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BREVET D'INVENTION Culasse à prévaporisation des carburants légers et à cracking des huiles lourdes pour moteurs à combustion interne
Dans les moteurs à combustion interne, du cycle DIESEL, ou analogue, on donne généralement la préférence, pour l'inj ect ion du combustible, à la "solide-injection" qui permet d'envoyer le combustible sous forte pression à l'injecteurpulvérisateur du moteur.
Mais ce mode d'injection quoique considéré comme le meilleur ne permet pas d'obtenir avec le type de moteur susdit, une vitesse aussi rapide que celles qui sont atteintes par les moteurs à explosions.
Cette infériorité est due surtout à ce que l'on n'est plus maître de l'allure de la combustion dans les moteurs à injection directe. Pour obtenir une combustion aussi rapide et complète que possible, il devient nécessaire de réduire le temps d'injection et d'augmenter la pression.
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Des considérations d'élasticité des tuyauteries et du com- bustible, ainsi que la réalisation des très fortes pres- sions nécessaires conduisent à faire l'injection sous la forme dite "à coups de marteau", parce que la colonne de liquide qui va à l'injecteur doit recevoir une impulsion tellement brutale,qu'elle devient un véritable choc.
De los, le retard à l'allumage restant toujours le même, une avance considérable à l'injection devient nécessaire et tout le combu3tible se trouve injecté au moment de l'allumage ce qui entraîne une pointe de presaion très élevée.
Il en résulte une grande rudesse de marche, une combustion toujours incomplète, la nécessité d'une grande turbulence de l'air au moment de l'allumage et enfin un système pompe-injecteur d'un prix élevé.
La présente invention permet au contraire de remédier à tous des défauts en procurant un dispositif de culasse à chambre de prévaporisation et de décomposition par cracking des produits lourds.
Ce dispositif permet de régulariser l'alimentation des moteurs à combustion interne, qu'ils soient du cycle dit à explosion ou du cycle à injection.
Ce procédé d'alimentation permet de régler l'allure de la combustion dans un moteur à injection directe du fait que le retard à l'allumage est pratiquement annulé. Le com- bustible brûle complètement au fur et à mesure de son injec- tion convenablement dosée.
On peut ainsi obtenir de très grandes pressions moyennes et une très bonne souplesse de marche avec les meilleurs rendements thermiques.
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Les dessins annexés, auxquels on se réfère, montrent, à titre de simple exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. Sur ce dessin : fig.l, est une vue en coupe suivant la ligne 1-1 de la figure 2; fig.2, est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; fig.3, montre le volet de réglage, de face; fig.4, le volet de réglage vu en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3; fig.5, une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 2.
Le corps de culasse 1 en alliage spécial conservant de bonnes qualités mécaniques à 5000 présente du côté de la chambre de combustion, une forme conique dans la partie centrale la venant se raccorder tangentiellement à une zone sphérique lb vers sa périphérie. Au sommet de ce cône central, débouche la soupape 2 de l'injecteur 3 vissé dans l'ouverture ménagée au centre de la culasse 1. Sur la face extérieure, sont ménagés les logements de la chambre de vaporisation 4 et d'un pyrostat 5. Au centre, un bossage lc reçoit l'embase de l'injecteur. A la périphérie, quatre pattes d'attache 6 permettent la fixation de l'ensemble de la culasse et du cylindre au carter par quatre tiges filetées 7. Une oreille 8 livre passage à la tige de commande 9 du culbuteur 10.
La contre-culasse 11 vient s'appliquer sur le corps de culasse 1. Elle comporte essentiellement une coquille en forme de demi-tore à section circulaire venant compléter le logement réservé d'autre part par le corps de culasse à la clambre de vaporisation 4 et se raccordant à une toile de révolution 12 terminée pa.r une embase 13. Cette dernière partie ferme le logement du pyrostat 5 et permet la liaison de la pièce au corps de culasse, elle reçoit de plus un bossage alé-
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sé pour le passage d'un arbre 14 commandé par le pyrostat.
Sur l'autre face de cette contre-culasse, des ailettes de refroidissement 15 sont venues de la masse.
Au-dessus et concentriquement à ces deux pièces 1 et 11 sont bloqués, par les quatre tiges de fixation 7, deux couvercles 16 et 17 formant la chambre de refroidissement en l'isolant thermiquement de l'extérieur par une double paroi. Sur le couvercle intérieur 16 sont ménagés deux bossages 18 supports de l'arbre 19a du volet de réglage 19 de circulation d'air. Ce dernier n'est pas représenté sur l'ensemble de la figure 1 pour ne pas nuire à la clarté du croquis, mais il est représenté en détails par les figures 3 et 4. 3ur la face extérieure du deuxième couvercle 17 sont ménagées deux oreilles 20 recevant l'axe 21 du culbuteur 10.
Ce couvercle porte aussi une embase 22 à sa partie inférieure, embase qui reçoit directement les quatre écrous des tiges de fixation 7 bloquant entre lui et le carter l'ensemble des pièces 1, 16, 17 et le cylindre. Dans ces deux couvercles, sont taillées à l'avant, l'ouverture obturée par le volet de réglage, à l'arrière, les fentes d'évacuation d'air chaud.
La chambre de vaporisation 4, moulée dans son logement entre le corps de culasse 1 et la contre-culasse 11, est munie d'un tuyau d'arrivée du carburant liquide 23 et d'un tuyau 24 par lequel le carburant vaporisé est envoyé à l'in- jecteur 3.
Enfin le pyrostat 5 est constitué par un tube manométrique en arc de cercle dont l'extrémité prend appui sur la contre-culasse 11 et transmettant en 25 (fig.5), par son extrémité mobile 5a ses déplacements fonction de la température à l'arbre 14, lequel le retransmet en l'amplifiant au moyen d'un secteur denté 26 engrenant avec un petit pignon 27 monté sur l'arbre 19 qui porte le volet régulateur
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d'aération.
Si l'on suit le carburant depuis sa sortie de la pompe qui alimente la culasse sous la pression nécessaire jusqu'au moment de sa combustion dans le cylindre on observe les faits suivants.
Le carburant pénètre à l'état liquide par le tuyau d'arrivée 23 dans la chambre de vaporisation 4. Là s'il s'agit d'un carburant à température critique inférieure à sa temperature de décomposition, il est porté à une température légèrement supérieure à sa température critique de façon à obtenir une vapeur surchauffée comprimée au-dessus de sa pression critique. Si le carburant est un produit lourd, il est porté à température convenable pour obtenir un cracking avec le minimum de dépôt de coke et avec la pression nécessaire à l'injection. La vapeur injectée est alors constituée par un mélange de produits légers et plus lourds et d'hydrogène.
Ces gaz entraînent par insufflation les produits liquides non crackés. A cet effet, la température nécessaire à l'ob- tention d'un pourcentage convenable de gaz légers est réglée par le pyrostat en fonction du régime du moteur et le volume de la chambre de vaporisation 4 est fonction de la vitesse de cracking à la température de fonctionnement maximum. Les gouttelettes de produits non crackés ainsi formées sont injectées au-dessus de la température d'allumage et s'enflamment instantanément.
Cette injection a lieu par le tuyau 24 diamètralement opposé à l'arrivée 23 et par l'injecteur 3. Ce dernier, à soupape 2 commandée par le culbuteur 10, possède une chambre suffisamment grande pour y loger un réchauffeur électrique 28 utilisé au démarrage et à la marche au ralenti ou aux faibles charges.
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Le courant est établi automatiquement dans cette résistance par le pyrostat 5 lorsque la température de la culasse devient insuffisante.
Le pyrostat est construit de telle façon qu'il règle la température de la culasse en fonction des vitesses de cracking adaptées elles-mêmes aux consommations variables du moteur.
La chambre de vaporisation 4 est facilement échangeable lorsqu'elle est encrassée de coke.
Pour les démarrages, on peut utiliser l'essence qui n'a @as besoin de réchauffage. Il suffit alors d'augmenter la pression -l'injection tout en réduisant le temps d'injection. La pulvérisation est alors suffisante pour assurer une combustion acceptable aux faibles vitesses du démarrage. La came de com- mande de l'injecteur possède un profil variable convenablement calculé de façon à permettre de faire varier le débit de combustible injecté en fonction du temps :.'injection et de doser ainsi l'allure de la combustion à toutes les charges et vitesses du moteur.
Le carburant est donc injecté dans la chambre de combustion sous la forme d'une nappe gazeuse conique projetée sur la culasse de façon à ce que s'amorce un mouvement tourbil- lonnaire, la nappe gazeuse prend alors la forme d'un tore dans lequel est brassé et brûlé le restant de la charge injectée.
Le retard à l'allumage n'existe plus. En effet, dans les procédés usuels d'injection, le retard à l'allumage est la son- me de deux temps : le temps nécessaire à la vaporisation du liquide sur la surface de la gouttelette, ensuite letmmps de pénétration de la chaleur nécessaire pour obtenir la tem- pérature d'allumage jusqu'au centre de cette gouttelette. Il est évident que des deux causes de retard sont annulées lorsque le carburant est injecté sous forme de vapeur portée audessus de la température d'allumage avant son injection. Il est nécessaire que cette vapeur soit une vapeur surchauffée
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avant son injection de façon à éviter la formation de gouttelettes par suite de la détente qui se produit au moment de l'injection.
On conçoit que la courbe de combustion n'est plus produite, au hasard des conditions possibles d'injection, mais que l'on peut la réaliser telle qu'elle aura été dësssinée à l'avance pour obtenir les qualités que l'on désire donner au moteur.
Le même système d'alimentation peut s'appliquer aussi bien aux moteurs très rapides pour l'aviation ou l'automobile qu'aux moteurs fixes industriels. Dans ces derniers, il est alors possible d'obtenir, par un réglage convenable des temps et débits d'injection, des courbes de combustion réalisant le cycle de meilleur rendement.
Il est bien évident que les mêmes principes de réalisation s'appliquent aussi bien à tous les genres de moteurs: moteurs à quatre temps, moteurs- à deux temps à pistons op- posés, à balayage en équicourant ; etc...Pour les moteurs polycylincriques, on peut naturellement concevoir des blocsculasses alimentant un nombre quelconque de cylindres. Dans les moteurs fixes à gros alésage, on peut être conduit à multiplier le nombre des injecteurs sur une même culasse.
Toutes ces solutions peuvent se multiplier à l'infini et ne sont que différentes frmes de réalisation de la mème idée faisant l'objet de la présente invention.
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