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Perfectionnements aux moteurs à. combustion interne à allumage par compression.
Cette invention se rapporte aux moteurs à combustion interne du type à allumage par compression, qui comportent des dispositifs destinés à leur fournir pour le démarrage un com- bustible ayant une température d'allumage spontanée sensiblement inférieure à celle du combustible utilisé normalement, de ma- nière à faciliter la mise en marche à froid de ces moteurs qui est fréquemment difficile avec le combustible normal, parti- culièrement dans les petits moteurs, par suite du refroidisse- ment excessif de la charge pendant la compression.
La présente invention a pour objet un moteur perfec- tionné du type général mentionné ci-dessus, dans lequel l'appa-
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reil à l'aide duquel le combustible de démarrage est introduit dans le moteur est de construction simple et permet néanmoins d'effectuer facilement le démarrage à froid en ne risquant guère de provoquer des pressions exagérément élevées dans le ou les cylindres du moteur à combustion interne.
Suivant la présente invention, un moteur à. combustion interne à. allumage par compression comporte un conduit d'ad- mission d'air dont on peut faire varier le débit et un dispo- sitif destiné à fournir au moteur pendant la période d'aspi- ration, en vue du démarrage, un mélange de combustible et d'air susceptible d'être allumé par la chaleur de compression, la disposition étant telle que ce mélange ne peut être fourni au moteur que lorsque l'arrivée de l'air par le conduit d'admis- sion est réduite ou coupée.
De préférence, la disposition est telle que lorsque le mélange de démarrage est fourni au moteur, la densité de la charge gazeuse dans le ou les cylindres à la fin de chaque course d'aspiration est notablement plus faible que lors de la marche normale par injection de combustible liquide, de sorte que les risques de produire une pression excessive dans le ou les cylindres pendant la période de démarrage sont considérablement réduits.
L'arrivée de l'air à travers le conduit d'admission d'air peut avantageusement être réduite ou coupée pendant la période de démarrage par une soupape d'étranglement et dans ce cas, l'ajutage'qui débite le combustible de démarrage dé- bouche avantageusement dans le conduit d'admission d'air et est disposé par rapport à la soupape d'étranglement de telle manière que lorsque cette soupape est fermée ou partiellement fermée, une dépression s'exerce sur l'ajutage pendant chaque course d'aspiration, de façon à aspirer le combustible et à @
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fournir ainsi un mélange de combustible et d'air au moteur.
Lorsque la soupape d'étranglement est ouverte, cette dépres- sion est réduite de telle manière qu'au delà d'un degré d'ouverture déterminé, le combustible n'est plus aspiré par l'ajutage.
En outre, il est avantageux dans beaucoup de cas, pour assurer un démarrage facile, de disposer l'appareil qui débite le combustible de démarrage au moteur de telle manière qu'une plus grande quantité de combustible de démarrage soit aspirée pendant la rotation initiale de démarrage du moteur que pendant le restant de la période de démarrage, Pour obtenir ce résul- tat, on peut débiter le combustible de démarrage par exemple à travers un tuyau qui plonge dans le combustible de démarrage à l'intérieur d'un petit réservoir à combustible,
ce tuyau étant pourvu d'un ajutage ou orifice d'admission inférieur à travers lequel le combustible peut pénétrer à son extrémité inférieure et d'un autre orifice supérieur ménagé dans sa paroi à une certaine hauteur au-dessus de l'extrémité inférieu- re du tuyau, en un endroit- qui se trouve en dess du niveau du combustible lorsque le réservoir à combustible de démarrage est rempli, mais qui est découvert lorsque le niveau du com- bustible dans ce réservoir descend en dessous d'un certain point.
Grâce à cette disposition, une quantité de combustible relativement grande est aspirée à travers le passage d'ad- mission du combustible de démarrage pendant la rotation ini- tiale de démarrage du moteur alors que l'orifice supérieur du tuyau se trouve en dessous du niveau du combustible, mais lorsqu'une quantité de combustible suffisante pour que l'ori- fice supérieur soit dé couvert a été extraite du réservoir, le l'air peut être aspiré par cet orifice mais il ne passe
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plus que la quantité relativement faible de combustible de démarrage qui peut pénétrer pari'orifice ou ajutage , combus- tible intérieur.
Dans cette disposition, de même que dans celle décri- te ci-dessus, le passage d'admission du combustible de démar- rage débouche avantageusement dans le conduit d'admission d'air en un point tel, par rapport à la soupape d'étrangle- ment, qu'il est soumis à une dépression lorsque la soupape d'étranglement est fermée ou à. peu pies fermée, mais que.. cet- te dépression est réduite lorsqu'on ouvre la soupape d'étran- glement et qu'au delà. d'un degré d'ouverture déterminé de celle-ci le combustible de démarrage cesse d'être aspiré par ce passage.
Dans l'une ou l'autre des dippositions ci-dessus décri- tes dans lesquelles l'ajutage ou le passage à combustible de démarrage débouche dans le conduit d'admission d'air en un point oh il est soumis à une dépression lorsque la soupape d'étranglement est fermée ou à peu près fermée, on constate que si, par suite de la trop faible vitesse à laquelle on fait tourner le moteur pour le mettre en marche, ou par suite de la trop grande ouverture de la soupape d'étranglement pen- dant la période de démarrage, une charge de trop forte densi- té est entrainée dans le cylindre, cette charge est néanmoins tellement faible, qu'elle ne peut pas s'allumer par compres- sion ou bien que-, si elle s'allume, elle ne peut produire des pressions excessives,
étant donné qu'une trop faible vitesse du moteur ou une trop grande ouverture de la soupape d'étran- glement pendant la période de démarrage tend à réduire l'aspi- ration sur l'ajutage à combustible de démarrage et par consé- fluent la quantité de combustible de démarrage introduite. Cette
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disposition tend donc à empêcher automatiquement l'explosion dans le cylindre, par compression, d'une charge de démarrage capable de produire des pressions excessives.
L'invention peut être réalisée de différentes manié- res, mais un seul mode d'exécution est représenté quelque peu schématiquement, à titre d'exemple, sur le dessin annexe dans lequel :
Figure 1 est une vue en élévation d'un cylindre de moteur et de l'appareil d'alimentation de combustible établi 'suivant cette invention.
Figure 2 est une coupe transversale h plus grande- échelle suivant la ligne 2 - 2 de la figure 1, montrant l'ap- pareil qui fournit le combustible en vue de l'allumage.
Figure 1 montre schématiquement un cylindre A d'un moteur qui peut être monocylindrique ou polycylindrique, pour- vu d'un appareil d'injection de combustible liquide comprenant, par exemple, une pompe à combustible B qui envoie le combus- tible par un tuyau B1 à un pulvérisateur indique en B2 dans. la tête du cylindre. Un mécanisme permet de faire varier le débit de cet appareil d'alimentation de combustible, d'une manière connue.
Par exemple un levier B3 peut agir par l'in- termédiaire d'un arbre B4 et d'une manivelle B5 sur un organe en forme de coin C intercalé entre la tige Ci de la soupape de by-pass de la pompe à combustible et le taquet C2 servant à actionner cette soupape, de manière que la période d'ouverture de celle-ci puisse être commandée pour faire varier la quantité de combustible injectée à chaque course de débit de la pompe.
On peut employer un conduit d'entrée d'air distinct pour chaque cylindre ou bien lorsqu'il s'agit d'un moteur
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polycylindrique, un certain nombre de cylindres peuvent commu- niquer par un organe d'Admission multiple avec un conduit d'admission d'air commun.
Dans l'un ou l'autre cas le conduit d'entrée d'air , ou chacun des conduits d'entrée d'air D est commandé par une soupape d'étranglement E, par exemple un papillon comme c'est représenté, susceptible d'être actionné à la main par un levier E1 calé sur sa tige E2, de manière que la quantité d'air passant par le conduit D puisse être réglée.
Dans la paroi du conduit d'admission d'air D est vissé un bouchon F pourvu d'un passage F1 par lequel le com- bustible de démarrage arrive d'un appareil d'alimentation de combustible de démarrage G ,ce passage F1 débouchant en un point tel du conduit D que lorsque le papillon E est presque fermé, il s'y produit une dépression qui tend à y aspirer le combustible. Ainsi, le passage F1 débouche avantageusement dans le conduit.d'arrivée d'air D en un point légèrement plus rapproché du cylindre A que le point où le papillon E rencon- tre la paroi du conduit D lorsqu'il est complètement fermé.
L'appareil G qui débite le combustible de démarrage dans le passage F1 peut varier mais il est de préférence cons- truit et disposé de telle manière qu'une plus grande quantité de combustible de démarrage est fournie pendant les premiers tours du moteur qu'ultérieurement. Ainsi, comme c'est représen- té sur la figure 2, le combustible de démarrage peut être as- piré d'un petit réservoir H par un tuyau J formant un prolon- gement descendant du bouchon F.
Le tuyau J est pourvu d'un orifice ou d'un ajutage d'entrée J 1 à son extrémité inférieure et d'un orifice d'entrée supérieur ménagé dans la paroi en un point qui se trouve au-dessous du niveau du combustible quand
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le réservoir H est rempli avant le démarrage, de façon que lors du démarrage, du combustible seul soit aspiré par le tuyau J et le passage F1 dans le conduit d'arrivée d'air E, tandieque lorsque le niveau du combustible dans le réservoir H est descendu en dessous de l'ouverture J2, de l'air peut. être aspiré à travers cette ouverture et le combustible de démarrage ne passe que par l'ajutage J1, de sorte que la quantité de combustible débitée dans le conduit d'admission d'air du moteur est réduite.
Dans cette disposition,, le ré- servoir à combustible de démarrage H, ne doit possèder que les dimensions suffisantes pour contenir le combustible nécessaire à un démarrage, il doit être rempli pour chaque démarrage et est vidé avant que le papillon 3 soit entièrement ouvert.
Toutefois, on peut employer d'autres dispositions dans lesquelles le réservoir de combustible de démarrage pré- sente des dimensions telles qu'il peut contenir assez de combustible pour deux ou plusieurs démarrages, ou dans les- quelles aucun dispositif n'est prévu pour réduire automatique- ment la quantité de combustible de démarrage débité pendant le restant du démarrage.
Dans des dispositions telles que celles représentées sur les dessins, où le combustible de démarrage est admis dans le conduit d'entrée d'air D en un point qui se trouve près du bord du papillon lorsque celui-ci est complètement fermé, l e combustible de démarrage n'est aspiré en quantité appréciable que lorsqu'il existe une dépression considérable dans le tuyau ou le collecteur d'admission d'air, de sorte qu'il n'est pas possible d'aspirer une charge complète du mélange de combus- tible et d'air pendant la période de démarrage, ce qui a pour effet de réduire les risques de production de pressions exoes-
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sives dans le ou les cylindres par suite de l'explosion d'une telle charge complète du mélange de combustible et d'air .
Dans des dispositions telles que celles décrites ci- dessus, le démarrage du moteur à froid s'effectue de la ma- niére suivante:
On immobilise la ou les pompes à. combustible en action- nant le levier B 3 et on amène le papillon dans sa position presque fermée, On fait alors tourner le moteur, par exemple à l'aide d'un moteur de démarrage électrique.
Ceci a pour effet de créer une forte dépression dans le passa- ge d'entrée du combustible de démarrage Fl pendant la pério- de d'aspiration, de sorte que le combustible est aspiré par ce passage et se mélange à de l'air arrivant par la faible ouverture du papillon. Toutefois, comme le papillon E est presque fermé, la densité de la charge ainsi aspiréedans le ou les cylindres est beaucoup plus faible à la fin de la course d'aspiration que celle de la charge d'air normal qui serait aspirée si lepapillon était complètement ouvert .
La charge de démarrage ainsi introduite est alors comprimée et le combustible de démarrage, dont la nature est telle que sa température d'autoallumage est plus basse que celle des combustibles normalement employés dans les moteurs à allu- mage par compression, s'enflamme et provoque le démarrage du moteur. Lorsque le moteur à. commencé à fonctionner sous l'ac- tion du combustible de démarrage, on peut ouvrir légèrement le papillon E et l'appareil d'injection de combustible principal peut être réglé, par exemple au moyen de la poignée B 3, pour permettre l'injection d'une petite quantité de combustible nor- mal.
Le mélange de combustible de démarrage agit alors comme charge d'allumage pour le combustible principal jusqu'à ce @
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que le moteur ait atteint une température à laquelle il peut marcher d'une manière nprmale sans l'aide du combustible de démarrage, le papillon pouvant alors être entièrement ouvert.
Cette ouverture du papillon a pour effet de supprimer pour ainsi dire complètement la dépression dans le passage de com- bustible de démarrage F1, de sorte que ce combustible n'est plus aspiré à ce passage et que le moteur continue à fonctionner comme un moteur à allumage par compression normal, avec,, injection de combustible liquide.
Comme on I'a dit ci-dessus, le réservoir de combusti- ble de démarrage peut présenter des dimensions suffisantes pour permettre plusieurs démarrages, mais de préférence des dimen sions sont calculées uniquement pour lui permettre de conte-. nir le combustible nécessaire à un seul démarrage, le réser- voir étant vide lors du démarrage avant que le papillon d'air E soit entièrement ouvert.
Le combustible employé pour le démarrage peut varier, mais on peut employer avantageusement, par exemple, de l'éther éthylique, du nitrite d'amyl et du nitrate d'amyl. Ces combus- tibles peuvent être employés soit isolement, soit en mélange avec d'autres liquides tels que de l'huile combustible normale.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'intro- duction du combustible de démarrage dans le conduit d'admission d'air principal, mais le combustible peut être introduit par un conduit séparé si on le désire; Vautras détails de construc- tion peuvent aussi être modifiés sans s'écarter de l'invention*
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Improvements to engines. internal combustion with compression ignition.
This invention relates to internal combustion engines of the compression-ignition type, which include devices intended to supply them for starting with a fuel having an spontaneous ignition temperature substantially lower than that of the fuel normally used, of ma- This is to facilitate cold starting of these engines which is frequently difficult with normal fuel, especially in small engines, due to excessive cooling of the charge during compression.
The present invention relates to an improved engine of the general type mentioned above, in which the apparatus.
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reil by means of which the starting fuel is introduced into the engine is of simple construction and nevertheless allows easy cold starting with little risk of causing excessively high pressures in the cylinder (s) of the internal combustion engine .
According to the present invention, a motor. internal combustion to. compression ignition comprises an air intake duct, the flow rate of which can be varied and a device intended to supply the engine during the suction period, with a view to starting, with a mixture of fuel and of air capable of being ignited by the heat of compression, the arrangement being such that this mixture can be supplied to the engine only when the supply of air through the intake duct is reduced or cut off.
Preferably, the arrangement is such that when the starting mixture is supplied to the engine, the density of the gas charge in the cylinder (s) at the end of each suction stroke is notably lower than during normal injection operation. of liquid fuel, so that the chances of generating excessive pressure in the cylinder (s) during the start-up period are considerably reduced.
The inflow of air through the air intake duct can advantageously be reduced or shut off during the start-up period by a throttle valve and in this case the nozzle which delivers the starter fuel from it. - Mouth advantageously in the air intake duct and is arranged relative to the throttle valve such that when this valve is closed or partially closed, a vacuum is exerted on the nozzle during each stroke of suction, so as to suck the fuel and @
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thus providing a mixture of fuel and air to the engine.
When the throttle valve is open, this negative pressure is reduced so that beyond a determined degree of opening, the fuel is no longer sucked through the nozzle.
In addition, it is advantageous in many cases, to ensure easy starting, to arrange the apparatus which supplies the starting fuel to the engine so that a greater quantity of starting fuel is sucked during the initial rotation of the engine. starting the engine only during the remainder of the starting period. To achieve this result, the starting fuel can be delivered, for example through a pipe which plunges into the starting fuel inside a small tank at combustible,
this pipe being provided with a nozzle or lower inlet through which the fuel can enter at its lower end and with another upper orifice formed in its wall at a certain height above the lower end from the pipe to a location which is below the fuel level when the starter fuel tank is filled, but which is uncovered when the fuel level in that tank drops below a certain point.
By virtue of this arrangement, a relatively large quantity of fuel is sucked through the starter fuel inlet passage during the initial starting rotation of the engine while the upper orifice of the pipe is below the level. fuel, but when a quantity of fuel sufficient for the upper orifice to be uncovered has been withdrawn from the tank, air can be sucked in through this orifice but it does not pass.
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more than the relatively small amount of starter fuel that can enter through the orifice or nozzle, interior fuel.
In this arrangement, as in that described above, the starter fuel inlet passage advantageously opens into the air inlet duct at such a point, with respect to the relief valve. throttle, that it is subjected to a vacuum when the throttle valve is closed or at. slightly closed, but that .. this depression is reduced when the choke valve is opened and beyond. by a determined degree of opening thereof, the starting fuel ceases to be sucked through this passage.
In either of the above-described arrangements in which the nozzle or the starter fuel passage opens into the air intake duct at a point where it is subjected to a vacuum when the throttle valve is closed or nearly closed, it can be seen that if, as a result of the too low speed at which the engine is rotated to start it, or as a result of the too wide opening of the throttling during the start-up period, a charge of too high density is drawn into the cylinder, this charge is nevertheless so weak that it cannot be ignited by compression or else that -, if it lights up, it cannot produce excessive pressure,
since too low engine speed or too wide opening of the choke valve during the starting period tends to reduce the suction on the starting fuel nozzle and consequently the amount of starter fuel introduced. This
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The arrangement therefore tends to automatically prevent the explosion in the cylinder, by compression, of a starting charge capable of producing excessive pressures.
The invention can be implemented in different ways, but only one embodiment is shown somewhat schematically, by way of example, in the accompanying drawing in which:
Figure 1 is an elevational view of an engine cylinder and fuel supply apparatus constructed in accordance with this invention.
Figure 2 is an enlarged cross sectional view taken along line 2--2 of Figure 1, showing the apparatus which supplies fuel for ignition.
Figure 1 schematically shows a cylinder A of an engine which can be single-cylinder or multi-cylinder, provided with a liquid fuel injection apparatus comprising, for example, a fuel pump B which sends fuel through a pipe B1 to a sprayer indicates in B2 in. the cylinder head. A mechanism makes it possible to vary the flow rate of this fuel supply apparatus, in a known manner.
For example a lever B3 can act via a shaft B4 and a crank B5 on a wedge-shaped member C interposed between the rod Ci of the bypass valve of the fuel pump and the stopper C2 serving to actuate this valve, so that the period of opening of the latter can be controlled to vary the quantity of fuel injected at each flow stroke of the pump.
A separate air inlet duct can be used for each cylinder or in the case of an engine
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polycylindrical, a certain number of cylinders can communicate by a multiple admission member with a common air intake duct.
In either case the air inlet duct, or each of the air inlet ducts D is controlled by a throttle valve E, for example a butterfly valve as shown, capable of to be operated by hand by a lever E1 wedged on its rod E2, so that the quantity of air passing through the duct D can be adjusted.
In the wall of the air intake duct D is screwed a plug F provided with a passage F1 through which the starter fuel arrives from a starter fuel supply device G, this passage F1 opening into such a point of the duct D that when the throttle E is almost closed, there is a vacuum which tends to suck the fuel there. Thus, the passage F1 advantageously opens into the air inlet duct D at a point slightly closer to the cylinder A than the point where the butterfly E meets the wall of the duct D when it is completely closed.
Apparatus G which delivers starter fuel into passage F1 may vary but is preferably constructed and arranged such that more starter fuel is supplied during the first revs of the engine than later. . Thus, as shown in FIG. 2, the starting fuel can be sucked from a small reservoir H via a pipe J forming a downward extension of the plug F.
The pipe J is provided with an orifice or an inlet nozzle J 1 at its lower end and an upper inlet orifice formed in the wall at a point which is below the level of the fuel when
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tank H is filled before start-up, so that during start-up only fuel is sucked in through pipe J and passage F1 in air inlet duct E, tandie when the fuel level in tank H is lowered below the opening J2, air can. be sucked through this opening and the starting fuel passes only through the nozzle J1, so that the quantity of fuel delivered into the engine air intake duct is reduced.
In this arrangement, the starting fuel tank H must only have sufficient dimensions to contain the fuel necessary for starting, it must be filled for each start-up and is emptied before the throttle 3 is fully open.
However, other arrangements may be employed in which the starting fuel tank is of such dimensions that it can contain enough fuel for two or more starts, or in which no device is provided to reduce. automatically the amount of starter fuel delivered during the remainder of the start-up.
In arrangements such as those shown in the drawings, where the starting fuel is admitted into the air inlet duct D at a point which is near the edge of the throttle when the latter is fully closed, the starting fuel. start-up is only sucked in an appreciable amount when there is a considerable vacuum in the air intake pipe or manifold, so that it is not possible to suck a full charge of the fuel mixture. tible and air during the start-up period, which has the effect of reducing the risk of excess pressure being produced.
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sives in the cylinder (s) as a result of the explosion of such a full charge of the fuel-air mixture.
In arrangements such as those described above, the cold engine is started as follows:
The pump or pumps are immobilized. fuel by actuating lever B 3 and the throttle is brought to its almost closed position. The engine is then rotated, for example using an electric starter motor.
This has the effect of creating a strong negative pressure in the starter fuel inlet passage F1 during the suction period, so that the fuel is drawn in through this passage and mixes with the incoming air. by the small opening of the butterfly. However, since the throttle E is almost closed, the density of the charge thus sucked into the cylinder (s) is much lower at the end of the suction stroke than that of the normal air charge which would be sucked if the butterfly were completely open.
The starting charge thus introduced is then compressed and the starting fuel, the nature of which is such that its self-ignition temperature is lower than that of the fuels normally used in compression-ignition engines, ignites and causes starting the engine. When the engine at. started to operate under the action of the starting fuel, the throttle E can be opened slightly and the main fuel injection device can be adjusted, for example by means of the handle B 3, to allow injection a small amount of normal fuel.
The starter fuel mixture then acts as an ignition charge for the main fuel until @
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that the engine has reached a temperature at which it can operate normally without the aid of starting fuel, and the throttle can then be fully opened.
This opening of the throttle has the effect of eliminating, so to speak, completely the negative pressure in the starter fuel passage F1, so that this fuel is no longer sucked in there and the engine continues to operate as an engine. normal compression ignition, with, injection of liquid fuel.
As stated above, the starter fuel tank may be of sufficient size to accommodate multiple starts, but preferably dimensions are calculated only to allow it to contain. Add the fuel required for a single start, the fuel tank being empty during start-up before the air valve E is fully open.
The fuel employed for starting can vary, but advantageously, for example, ethyl ether, amyl nitrite and amyl nitrate can be employed. These fuels can be used either in isolation or in admixture with other liquids such as normal fuel oil.
Of course, the invention is not limited to the introduction of starting fuel into the main air intake duct, but the fuel can be introduced through a separate duct if desired; Other construction details can also be modified without departing from the invention *