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PROCEDE ET DISPOSITION POUR LE FONCTIONNEMENT DES MOTEURS A HUILE LOURDE.
La présente invention a pour objet un procédé pour le fonctionnement des moteurs à huile lourde, ainsi que des dispositions particulières dans le moteur même. Jusqu'à ce jour, on connaît essentiellement deux groupes de moteurs à huile lourde,notamment, d'une part, les moteurs Diesel dans lesquels prend naissance, par suite de la forte compas- sion de l'air aspiré dans le cylindre,une température si élevée que le combustible injecté dans le cylindre s'allume et, d'autre part, les moteurs à corps incandescent dans lesquels l'allumage a lieu sous l'effet de la projection du combustible
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sur un corps chaud ou incandescent.
Le premier genre de moteurs présente l'inconvénient qu'il nécessite des pompes spéci les pour l'injection du combustible et, en outre, des pompes convenables à refroidissement pour le balayage et la mise en charge, ce qui diminue, évidemment, le rendement global de l'installation. Le moteur à corps incandescent présen- te,par.contre . l'inconvénient qu'il nécessite une très grande consommation de combustible.
Tous ces inconvénients sont radicalement éliminés par la présente invention qui a pour objet un procédé pour le fonctionnement des moteurs à hui@lourde qui est caractâri- sé par le fait que la pression de compression, extrêmement basse, engendrée dans le cylindre moteur est utilisée pour la compression et l'injection du combustible grâce à l'adjonc- tion d'un transformateur de pression.
Ce procédé présente l'avantage que l'air dans le cylindre moteur n'a besoin d'être comprimé qu'assez faiblement et qu'en outre les pompes de balayage et de mise en charge ainsi que les pompes d'injection de combustible deviennent complète- ment superflues.
La pression de compression, relativement basse, engendrée dans le cylindre moteur de la machine est utilisée, dans un transformateur de pression convenablement disposé, pour comprimer fortement l'air, additionné de combustible, dans une chambre de compression (de mise en charge) spéciale jusqu'à ce que la pression finale résultant de la compression étant atteinte dans le cylindre moteur, le combustible soit éjecté ou expulsé par la charge d'air de cete chambre spéciale de compression dans le cylindre moteur.
Ce procédé peut s'appliquer avec les mêmes avantages aussi bien dans les moteurs à quatre temps que dans ceux à deux temps. Le transformateur de pression travaille toujours à
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deux temps en aspirant alternativement le combustible pour le comprimer et l'injecter à la fin dans le cylindre moteur.
Pour la réalisation du procédé, le moteur est établi, conformément à l'invention, de manière telle que. par exemple, dans la tête de cylindre d'un moteur à deux ou quatre temps se trouve disposé un transformateur de pression ayant la forme d'un pistog étagé glissant dans des cylindres opposés sous l'efret des pressions engendrées dans le cylindre moteur. La disposition est telle que le cylindre à diamètre maxima du piston étagé communique directement avec le cylindre moteur, tandis que les cylindres plus petits, séparés par les parties du piston étagé, sont établis en forme de chambres de compression pour l'air et le combustible.
L'idée inventive admettant encore d'autres possibili@ de réalisation, est mise en évidence sur le dessin annexé dont:
La figure 1 est une coupe à travers le cylindre d'un moteur-à huile lourde.
La figure 2 est une coupe, analogue à celle de la figure 1, à travers la tête de cylindre d'un autre mode de réalisation de moteur à huile lourde.
La figure 3 représente en coupe une pièce détachée de la figure 2.
La figure 4 montre le diagramme de travail du transformateur de pression et la figure 5 le diagramme de travail du piston moteur, c'est à dire de l'ensemble de la machine.
Dans le cylindre moteur 1, glisse le piston 3.
La bielle 2 articulée sur le piston 3 porte, à son extrémité, allant au-delà de l'axe de piston 4, une pièce asymétrique 5 formant tiroir de distribution et coopérant avec une ouverture 6 ménagée dans le fond du piston. Dans la tête de cylindre 7, se trouve monté le transformateur de pression. Dans la
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conduite d'aspiration d'air frais 8, est logés la soupape d'admission 9, tandis qu'à l'extrémité inférieure du cylindre 1 est prévue une lumière d'échappement 10 pour les gaz brûlés.
La tête de cylindre 7 sert en même temps, partielle- ment ou entièrement, de carter pour le transformateur de pression, carter dans lequel se trouve monté le piston étagé formant pièce principale du transformateur de pression et composé de trois parties 11, 12 et 13. la partie de piston 11 de diamètre maximum travaille dans un cylindre 14 raccordé directement au cylindre moteur 1 de la machine. La partie de piston 12 ayant un diamètre moindre que celui du piston 11, travaille dans un cylindre 15 raccordé, à son extrémité supérieure, avec une chambre plus large 16 percée dans la pièce de carter 17 montée sur la tête de cylindre 7.
La partie de piston 13 de diamètre minimum travaille dans un cylindre 18 percé également dans la pièce de carter 17. le cylindre 14 communique constamment par un canal 19 avec l'air extérieur, de sorte que le piston 11 ne peut jamais comprimer l'air dans le cylindre 14.A l'extrémité inférieure du cylindre 15 pour le piston 12, débouche un canal 20 par lequel l'air extérieur pénètre dans le cylindre 15. La conduite d'alimentation en combustible 21 pouvant être équipée avec un clapet de retenue, sert à amener le combustible à Impartie inférieure du cylindre 18 par l'intermédiaire d'un canal 22. A l'extrémité supérieure du cylindre 18 débouche une lumière 23 reliant le cylindre 18 avec le cylindre 15.
Dans la partie supérieure du carter 17, on a prévu, au-dessus du cylindre 18, une chambre 24 dans laquelle une soupape de réglage 25, actionnée par un ressort comprimé 26, agit de manière telle que normalement le cylindre 18 ne communique pas avec la chambre 24. Le canal 27 rapène le
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combustible s'échappant à travers la soupape 25 dans le canal d'amenée de combustible 22.
Dans la partie'de piston 12 est, en outre, prévu un canal oblique 28 débouchant dans la chambre intérieure 29 du piston 11, ouverte vers le cylindre moteur 1.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
Quand le piston 3 commence sa course motrice, la bielle 2 avec son tiroir de distribution 5 se trouve dans une position telle que l'orifice de passage 6 dans le fond du piston est fermée. Quand le piston 3 a presque fini sa course motrice, le tiroir 5 ouvre l'orifice 6, de sorte que les gaz brûlés peuvent passer au-dessous du piston 3 et s'échapper,, à travers la lumière 10, à l'extérieur. Pendant la course de retour vers le haut du piston 3, l'orifice 6 est encore au début maintenu ouvert, de sorte que les gaz braies peuvent s'échapper également pendant la course de montée du piston 3.
Quand ce dernier a parcouru à peu près 5/8e de sa course, le miroir asymétrique 5 referme l'orifice 6. Quand le piston a atteint sa position extrême supérieure, la course d'aspira... tion commence. La soupape d'admission 9 s'ouvre, grâce à quoi l'air frais est aspiré dans le cylindre moteur 1. A la fin de la course d'aspiration et au début de la course de compressi le tiroir de distribution 5 ouvre de nouve au l'orifice 6 du fond de cylindre, de sorte qu'il s'ensuit un balayage bien poussé des gaz brûlés se trouvant encore, éventuellement, dans le cylindre.
Le piston étagé 11, 12, 13 du transformateur de pression travailie à deux temps, notamment de manière telle qu'il monte sous l'action de la pression résultant de la compression dans le cylindre moteur. Si, par exemple, la pression absolue dans le cylindre moteur 1 est de 6 atmosphères et la surface de la partie de piston 11 est de 25 centimètres carrés, le piston étagé est poussé vers le haut sous l'effet
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de la différence de pression dans le cylindre moteur, grâce à quoi les pistons 12 et 13 ayant, par exemple, une surface libre de 2 centimètres carrés,engendrent dans les cylindres 15 et 18 une pression absolue de 75 atmosphères* Lors de la descente, précédemment effectuée, du piston étagé 11, 12, 13,
une aspiration d'air a eu lieu danq le cylindre 15 à travers le canal 20 ainsi qu'une aspiration de combustible dans le cylindre 18 à travers le canal d'amenée de combustible 22.
Lorsque le piston étagé se déplace vers le haut pendant la course de compression du piston moteur 3, la partie de piston 12 ferme d'abord le canal 20 et comprime l'air dans le cylindre 15.
En même temps la partie de piston 13 ferme le canal d'amenée de combustible 22, de sorte que le combustible et l'air sont comprimés simultanément. le combustible est enfin refoulé, par la partie de piston 13, du cylindre 18 aux chambres 15 et 16 à travers le canal 23. Quand le piston 11, 12, 13 atteint, approximativement, sa position la plus haute, l'ouverture d'entrée du canal 28 débouche au-delà de la paroi du cylindre 15, dans la chambre élargie 16 de diamètre supérieur. C'est ainsi que l'air fortement comprimé dans les chambres 15 et 16 entre immédiatement en action pour chasser ou éjecter violemment le combustible dans le cylindre moteur 1 à travers le canal 28 de la partie de piston 11, Le combustible se précipite d'abord, par suite de la position oblique du canal 28, sur les parois de la chambre 29 et se pulvérise.
Etant donné que, d'autre part, le combustible et l'air se sont fortement chauffés dans les chambres 15 et 16 par suite de leur compres- sion élevée il en résulte instantanément, pendant Injection du combustible, un allumage automatique de ce dernier qui est favorisé surtout par le fait que le combustible pulvérisé dans la chambre 29 se mélange intimement avec l'oxygène de l'air qui se trouve dans le cylindre moteur.
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L'injection du combustible a lieu lorsque le piston étagé n'a pas encore atteint sa position extrême supérieure.
Sous l'effet de l'injection et de l'allumage du combustible une forte élévation de pression s'engendre instantanément dans le cylindre moteur 1, laquelle exerce inversement son action sur le piston étagé 11, 12, 13 pour le pousser, avec une force plus grande, à sa position extrême supérieure.
Il en résulte que le combustible contenu dans la chambre 15,16 est totalement éjecté de cette dernière sous l'effet de la pression plus élevée.
Comme moyen de sûreté, on prévoit une soupape 25 influencée par le ressort 26. Si le combustible est trop for- tement comprimé, la soupape de réglage 25 se soulève dans son siège, en dépendance de la force réglable du ressort 26, de sorte que le combustible comprimé dans la chambre 18 passe par le canal 30 dans la chambre 24 pour revenir de là, par le canal 27, dans le canal d'amenée de combustible 22.
Le dispositif de sûreté 25,26 peut servir en même temps pour le réglage de la quantité de combustible à injecter.
En proportionnant convenablement les grandeurs des surfaces des pistons, on peut déterminer les pressions à réaliser pendant la compression et l'injection du combustible..
La figure 2 représente un autre mode de réalisation de la machine, dans lequel le pis-con étagé- se compose des deux parties 31 et 32. la tête du cylindre 33 est, dans ce mode de réalisation, d'une hauteur un peu plus grande et renferme également au-dessus du cylindre moteur 1= un cylindre 34 dans lequel travaille la partie de piston 31. la. partie supérieure de la tête 33 est fermée par un couvercle 35 fixé dans celle-ci,par exemple par vissage. Le couvercle 35 comporte intérieurement un évidement cylindrique 36 dans lequel travaille la partie de piston 32. L'extrémité supérieure du
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cylindre 36 comporte également une chambre élargie 37 fermée en haut par un chapeau 38.
Le couvercle 35 est traversé par un canal 39 menant au cylindre 34 et relié par un canal transe versai 40 avec la partie inférieure du cylindre 36. La conduite d'amenée de combustible 41 débouche également dans la partie inférieure du cylindre 36.
Le cylindre étagé 3132 comporte intérieurement une cavité 42 dans laquelle est logée une aiguille d'allumage 43,.
Cette dernière est vissée dans le piston 31 par son extrémité inférieure pourvue d'ouvertures de passage 44 reliant la cavité 42 avec le cylindre moteur 1.La partie supérieure de la cavité 42 est également reliée par un canal oblique 45 avec la face extérieure de la partie de piston 32. Sur la face supérieure du piston 32 est, en outre.prévue une cuvette 46 servant à recevoir le combustible. Quand le piston étagé se trouve dans sa position extrême supérieure, il est aspiré vers le bas pendant la descente du piston 3. Un vide se forme ainsi dans le cylindre 36 grâce à quoi le combustible est aspiré de la conduite d'ame- née 41 aussitôt, que l'ouverture de sortie de cette dernière est découverte par le piston 32. le combustible s'accumule donc dans la cuvette 46.
A l'instant où le piston découvre le canal d'amenée d'air 40 situé un peu plus bas, le vide disparaît ce qui arrête l'arrivée ultérieure de combustible.
Entre'-temps, la partie de piston 31 aspire, par le canal 39, de l'air dont la quantité peut être déterminée par un organe de réglage de manière qu'elle ne dépasse pas un maximum donné, afin d'empêcher que le piston ne vienne heurter contre sa butée disposée à l'extrémité inférieure du cylindre 34.
Pendant la compression dans la cylindre moteur, le piston étagé est poussé vers le haut en comprimant et chauffant fortement l'air et le combustible, jusqu'à ce qu'il établisse, un peu avant d'avoir atteint sa position extrême supérieure,
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la communication du canal 45 avec la chambre 37, grâce à quoi l'air fortement comprimé provoque l'injection du com- bustible, à travers le canal 45, dans la chambre 42 sur l'aiguille d'allumage 43, ainsi que la pulvérisation du combustible. Le Mélange d'air et de combustible s'allume et passe, à travers les orifices de sortie 44, dans le cylindre moteur ce qui provoque, par suite de la combustion, une augmentation de pression dont l'effet a déjà été décrit ci-dessus.
La figure 3 représente un mode de réalisation particulier de l'aiguille d'allumage, laquelle est constituée par un corps creux 47 muni de trous convenables 48 pour le passage ou l'entrée du mélange allumé. Une aiguille d'allumage de ce genre cède plus vite à l'air de la chambre 42, grâce à sa surface extérieure plus grande, la chaleur engendrée par la combustion. Etant donné que le piston 31932 contient, en outre, une chaleur interne correspondant à la température de combustion, il en résulte un surchaufiage de l'air de la chambre 42. Grâce à ce phénomène ayant lieu dans la chambre 42, la chute de température résultant de la détente d'air de la chambre de charge 36-37, est de nouveau compensée ce qui favorise sensiblement l'allumage.
La figure 4 représente le diagramme de travail du piston étagé. Diaprés ce diagramme, la course du piston étagé laquelle, comme mentionné ci-dessus, peut être réglée, est de 6 cm. par exemple. Pendant la course d'aspiration du piston moteur, le piston étagé se déplace de a à b, de sorte que dans la chambre de compression pour l'air et le combustible se produit un vide de 0,5 atmosphère. Ce phénomène est mis en évidence sur le diagramme de la figure 4 par la ligne a-b.
Pendant la course de compression du piston moteur, le piston étagé revient en arrière et comprime l'air aspiré
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avec le combustible dans la chambre de compression. Avant que le piston moteur arrive à sa position extrême supérieure, l'injection de combustible a lieu, à la suite de quoi la pression baisse d'abord un peu dans la chambre de compression pour l'air et le combustible. Sur le diagramme, les phénomènes de la compression et de l'allumage sont mis en évidence par les courbes b-c et c-d.
Etant donné qu'à la suite de l'injection du combustible dans le cylindre moteur une élé- vation considérable de pression se produit, laquelle s'exerce également sur le piston étagé en le poussant à sa position extrême supérieure, il s'ensuit que la pression s'élève aussi considérablement dans la chambre de compression pour l'air et le combustible, notamment suivant la courbe d-e du diagramme. Cette portion de courbe est représentée en pointil- lé puisqu'elle se rapporte essentiellement à une élévation de pression qui ne peut pas être utilisée directement dans le cylindre moteur.
Comme visible d'après le diagramme, la pression absolue s'élève d'abord, pour des dimensions correspondantes de la surface du piston, jusqu'à environ 60 atmosphères dans la chambre de compression pour l'air et le combustible. La température est d'environ 1000 degrés centigrades. Pendant l'injection, la pression absolue baisse jusqu'à environ 50 atmosphères. La haute température suffit cependant pour provoquer, makgré cela., instantanément un allumage du combus- tible aussitôt que ce dernier vient en contact avec l'oxygène du cylindre moteur. Au moment de l'allumage, il se produit une élévation de pression considérable jusqu'à environ 180 atmosphères qui provoque une éjection complète du combustible.
Quand l'injection est finie la pression baisse dans la chambre de compression pour l'air et le combustible en même temps que dans le cylindre moteur.
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La figure 1'représente le diagramme de travail du piston moteur ainsi que le mouvement de la manivelle.
Le piston moteur se déplace d'abord de !!à b, de sorte que l'air est aspiré dans le cylindre moteur à une pression absolue de 0,5 atmosphère. Pendant la course suivante, l'air aspiré est comprimé suivant la courbe b-c-d. Au point d, qui ne correspond pas encore au point mort du piston, commence l'injection et l'allumage du combustible ce qui engendre dans le cylindre moteur une élévation de pression considérable représentée sur le diagramme par la courbe d-e. Pendant cette élévation de pression la manivelle a parcouru le chemin d-e. A présent commence la course motrice mise en évidence sur le diagramme par la courbe e-f. La manivelle se déplace aussi de manière correspondante jusqu'au point f.
Au point f s'ouvrent les lumières d'échappement pour les gaz brûlés, de sorte qu'une chute de pression rapide a lieu pendant le parcours f-b. De b à a, le piston effectue sa course de retour en expulsant les gaz brûlés.
Pour pouvoir comparer l'invention avec les machines connues ou avec leur mode de travail, on a en même temps représenté sur la figure 5, en traits mixtes, le diagramme de puissance d'une machine normale à huile lourde.
Le pouveau procédé offre, en outre, la possibilité d'augmenter encore au-delà le rendement ou la puissance du moteur grâce au fait qu'il est possible de prolonger la période d'allumage, par une alimentation lente en combustible et une injection prolongée de ce dernier, pendant la course motrice du piston. De cette façon, on arrive à une courbe de travail qui est représentée sur le diagramme de la figure 5 en traits interrompus entre les points e et f.
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METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE OPERATION OF HEAVY OIL ENGINES.
The present invention relates to a method for the operation of heavy oil engines, as well as to particular arrangements in the engine itself. To date, two groups of heavy oil engines have been essentially known, in particular, on the one hand, diesel engines in which, as a result of the strong compression of the air drawn into the cylinder, a temperature so high that the fuel injected into the cylinder ignites and, on the other hand, the engines with incandescent body in which the ignition takes place under the effect of the projection of the fuel
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on a hot or glowing body.
The first type of engine has the disadvantage that it requires special pumps for the injection of fuel and, moreover, suitable cooling pumps for sweeping and loading, which obviously reduces the efficiency. overall installation. The engine with a glowing body is present, on the other hand. the disadvantage that it requires a very high fuel consumption.
All these drawbacks are radically eliminated by the present invention which relates to a process for the operation of heavy oil engines which is characterized in that the extremely low compression pressure generated in the engine cylinder is used for compression and fuel injection by adding a pressure transformer.
This process has the advantage that the air in the engine cylinder needs to be compressed only slightly and that in addition the purging and charging pumps as well as the fuel injection pumps become completely superfluous.
The relatively low compression pressure generated in the engine cylinder of the machine is used, in a suitably arranged pressure transformer, to strongly compress the air, with added fuel, in a special compression (loading) chamber. until the final pressure resulting from the compression being reached in the engine cylinder, the fuel is ejected or expelled by the air charge of this special compression chamber in the engine cylinder.
This process can be applied with the same advantages in both four-stroke and two-stroke engines. The pressure transformer is always working at
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two-stroke by alternately sucking the fuel to compress it and inject it at the end into the engine cylinder.
For carrying out the method, the motor is established, according to the invention, in such a way that. for example, in the cylinder head of a two or four stroke engine is disposed a pressure transformer in the form of a stepped pistog sliding in opposing cylinders under the efret of the pressures generated in the engine cylinder. The arrangement is such that the maximum diameter cylinder of the stepped piston communicates directly with the engine cylinder, while the smaller cylinders, separated by the parts of the stepped piston, are established in the form of compression chambers for air and fuel. .
The inventive idea admitting still other possibili @ realization, is demonstrated in the appended drawing including:
Figure 1 is a section through the cylinder of a heavy oil engine.
FIG. 2 is a section, similar to that of FIG. 1, through the cylinder head of another embodiment of a heavy oil engine.
Figure 3 shows in section a spare part of Figure 2.
Figure 4 shows the work diagram of the pressure transformer and figure 5 the work diagram of the motor piston, that is to say of the whole machine.
In the engine cylinder 1, slide the piston 3.
The connecting rod 2 articulated on the piston 3 carries, at its end, going beyond the piston pin 4, an asymmetrical part 5 forming a distribution spool and cooperating with an opening 6 formed in the bottom of the piston. In the cylinder head 7 is mounted the pressure transformer. In the
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Fresh air intake pipe 8, is housed the intake valve 9, while at the lower end of cylinder 1 is provided an exhaust port 10 for the burnt gases.
The cylinder head 7 serves at the same time, partially or entirely, as a housing for the pressure transformer, in which the housing is mounted the stepped piston forming the main part of the pressure transformer and composed of three parts 11, 12 and 13 the piston portion 11 of maximum diameter works in a cylinder 14 connected directly to the engine cylinder 1 of the machine. The piston part 12 having a smaller diameter than that of the piston 11, works in a cylinder 15 connected, at its upper end, with a larger chamber 16 drilled in the casing part 17 mounted on the cylinder head 7.
The piston portion 13 of minimum diameter works in a cylinder 18 also drilled in the casing part 17. the cylinder 14 constantly communicates through a channel 19 with the outside air, so that the piston 11 can never compress the air. in the cylinder 14. At the lower end of the cylinder 15 for the piston 12, opens a channel 20 through which the outside air enters the cylinder 15. The fuel supply line 21 can be equipped with a check valve , is used to bring the fuel to the lower part of the cylinder 18 via a channel 22. At the upper end of the cylinder 18 opens a port 23 connecting the cylinder 18 with the cylinder 15.
In the upper part of the housing 17, there is provided, above the cylinder 18, a chamber 24 in which a regulating valve 25, actuated by a compressed spring 26, acts in such a way that normally the cylinder 18 does not communicate with it. room 24. Channel 27 brings the
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fuel escaping through valve 25 into fuel feed channel 22.
In the piston part 12 is further provided an oblique channel 28 opening into the inner chamber 29 of the piston 11, open towards the engine cylinder 1.
The operation of the device is as follows:
When the piston 3 begins its driving stroke, the connecting rod 2 with its distribution spool 5 is in a position such that the passage opening 6 in the bottom of the piston is closed. When the piston 3 has almost finished its driving stroke, the slide 5 opens the orifice 6, so that the burnt gases can pass under the piston 3 and escape, through the lumen 10, to the outside . During the upward return stroke of piston 3, port 6 is still initially kept open, so that the brazed gases can escape also during the upward stroke of piston 3.
When the latter has traveled approximately 5 / 8th of its stroke, the asymmetric mirror 5 closes the orifice 6. When the piston has reached its extreme upper position, the suction stroke begins. The intake valve 9 opens, whereby fresh air is sucked into the engine cylinder 1. At the end of the suction stroke and the start of the compression stroke, the valve spool 5 opens again. at the orifice 6 of the cylinder bottom, so that a thorough sweeping of the burnt gases still remaining, possibly in the cylinder, ensues.
The stepped piston 11, 12, 13 of the two-stroke working pressure transformer, in particular in such a way that it rises under the action of the pressure resulting from the compression in the engine cylinder. If, for example, the absolute pressure in the engine cylinder 1 is 6 atmospheres and the area of the piston part 11 is 25 square centimeters, the stepped piston is pushed upward under the effect
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the pressure difference in the engine cylinder, whereby the pistons 12 and 13 having, for example, a free area of 2 square centimeters, generate in the cylinders 15 and 18 an absolute pressure of 75 atmospheres * During the descent, previously carried out, of the stepped piston 11, 12, 13,
air suction has taken place in cylinder 15 through channel 20 as well as fuel suction in cylinder 18 through fuel supply channel 22.
When the stepped piston moves upward during the compression stroke of the driving piston 3, the piston part 12 first closes the channel 20 and compresses the air in the cylinder 15.
At the same time, the piston part 13 closes the fuel supply channel 22, so that fuel and air are compressed simultaneously. the fuel is finally delivered, by the piston part 13, from the cylinder 18 to the chambers 15 and 16 through the channel 23. When the piston 11, 12, 13 reaches, approximately, its highest position, the opening of inlet of channel 28 opens beyond the wall of cylinder 15, into enlarged chamber 16 of greater diameter. Thus, the strongly compressed air in the chambers 15 and 16 immediately comes into action to expel or violently eject the fuel in the engine cylinder 1 through the channel 28 of the piston part 11. The fuel rushes from first, as a result of the oblique position of the channel 28, on the walls of the chamber 29 and sprays.
Since, on the other hand, the fuel and the air have become very hot in the chambers 15 and 16 as a result of their high compression, this instantly results, during injection of the fuel, in an automatic ignition of the latter which. is favored especially by the fact that the fuel sprayed into the chamber 29 mixes intimately with the oxygen of the air which is in the engine cylinder.
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Fuel injection takes place when the stepped piston has not yet reached its extreme upper position.
Under the effect of the injection and ignition of the fuel, a strong rise in pressure is instantly generated in the engine cylinder 1, which inversely exerts its action on the stepped piston 11, 12, 13 to push it, with a greater force, at its extreme upper position.
The result is that the fuel contained in the chamber 15, 16 is completely ejected from the latter under the effect of the higher pressure.
As a safety means a valve 25 is provided which is influenced by the spring 26. If the fuel is compressed too strongly, the regulating valve 25 lifts in its seat, depending on the adjustable force of the spring 26, so that the compressed fuel in the chamber 18 passes through the channel 30 in the chamber 24 to return from there, through the channel 27, into the fuel supply channel 22.
The safety device 25, 26 can be used at the same time for the adjustment of the quantity of fuel to be injected.
By suitably proportioning the sizes of the piston surfaces, the pressures to be achieved during compression and fuel injection can be determined.
Figure 2 shows another embodiment of the machine, in which the stepped udder consists of the two parts 31 and 32. the head of the cylinder 33 is, in this embodiment, a little more height. large and also contains above the engine cylinder 1 = a cylinder 34 in which works the piston part 31. la. upper part of the head 33 is closed by a cover 35 fixed therein, for example by screwing. The cover 35 has internally a cylindrical recess 36 in which the piston part 32 works. The upper end of the
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cylinder 36 also has an enlarged chamber 37 closed at the top by a cap 38.
The cover 35 is crossed by a channel 39 leading to the cylinder 34 and connected by a trance-versai channel 40 with the lower part of the cylinder 36. The fuel feed pipe 41 also opens into the lower part of the cylinder 36.
The stepped cylinder 3132 internally has a cavity 42 in which an ignition needle 43 is housed.
The latter is screwed into the piston 31 by its lower end provided with passage openings 44 connecting the cavity 42 with the engine cylinder 1. The upper part of the cavity 42 is also connected by an oblique channel 45 with the outer face of the piston portion 32. On the upper face of piston 32 is, furthermore, a bowl 46 for receiving fuel. When the stepped piston is in its extreme upper position, it is sucked down during the descent of the piston 3. A vacuum is thus formed in the cylinder 36 whereby fuel is sucked from the supply line 41. as soon as the outlet opening of the latter is discovered by the piston 32. the fuel therefore accumulates in the bowl 46.
At the moment when the piston discovers the air supply channel 40 situated a little lower, the vacuum disappears, which stops the subsequent arrival of fuel.
In the meantime, the piston part 31 sucks, through the channel 39, air, the quantity of which can be determined by an adjusting member so that it does not exceed a given maximum, in order to prevent the piston does not strike against its stop placed at the lower end of cylinder 34.
During compression in the engine cylinder, the stepped piston is pushed upwards, compressing and strongly heating the air and fuel, until it establishes, a little before reaching its extreme upper position,
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the communication of the channel 45 with the chamber 37, whereby the strongly compressed air causes the injection of the fuel, through the channel 45, into the chamber 42 on the ignition needle 43, as well as the atomization fuel. The mixture of air and fuel ignites and passes, through the outlets 44, into the engine cylinder which causes, as a result of combustion, an increase in pressure, the effect of which has already been described above. above.
FIG. 3 represents a particular embodiment of the ignition needle, which consists of a hollow body 47 provided with suitable holes 48 for the passage or entry of the ignited mixture. An ignition needle of this kind gives up more quickly to the air of the chamber 42, thanks to its larger external surface, the heat generated by the combustion. Since the piston 31932 also contains an internal heat corresponding to the combustion temperature, the result is overheating of the air in the chamber 42. Thanks to this phenomenon taking place in the chamber 42, the temperature drop resulting from the air expansion of the charging chamber 36-37, is again compensated, which appreciably favors ignition.
Figure 4 shows the work diagram of the stepped piston. According to this diagram, the stroke of the stepped piston which, as mentioned above, can be adjusted, is 6 cm. for example. During the suction stroke of the engine piston, the stepped piston moves from a to b, so that in the compression chamber for air and fuel a vacuum of 0.5 atmosphere occurs. This phenomenon is demonstrated in the diagram of FIG. 4 by line a-b.
During the compression stroke of the engine piston, the stepped piston moves back and compresses the sucked air
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with the fuel in the compression chamber. Before the driving piston reaches its extreme upper position, fuel injection takes place, as a result of which the pressure first drops a little in the compression chamber for air and fuel. On the diagram, the compression and ignition phenomena are highlighted by the curves b-c and c-d.
Since as a result of the injection of fuel into the engine cylinder a considerable increase in pressure occurs, which is also exerted on the stepped piston by pushing it to its extreme upper position, it follows that the pressure also rises considerably in the compression chamber for air and fuel, in particular according to the curve of the diagram. This portion of the curve is shown in dotted lines since it relates essentially to a rise in pressure which cannot be used directly in the engine cylinder.
As can be seen from the diagram, the absolute pressure first rises, for corresponding dimensions of the piston surface, up to about 60 atmospheres in the compression chamber for air and fuel. The temperature is around 1000 degrees centigrade. During the injection, the absolute pressure drops to about 50 atmospheres. The high temperature is, however, sufficient to cause, despite this, instantaneously ignition of the fuel as soon as the latter comes into contact with the oxygen in the engine cylinder. Upon ignition, there is a considerable pressure rise up to about 180 atmospheres which causes complete ejection of the fuel.
When the injection is finished the pressure drops in the compression chamber for air and fuel at the same time as in the engine cylinder.
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Figure 1 represents the working diagram of the engine piston as well as the movement of the crank.
The engine piston first moves from !! to b, so that air is drawn into the engine cylinder at an absolute pressure of 0.5 atmospheres. During the next stroke, the aspirated air is compressed along the curve b-c-d. At point d, which does not yet correspond to the neutral point of the piston, the injection and ignition of the fuel begins, which generates a considerable pressure rise in the engine cylinder, represented in the diagram by the curve d-e. During this pressure rise the crank has traveled the path d-e. Now begins the driving course highlighted on the diagram by the curve e-f. The crank also moves correspondingly to point f.
At point f the exhaust ports for the burnt gases open, so that a rapid pressure drop takes place during travel f-b. From b to a, the piston performs its return stroke by expelling the burnt gases.
In order to be able to compare the invention with the known machines or with their mode of operation, at the same time there is shown in FIG. 5, in phantom lines, the power diagram of a normal heavy oil machine.
The process also offers the possibility of further increasing the efficiency or the power of the engine thanks to the fact that it is possible to prolong the ignition period, by a slow supply of fuel and a prolonged injection. of the latter, during the driving stroke of the piston. In this way, we arrive at a working curve which is represented in the diagram of FIG. 5 in broken lines between points e and f.