BE347711A - - Google Patents

Description

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  Moteur à combustion et son mode de charge. 



   Cette invention a trait aux moteurs à huile, et plus particulièrement à un dispositif et à un procédé pour rendre ces moteurs plus efficaces et supprimer les ennuis dûs au carbone. 



   Dans les moteurs à huile dans lesquels la charge de combustible est injectée par un injecteur dans la chambre de combustion du cylindre, on a constaté que le combus- tible n'est usuellement pas distribué d'une façon par- faite dans cette chambre et que la combustion n'est pas complète, ce qui donne   les   résultats nuisibles suivants :

   La ou les ouvertures de distribution de l'injecteur sont souvent en partie ou entièrement obstruées ou recouvertes d'un dépôt de carbone; du carbone prend naissance près 

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 des soupapes d'admission d'air et d'échappement; et nuit au fonctionnement convenable de ces soupapes; une partie de la charge d'huile reste à l'état liquide et dilue l'huile de graissage que renferme le carter du moteur; enfin le rendement du moteur est diminué et on n'obtient pas la meilleure économie en   combus tible.   



   L'objet principal de la présente invention est un dispositif et un procédé pour empêcher la formation de carbone et effectuer une meilleure distribution et une combustion plus parfaite du combustible dans l'espace de combustion des moteurs à huile, en vue d'obvier aux inconvénients susmentionnés. 



   L'invention a en outre pour objet un dispositif perfectionné pour maintenir l'injecteur de combustible à la température la plus efficace. 



   En vue de réaliser ces divers buts, et d'autres secondaires, l'invention est caractérisée par la cons- truction et la combinaison d'organes qui seront décrites ci-après en se référant au dessin annexé dans lequel : 
Figure 1 est une coupe verticale faite à travers la partie supérieure d'un moteur à quatre temps et montre l'application du mode de réalisation préféré de l'inven- tion à ce moteur. 



   Figure 2 est une vue de dessous de la pièce interne en forme de cuvettes de l'injecteur suivant l'invention. 



   Figure 3 est une coupe fragmentaire représentant une variante du dispositif d'élimination du carbone. 



   Dans la figure 1 est représentée en coupe une partie d'une culasse de cylindre 5 et les parties supérieures d'un cylindre 6 et d'un piston à mouvement alternatif 7 faisant partie d'un moteur à quatre temps du type Cummins auquel le mode de réalisation préféré de   l'inven-   tion a été supposé appliqué à titre d'exemple; mais il 

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 est bien entendu que l'invention peut aussi être appli- quée avantageusement à des moteurs à huile de types différents et travaillant suivant des cycles différents. 



  La soupape d'admission d'air 8 et la soupape d'échappement 9 peuvent être de toutes constructions appropriées. 



   D'une façon générale l'injecteur de combustible est analogue à celui décrit dans le brevet belge n    327,012   de Juin 1925 et peut comprendre un corps ou bouchon 10, un poussoir d'injection 11 coulissant dans un trou central   12   du bouchon, une cuvette interne 13 s'adaptant autour de l'extrémité inférieure du bouchon 10, une se- conde cuvette 14, de forme généralement similaire, s'adaptant sur la cuvette 13, une troisième cuvette 15 s'adaptant sur la cuvette 14 et un pointeau d'admission de combustible 16 monté dans un conduit 17 du bouchon 10.

   L'extrémité inférieure du trou central 12 du bouchon est obturée, à l'exception d'une petite ouverture 18, par l'extrémité conique inférieure de la cuvette 13 de sorte que, lorsque le poussoir 11 a été reculé ou élevé   jusque,   la position de la figure 1, on obtient au-dessous de ce poussoir une chambre de pulvérisation ou de mélange 19. La face infé- rieure de l'extrémité conique de la cuvette !3 (figures 1 et 2) comporte une partie saillante circulaire centrale 21 qui présente des rainures 22 rayonnant à partir de l'ouverture centrale 18, ce qui donne lieu entre les cuvettes !3 et 14 à un espace à huile annulaire 23 entourant l'élément 21 et à des conduits constitués par les rainures 22.

   L'extrémité inférieure saillante de la cuvette 14 pré- sente des conduits ou ouvertures très grêles 24 qui commu- niquent avec la chambre de combustion 25 du cylindre. L'ex- trémité inférieure de la cuvette externe 15 affecte aussi une forme conique et est percée d'une ouverture centrale 26 par laquelle passe l'extrémité saillante de la cuvette 14. 

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   L'extrémité inférieure du pointeau d'admission de combustible 16 est conique et agencée pour obturer   l'extrémi-   té supérieure d'un conduit   27   aboutissant à l'espace annulaire 23 constitué entre les cuvettes 13 et 14. Le dessin ne représente pas en détail le dispositif prévu pour la commande du poussoir éjecteur 11 et du pointeau 
16; on peut faire usage de tous dispositifs appropriés sans sortir du cadre de l'invention. Les bras 30 et 31, représentés schématiquement par des pointillés dans la figure l, peuvent être considérés comme faisant respec- tivement partie des mécanismes de commande du poussoir et du pointeau. 



   Le fonctionnement du mécanisme injecteur est préfé- rablement le même que celui du mécanisme décrit dans le brevet cité. Pendant la course d'aspiration du piston   7,   de l'air est aspiré dans le cylindre en regard de la soupape d'entrée d'air 8; pendant cette même course, le pointeau 16 s'élève et une charge de combustible passe par le conduit à huile 27 dans l'espace annulaire 23 et les conduits 22, ce qui oblige la charge d'huile qui s'y trouvait déjà à pénétrer dans l'extrémité fuselée de la chambre de mélange 19. Pendant que la charge liquide d'huile s'accumule dans l'extrémité inférieure de la chambre 19, le poussoir 11 s'élève lentement.

   Pendant la course de compression   du.piston,   une partie de l'air chaud comprimé dans l'espace de combustion du cylindre et dont la température a été élevée par suite de sa compression est contrainte de passer par les ouvertures 24 et 18 dans la chambre 19 dans laquelle l'huile est entraînée et intime-' ment mélangée avec l'air.

   Vers le commencement de la course motrice du piston, le poussoir 11 descend pour éjecter le mélange entier de combustible et d'air hors 

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 de la chambre 19 par les ouvertures 24 et l'introduire dans l'espace de combustion dans lequel la charge combus- tible est allumée ou explose, ce qui chasse le piston   @   vers le bas, 
Dans certaines conditions, et en particulier dans le cas de combustibles légers, on a pu constater que, si l'on ne prévoit pas un dispositif de protection les ouvertures 
24 sont sujettes à s'obstruer partiellement ou entièrement par l'effet d'un dépôt de carbone; il se forme, en effet, une couche de carbone sur l'extrémité inférieure saillante de l'injecteur et sur la surface environnante de la culasse ;

   d'où il résulte que les soupapes d'admission et d'échappement ne s'appliquent pas toujours convenablement sur leur siège; la charge d'huile que renferme la chambre annulaire 23 et les conduits 22 n'est pas suffisamment chauffée pour être vaporisée de la façon la plus efficace et   . -se   mélanger avec l'air que renferme la chambre 19; la charge éjectée n'est pas non plus distribuée de la façon la plus efficace dans lachambre de combustion ;   enfinl'huile de graissage que renferme le carter se trouve   diluée par le combustible qui n'a pas été brûlé.

   Il est raisonnable de penser que lorsque le mélange d'air et d'huile est éjecté hors de la chambre 19, l'oxygène de l'air que renferme la chambre de combustion immédiatement autour de l'extrémité inférieure de l'injecteur est consumé très rapidement et que le reste du combustible qui reste dans cette zone n'est pas parfaitement brûlé parce que la quantité d'oxygène n'est pas suffisante pour entretenir la combustion, d'où il résulte qu'une zone de gaz trop riches ou de combustion médiocre s'établit autour de l'extrémité in- férieure de l'injecteur ce qui tend à maintenir froide   son extrémité inférieure saillante ;

   outre, la charge   d'huile suivante que renfermait l'espace annulaire 23 

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 et les conduits 22 n'est pas chaufféc autant qu'il serait désirable, du carbone prend naissance et se dépose sur l'extrémité inférieure saillante de   l'injecteur   et sur la surface adjacente de la culasse, et la distribution et le mélange parfaits de la charge de combustible avec l'air dans toutes les parties de la chambre de combustion sont empêchés. 



   On décrira maintenant le dispositif, qui constitue la caractéristique essentielle de l'invention, prévu pour éliminer ces imperfections. 



   Gomme on le voit dans la figure 1, la partie centrale du fond du piston est très épaisse et un trou de grande section 33, dont l'extrémité supérieure est taraudée y est ménagée Un organe creux 32, dont la partie supérieure reçoit une forme conique et la partie inférieure une forme cylindrique, est fileté extérieurement et vissé dans la partie taraudée du trou   33.   Une rondelle d'arrêt 34 empêche positivement la pièce 32 de tourner sur le fond du piston grâce à une patte 35 relevée dans une entaille 36 formée dans un rebord ou épaulement 37 de la pièce 32 et à une patte diamétralement opposée 38 rabattue dans une ouverture 39 du fond du piston.

   La pièce 32 constitue conjointement avec la partie inférieure du trou 33 une chambre à air 40 qui est fermée à   l'exception   d'une tuyère ou ouverture 41 prévue à l'extrémité supérieure de la par- tie conique de ladite pièce 32. 



   Dans la figure 1, le piston 7 est représenté à la limite de sa course ascendante; or on remarquera que l'extrémité supérieure de la   pièce 32   est très faiblement écartée de l'extrémité inférieure pointue de la cuvette 14. 



  Pendant la course de compression du piston, la pression régnant dans la chambre de combustion augmente et une partie de l'air se précipite à travers l'ouverture 41 

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 dans la chambre 40, la pression régnant dans l'espace de combustion et dans la chambre 40 étant sensiblement équilibrée à la fin de la course de compression.

   Au moment où l'ouverture 41 se rapproche et vient très près de l'extrémité d'injection de l'injecteur pendant la fin de la course de compression, on voit que l'air qui se précipite à travers l'ouverture 41 dans la chambre 40 détermine une certaine agitation de l'air dans la zone entourant l'extrémité inférieure de   l'injecteur.   On est fondé à penser que, lorsque le piston commence son mou- vement de descente ou sa course motrice, la pression régnant dans l'espace de combustion 25 diminue et que l'air frais que renferme la chambre 40 se précipite hors de l'ouverture 41 et fournit de l'oxygène frais à la zone entourant l'extrémité inférieure de l'injecteur, ce qui empêche l'existence de la zone de combustion mé- diocre ou de gaz trop riches.

   L'air qui s'engouffre à travers l'ouverture 41 produit aussi une agitation consi- dérable autour de l'injecteur et tend à disperser la charge en tous les points de l'espace de combustion; il en résulte une distribution plus parfaite et une meilleure combustion. L'air sortant de la chambre 40 balaie aussi l'extrémité inférieure de l'injecteur et tend à enlever toutes lesparticules de carbone ou de suie qui seraient susceptibles de se déposer sur elle ou sur la surface environnante de la culasse du cylindre. Ainsi, comme l'air entrant dans la chambre 40 et sortant de cette chambre assure une combustion parfaite dans la zone avoisinant l'extrémité inférieure de l'injecteur et chasse aussi les   dépôts   de carbone susceptibles d'exister sur cette extrémité, les ennuis éprouvés jusqu'à ce jour et dûs au carbone sont supprimés.

   Le rendement et l'écono- mie du moteur sont ainsi considérablement augmentés, 

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Gomme la zone de combustion médiocre entourant l'extrémité inférieure de l'injecteur est supprimée, cette extrémité de l'injecteur devient beaucoup plus chaude en raison de l'accroissement de la chaleur de combustion.On a constaté que si l'on n'emploie pas la cuvette   15,   l'extrémité inférieure de l'injecteur devient si chaude, dans certains cas, qu'une partie du combustible qui se trouve dans la chambre 23 et les conduits 22 se carbonise et obstrue partiellement cette chambre et ces conduits, de telle sorte que la combustion ou la décomposition d'une partie du combustible est susceptible de se pro- duire dans la chambre 19, ce qui constituerait un incon- vénient.

   La cuvette 15 se comporte à la façon d'un écran isolant partiel pour la cuvette 14 et empêche la partie- de cette dernière qui en est recouverte de devenir trop chaude. Il existe un léger espace entre les extrémités coniques inférieures des cuvettes 15 et 14, quoique ceci ne soit pas   essen tiel.   



   On remarquera que la cuvette 15 ne peut pas être employée pour recouvrir l'extrémité entière de la cuvette 14 à cause de la nécessité de prévoir les ouvertures de communication 24 dans l'extrémité saillante de cette cuvette 14 qui s'étend à travers l'ouverture de la cuvette 15. Cette extrémité saillante de la cuvette 14 devient donc très chaude et on a constaté qu'il est recommandable de dissiper une partie de la chaleur de cette extrémité si l'on veut empêcher l'huile de se carboniser dans les conduits 22 et prévenir   réchauffement   exagéré de l'extré- mité inférieure de la chambre 19.

   A cet effet, la cuvette 13 est faite d'un métal (de préférence l'aluminium) ayant un coefficient de conductibilité élevé, de telle sorte que la chaleur est rapidement dissipée à l'écart de l'extrémité saillante exposée de la cuvette 14, qui, de même que la 

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 cuvette 15, est faite d'un métal tel que l'acier ayant un coefficient de conductibilité relativement faible. 



   La figure 3 représente une autre disposition de la chambre à air 40 du piston. La pièce 32' est prolongée vers le bas et vissée dans une ouverture du fond du piston. L'extrémité inférieure de cette pièce peut être obturée par un bouchon 44 fixé hermétiquement, par soudage ou autrement, à la pièce 32'. Cette pièce est empêchée de tourner grâce à une goupille 42 logée dansune ouverture du fond du piston et faisant saillie dans une rainure 43 d'un rebord de la pièce 32'. 



   On a représenté et décrit le mode de réalisation préfé- ré de l'invention ainsi qu'une variante, mais il est évident que l'invention est susceptible de recevoir d'autres modes de réalisation et de nombreuses modifications sans s'écar- ter de son esprit. 



   REVENDICATIONS.

Claims (1)

1. 1. Un procédé pour augmenter la combustion dans la zone de la chambre de combustion d'un moteur à huile, consistant à fournir de l'air dérivé de la chambre de combustion à une chambre à air auxiliaire relativement petite pendant la course de compression du piston et à éjec- ter l'air hors de cettechambre à air auxiliaire et contre l'extrémité d'injection du dispositif d'injection au commencement de la course motrice du moteur, 2. Un procédé pour augmenter la combustion dans la zone de la chambre de combustion d'un moteur à huile selon la revendication 1, dans lequel l'air est introduit dans la chambre auxiliaire, pendant la course de compression, à travers une tuyère dt l'air chassé hors de la chambre auxiliaire, pendant la course motrice, à travers la même tuyère. <Desc/Clms Page number 10>

   3, Un procédé pour augmenter la combustion dans la zone de la chambre de combustion d'un moteur à huile selon la revendication 1, ce procédé comprenant une phase consistant à fournir de l'air à une chambre auxiliaire qui est déplacée dans la chambre de combustion dans une mesure correspondant au mouvement du piston dans cette chambre de combustion.

   4. Un procédé pour augmenter la combustion dans la zone de la chambre de combustion d'un moteur à huile selon la revendication #, dans lequel le mouvement de la chambre auxiliaire par rapport au dispositif d'injection est ob- tenu en fixant cette chambre au piston lui-même.

   5. Un procédé pour augmenter la combustion dans la zone de la chambre de combustion d'un moteur à huile autour de l'extrémité exposée d'un dispositif d'injection du combustible, selon la revendication 1, ce procédé compre- nant une phase consistant à créer un mouvement d'air énergique près du dispositif d'injection de combus- tible quand la course motrice du moteur commence.

   6. Un moteur à huile agencé pour la mise en pratique du procédé salon lesrevendications 1 à 5 et du genre dans lequel le combustible est fourni à la chambre de combustion par un dispositif d'injection de combustible, ce moteur comprenant un dispositif placé à l'extérieur du dispositif d'injection et servant à fournir de l'air à la chambre de combustion en un point très rapproché de l'extrénité d'in- jection du dispositif d'injection, dans le but d'empêcher la formation de carbone sur l'extrémité d'injection du dispositif d'injection.

   7. Un moteur à combustion interne selon la revendica-' tion 6, ce moteur comprenant une chambre à air placée à l'extérieur du dispositif d'injection et un dispositif pour alimenter cette chambre à l'aide d'air provenant de la <Desc/Clms Page number 11> chambre de combustion pendant la course de compression du piston.

   8. Un moteur à combustion interne selon les reven- dications 6 et 7, comprenant un dispositif pour fournir de l'air à la chambre de combustion en un point très rapproché de l'extrémité d'injection du dispositif d'in- jection pendant que la charge de combustible est injectée c par de dispositif dans la chambre de combustion.

   9. Un moteur à combustion interne selon la revendica- tion 7, dans lequel la chambre à air auxiliaire est montée sur le piston lui-même et est étudiée pour amener l'air à la chambre de combustion en un point très rapproché de l'extrémité injectrice du dispositif d'éjection, 10. Un moteur à combustion interne selon les revendi - cations 6 et 7, dans lequel la chambre auxiliaire présente une ouverture par laquelle l'air est conduit de la chambre de combustion dans ladite chambre auxiliaire et par la- quelle l'air est contraint de pénétrer dans la chambre de combustion en se mouvant vers la partie exposée du dispo- sitif d'injection.

   11. Un moteur à combustion interne selon les revendi- cations 6 et 7, et dans lequel le dispositif d'injection de combustible présente des conduits de communication de faible section pour injecter le combustible dans la chambre de combustion, ce moteur étant caractérisé par le fait que la chambre auxiliaire est munie d'un prolongement qui fait saillie jusqu'à un point très rapproché desdits conduits à la fin de la course de compression du piston etqui est agencé pour délivrer l'air de la chambre auxiliaire vers lesdits conduits et contre le dispositif d'injection de combustible au commencement de la course motrice du moteur. <Desc/Clms Page number 12>

   12. Un moteur à combustion interne selon les revendications 6 et 7, dans lequel la chambre à air est relativement petite en comparaison du volume de la chambre de combustion à la fin de la course de compression, en substance comme décrit.

   13. Un moteur à combustion interne selon les revendi- cations 10 et 11, dans lequel la chambre auxiliaire montée sur le piston est située à l'alignement axial du dispo- sitif d'injection, la partie saillante de la chambre pénétrant dans la chambre de combustion jusqu'à un point très rapproché de l'extrémité d'injection du dis- positif d'injection de combustible à la fin de la course de compression du piston.

   14. Un moteur à combustion interne selon les revendi- cations 7 et 8, caractérisée par une creusure ménagée dans le fond du piston et par une botte insérée dans cette creusure et faisant saillie hors de ladite creusure pour constituer la chambre à air auxiliaire, l'ouverture qui sert à alimenter cette chambre à air à l'aide d'air déri- vé de la chambre de combustion et à délivrer l'air de cette chambre à air dans la chambre de combustion étant située à l'extrémité avant de la boite.

   15. Un moteur à combustion interne selon la revendica- tion 6, comprenant des moyens pour isoler partiellement la partie distributrice de l'injecteur de la chambre de combustion du moteur.

   16. Un moteur à combustion interne selon la revendi- cation 15, comprenant un écran calorifuge adapté sur l'extré- mité de distribution du dispositif injecteur.

   17. Un moteur à combustion interne selon les revendi- cations 6, 15 et 16, dans lequel une partie du dispositif d'injection est fait d'un métal possédant un coefficient de conductibilité calorifique relativement élevé de façon <Desc/Clms Page number 13> à dissiper une fraction de la chaleur de la partie de l'extrémité de distribution du dispositif injecteur qui n'est pas isolée de la chambre de combustion.

   18. Un moteur à combustion interne selon les revendi- cations 16 et 17, dans lequel le dispositif d'injection comprend une cuvette interne ayant un coefficient élevé de conductibilité calorifique et une seconde cuvette entourant la première et ayant un coefficient de conduc- tibilité calorifique relativement faible, ces cuvettes comportant des conduits pour le passage du combustible entre lesdites cuvettes à l'extrémité de distribution du dispositif injecteur.

   19. Un procédé pour accroître la combustion dans la zone de la chambre de combustion d'un moteur à huile en susbstance comme décrit et pour le but spécifié.

   20. Un moteur à combustion interne en substance comme décrit et comme représenté et pour le but spécifié.

   R E S U M E .

   Ce moteur comprend un dispositif extérieur au dis- positif d'injection et servantà fournir de l'air à la chambre de combustion en un point très rapproché de l'extré- mité injectrice du dispositif dinjection pour y empêcher la formation de carbone.