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Moteurs à combustion interne et procédé pour l'alimentation de ces moteurs.
On connait déjà des moteurs à combustion interne, comportant une chambre de vaporisation dans laquelle le combustible liquide est pulvérisé par un jet d'air additionnel.
Dans les moteurs connus, l'air additionnel est amené dans la chambre de pulvérisation par un conduit qui débouche dans le cylindre et c'est le piston lui-même qui refoule l'air du cylindre dans cette chambre de pul- vérisation; il en résulte que le mouvement tourbillon- naire de l'air additionnel est fonction de la marche du piston, de sorte que ce mouvement tourbillonnaire ne s'effectue pas d'une façon constante, ce qui est nuisible à une bonne pulvérisation du combustible.
On connait en outre des moteurs à combustion interne dans lesquels la chambre de combustion est disposée
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au-dessus du cylindre, et des jets d'air comprimé y sont envoyés tangentiellement par le piston. Dans ces moteurs la chambre de combustion est verticale, de sorte que mal- gré le courant d'air tourbillonnaire qui l'envahit, les gouttelettes de combustible qui ne se pulvérisent pas peuvent tomber sur la paroi du cylindre où elles s'infil- trent entre le cylindre et le piston, ce qui provoque la dissolution du lubrifiant et le grippage des surfaces frottantes.
On connait encore des moteurs dans lesquels l'air de balayage entre dans le cylindre avec un mouvement tourbillonnaire; ces moteurs comportent une chambre de combustion subdivisée et présentant des alvéoles qui sont envahies par des tourbillons secondaires, dans lesquels on injecte le combustible. Ces alvéoles ont, elles aussi, un axe vertical, de sorte qu'elles ne peuvent retenir les gouttelettes de combustible non volatilisées.
L'invention concerne un moteur à combustion à arrivée d'air additionnel pour pulvériser le combustible liquide et à chambre de pulvérisation, moteur caractérisé vis-à-vis des moteurs antérieurement connus par ce que,le courant d'air tourbillonnaire amené dans la chambre de pul- vérisation est produit par des moyens entièrement indépen- dants du piston et du cylindre, de telle sorte que l'ac- tion de pulvérisation de ce courant d'air tourbillonnaire sur le combustible srouve indépendante du fonctionne- ment dutit moteur et de la marche de son piston.
Suivant un mode de réalisation de cette disposi- tion, l'air entre en tourbillonnant dans la chambre de combustion, ce tourbillonnement, persistant pendant toute la phase de compression et de détente, cet air ne reçoit pas directement le combustible, mais une partie de cet air en mouvement est envoyée dans la chambre de pulvéri- sation où débouche l'injecteur; cet air provoquant dans cette chambre une turbulence qui pulvérise le combustible
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et le dirige dans la turbulence principale de la chambre de combustion.
En outre, l'huile rencontre à sa sortie de l'injecteur, une quantité d'air réduite; par suite, il n'y a pas de danger que, dans la marche au ralenti, l'hui- le injectée en quantité très réduite, se diffuse dans une quantité trop grande d'air et ne puisse par suite brûler convenablement. Au contraire, l'huile se mélange très intimement avec l'air contenu dans la chambre de pulvé- risation et brûle presque complètement dans cet air.
L'invention concerne aussi un moteur à combus- tion à arrivée d'air additionnel pour pulvériser le com- bustible liquide et à chambre de pulvérisation nettement séparée de la chambre de combustion, moteur caractérisé par ce que l'axe de cette chambre de pulvérisation est très fortement incliné par rapport à l'axe de la chambre de combustion, ou même perpendiculaire à cet axe, de telle sorte que les gouttes de combustible liquide qui échappent à la pulvérisation et tombent sur la paroi de cette cham- bre s'y trouvent retenues, ces gouttes étant alors happées par le courant d'air tourbillonnaire, ce qui assure dans les meilleures conditions la vaporisation de ces gouttes liquides avant leur admission dans la chambre de combus- tion,
cette disposition évitant autant que possible l'en- gagement des gouttes liquides entre le piston et le cylin- dre et la dissolution du lubrifiant interposé.
L'invention s'étend aussi à un procédé caracté- risé par ce qu'on injecte dans la chambre de pulvérisation deux jets d'air parallèles, que l'on réfléchit contre une portion convenablement façonnée de la paroi de la chambre de pulvérisation, de telle manière que ces deux jets d'air concentrent leurs effets sur le jet de combustible, ce qui assure la pulvérisation du combustible dans les condi- tions optimum d'homogénéité.
Suivant une variante de ce procédé, on réfléchit
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une veine d'air sur la paroi de la chambre de pulvérisa- tion de manière à donner naissance à deux veines élémen- taires tourbillonnaires qui entourent deux jets élémen- taires de combustible liquide et assurent la pulvérisa- tion de ces deux jets dt leur vaporisation, ce procédé permettant d'épanouir le jet de combustible pulvérisé, d'écarter ainsi ses molécules les unes des autres et d'as- surer par suite une homogénéité parfaite du mélange.
L'invention s'étend non seulement, aux procédés précédents quels que soient les moyens employés pour leur mise en oeuvre, mais aussi à des formes d'exécution de mo- teurs fonctionnant suivant ces procédés.
Des moteurs conformes à l'invention sont repré- sentés à titre d'exemple sur les dessins ci-joints, dans lesquels :
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un moteur à deux temps conforme à l'invention.
La fig. 2 est une coupe analogue d'un moteur à quatre temps.
La fig, 3 est une coupe schématique d'un moteur expliquant le procédé conforme à l'inwention.
La fig. 4 est une coupe longitudinale partielle d'un moteur conforme à l'invention.
La fig. 5 est une vue en perspective d'une réq- lisation du moteur de la fig. 1.
Les figs. 6 et 7 sont respectivement une coupe longitudinale et une coupe transversale d'un autre moteur conforme à l'invention.
La fig. 8 est une coupe longitudinale d'un au- tre moteur suivant une variante de l'invention.
La fig. 9 est une coupe transversale par l'axe de la chambre de vaporisation du moteur de la fig. 8.
La fig. 10 est une coupe longitudinale axiale d'une variante du moteur de la fig. 6.
Les figs, 11 et 12 sont respectivement une élé-
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vation et une vue en plan d'une pièce séparée dans laquelle est ménagée la chambre de pulvérisation.
Le moteur représenté sur la fig. 1 comporte un cylindre 1 dans lequel coulisse un piston 2 décou- vrant des lumières d'admission pourvues d'un appareil capable d'engendrer une turbulence de l'air de balayage; le cylindre 1 comporte dans sa partie supérieure une chambre de pulvérisation 3 dans laquelle est amené le combustible liquide par un injecteur 4. Cette chambre de pulvérisation 3 est pourvue, du coté où elle est en communication avec le cylindre, d'une cavité ou cannelure tangentielle 5, située du côté d'où vient l'air tour- billonnant dans le cylindre, de façon que cet air pénètre dans la chambre 3 et y tourbillonne, en entrainant avec soi le combustible injecté, après l'avoir finement pulvé- risé.
Comme il est représenté sur la figure, l'axe x x de la chambre de pulvérisation 3 est fortement incliné par rapport à l'axe y y du cylindre 1; par suite, lorsque le combustible est injecté dans la chambre de pulvérisa- tion 3, les gouttelettes de liquide qui ne sont pas pul- vérisées par le jet d'air se déposent sur la paroi incli- née de la chambre de combustion 3 et ces gouttelettes sont à ce moment balayées et pulvérisées par les veines d'air tourbillonnant et léchant les parois. Par suite, la combinaison d'une part de l'inclinaison donnée à l'axe de la chambre de pulvérisation et d'autre part de l'arrivée d'air tourbillonnaire a pour effet technique de favoriser la vaporisation du combustible liquide et de préparer par suite un nuage combustible d'une homogénéité aussi parfaite que possible.
De cette façon la quantité totale de liquide combustible injectée dans la chambre de combustion est happée et pulvérisée par le jet d'air sans qu'il soit pos- sible aux gouttelettes de s'égoutter le long de la paroi du cylindre 1 et de s'engager entre cette paroi et celle
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du piston 2; par suite le lubrifiant interposé entre ces deux surfaces frottantes n'est paq dissous par le liquide combustible et assure aux organes une bonne con- servation Mécanique.
Le moteur de la fig. 2 est complètement analo- gue à celui de la fig. 1, seulement il fonctionne à qua- tre temps et il est pourvu d'une valve 20 munie d'écran 21 pour engendrer la turbulence principale dans le cy- lindre.
L'invention s'étend à ces combinaisons particu- lières ci-dessus décrites, non seulement dans le cas où la chambre de vaporisation est horizontale, mais quel que soit l'angle d'inclinaison donné à l'axe de cette chambre de vaporisation.
Dans le cas particulier où l'axe de cette cham- bre de pulvérisation 3 est à 90 de l'axe du cylindre 1, comme il est indiqué sur les figs. de 4 à 12, l'axe de la chambre de vaporisation est horizontal, puisque l'axe du cylindre est vertical, on évite ainsi de façon efficace tout suintement de gouttelettes de combustible vers le cylindre 1.
Le nouveau procédé d'alimentation d'un moteur auquel s'étend l'invention est mis en oeuvre de la façon suivante, ainsi qu'il est représenté schématiquement sur la fig. 3.
On injecte dans la chambre de pulvérisation 3 du cylindre 1, deux jets parallèles f1 f2 dirigés de telle manière que ces jets se réfléchissent dans le fond de la chambre 3 et s'appliquent de part et d'autre du jet de fluide combustible injecté par l'injecteur 4.
Ces deux jets parallèles f1 f2 concentrent ainsi leurs effets sur le jet liquide combustible, se pénètrent l'un l'autre et assurent la pulvérisation dans des conditions optimum d'homogénéité.
Dans le moteur permettant de réaliser ce procédé
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et représenté sur les figs. 4 et 5 on voit clairement com- ment l'air, tourbillonnant dans le cylindre, entre dans la chambre 3 par les conduits 5', 5", comme il est indiqué par les flèches, sous l'effet de sa propre poussée.
Les deux courants d'air, qui parcourent le contour de la chambre 3 l'un en sens inverse de l'autre, se rencon- trent, ils se refoulent dans l'axe de la chambre et ils en sortent à peu près axialement, entraînant le combusti- ble injecté par l'injecteur 4 et en le pulvérisant fine- ment.
Dans le moteur représenté dans la fig. 5, l'air additionnel est amen$Par un canal 5 débouchant en di- rection sensiblement tangentielle dans la chambre de com- bustion sur la paroi interne du cylindre 1 et aboutissant aussi à peu près tangentiellement dans la chambre de pul- vérisation 3, de sorte que l'air de combustion tourbillon- nant dans le cylindre y entre par le canal 5, et se met à tourbillonner dans l'intérieur de ladite cavité, de laquel- le il sort selon une hélice, entraînant avec lui le combus- tible très finement pulvérisé.
On voit dans la fige 7 les trajets de l'air, et aussi celui du combustible 8, lequel sort de la chambre 3 et s'épanouit dans le tourbillon principal représenté par les flèches.
Dans une variante du procédé précédent, on forme deux veines d'air élémentaires avec un jet d'air primaire que l'on réfléchit convenablement dans le fond de la cham- bre de pulvérisation; ces deux jets d'air élémentaires viennent alors entourer deux jets de liquide combustible injectés dans cette chambre.
Le moteur représenté sur les figs. 8 et 9 assure la mise en oeuvre du procédé perfectionné, ci-dessus défini; dans ce moteur, la chambre de pulvérisation 3 présente une forme tronoonique évasée vers l'intérieur du cylindre 1 et l'injecteur 4 peut présenter un bec à deux orifices
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qui dirigent chacun un jet de combustible suivant 1* une direction plus ou moins inclinée. D'autre part, la veine d'air amenée par un canal 5 dans la chambre 3 est divisée au fond de la chambre 3 par la surface de sépara- tion 6 et forme deux veines élémentaires d'air tourbil- lonnaire 7' 7" entraînant respectivement les deux jets de liquide combustible.
Ce procédé permet d'épanouir le jet de liquide combustible, ce qui facilite sa pulvérisation complète avant son admission dans la chambre de combustion et d'obtenir par suite un mélange d'une homogénéité parfaite,
Dans les moteurs précédemment récrits, la cham- bre de pulvérisation 3 est ménagée par fabrication même dans le corps du cylindre moteur 1. Toutefois, on peut aussi prévoir (fig. 10) un anneau 9 rapporté dans ce cy- lindre moteur, la chambre de pulvérisation étant ménagée dans cet anneau.
Au lieu d'un anneau on peut évidemment prévoir un simple croissant (fig. 11 et 12) rapporté dans le cy- lindre moteur. Cette disposition facilite la fabrication du moteur et permet l'usinage précis de la chambre de vaporisation.
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Internal combustion engines and method for powering these engines.
Internal combustion engines are already known, comprising a vaporization chamber in which the liquid fuel is atomized by an additional air jet.
In known engines, the additional air is brought into the spray chamber by a duct which opens into the cylinder and it is the piston itself which pushes the air from the cylinder into this spray chamber; as a result, the vortex movement of the additional air is a function of the travel of the piston, so that this vortex movement does not take place in a constant manner, which is detrimental to good atomization of the fuel.
Internal combustion engines are also known in which the combustion chamber is arranged
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above the cylinder, and compressed air jets are sent there tangentially by the piston. In these engines the combustion chamber is vertical, so that despite the swirling air current which invades it, the fuel droplets which do not spray can fall on the wall of the cylinder where they infiltrate. between the cylinder and the piston, which causes the lubricant to dissolve and the friction surfaces to seize.
Engines are still known in which the scavenging air enters the cylinder with a vortex movement; these engines have a subdivided combustion chamber having cells which are invaded by secondary vortices, into which the fuel is injected. These cells also have a vertical axis, so that they cannot retain non-volatilized fuel droplets.
The invention relates to a combustion engine with an additional air supply for atomizing liquid fuel and with a spray chamber, an engine characterized in relation to previously known engines in that the swirling air stream brought into the chamber spray is produced by means entirely independent of the piston and cylinder, so that the spraying action of this swirling air stream on the fuel is independent of the operation of that engine and of the fuel. the march of its piston.
According to one embodiment of this arrangement, the air swirls into the combustion chamber, this swirling, which persists throughout the compression and expansion phase, this air does not directly receive the fuel, but part of it. this moving air is sent into the spray chamber where the injector opens; this air causing turbulence in this chamber which pulverizes the fuel
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and directs it into the main turbulence of the combustion chamber.
In addition, the oil encounters a reduced quantity of air at its outlet from the injector; consequently, there is no danger that, when idling, the oil injected in a very small quantity will diffuse in too large a quantity of air and cannot therefore burn properly. On the contrary, the oil mixes very intimately with the air contained in the spray chamber and burns almost completely in this air.
The invention also relates to a combustion engine with an additional air inlet for atomizing liquid fuel and with a atomizing chamber clearly separated from the combustion chamber, an engine characterized in that the axis of this atomizing chamber is very strongly inclined with respect to the axis of the combustion chamber, or even perpendicular to this axis, so that the drops of liquid fuel which escape the spray and fall on the wall of this chamber there are retained, these drops then being caught by the swirling air current, which ensures the vaporization of these liquid drops under the best conditions before their admission into the combustion chamber,
this arrangement avoiding as much as possible the engagement of liquid drops between the piston and the cylinder and the dissolution of the lubricant interposed.
The invention also extends to a method characterized by injecting into the spray chamber two parallel jets of air, which are reflected against a suitably shaped portion of the wall of the spray chamber, in such a way that these two air jets concentrate their effects on the fuel jet, which ensures the atomization of the fuel under optimum conditions of homogeneity.
According to a variant of this process, we reflect
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an air stream on the wall of the spray chamber so as to give rise to two elementary eddy veins which surround two elementary jets of liquid fuel and ensure the spraying of these two jets from their vaporization , this process making it possible to open up the atomized fuel jet, thus separating its molecules from one another and consequently ensuring perfect homogeneity of the mixture.
The invention extends not only to the above methods whatever the means employed for their implementation, but also to embodiments of engines operating according to these methods.
Engines according to the invention are shown by way of example in the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a longitudinal section of a two-stroke engine according to the invention.
Fig. 2 is a similar section of a four-stroke engine.
Fig, 3 is a schematic section of an engine explaining the process according to the invention.
Fig. 4 is a partial longitudinal section of an engine according to the invention.
Fig. 5 is a perspective view of an embodiment of the motor of FIG. 1.
Figs. 6 and 7 are respectively a longitudinal section and a transverse section of another engine according to the invention.
Fig. 8 is a longitudinal section of another motor according to a variant of the invention.
Fig. 9 is a cross section through the axis of the vaporization chamber of the engine of FIG. 8.
Fig. 10 is an axial longitudinal section of a variant of the engine of FIG. 6.
Figs, 11 and 12 are respectively an element
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vation and a plan view of a separate room in which the spray chamber is located.
The motor shown in fig. 1 comprises a cylinder 1 in which slides a piston 2 uncovering intake ports provided with an apparatus capable of generating turbulence in the purging air; the cylinder 1 comprises in its upper part a spray chamber 3 into which the liquid fuel is fed by an injector 4. This spray chamber 3 is provided, on the side where it is in communication with the cylinder, with a cavity or groove tangential 5, located on the side from which the swirling air in the cylinder comes, so that this air enters chamber 3 and swirls there, taking the injected fuel with it, after having finely pulverized it .
As shown in the figure, the x x axis of the spray chamber 3 is strongly inclined with respect to the y y axis of the cylinder 1; consequently, when the fuel is injected into the spray chamber 3, the droplets of liquid which are not sprayed by the air jet are deposited on the inclined wall of the combustion chamber 3 and these droplets are then swept away and sprayed by the veins of air swirling and licking the walls. As a result, the combination on the one hand of the inclination given to the axis of the spray chamber and on the other hand of the vortex air inlet has the technical effect of promoting the vaporization of the liquid fuel and of preparing consequently a combustible cloud of as perfect a homogeneity as possible.
In this way the total quantity of combustible liquid injected into the combustion chamber is caught up and sprayed by the air jet without it being possible for the droplets to drip along the wall of the cylinder 1 and s 'engage between this wall and that
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piston 2; as a result, the lubricant interposed between these two rubbing surfaces is not dissolved by the combustible liquid and provides the components with good mechanical preservation.
The motor of FIG. 2 is completely analogous to that of FIG. 1, only it operates at four times and it is provided with a valve 20 provided with a screen 21 to generate the main turbulence in the cylinder.
The invention extends to these particular combinations described above, not only in the case where the vaporization chamber is horizontal, but whatever the angle of inclination given to the axis of this vaporization chamber. .
In the particular case where the axis of this spray chamber 3 is 90 from the axis of cylinder 1, as indicated in FIGS. from 4 to 12, the axis of the vaporization chamber is horizontal, since the axis of the cylinder is vertical, thus effectively preventing any seepage of fuel droplets towards cylinder 1.
The new method of supplying an engine to which the invention extends is implemented as follows, as is shown schematically in FIG. 3.
Two parallel jets f1 f2 are injected into the spray chamber 3 of cylinder 1, directed in such a way that these jets are reflected in the bottom of the chamber 3 and are applied on either side of the jet of combustible fluid injected by injector 4.
These two parallel jets f1 f2 thus concentrate their effects on the combustible liquid jet, penetrate each other and ensure spraying under optimum conditions of homogeneity.
In the engine to carry out this process
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and shown in figs. 4 and 5 it is clearly seen how the air, swirling in the cylinder, enters the chamber 3 through the ducts 5 ', 5 ", as indicated by the arrows, under the effect of its own thrust.
The two air currents, which traverse the contour of chamber 3 one in the opposite direction to the other, meet, they flow back in the axis of the chamber and they exit approximately axially, driving the fuel injected by injector 4 and spraying it finely.
In the motor shown in fig. 5, the additional air is brought in by a channel 5 opening in a substantially tangential direction into the combustion chamber on the internal wall of cylinder 1 and also ending approximately tangentially in the spray chamber 3, so that the swirling combustion air in the cylinder enters through channel 5, and begins to swirl in the interior of said cavity, from which it exits in a helix, carrying with it the fuel. very finely pulverized tible.
The paths of the air can be seen in freeze 7, and also that of the fuel 8, which leaves the chamber 3 and expands in the main vortex represented by the arrows.
In a variant of the previous process, two elementary air streams are formed with a primary air jet which is suitably reflected in the bottom of the spray chamber; these two elementary air jets then surround two fuel liquid jets injected into this chamber.
The motor shown in figs. 8 and 9 ensure the implementation of the improved method, defined above; in this engine, the spray chamber 3 has a truncated shape flared towards the inside of the cylinder 1 and the injector 4 may have a nozzle with two orifices
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which each direct a jet of fuel in a more or less inclined direction. On the other hand, the air stream supplied by a channel 5 into the chamber 3 is divided at the bottom of the chamber 3 by the separation surface 6 and forms two elementary veins of vortex air 7 '7 " respectively causing the two jets of combustible liquid.
This process makes it possible to develop the jet of combustible liquid, which facilitates its complete pulverization before its admission into the combustion chamber and consequently to obtain a mixture of perfect homogeneity,
In the engines previously described, the spray chamber 3 is made by manufacture even in the body of the engine cylinder 1. However, it is also possible (fig. 10) to provide a ring 9 attached in this engine cylinder, the chamber. spray being provided in this ring.
Instead of a ring, we can obviously provide a simple crescent (fig. 11 and 12) attached to the engine cylinder. This arrangement facilitates the manufacture of the engine and allows precise machining of the vaporization chamber.