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"MOTEURS A COMBUSTION INTERNE ET A ALLUMAGE PAR COMPRESSION"
La présente invention est relative à des perfectionne- ments apportés aux moteurs à combustion interne et à allumage par compression, du type comportant un espace ou chambre de comustion active calculée pour la marche normale, mais dont le volume peut être réduit en vue d'augmenter le taux de compression, ce qui a pour effet de faciliter le démarrage à froid.
Suivant la présente invention, et en considérant un moteur à allumage par compression au type décrit ci-dessus, @
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toute la chambre de compression active estcomprise dans la culasse en-dessous de laquelle il n'existe pour ainsi dire aucun espace de compression dans le corps du cylindre lorsque le piston arrive à son point mort haut. Dans Lui mode -le construction préféré, l'espace actif de compression est constitué par deux chambres réunies entre elles par un passa ge relativement étroit et pouvant être obturé en ve de ré- duire l'espace de compression, une seule de ces chambres étant directement réunie au corps de cylindre.
Un des avan- tages de cette dernière disposition consiste en l'augmenta- tion de la turbulence, ce qui permet d'obtenir un mélange plus intime du jet de carburant avec l'air, d'où une raeil- leure combustion.
Dans le dessin annexé :
Fig. 1 est une vue en coupe verticale et axiale d'un cylindre faisant partie d'un moteur à combustion interne construit suivant la présente invention.
Fig. 2 est une vue similaire montrant un fragment d'une variante de construction, et
Figs. 3 et 4 sont des vues schématiques en plan, mon- trant d'autres variantes de construction.
Dans toutes les Figls les mêmes chiffres de référence désignant des éléments correspondants.
Dans le mode de construction représenté en Fig. 1 la culasse 2 est fixée au corps de cylindre 3, u espace suffi- sant 4 étant seulement laissé, pour des raisons constructives, entre la dite culasse et la tête 5 du piston. Dans la sur- face plate de la culasse se trouvent disposées, comme 'ha bitude, les soupapes (non montrées) d'admission d'air et d'échappement ainsi qu'une petite ouverture ou passage 6 d'un diamètre approximativement égal à celui de l'ouverture de la soupape d'admission d'air. Le passage 6 débouche tan- @
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gentiellement dans une chambre sphérique 7 relativement grande, qui sera désignée aans la suite comme"première cham bre de compression".
Cette chambre est pourvue d'une chemise d'eau et comporte dans une de ses parois (de préférence la plus éloignée du cylindre) une soupape à carburant 8, par laquelle le carburant sous pression peut être introduit dans la chambre 7 sous forme d'un jet. Une autre face de la première chambre de compression présente une autre ouverture
9, relativement petite, laquelle communique avec une autre chambre de compression 10, qui sera désignée dans la suite comme "deuxième chambre de compression", cette dernière étant, de préférence, également sphérique et pourvue d'une chemise d'eau. Le volume total des chambres 7 et 10 et des canaux
6 et 9 constitue donc l'espace de compression effectif, le- quel est entièrement compris dans la culasse.La chemise d'eau de la culasse est montrée en 11.
Une soupape 12 est prévue, permettant de fermer le passage 9 réunissant les deux chambres de compression. A titre d'exemple, on peut prévoir, dans la paroi de la deu- xième chambre de compression, et en un point opposé au pas- sage 9 réunissant les deux chambres de compression, un man- chon 13 dont le côté tourné vers la dite deuxième chambre de compression, présente un siège de soupape cônique 14.
% Une tige 15, portant une soupape 12 qui présente deux surfaces côniques, est vissée à travers le dit manchon. La surface cônique postérieure est établie de manière à s'appli- quer contre le siège 14 prévu dans le manchon, lorsque la tige est entièrement dévissée, en vue d'empêcher toute fuite à la tige, comme montré dans la Fig. 1. Lorsque cette tige est vissée à fond de manière à traverser la chambre 10, la surface conique extérieure de la soupape vient s'appliquer
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contre un siège 90 pratiqué dans l'embouchure du passage 9 réunissant les deux chambres de compression, ce qui a pour effet de supprimer la connexion entre ces chambres.
Le volume global des deux chambres de compression et des passages 6 et 9 est calculé de manière à assurer un bon allumage par compression, lorsque le moteur est chaud, sans nécessiter des pressions excessives pendant la marche du mo- teur.
Toutefois, un tel espace de compression est trop grand pour permettre d'obtenir une température suffisante pour l'allumage par compression lorsque le moteur est froid. Cet inconvénient est supprimé par la, fermeture du passage réunis- sant les deux chambres ae compression. Cette opération a pour effet a' isoler la deuxième chambre de compression 10 et de réduire ainsi l'espace ae compression effectif, de sorte que le taux de compression s'en trouve beaucoup plus élevé. Les dimensions ae la aeuxième chambre de compression sont déter- minées de telle manière que ce taux de compression plas élevé permet d'obtenir un allumage par compression lorsque le moteur est froid, sans l'emploi d'une cartouche ou autre dis- positif auxiliaire d'allumage similaire.
Si on le oestre, la deuxième chambre ae compression peut être formée dans un bloc séparé de la culasse, de sorte que 1''enlèvement de ce bloc permet d'ajuster facilement des cham bres ae compression secondaires de grandeurs différentes et de varier ainsiles dimensions ae l'espace de compression du moteur.
Dans la disposition montrée dans la Fig 2, la culasse est alésée en 16, radialement à la première chambre de com bustion 7, sur un diamètre approximativement égal à celui de
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cette chambre. Dans cet alésage se trouve ajusté le bloc 17 qui présente sur sa face extérieure un évidement 18 formant une partie de la première chambre de compression 7 et pourvu du passage de communication 9.
Le susdit élément est égale- ment évidé du côté opposé, comme montré en 19, de manière à constituer une partie de la deuxième chambre de compression, dont l'autre partie est formée en 20 dans un bouchon évidé 21 qui est serré contre le bloc 17 au moyen d'un chapeau 22 qui se visse dans l'extrémité de l'alésage 16 et porte sur. la face postérieure du bouchon 21, en l'appliquant contre le bloc 17 et en appliquantce dernier contre un siège cônique 23 prévu à l'extrémité du susdit alésage.
La tige de soupape 15 est vissée dans le chapeau et traverse librement le bouchon 21.
Ainsi, après avoir enlevé le chapea 22 on peut enlever facilement louchon et le bloc 17, lesquels peuvent alors être facilement remplacés par d'autres pièces présentant des évidements 19 et 20 de dimensions aifférantes. De cette maniè- re, il est possible de moaifier le taux de compression sans enlever la culasse.
Il n'est pas indispensable que les deux chambres de compression soient de forme sphérique. Toutefois, la pre mière de ces chambres aura ae préférence une section circu- laire et le passage 6 réunissant cette chambre au cylindre sera tangentiel à la aite chambre de manière que, pendant la course de compression, l'air puisse s'agiter dans la pre mière chambre de compression, en suivant un mouvement givatoir re rapide.
Le passage de communication 9 établi entre les deux chambres de compression est de préférence tangentiel à la
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première de ces chambres et peut être,-Otiènté çè: te.e¯'nière ..-.' que le courant gazeux allant de la deuxième vers la première.
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chambre de compression soit dirigé dans un sens identique ou opposé à celui du mouvement circulaire ae l'air, qui se pro- duit aans la première chambre ae compression, comme montré dans les schémas aes Figs. 3 et 4.
Dans les Figs. 1 et 2, le passage 9 est montré comme étant disposé radialement par rapport à la première chambre de compression.
Grâce à la disposition tangentielle du passage 6 par rapport à la première chambre de compression, l'air est amené à tourbillonner dans celle-ci pendant l'injection du carbu- rant, ce qui assure une bonne combustion, cet effet de turbulen- ce'étant renforcé ou modifié suivant la direction adoptée pour le passage 9.
Une caractéristique importante de l'invention consiste en ce que les dimensions du passage 9 sont déterminées de manière à assurer la turbulence nécessaire pour la marche normale, lorsque les deux chambres de compression sont utilisées.
Il est bien connu que, pour une vitesse et un réglage donnés de l'injection de carburant, la pression maximum dans le cylindre est proportionnelle à la pression de compression et aussi au aegré de turbulence.
Ainsi, lorsque la deuxième chambre 10 est isolée pour le démarrage, la pression de compression est plus élevée que lorsque les deux chambres sont en action, mais la turbulence se trouve alors tellement réduite que la pression maximum développée n'est que légèrement supérieure à la pression normale de marche, et, dans le cas où pour une raison quel- conque le passage 9 serait laissé fermé, il ne peut en résul- ter aucun effet préjudiciable.
Par conséquent, l'invention prévoit un moteur dans lequel
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la chambre ae compression active présente une forme établie de manière à favoriser la turbulence et améliorer le mélange du jet de carburant avec l'air, le dit moteur comportant des moyens perfectionnés qui permettent de réduire la dite chambre de compression pour le démarrage à froid, ce moteur comportant en outre des moyens permettant de modifier la dimension et la forme de la chambre de compression sans nécessiter l'en- lèvement De la culasse.
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"INTERNAL COMBUSTION AND COMPRESSION IGNITION ENGINES"
The present invention relates to improvements made to internal combustion and compression ignition engines, of the type comprising an active comustion space or chamber calculated for normal operation, but the volume of which can be reduced in order to increase. the compression ratio, which has the effect of facilitating cold starting.
According to the present invention, and considering a compression ignition engine of the type described above, @
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the entire active compression chamber is contained in the cylinder head below which there is virtually no compression space in the cylinder body when the piston reaches its top dead center. In its preferred mode of construction, the active compression space is constituted by two chambers joined together by a relatively narrow passage and can be closed in order to reduce the compression space, only one of these chambers being directly joined to the cylinder body.
One of the advantages of the latter arrangement consists in the increase in turbulence, which makes it possible to obtain a more intimate mixture of the fuel jet with the air, hence a better combustion.
In the attached drawing:
Fig. 1 is a vertical and axial sectional view of a cylinder forming part of an internal combustion engine constructed in accordance with the present invention.
Fig. 2 is a similar view showing a fragment of an alternative construction, and
Figs. 3 and 4 are schematic plan views showing other construction variants.
In all the Figls the same reference numerals designating corresponding elements.
In the construction mode shown in FIG. 1 the cylinder head 2 is fixed to the cylinder body 3, a sufficient space 4 being only left, for construction reasons, between said cylinder head and the head 5 of the piston. In the flat surface of the cylinder head are arranged, as' ha bitude, the air intake and exhaust valves (not shown) as well as a small opening or passage 6 with a diameter approximately equal to that of the opening of the air intake valve. Passage 6 leads tan- @
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gentially in a relatively large spherical chamber 7, which will be referred to hereinafter as "first compression chamber".
This chamber is provided with a water jacket and comprises in one of its walls (preferably the one furthest from the cylinder) a fuel valve 8, through which the pressurized fuel can be introduced into the chamber 7 in the form of a jet. Another face of the first compression chamber has another opening
9, relatively small, which communicates with another compression chamber 10, which will be referred to hereinafter as "second compression chamber", the latter being preferably also spherical and provided with a water jacket. The total volume of chambers 7 and 10 and channels
6 and 9 therefore constitute the effective compression space, which is completely included in the cylinder head. The cylinder head water jacket is shown at 11.
A valve 12 is provided, making it possible to close the passage 9 joining the two compression chambers. By way of example, there may be provided, in the wall of the second compression chamber, and at a point opposite to the passage 9 joining the two compression chambers, a sleeve 13, the side of which faces towards the side. said second compression chamber, has a conical valve seat 14.
% A rod 15, carrying a valve 12 which has two conical surfaces, is screwed through said sleeve. The posterior conical surface is set so as to rest against the seat 14 provided in the sleeve, when the rod is fully unscrewed, in order to prevent any leakage at the rod, as shown in FIG. 1. When this rod is screwed in so as to pass through the chamber 10, the outer conical surface of the valve is applied.
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against a seat 90 formed in the mouth of the passage 9 joining the two compression chambers, which has the effect of eliminating the connection between these chambers.
The overall volume of the two compression chambers and of the passages 6 and 9 is calculated so as to ensure good compression ignition when the engine is hot, without requiring excessive pressures while the engine is running.
However, such a compression space is too large to make it possible to obtain a sufficient temperature for compression ignition when the engine is cold. This drawback is eliminated by closing the passage joining the two compression chambers. This has the effect of isolating the second compression chamber 10 and thus reducing the effective compression space, so that the compression ratio is much higher. The dimensions of the second compression chamber are determined in such a way that this higher compression ratio enables compression ignition to be obtained when the engine is cold, without the use of a cartridge or other auxiliary device. similar ignition.
If controlled, the second compression chamber can be formed in a block separate from the cylinder head, so that the removal of this block allows easy adjustment of secondary compression chambers of different sizes and thus vary the dimensions. ae the engine compression space.
In the arrangement shown in Fig 2, the cylinder head is bored at 16, radially to the first combustion chamber 7, over a diameter approximately equal to that of
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this room. In this bore is fitted the block 17 which has on its outer face a recess 18 forming part of the first compression chamber 7 and provided with the communication passage 9.
The aforesaid element is also recessed on the opposite side, as shown at 19, so as to constitute a part of the second compression chamber, the other part of which is formed at 20 in a recessed plug 21 which is clamped against the block. 17 by means of a cap 22 which screws into the end of the bore 16 and bears on. the rear face of the stopper 21, by applying it against the block 17 and by applying the latter against a conical seat 23 provided at the end of the aforesaid bore.
The valve stem 15 is screwed into the bonnet and freely passes through the cap 21.
Thus, after having removed the cap 22, it is possible to easily remove the louchon and the block 17, which can then be easily replaced by other parts having recesses 19 and 20 of different dimensions. In this way, it is possible to change the compression ratio without removing the cylinder head.
It is not essential that the two compression chambers are spherical in shape. However, the first of these chambers will preferably have a circular section and the passage 6 joining this chamber to the cylinder will be tangential to the said chamber so that, during the compression stroke, the air can be stirred in the chamber. first compression chamber, following a rapid freezing movement.
The communication passage 9 established between the two compression chambers is preferably tangential to the
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first of these rooms and can be, -Otiènté çè: te.ē'nière ..-. ' than the gas stream going from the second to the first.
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compression chamber is directed in the same or opposite direction to that of the circular movement of the air, which occurs in the first compression chamber, as shown in the diagrams in Figs. 3 and 4.
In Figs. 1 and 2, the passage 9 is shown to be disposed radially with respect to the first compression chamber.
By virtue of the tangential arrangement of the passage 6 with respect to the first compression chamber, the air is made to swirl in the latter during the injection of the fuel, which ensures good combustion, this turbulent effect. 'being reinforced or modified according to the direction adopted for passage 9.
An important characteristic of the invention consists in that the dimensions of the passage 9 are determined so as to provide the turbulence necessary for normal operation, when the two compression chambers are used.
It is well known that, for a given speed and setting of the fuel injection, the maximum pressure in the cylinder is proportional to the compression pressure and also to the degree of turbulence.
Thus, when the second chamber 10 is isolated for starting, the compression pressure is higher than when the two chambers are in action, but the turbulence is then so reduced that the maximum pressure developed is only slightly higher than the pressure. normal operating pressure, and in the event that for any reason the passage 9 is left closed, no detrimental effect can result.
Therefore, the invention provides an engine in which
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the active compression chamber has a shape established so as to promote turbulence and improve the mixing of the fuel jet with air, the said engine comprising improved means which make it possible to reduce the said compression chamber for cold starting, this engine further comprising means making it possible to modify the size and shape of the compression chamber without requiring the removal of the cylinder head.