimate mixing of fuel and air.
For this purpose, according to the invention, the combustion chamber ,, which has a substantially circular section in the plane perpendicular to. the axis of the cylinder, is disposed in the cylinder head. Where this chamber communicates with the cylinder, it has a diameter smaller than that of the cylinder bore. The injector or injectors are arranged at a certain distance from the axis of the combustion chamber and are intended to each project a jet of liquid into the air displacement animated by a rotational movement around 1 '. cylinder axis. The main direction of the jet is either parallel to the axis of the combustion chamber or else substantially parallel to this direction.
Each liquid injection device can either produce a single jet in the direction parallel or substantially parallel to the axis of the compression chamber, or produce several jets, one or more of which may be directed radially or approximately . In this case, however, the other jets must be so arranged that the general direction of all the jets has an appreciable component, parallel to the axis of the combustion chamber.
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Preferably, the combustion chamber is substantially cylindrical, its height being approximately equal to its diameter. The fuel injection device (s) are arranged in the upper wall of the combustion chamber in the vicinity of the circumference and the jet (s) are directed either parallel to the axis of the combustion chamber or diagonally. through this chamber, so as to mix with the displacement, of air during its swirling.
In some cases, in addition to the swirl produced by the rotary movement of the air displacement, additional "turbulaence" can be caused in a manner known per se and consisting in providing the face of the piston with an extension of the piston. shape and dimensions such that, towards the end of the upward stroke of the piston, this extension can enter the compression chamber, leaving a small annular space through which, towards the end of the compression stroke, a residual part of the gas cylinder will be forced to enter the combustion chamber at high speed.
This produces movement of the gas displacement in the axial direction, in addition to the rotary motion that this displacement previously received, the resulting "turbulence" tending to. improve the mixture of air and fuel thereby facilitating combustion.
In another construction according to the invention, a plug of substantially circular section is placed in the axis of the compression chamber, so as to fill the core of the combustion chamber.
In this way, at the end of the compression stroke, the. combustion chamber has a substantially annular shape
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and its central part being filled, the entire air displacement will tend to come into contact with the jet of combustible liquid. The stopper can be attached either to the cylinder head or to the upper face of the piston.
Another construction is to have part of the plug supported by the cylinder head and the other by the piston. In any event, the plug is preferably not subjected to cooling to aid combustion.
When the plug is substantially cylindrical, the main direction of the fuel jet is preferably directed parallel to the axis of the combustion chamber.
However, in certain cases, it may be found advantageous to give the stopper a shape other than cylindrical: for example, that of a barrel, the conical shape or a shape such that the end parts have a larger diameter than the central part. , depending on the shape of the combustion chamber and the direction of the fuel jet.
In most cases, however, a cylindrical combustion chamber, a cylindrical plug, and a jet whose general direction is oriented substantially parallel to the axis of the combustion chamber are preferable.
Each injection device may be of any known type employing either injection of the fuel alone or injection of the fuel mixed with air and may have one or more injection ports, but preferably when using fuel injection alone using an injector giving a single jet or a funnel-shaped jet. This injector may suitably be constituted by a hollow body, inside which is disposed a needle valve controlled by a spring, the point #
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teau having a conical end which normally closes a conical orifice placed at the end of the injector.
The needle can be moved automatically under the action of the pressure prevailing in the combustion chamber in the direction opposite to this air chamber overcoming the action of the spring. This movement uncovers the fuel intake orifice allowing fuel to be injected into the combustion chamber directly through the annular space discovered between the needle and its seat.
This arrangement eliminates the disturbances which could result from the blocking of the orifices if several orifices of small diameter were used. Preferably, a short cylindrical portion is provided which extends the body of the valve and serves to direct the jet. However, in certain cases, when it is considered useful, a fuel injection device of the type in which the needle moves to open the inlet port (s), in the same direction as the jet, may be employed. of combustion.
However, all other fuel injection methods can also be employed, such as, for example, that in which the combustion of air and fuel is used in an auxiliary combustion chamber to inject fuel into the displacement. main air. In such systems, the opening leading to the auxiliary chamber is arranged a certain distance from the axis of the main combustion chamber instead of injecting fuel into the chamber system. single, the injector being placed in a suitable position in the auxiliary chamber.
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The invention is most particularly applicable to internal combustion engines of the duct distribution type. When applied to engines of this type, the cylinder head in which the combustion chamber is formed is preferably of such construction as to penetrate like a plug into the combustion chamber. upper end of the cylinder and has dimensions such that it leaves an annular space between the cylinder wall and the cylinder head wall so as to allow the upper end of the sleeve to enter this space.
The swirling of the air displacement can be produced in any known manner, but with certain types of sleeves, such as, for example, those having a combined movement of rotation about the axis of the cylinder and of displacement. along this axis, the inlet ports are normally constructed in such a manner and open in such a way that the rotational movement of the load is produced without other means.
When the invention is applied to a tubular valve engine, the intake port (s) may be partially masked so that air enters only one side of such port, thereby tending to protrude. evoke the desired rotational movement. In a two-stroke engine, the intake port (s) can be fitted with deflectors or the face of the piston can be arranged in such a way that it gives the air entering the cylinder the desired movement.
The invention can be put into practice in various ways. Four constructions according to the invention are shown schematically by way of example in the accompanying drawings, in which:
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Figure 1 is a vertical section taken through the axis of the cylinder of one of the constructions according to the invention applied to the ducted engine.
Figure 2 is a section on the line 2-2 of Figure 1 showing the different members in the position they occupy at the start of the suction stroke.
Figure 3 is a schematic sectional view of another construction of the cylinder head as well as a piston of a special construction, also applied to a ducted engine.
FIG. 4 is a view similar to that of FIG. 3 of a third variant of the head of the cylinder in which a member forming a plug fills the central part of the combustion chamber.
Fig. 5 is a vertical section through the head of the cylinder of an embodiment showing the manner in which the invention can be applied to a valve engine and
Figure 6 is a section taken on line 6-6 of Figure East showing the inlet valve open.
In the construction shown in Figures 1 and 2 the engine comprises a water-cooled cylinder A, having its upper end open. Into this end penetrates the head B of the cylinder which forms a plug and is attached to the cylinder by bolts or by any other means suitable for ensuring a solid fixing.
The outer diameter of the plug B is such with respect to the bore of cylinder A that between the walls of cylinder A and plug B is left an annular space into which the upper end of sleeve 0 penetrates.
A segment B1 mounted on the plug B ensures tightness
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.and reduces leaks between the plug and the sleeve C.
The sleeve C is preferably driven by a combined movement of rotation and longitudinal displacement, this movement being imparted to the sleeve by means of an appropriate mechanism, comprising, in the construction shown, a short shaft C1 actuated by the crankshaft of the motor via a suitable gear (not shown). This shaft C1 carries a crankpin C2 which is connected to a. a self-aligning spherical seal C3 mounted in a housing C4 formed on the sleeve towards its lower end.
A2 and C5 intake ports and A3 and C6 exhaust ports are provided in cylinder A and sleeve 0 respectively. Intake ports A,
C5 are constructed in the known manner, as seen in figure 2, and impart to the air displacement which enters a rotational movement around the axis of the cylinder in the direction indicated by the arrows in the figure 2.
A member D which constitutes the water-jacketed combustion chamber is carried by the stopper B, or else forms a single piece with it. This combustion chamber is substantially cylindrical and its height is equal to, or nearly so, its diameter.
The upper end of the combustion chamber
D is closed by a cap D1, the injector F being mounted in this cap in the vicinity of the circumference. A piston E moves inside the sleeve C and is connected to the crankshaft (not shown) by a connecting rod E '. The stroke of the piston is such that, at the end of the compression, almost all of the air displacement is compressed inside the combustion chamber D.
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The fuel injector directs the jet obliquely through the combustion chamber. D. It comprises a hollow body F inside which is disposed a needle valve F ', controlled by a spring F2 and having a conical end F3. This conical end normally closes a conical orifice forming the lower end F4 of the injector. The movement of the valve, to open the inlet orifice, moves the latter away from the combustion chamber * The fuel enters the body of the injector through a pipe (not shown) and flows out by a groove F6 in a space F7 surrounding the end of the needle valve F '.
In this way, the fuel pressure acts on the valve in the opposite direction to that of the spring, thus allowing the liquid to exit through the annular space opened in this way between the conical end F3 of the valve. F 'and its seat also conical. The amplitude of the movement of the valve F ', under the action of the pressure of the liquid can be limited by a stop F8, screwed into the body of the injector and provided with a knurled head F9' to allow adjustment. This adjustment consists in varying the dimensions of the annular space through which the liquid flows by modifying the amplitude of the movement of the valve.
In the construction shown, the fuel is preferably supplied to the injector by an engine driven fuel pump and spouts out in a cone penetrating far enough into the chamber.
In place of the aforementioned injector, a mechanically actuated valve can be used which regulates the injection of fuel with or without air mixture.
In the construction shown schematically in Figure 3, the head of cylinder G, in the form of a plug,
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forms a water-cooled combustion chamber G ', the maker of the chamber being approximately equal to its diameter. A fuel injector H is disposed in the upper wall of the combustion chamber in the vicinity of the circumference and produces a jet in a direction substantially parallel to the axis of the cylinder.
A sleeve J surrounds the circumference of the head of the cylinder forming a stopper, this sleeve being preferably constructed and operated in the same manner as the sleeve shown in Figures 1 and 2, to impart the air which enters the chamber. cylinder rotates around the axis of the cylinder.
Inside the sleeve J moves a piston K, carrying on 'its upper face a projection K' of a diameter slightly smaller than the base of the combustion chamber, inside which it is intended to enter at the end of the upward stroke of the piston.
In this way, a residual part of the gas cylinder contained in the cylinder is discharged in a known manner at the end of the upward stroke of the piston and at a high speed into the combustion chamber, through the annular space K2 formed between the circular walls of the plug K 'and the combustion chamber. This results in a considerable axial turbulence in the combustion chamber which is added to the rotary movement, around the axis of the cylinder, which is already imparted to the air displacement.
In an alternative construction, shown in Figure 4, in a plug-shaped cylinder head L, there is a cylindrical combustion chamber L ', water-cooled. The height of this chamber is substantially equal to its diameter.
Inside the cylinder is placed a sleeve M,
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suitably constructed and operated, from the. same manner as the sleeve shown in Figures 1 and 2, to produce the desired rotary movement of the air displacement around the axis of the cylinder.
In the upper wall of the combustion chamber, and in the vicinity of its circumference, is arranged an injector N. This injector produces a jet in a direction substantially parallel to the axis of the combustion chamber.
A cylindrical plug L2 is arranged inside the combustion chamber, along its axis. This plug fills the central part or the core of the combustion chamber, that is to say the place where the gas displacement would not be easily reached by the liquid fuel injected by the N injector. In this way, the combustion chamber has, in this construction, a substantially annular shape, which greatly facilitates effective mixing of the liquid fuel with the gaseous displacement animated by a rotational movement around the axis of the combustion chamber. .
In each of the constructions shown in Figures 3 and 4, an injector of a construction similar to that of the injector described with reference to Figure 1 may be used.
In the construction shown in Figures 5 and 6, the engine is of the valve distribution type and comprises a water-cooled cylinder 0, forming in its upper part a combustion chamber 0 ', also cooled by water. This combustion chamber has a substantially cylindrical shape and its height is approximately equal to its diameter, which is less than the internal diameter of the cylinder.
In the cylindrical walls of the combustion chamber 0 'are placed the intake ports P and the exhaust.
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pement Q ,. These orifices are diametrically opposed to each other or approximately and open out respectively into an inlet pipe P 'and an outlet pipe Q'.
The valves PW and Q2 control the ports P and Q, respectively.
Exhaust valve Q2 is of normal construction and is actuated by a spring Q3
The intake valve P2 is provided on one side with a substantially semi-cylindrical screen p3 which forces all of the air which enters, during the intake stroke of the engine, through the pipe P ', to pass by the side of the orifice furthest from the screen, as seen in figure 6, which results in imparting to the air a rotational movement around the axis of the combustion chamber.
A fuel injection device R, which may be of any suitable construction, for example similar to that of Figure 1, is placed in the upper wall of the combustion chamber O 'not far from the circumference. This injector produces a jet whose main direction is substantially parallel to the axis of the combustion chamber.
Although the invention has been described, in the case of internal combustion engines with distribution by barrel only, with reference to the type with a single barrel driven by a combined movement of rotation and longitudinal displacement, it can equally well be applied to ducted motors of all other types. Likewise, it is clear that the invention can be applied to all engines with distribution other than that by sheaths or by tubular valves in which the gas part of the cylinder capacity receives a rotational movement around the axis of the cylinder. cylinder.
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In addition, the position and number of the fuel injectors, as well as the dimensions of the combustion chamber can be changed as well as the other details of the construction, in order to adapt to the type of engines to which the invention is to be applied and the properties of the fuel to be used.
CLAIMS
1.- Internal combustion engine with injection of liquid fuel in which the latter is injected into an air charge driven by a rotational movement around the axis of a combustion chamber of substantially circular section, in a plane perpendicular to the axis of the cylinder,
characterized in that the diameter of the combustion chamber at the point where it connects with the cylinder is of a smaller diameter than that of the cylinder bore while one or more fuel injectors are arranged at a certain distance of the axis of the combustion chamber and are each intended to distribute a jet whose general direction is parallel to the axis of the combustion chamber or else has an appreciable component parallel to this axis.
2. - Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the intake and exhaust ports are formed in the wall of the cylinder and controlled by a sleeve-shaped valve constructed and functioning in such a manner. to impart to the displacement of the air entering the cylinder the desired rotational movement around the axis of the cylinder.
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