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Chambre de combustion pour moteurs à combustion interne,
L'invention concerne les moteurs à combustion de tous cycles et à nombre de tours relativement élevés.,
Pour avoir un fonctionnement satisfaisant avec un excès d'air aussi faible que possible, notamment dans les moteurs à explosion consommant des combustibles liquides, on ne laisse pas les jets de combustible injectés former seuls le mélange, mais on favorise cette formation par une agitation forcée de l'air.
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On y réussit, entre autres, en utilisant l'effet de refoulement du piston en mouvement ou des pistons con- jugués en mouvement.
Dans certaines dispositions connues dont un exemple est représente à la fig. 1 du dessin, la chambre de com- bustion est ménagée en tout ou partie dans le piston 4 et, le plus souvent, adaptée à une forme de jet déterminée.
Pour communiquer une vitesse d'écoulement aussi élevée que possible à l'air comburant ou au mélange combustible com- primés par le piston moteur à leur entrée dans la chambre de combustion peu avant l'arrivée à la position finale de compression, l'ouverture de la chambre de combustion est sou- vent un peu rétrécie; on établie aussi, par ce moyen, une relation favorable entre la surface du piston et la sur- face de l'entrée de la chambre de combustion
Les tendances de la construction des moteurs à ex- plosion sont orientées vers les grandes puissances au litre. On peut les réaliser, d'une part, en augmentant la pression motrice moyenne, par exemple par surcompression, et, d'autre part, en accroissant le nombre des cycles moteurs.
Mais l'expérience a montré que ce nombre ne peut être accru à volonté en raison du maximum admissible pour la vitesse moyenne du piston. Enfin l'accroissement de la pression motrice est limitée également par la charge ther- mique qui en résulte pour les organes de distribution et
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les segments de piston.
En plus de l'accroissement de puissance obtenu par suroompression, on peut réaliser un accroissement supplé- mentaire par le balayage de la chambre de combustion; mais il faut pour cela un certain recouvrement mutuel des durées d'ouverture des organes de distribution.
On connait des dispositions comportant un balayage dans lesquelles les soupapes 1 ont le même axe et se meuvent en sens opposés dans la chambre de combustion, comme le mon- tre la fig. 2 du dessin. Il est possible, ainsi, de bien balayer la chambre de combustion, mais on ne peut réaliser un refroidissement efficace du fond du piston, ce qui est une condition essentielle du fait de la surcompression. D'au- tre part la chambre de combustion est baignée par l'agent de refroidissement presque sur toute sa surface, de sorte qu'en plus des pertes de chaleur inévitables, on ne peut réaliser que difficilement une bonne combustion.
En fait, cette disposition des moteurs n'a jamais pu s'imposera
On pourrait réaliser le balayage dans la première disposition mentionnée ci-dessus, représentée par la fig.l, en y disposant des évidements correspondant aux soupapes.
Toutefois la subdivision de la chambre de combustion qui en résulterait ne permettrait pas la formation d'un mélange favorable.
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L'objet ue l'invention conserve les avantages que comportent les dispositions dont il vient d'être question, mais en évite dans une large mesure les inconvénients.
L'invention est représentée dans les figs. 3 à 8 du dessin par deux exemples de réalisation sur un moteur Diesel à quatre temps, chacun de ces exemples comportant une sou- pape d' admis si on et une' s oupape, d'échappement.
La fig. 3 montre une première disposition par une coupe pratiquée à travers le cylindre suivant la ligne III-III de la fig. 5.
La fig. 4 est la coupe correspondante du cylindre suivant la ligne IV-IV des figs. 3 et 50
La fig. 5 représente le piston des figs. 3 et 4 vu du dessus.
La fig. 6 représente une deuxième réalisation avec la tubulure d'injection placée sur le côté opposé, par une coupe'faite suivant la ligne VI-VI de la fig. 7.
La fig. 7 montre le piston de la fige 6 vu en plan.
La fige 8 montre le piston avec le fond du cylindre, parune coupe faite suivant la ligne VIII-VIII de la figo7, vue en direction des flèches A;
La figo 9 est un diagramme de la vitesse d'écoulement.
Dans les dispositions représentées par les figs. 3 à 8, les axes des soupapes 1 se trouvent dans un plan qui est excentré par rapport au plan médian du cylindre 2,
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l'éoartement des deux plans étant g, comme l'indique la fig. 4. Soit, par exemple, * = 15 l'inclinais on des axes des soupapes par rapport à l'axe du cylindre 2, En position d'ouverture complète, les têtes des soupapes 3 se touchent presque, comme cela est indiqué en traits interrompus dans la fig. 3. Les évidements cylindriques 5 du fond du piston 4 nécessités par la levée des soupapes sont tracés pour donner une chambre de combustion favorable techniquement aux points de vue de l'écoulement et de la fabrication.
Cette disposition aasure un balayage net et un bon refroidis- sement de la chambre de combustion. L'injeoteur 7 est disposé, comme l'indiquent les figs. 4 et 6, dans le fond du cylindre 8, sur le coté de l'axe du cylindre 2 et dans une position oblique par rapport à celui-ci. Avec un injecteur à plusieurs orifices, toute la chambre de combustion peut être ainsi balayée.
Pour améliorer la formation du mélange, on établit un double courant transversal ayant une vitesse élevée. Ce courant est produit par une petite surface de refoulement 10 (figs. 4,5,6,7) conjuguée avec une surface opppsée 11 ménagée dans le fond du cylindre 8. En vue de faire prendre l'air refoulé la direction et la vitesse voulues, la chambre de refoulement est limitée par une surélévation 12 formant bour- relet qui présente à ses deux extrémités des ouvertures 15 débouchant dans les évidements correspondant aux soupapes 5.
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L'injection du combustible s'effectue, avec la disposition de l'injecteur représenté par la fig. 4, approximativement dans le même sens que l'écoulement de l'air refoulé, et plutôt en sens inverse de cet écoulement avec la disposition de l'injecteur représentée par la fig. 6. Le bord 13 du bourrelet 12 et le bord 14 du fond de cylindre 8, qui se conjuguent pour limiter la chambre de refoulement, passent l'un devant l'autre en laissant entre eux un intervalle de moins d'un millimètre. Le bord supérieur 13 du bourrelet 12 arrvie à la hauteur du bord inférieur 14 de la surface 11 du fond de cylindre qui lui fait face (figs. 4 et 6), lors- que la manivelle occupe une position située à environ 30-40 en avant du point mort supérieur.
On peut réaliser la vitesse d'écoulement la plus favorable dans la chambre de combustion et, par là, un trs bon mélange, en établissant une relation déterminée entre les distances h, i et k et en donnant une , conformation spéciale aux passages offerts à l'écoulement.
Le diagramme de la fig. 9 représente la variation de la vitesse d'écoulement au point 15 du piston en fonction de la position de la manivelle pour un nombre de tours dé- terminé; la courbe 16 correspond à la présence d'un bourrelet 12, la courbe 17 à l'absence d'un tel bourrelet. L'effet extrêmement favorable produit par l'organe limitant la chambre de refoulement ou bourrelet 12, ressort de ce dia-
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gramme et a été mis en évidence par des mesures faites sur un moteur d'essai.
La disposition qui vient d'être décrite et la direc- tion imposée aux courants d'air entrant en 15 dans la cham- bre de combustion pour qu'ils longent, par leur périphérie, les parois a peu près cylindriques 20 des évidements corre- spondant aux soupapes 5, donnentanaissance à deux courants tourbillonnaires très rasants dont les axes de rotation sont, au moins en partie, à peu près parallèles à l'axe du cylindre et tournent en sens opposés. Mais on peut aussi prendre des dispositions pour qu'il se produise un seul tourbillon ou plus de deux tourbillons, ou encore deux tourbillons ayant le même sens de rotation. Dans le cas de plusieurs tourbillons, tous peuvent avoir le même sens de ro- tation ou encore tourner dans des sens différents.
L'invention peut aussi être appliquée à des moteurs pistons opposés. La surface du piston opposé qui est tournée vers la chambre de combustion, a alors la conformation de cette partie du fond de cylindre 8 représentée dans le dessin.
Au lieu d'être inclinée par rapport à l'axe du cy- lindre, l'injecteur 7 peut être disposé parallèlement à celui-ci.
Le plan des axes des soupapes peut passer par l'axe du cylindre au lieu d'être excentré par rapport à lui.
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Les surfaces planes et les bords droits des éléments produisant le tourbillonnement 10,11, 12, 13, 14 donnent lieu à un usinage simple.
Quand la disposition comporte plus de deux soupapes, on peut disposer plus d'un seul bourrelet 12 pour diriger le tourbillonnement.
L'effet signalé plus naut subsiste même avec un combustible gazeux, de sorte que l'invention n'est limitée aucun combustible particulier.
Au lieu d'être placé sur le piston, le bourrelet de refoulement 12 peut, dans le même ordre d'idée, être prévu sur le fond de cylindre.
Revendications:
1. Chambre de combustion pour moteurs à combustion interne comportant un refoulement produit par le ou les pistons, caractérisée par le fait que l'effet de refoulement donne naissance à au moins un tourbillon dont l'axe de ro- tation, éventuellement courbe, se tourne au moins en partie à peu prés parallèle à l'axe du cylindre.