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" Perfectionnements aux moteurs à combustion in- terne du genre à allumage par compression "
La présente invention se rapporte aux mo- teurs à combustion interne du genre à allumage par compression et a pour but de prévoir une conruc- tion simple et efficace qui élimine la nécessité de l'emploi de l'équipement d'injection à haute pression généralement d'un ajustage très précis, mais qui permet la réalisation suivant des lignes essentiellement orthodoxes,du moteur du genre à
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allumage par compression fonctionnant suivant les cycles quatre ou deux temps.
L'invention consiste, cer consécuent, en un moteur combustion interne du genre allumage par compression dans lequel la chambre de combustion est relire au cylindre par un système de conduites qui est également alimente en combustible et au travers duquel,lorsque le piston du moteur approche du point mort supérieur, de l'air est chassé de telle manière au travers dudit système de conduites qu'il entraine une quantité de combustible dans ladite chambre de combustion.
Conformément à un système avantageux, 1' espace de dégagement dumoteur possède une forme telle que, lorsque le piston approche du point mort supérieur et à. peu près au moment où l'injection de combustible commencerait lors de la course de com- pression dans le type normal des moteurs de ce genre, le piston divise, par son mouvement,l'espace de dé- gagement en deux sections dont l'une forme, au point mort supérieurla chambre de combustion proprement dite, tandis que l'autre possède des dimensions telle: que la oression de compression croît blus rapidement dans celle-ci que dans la chambre de combustion pro- prement dite, et se trouve en communication avec la chambre de combustion par un système de conduites.
La seconde section est agencée de telle ma- nière quele piston du moteur balaie, au point mort supérieur, la plus grande partie de l'espace ainsi formé, de sorte que l'espace libre de cette section est constitué par une plus netite portion que ne 1' est la chambre de combustion de l'autre section.
L'autre section cependant forme, au point mort supé-
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rieur du piston, un espace libre effectif de gran- deur et de forme telles qu'il peut contenir l'air nécessaire à la combustion.
La chambre de combustion peut être cons- tituée par une anti-chambre ou chambre de tourbil- lonnement située dans le corps du cylindre près de l'extrémité supérieure du cylindre et en communi- cation avec un espace prévu dans la tête de cylin- dre qui, lorsque le piston se trouve au point mort supérieur, est sensiblement occupé par une exten- sion du dessus du piston mais se trouve en communi- cation ouverte avec la chambre de combustion par une ou plusieurs conduites dans lesquelles du com- bustible en petites quantités ou gouttes peut être amené par une soupape d.'admission.
L'agencement sera, de préférence, tel que la ou lesdites conduites relient entre elles les deux sections de l'espace libre du moteur, de sorte qu'après que le piston a divisé les deux sections et pendant le restant de sa course, de l'air sous pression est chassé à grande vitesse au travers de la ou des conduites de la section à petit espace li- bre dans la chambre de combustion formée par l'au- tre section, cet air entraînant le combustible et le transportant dans la chambre de combustion dans la- quelle il est parfaitement mélangé et allumé par 1' air comprimé chaud qui s'y trouve.
L'invention prévoit également un moteur à combustion interne du genre allumage par compres- sion dans lequel l'espace libre du cylindre est agen- céde manière à être partiellement balayé par le
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ciston lorsque celui-ci approche du point mort supé- rieur, cet espace libre étant relié au cylindre par un système de conduites de telle manière que, lors- que le piston approche de la fin de sa course, de l'air est chassa au travers dudit système de con- duites dans ledit espace libre.
Dans un tel agencement, la chambre de combustion -peut être constituée par un espace ou cavité prévu dans la tête de cylindre et qui, lors- que le piston se trouve son point mort supérieur, est partiellement occupé par une extension du dessus du piston mais se trouve en communication ouverte avec le cylindre nar un système de conduites qui est destiné à être alimenté en combustible liquide, et. par lequel, lorsque le piston aporoche du point mort supérieur, de l'air est chassé dans ledit systè- me de conduites de menière 'emporter une quantité de combustible dans ladite chambre de combustion..
A titre de variante, la chambre de combus- tion peut être constituée par un espace ou cavité prévu dans le piston, un tel espace ou cavité étant partiellement occupé par une extension de la tête du cylindre lorsque le piston se trouve au point mort supérieur,et se trouvant en communication ouverte avec le cylindre nar un système de conduites destiné à être alimenté en combustible liquide,, de sorte que, lorsque le piston approche du point mort supérieur,. de l'air est chassé dans ledit système de conduites de telle manière qu'il entraine une quantité de com-
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bustible dans ladite chambre de combustion.
L'invention sera décrite plus clairement et plus en détail ci-dessous avec référence aux dessins annexés dans lesquels:
Fig. 1 est une coupe en élévation d'une partie d'un moteur à combustion interne à allumage par compression construit conformément à l'invention et montre la partie supérieure du cylindre muni du piston, des soupapes et du mécanisme d'alimenta- tion.
Fig. 2, 3,4 et 5 sont des coupes en élé- vation de formes modifiées du mécanisme d'alimenta- tion en combustible.
Fig. 6, 7, 8, 9 et 10 sont des coupes en élévation de formes modifiées de la chambre de com- bustion ainsi que des parties conjuguées.
Fig. 6a, 7a et 10a sont respectivement des vues en plan d'une partie des agencements montrés aux Fig. 6,7 et 10.
Fig. 11 et 12 sont des coupes en élévation de formes modifiées de dispositifs de sûreté destinés à être utilisés en combinaison avec les agencements montrés dans les fige 1 à 10 afin d'empêcher que du combustible n'entre dans le cvlindre en passant par la soupape d'admission de combustible si celle-ci était ouverte lorsque le moteur se trouve à l'arrêt.
Fig. 13 et 14 sont des coupes en élévation de formes modifiées d'un régulateur centrifuge pou- vant être utilisé en combinaison avec un quelconque des agencements des fige 1 à 10, afin de régler auto- matiquement l'alimentation en combustible.
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Si on se réfère d'abord à la fig. 1 de ces dessins, on constate que le moteur est pourvu d'un bloc de cylindres 1 dans lequel est prévu le cylin- dre 2 , ce dernier contenant le piston 3. La soupape d'admission 4 du genre habituel en forme de champi- gnon est disposée soit, d'un côté au-dessus de la soupape d'échappement latérale 5, soit centralement au-dessus du piston 3, comre cela est montré en trats pointillés.
Cette soupape d'admission 4 est action- née par un levier basculant 6 relié par une bielle 7 à un levier basculant de l'arbre à cames prévu dans le carter, comme cela est représente à la fig.la La soupape d'échappement 5 est située d'un coté du bloc à cylindres 1 et la tête 2' de cette soupape forme la baroi de fond de la chambre de combustion 9 qui sera décrite ci-desspus.Cette soupape d'échap- pement 5 est actionnée, de toute manière convenable, par un levier basculant partir (le 7¯'arbrecames..
La chambre de combustion 9 est formée dans le bloc de cylindres ores de l'extrémité supérieure du cylindre 2 et forme, avec la artie sunrieure de celui-ci, un espace libre destiné être divisé par le biston lorsque celui-ci approche du point mott cu- périeur.L'extrémité supérieure du cylindre 2 ou tête de celui-ci est pourvu d'une cavité cylindrique 10 complètement ou sensiblement complètement occupée par un prolongement cylindrique 11 prévu sur le des- sus du piston 3, mais cette cavité 10 se trouve en communication ouverte avec la chambre de combustion 9¯ par l'intermédiaire des conduites 12 et 13.
La conduite 13 fournit un passage au combustible dont l'alimentation est réglée par la soupape 14.Cette sou-
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pape qui est agencée de telle manière que tous les passages pour l'air et pour l'air chargé de combus- tible soient disposés dans la tête de cylindre, consiste en un corps principal 15 qui forme un guide pour la. tige 16 d'actionnement de la soupape et agit également comme organe centralisateur pour la pièce de serrage 78. Ce corps principal 16 con- tient également les conduites d'admission du combus- tible 76 et 77.
La tige de commande 16 possède, à son extrémité supérieure,deux écrous 17 et 18 , 1' écrou inférieur 17 étant de préférence trempé en vue de son entrée en contact avec le levier basculant, l'écrou supérieur 18 étant utilisé comme écrou de sûreté. A l'extrémité inférieure de la tige 16 se trouve un écrou à manchon 19 serré ur la tige par un écrou 20.
Sur l'extrémité filetée de la soupape 14 est fixé un petit écrou circulaire 21 qui s'adapte à l'intérieur de l'écrou à manchon 19 et est mainte- nu en position par un écrou à gland 22. L'écrou cir- culaire 21 possède un jeu axial et radial lorsqu'il occupe la position qui maintient la soupape 14 con- centrique au siège de soupape 23 sans nécessiter la précision entrainée par l'usinage d'un élément de cen trage en une pièce pour un corps de soupape fendu.
La soupape 14 est guidée, à son extrémité supérieure, par une pièce libre 24 située dans le siège de sou- pape 23 et, à son extrémité inférieure, par une ban- de mince intégrante. Le guide 24 est foré et la bande inférieure est aplatie afin de permettre le passage de l'huile combustible. Le siège de soupape 23 est
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maintenu au corps principal 15 par un écrou 25 dont la face inférieure appuie le joint en laiton 26 contre la tête de cylindre en fournissant ainsi un joint étanche au gaz.
Le bord du siège de soupa- pe est d'une conicité légèrement plus prononcée que la soupape proprement dite, dans le but de réduire la surface à l'orifice de sortie du combustible, afin de réduire la surface mouillée à un minimum et également de maintenir un léger jeu entre le siège de la soupape et la tête de cylindre, en ajustant l'éoaisseur de la rondelle 26 dans le but d'obtenir une vitesse maximum de circulation de l'au par dessus le bord de la soupape..
La quantité de combustible qui peut en- trer dans le cylindre est réglée en faisant varier le mouvement de soulèvement de la soupape 14 au moyen d'un excentrique 27 qui constitue l'axe d'arti- culation du levier basculant 28 de la soupape d'ali- mentation,. ce levier 28 étant disposé de manière qu' une partie du mouvement du levier basculant d'ad- mission 6 soit utilisée pour l'actionner pendant la course d'aspiration du cycle.
La soupapeà combusti- ble 14 est soumise à l'action d'un ressort de rappel afin de maintenir la soupape sur son siège à l'en- contre de la pression de compression et l'axe d'arti- culation excentrique 27 est relié par un levier à la barre de comniande du régulateur.Lorsque la soupape 1 est entièrement. ouverte et que la barre de commande 35 du régulateur se trouve dans la nosition de ferme- ture, la broche 27 est ajustée de manière à donner
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au levier 28 un petit jeu de fonctionnement sur le levier oscillant d'admission 6.
Ce jeu varie lorsque la broche 7 est mise en rotation en réglant ainsi le mouvement de soulè- vement de la soupape d'admission du combustible 14 suivant la quantité utilisée du mouvement du levier oscillant d'admission.
Grace à cet agencement,. lorsque le piston se déplace vers le haut jusqu'au point mort supé- rieur lors de la course de compression,celui-ci divise l'espace libre en deux sections dont l'une forme la chambre de combustion proprement dite 9 , tandis que l'autre est sensiblement balayée par le prolongement 11 du piston mais se trouve en commu- nication avec la chambre de combustion divisée par les conduites 12 et 13 qui relient la chambre de combustion avec l'extension 10 du cylindre 2.
L'espace libre restant de la chambre balayée par le prolongement 11 du piston est, par conséquent, petit et déterminé par les conditions de fonctionnement mais l'autre section 9 est de forme et de grandeur telles qu'elle peut contenir toute la masse d'air requise pour la combustion. Cette chambre de combus- tion 9 peut donc être considérée comme une chambre de tourbillonnement dans'laquelle de l'air est chas- sé par le piston pendant sa course ascendante.
Cenen- dant par suite de l'agencement des conduites 12 et 13 qui relient les deux sections de l'espace libre, après que le piston ait divisa les deux sections, et pendant le restant de sa course, de l'air sous pres-
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sion est chasséà grande vitesse au travers des conduites 12 et 13 à partir de la cavité 10 dans la chambre de combustion 9 jusqu'à ce que le piston atteigne la fin de sa course, la cavité 10 étant alors pratiquement entièrement occupée par le pro- longement 11 du piston.
Entretemps du combustible liquide est amené par gravité par la soupape d'ad- mission de combustible 14 dans la conduite 13, de sorte que, lorsque l'air est chassé au travers des conduites 12 et 13 par le mouvement du piston, du combustible est entraîné par le déplacement de l'air au travers de la conduite 13 et est transporté dans la chambre de combustion ± où il est parfaite- ment mélangé .¯t allumé oar l'air comprimé chaud contenu dans celle-ci.
L'agencement est tel que la soupape d' admission de combustible 14 est ouverte pendant une partie de la course d'aspiration, lorsqu'il s'agit d'un moteur fonctionnant suivant un cyclequatre temps ou pendant la course d'évacuation, dans le cas d'un moteur fonctionnant suivant un cycle à deux temps. La soupape peut être adaptée de manière à s'ouvrir automatiquement par la différence de pres- sion régnant à l'intérieur du cylindre et dans le système à combustible , ou elle peut être agencée de manière à être actionnée mécaniquement par le moteur. Lorsque la soupape se trouve dans la positin ouverte, elle permet le nassage d'une petite quanti- té de combustible dans la conduite 13.
Le point dans lequel le combustible ren- contre l'air se déplaçant à grande vitesse dans le système de conduites et le moment de l'allumage peu-
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vent être réglés selon la longueur du prolongement 11 du piston, de laquelle dépendra le Point de la course dans lequel l'espace libre est divisé, et éga lement le commencement du transfert de l'air à dé- placement rapide et du combustible entrainé car ce- lui-ci.
Le degré d'alimentation en combustible à la chambre 9 peut être réglé en faisant varier l'espace libre laissé par le prolongement 11 dans la cavité 10 et par les proportions des conduites 12 et 13. La quantité de combustible admise par cycle peut être réglée par une limitation appropriée du soulèvement et/ou de la période d'ouverture de la soupa.pe à combustible, ceci étant effectué soit par un réglage manuel, soit par un régulateur, comme cela sera décrit ci-après.
La fig. 2 montre une forme modifiée de la soupape à combustible semblable à celle représen- tée à la fig. 1, mais qui possède un manchon 29 supplémentaire permettant l'ajustement et le blo- cage du bord et du jeu par l'intermédiaire des four- rures 30 rendant ainsi superflue une tolérance pré- cise du joint en cuivre 26.'Une autre différence entre l'agencement de la fig.2 et celui montré à la fig. 1 réside dans le fait que les orifices à air et à combustible sont prévus dans le manchon 29, ce qui facilite leur nettoyage sans nécessiter l'en- lèvement de la tête de cylindre.
La fig. 3 montre une autre forme de sou- pape à combustible qui fait usage des mêmes éléments que celle montrée à la fig. 1 à l'exception du siège
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de soupape 31. Celui-ci est du genre alésé de part en part et peut présenter une entrée conioue afin de favoriser l'accroissement de la vitesse de l'air.
Cette soupape est facile nettoyer et ne écessite pas de jeux précis pour son fonctionnement. la fig. 4 montre une soupape s'ouvrant vers l'intérieur appliquée à un moteur du genre re- présenté à. la. fig. 1 ; l'espace situé à 1'extrémité inférieure,de la. soupape est alimenta en combustible lorsque celle-ci est ouverte, cet espace étant relié à l'espace libre du moteur par les conduites 12 et 13.
La fig. 5 montre une forme codifiée d'une soupape s'ouvrant vers l'extérieur nais, dans ce cas, 13 soupape est placée plus près du centre du cylindre en permettant ainsi le montage d'un gicleur vissé 32 sur la conduite à air et combustible 13.
Les détails constructifs de cette soupape sont sem- blables ceux représentés dans une quelconque des fig. 1, 2, 3 ou 4.
Dans la. forme modifiée représentée aux fig. 6 et 6a, on a prévu une chambre de combustion 33 du genre à claire voie qui cossède une soupape d'admission et une soupape d'échappement disposées ho rizontalement l'une en face de l'autre. Dans ce cas, la chambre de combustion 33 est disposée dans une cavité pratiquée dans la tête de cylindre 34 immé- diatement au-dessus du prolongement 11 du piston 3 et cette chambre de combustion est reliée au cylin- dre 2 par une conduite 35 dans laquelle est déchargé le combustible par la soupapecombustible 36.
En
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outre, une petite rainure verticale 37 est prévue du côté de l'alimentation en combustible, dans la paroi du prolongement 11 du piston et contribue à provoquer un tourbillonnement, lorsque le piston mon te vers le sommet de sa course et crée une différen- -ce de pression lors de l'injection du combustible par la soupape 36.
Dans la variante montrée aux fig. 7 et 7a, est représenté un agencement semblable à. celui des fig. 6 et 6a, mais le prolongement 11 du piston est décalé afin de permettre la disposition d'une ou de deux soupapes 38 ou 39 dans le fond de la tête de cylindre dans le diamètre effectif du pis- ton.
Fig, 8 montre le système employé à la fig.
6 appliqué à un moteur à deux temps avec induction à lumières et avec compression dans le carter ou à chargement sous pression. L'échappement peut être du type représenté ou être constitué par une lumière pratiquée dans la paroi du cylindre, comme montré en traits pointillés. La chambre de combustion 33 est disposée dans une cavité pratiquée dans la tête de cylindre au-dessus du prolongement 11 du piston, comme dans le cas de la fig. 6, la chambre de com- bustion étant reliée au cylindre par la conduite 35 qui est alimentée en combustible par la soupape 36.
Une rainure 37 est prévue dans le prolongement 11 du piston du coté de l'alimentation en combustible, afin de contribuer à la création du tourbillonnement comme ci-dessus.
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La fig. 9 montre une variante de l'agen- cement représenté à la fig. 8 mais dans ce cas, il a été prévu d'un c8té du cylindre, une chambre de combustion sphérique 40. Cette chambre de combustion 40 est reliée à la cavité 42 prévue dans l'extrémité supérieure du cylindre,par la. conduite 41 recevant du combustible par la soupape 43 qui peut être mon- tée en une position inclinée comme représenté.
Dans la variante représentée aux fig.10 et 10a, le piston 3 est pourvu d'une cavité 44 au lieu d'un prolongement et la tête de cylindre est munie d'un prolongement 45 qui s'adapte dans la ca- vité 44, lorsque le piston atteint le point supérieur de sa course. Dans ce cas, la cavité 44 prévue dans le piston constitue la chambre de combustion qui est reliée au cylindre par la conduite 46 recevant du combustible par la soupape 36, la conduite 46 menant à la. chambre de combustion au travers du pro- longement 45 de la tête de cylindre 47 .Ce dispo- sitif est représenté appliqué à un moteur quatre temps muni de deux soupapes 48 et 49 comme représen- té, mais il doit tre entendu qu'il peut tout aussi bien être appliqué, si on le désire., à un moteur à deux temps
A la fig.
11, est représentée une pompe à diaphragme à pression constante pouvant être utilisée avec l'un quelconque des agencements de moteur re- présentés aux fig. 1 à 10, cette pompe à diaphragme étant actionnée partir du levier oscillant 50 de la soupape d'admission. Outre les soupapes aspi- rantes 51 et refoulante 52 habituelles,la pompe est pourvue d'une soupape d'obturation 53 disposée entre les deux autres soupapes comme représenté.Cette
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soupape de sûreté 53 a pour but d'empêcher que du combustible n'entre dans le cylindre lorsque le moteur est à l'arrêt avec le clapet ouvert et la soupape d'admission ouverte et par conséquent la soupape d'admission du combustible.
La pompe est agencée de telle manière que la soupape d'obtura- tion 53 ne quitte pas son siège avant que la sou- pape à combustible ne soit fermée. Ceci a lieu par suite du fait qu'il existe un petit recouvrement ou jeu 54 sur le balancier d'admission 50, après que celui-ci a quitté le balancier de la soupape à com- bustible et avant qu'il n'entre en contact avec le plongeur de la pompe, L'alimentation en combusti- ble se fait à partir d'un filtre au travers de la conduite 55 vers la soupape d'aspiration 51 et est amené au travers de la soupape d'obturation 53 et de la soupape de refoulement 52 vers la conduite 56 reliée à la soupape à combustible*
La fig. 12 montre un agencement quelque peu semblable mais ici la soupape à combustible est adaptée à l'alimentation par gravité. Un dispositif de sûreté semblable est prévu par la soupape d'obtu- ration 58.
Une soupape à bille 58 chargée d'un res- sort, est incorporée dans la conduite à combustible disposée de manière à faire passer du combustible de la conduite d'admission 59 vers la conduite 60 re- liée à la soupape à combustible, seulement lorsque cette dernière est fermée. Ceci s'effectue presque de la mené manière que dans l'agencement montré à la fig. 12, le balancier 50 et la tige 62 étant dégagés
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de la soupape à bille 58 jusqu'à ce que la soupape à combustible soit fermée.
Un léger ressort de rap- pel 61 est prévu afin de maintenir le balancier 50 et la tige 62 constamment en contact et d'éviter la friction,
A la fig. 13, on a montré un régulateur centrifuge à contrepoids pouvant être employé en combinaison avec l'un quelconque des agencements re- présentés aux fig. 1 à 12, en vue d'actionner un dis- positif interrupteur de l'alimentation en combusti- ble pouvant être incorporé dans la soupape à combus- tible. Dans cette figure, les raccords 63 repré- sentent la ligne à combustible qui relie l'alimenta- tion en combustible, à partir de la pompe ou du ré- servoir à combustible, à la soupape à combustible.
Cette alimentation est réglée par la soupape rotati- -ve 64 montée à. l'extrémité du bras 65 articulé sur la bielle 66 qui oscille sur le levier 67. La queue 68 de ce dernier est maintenue contre l'organe 69 par un ressort 70, cet organe 69 étant monté coulis- sement sur l'arbre 71 et commandé par le levier cou- dé 72 qui fait pa.rtie du régulateur 73.
de sorte que, lorsque ce dernier est mis en rotation au-dessus d' une vitesse prédéterminée, le levier 72 oscille en faisant reculer l'organe 69 le long de l'arbre 71 en provoquant ainsi l'oscillation du levier 67 dans la direction des aiguilles d'une montre, de manière à faire tourner la soupape 64 et à fermer la ligne à combustible 63 en coupant l'alimentation en combus- tible.
La fig. 14 montre un agencement semblable
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mais, dans ce cas, la barre 65 du régulateur est couplée directement à un levier à excentrique 74 destiné à régler le moteur en faisant varier la levée de la soupape à combustible 75 de la manière déjà décrite relativement à la fig. 1.
REVENDICATIONS.
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1. Moteur à combustion interne du genre à allumage par compression dans lequel la chambre de combustion est reliée au cylindre par un système de conduites également alimenté en combustible, grâce auquel, lorsque le piston approche du point mort supérieur, de l'air est chassé au travers dudit système de conduites de manière à emporter une quan- tité de combustible dans ladite chambre de combustion
2.
Moteur à combustion interne du genre à allumage par compressiez dans lequel l'espace libre du cylindre est formé et agencé de telle manière que lorsque le piston approche du point mort supérieur, celui-ci divise l'espace libre en deux sections dont l'une constitue la chambre de combustion proprement dite, tandis que l'autre est sensiblement balayée par le piston mais se trouve en communication par un sys- tème de conduites avec la chambre de combustion di- visée.
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"Improvements to internal combustion engines of the compression ignition type"
The present invention relates to internal combustion engines of the compression ignition type and aims to provide a simple and efficient construction which eliminates the need for the use of high pressure injection equipment generally. of a very precise adjustment, but which allows the realization along essentially orthodox lines, of the motor of the kind to
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compression ignition operating in four or two stroke cycles.
The invention consists, therefore, of an internal combustion engine of the compression ignition type in which the combustion chamber is fed back to the cylinder by a system of pipes which is also supplied with fuel and through which, when the piston of the engine approaches from the upper dead center, air is expelled in such a way through said duct system that it entrains a quantity of fuel into said combustion chamber.
According to one advantageous system, the engine clearance space has a shape such that when the piston approaches top dead center and at. At about the time when the fuel injection would commence during the compression stroke in the normal type of engines of this kind, the piston divides, by its movement, the clearance space into two sections of which the one shape, at the upper dead center of the combustion chamber proper, while the other has dimensions such that the compression oression grows more rapidly in the latter than in the combustion chamber proper, and is in communication with the combustion chamber by a pipe system.
The second section is arranged in such a way that the motor piston sweeps, at upper dead center, the greater part of the space thus formed, so that the free space of this section is constituted by a sharper portion than ne 1 'is the combustion chamber of the other section.
The other section, however, forms, at upper dead center
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inside the piston, an effective free space of a size and shape such that it can contain the air required for combustion.
The combustion chamber may be constituted by an anti-chamber or swirl chamber located in the cylinder body near the upper end of the cylinder and in communication with a space provided in the cylinder head. which, when the piston is at upper dead center, is substantially occupied by an extension of the top of the piston but is in open communication with the combustion chamber by one or more pipes in which the fuel in small quantities or drops can be supplied through an inlet valve.
The arrangement will preferably be such that said pipe or pipes interconnect the two sections of the free space of the engine, so that after the piston has divided the two sections and during the remainder of its stroke, the pressurized air is expelled at high speed through the pipe or pipes of the section with small free space in the combustion chamber formed by the other section, this air entraining the fuel and transporting it into the combustion chamber. combustion chamber in which it is perfectly mixed and ignited by the hot compressed air therein.
The invention also provides an internal combustion engine of the compression ignition type in which the free space of the cylinder is arranged so as to be partially swept by the gasket.
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ciston when the latter approaches the upper dead center, this free space being connected to the cylinder by a system of pipes in such a way that, when the piston approaches the end of its stroke, air is expelled from the piston. through said duct system into said free space.
In such an arrangement, the combustion chamber -may be constituted by a space or cavity provided in the cylinder head and which, when the piston is at its upper dead center, is partially occupied by an extension of the top of the piston but is in open communication with the cylinder nar a pipe system which is intended to be supplied with liquid fuel, and. whereby, when the upper dead center piston stops, air is forced into said piping system to carry a quantity of fuel into said combustion chamber.
As a variant, the combustion chamber can be constituted by a space or cavity provided in the piston, such a space or cavity being partially occupied by an extension of the head of the cylinder when the piston is at the upper dead center, and being in open communication with the cylinder nar a system of pipes intended to be supplied with liquid fuel ,, so that, when the piston approaches top dead center ,. air is forced into said duct system in such a way that it entrains a quantity of com-
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bustible in said combustion chamber.
The invention will be described more clearly and in more detail below with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a sectional elevation of a part of a compression ignition internal combustion engine constructed in accordance with the invention and shows the upper part of the cylinder provided with the piston, valves and fuel mechanism.
Fig. 2, 3, 4 and 5 are sectional elevations of modified forms of the fuel supply mechanism.
Fig. 6, 7, 8, 9 and 10 are elevation sections of modified forms of the combustion chamber as well as conjugate parts.
Fig. 6a, 7a and 10a are respectively plan views of part of the arrangements shown in Figs. 6.7 and 10.
Fig. 11 and 12 are elevation sections of modified forms of safety devices for use in combination with the arrangements shown in Figures 1 to 10 in order to prevent fuel from entering the cylinder through the valve d. 'fuel intake if it was open when the engine is stopped.
Fig. 13 and 14 are elevation sections of modified forms of a centrifugal governor which may be used in combination with any of the arrangements of Figs 1 to 10, to automatically regulate the fuel supply.
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If we first refer to fig. 1 of these drawings, it can be seen that the engine is provided with a cylinder block 1 in which is provided the cylinder 2, the latter containing the piston 3. The intake valve 4 of the usual kind in the shape of a mushroom. gnon is disposed either, on one side above the side exhaust valve 5, or centrally above the piston 3, as shown in dotted lines.
This intake valve 4 is actuated by a rocking lever 6 connected by a connecting rod 7 to a rocking lever of the camshaft provided in the housing, as shown in fig.la The exhaust valve 5 is located on one side of the cylinder block 1 and the head 2 'of this valve forms the bottom bar of the combustion chamber 9 which will be described above. This exhaust valve 5 is actuated, with any conveniently, by a rocking lever from (the 7¯'arbrecames ..
The combustion chamber 9 is formed in the block of cylinders ores from the upper end of the cylinder 2 and forms, with the sunrieure artie thereof, a free space intended to be divided by the biston when the latter approaches the mott point. The upper end of cylinder 2 or the head thereof is provided with a cylindrical cavity 10 completely or substantially completely occupied by a cylindrical extension 11 provided on top of piston 3, but this cavity 10 is located in open communication with the combustion chamber 9¯ via pipes 12 and 13.
Line 13 provides a passage for the fuel, the supply of which is regulated by valve 14.
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The valve which is arranged in such a way that all the passages for air and for air charged with fuel are arranged in the cylinder head, consists of a main body 15 which forms a guide for the. valve actuator rod 16 and also acts as a centralizing member for the clamping piece 78. This main body 16 also contains the fuel inlet pipes 76 and 77.
The control rod 16 has, at its upper end, two nuts 17 and 18, the lower nut 17 preferably being hardened with a view to coming into contact with the rocking lever, the upper nut 18 being used as a safety nut. . At the lower end of the rod 16 is a sleeve nut 19 tightened to the rod by a nut 20.
Attached to the threaded end of the valve 14 is a small circular nut 21 which fits inside the sleeve nut 19 and is held in position by a gland nut 22. The ring nut 22. cular 21 has axial and radial play when it occupies the position which keeps valve 14 centered to valve seat 23 without requiring the precision involved in machining a one-piece centering element for a valve body. split valve.
The valve 14 is guided, at its upper end, by a free part 24 situated in the valve seat 23 and, at its lower end, by an integral thin strip. Guide 24 is drilled and the lower band is flattened to allow the passage of fuel oil. The valve seat 23 is
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held to the main body 15 by a nut 25, the underside of which presses the brass seal 26 against the cylinder head, thus providing a gas-tight seal.
The edge of the valve seat is of a slightly more pronounced taper than the valve itself, in order to reduce the area at the fuel outlet port, to reduce the wetted area to a minimum and also to reduce the wetted area. maintain a slight clearance between the valve seat and the cylinder head, adjusting the thickness of the washer 26 in order to obtain maximum water flow speed over the edge of the valve.
The quantity of fuel which can enter the cylinder is regulated by varying the lifting movement of the valve 14 by means of an eccentric 27 which constitutes the axis of articulation of the rocking lever 28 of the valve d. 'food,. this lever 28 being arranged so that part of the movement of the inlet rocker lever 6 is used to actuate it during the suction stroke of the cycle.
The fuel valve 14 is subjected to the action of a return spring in order to keep the valve in its seat against the compression pressure and the eccentric hinge pin 27 is connected. by a lever on the control bar of the governor. When valve 1 is fully. open and the regulator control rod 35 is in the closed position, the pin 27 is adjusted to give
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at lever 28 a small operating clearance on the inlet swing lever 6.
This clearance varies as the spindle 7 is rotated thereby adjusting the lifting movement of the fuel inlet valve 14 according to the amount of movement of the inlet rocker lever used.
Thanks to this arrangement ,. when the piston moves upwards to the upper dead center during the compression stroke, this divides the free space into two sections, one of which forms the combustion chamber proper 9, while the the other is substantially swept by the extension 11 of the piston but is in communication with the combustion chamber divided by the pipes 12 and 13 which connect the combustion chamber with the extension 10 of the cylinder 2.
The remaining free space of the chamber swept by the extension 11 of the piston is, therefore, small and determined by the operating conditions but the other section 9 is of such shape and size that it can contain all the mass d air required for combustion. This combustion chamber 9 can therefore be regarded as a swirl chamber in which air is expelled by the piston during its upstroke.
As a result of the arrangement of the conduits 12 and 13 which connect the two sections of the free space, after the piston has divided the two sections, and during the remainder of its stroke, air under pressure
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Zion is driven at high speed through conduits 12 and 13 from cavity 10 into combustion chamber 9 until the piston reaches the end of its stroke, cavity 10 then being substantially entirely occupied by the propellant. length 11 of the piston.
In the meantime, liquid fuel is fed by gravity through the fuel inlet valve 14 into line 13, so that when air is forced through lines 12 and 13 by movement of the piston, fuel is released. driven by the movement of the air through the pipe 13 and is transported into the combustion chamber ± where it is perfectly mixed. ¯t ignited by the hot compressed air contained therein.
The arrangement is such that the fuel inlet valve 14 is open during part of the suction stroke, in the case of an engine operating in a four-stroke cycle or during the discharge stroke, in the case of an engine operating in a four-stroke cycle or during the discharge stroke. the case of an engine operating on a two-stroke cycle. The valve can be adapted to open automatically by the pressure difference prevailing inside the cylinder and in the fuel system, or it can be arranged to be mechanically actuated by the engine. When the valve is in the open position, it allows a small amount of fuel to flow into line 13.
The point at which the fuel encounters air moving at high speed through the piping system and the moment of ignition can be
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can be adjusted according to the length of the extension 11 of the piston, on which will depend the Point of the stroke in which the free space is divided, and also the beginning of the transfer of the fast moving air and the driven fuel because this one.
The degree of fuel supply to chamber 9 can be adjusted by varying the free space left by extension 11 in cavity 10 and by the proportions of pipes 12 and 13. The quantity of fuel admitted per cycle can be adjusted. by appropriate limitation of the lift and / or the opening period of the fuel valve, this being done either by manual adjustment or by a regulator, as will be described below.
Fig. 2 shows a modified form of the fuel valve similar to that shown in FIG. 1, but which has an additional sleeve 29 permitting adjustment and locking of the edge and the play through the furring strips 30 thus making a precise tolerance of the copper gasket 26 superfluous. between the arrangement of fig.2 and that shown in fig. 1 is that the air and fuel ports are provided in the sleeve 29, which facilitates their cleaning without requiring the removal of the cylinder head.
Fig. 3 shows another form of fuel valve which makes use of the same elements as that shown in FIG. 1 except seat
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valve 31. This is of the type bored through and through and may have a conioue inlet in order to promote the increase in air speed.
This valve is easy to clean and does not require precise clearances for its operation. fig. 4 shows an inwardly opening valve applied to an engine of the type shown in. the. fig. 1; the space at the lower end of the. When the valve is open, the valve is supplied with fuel, this space being connected to the free space of the engine by lines 12 and 13.
Fig. 5 shows a codified form of an outwardly opening valve, in this case the valve 13 is placed closer to the center of the cylinder thus allowing the mounting of a screwed nozzle 32 on the air and fuel line 13.
The constructional details of this valve are similar to those shown in any of figs. 1, 2, 3 or 4.
In the. modified form shown in Figs. 6 and 6a, there is provided a combustion chamber 33 of the slatted type which terminates an intake valve and an exhaust valve arranged ho rizontally opposite one another. In this case, the combustion chamber 33 is arranged in a cavity formed in the cylinder head 34 immediately above the extension 11 of the piston 3 and this combustion chamber is connected to the cylinder 2 by a pipe 35 in which is discharged fuel through the fuel valve 36.
In
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In addition, a small vertical groove 37 is provided on the fuel supply side, in the wall of the piston extension 11 and contributes to causing swirling, when the piston climbs to the top of its stroke and creates a different - this pressure during fuel injection through valve 36.
In the variant shown in fig. 7 and 7a, is shown an arrangement similar to. that of fig. 6 and 6a, but the extension 11 of the piston is offset in order to allow the arrangement of one or two valves 38 or 39 in the bottom of the cylinder head in the effective diameter of the piston.
Fig, 8 shows the system employed in fig.
6 applied to a two-stroke engine with induction with lights and with compression in the crankcase or with loading under pressure. The escapement may be of the type shown or be constituted by an opening made in the wall of the cylinder, as shown in dotted lines. The combustion chamber 33 is arranged in a cavity made in the cylinder head above the extension 11 of the piston, as in the case of FIG. 6, the combustion chamber being connected to the cylinder by line 35 which is supplied with fuel by valve 36.
A groove 37 is provided in the extension 11 of the piston on the side of the fuel supply, in order to contribute to the creation of the vortex as above.
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Fig. 9 shows a variant of the arrangement shown in FIG. 8 but in this case, it has been provided on one side of the cylinder, a spherical combustion chamber 40. This combustion chamber 40 is connected to the cavity 42 provided in the upper end of the cylinder, by the. line 41 receiving fuel through valve 43 which can be mounted in an inclined position as shown.
In the variant shown in Figs. 10 and 10a, the piston 3 is provided with a cavity 44 instead of an extension and the cylinder head is provided with an extension 45 which fits into the cavity 44, when the piston reaches the upper point of its stroke. In this case, the cavity 44 provided in the piston constitutes the combustion chamber which is connected to the cylinder by the pipe 46 receiving fuel through the valve 36, the pipe 46 leading to the. combustion chamber through the extension 45 of the cylinder head 47. This device is shown applied to a four-stroke engine provided with two valves 48 and 49 as shown, but it should be understood that it can just as well be applied, if desired., to a two-stroke engine
In fig.
11, there is shown a constant pressure diaphragm pump suitable for use with any of the motor arrangements shown in FIGS. 1 to 10, this diaphragm pump being actuated from the rocking lever 50 of the intake valve. In addition to the usual suction 51 and pressure 52 valves, the pump is provided with a shut-off valve 53 disposed between the other two valves as shown.
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The purpose of the safety valve 53 is to prevent fuel from entering the cylinder when the engine is stopped with the valve open and the intake valve open and hence the fuel intake valve.
The pump is arranged so that the shut-off valve 53 does not leave its seat before the fuel valve is closed. This is because there is a small overlap or play 54 on the intake rocker 50 after it has left the fuel valve rocker and before it enters. contact with the plunger of the pump, The fuel supply is made from a filter through the line 55 to the suction valve 51 and is supplied through the shut-off valve 53 and the discharge valve 52 to line 56 connected to the fuel valve *
Fig. 12 shows a somewhat similar arrangement but here the fuel valve is suitable for gravity feed. A similar safety device is provided by the shut-off valve 58.
A spring loaded ball valve 58 is incorporated in the fuel line arranged to pass fuel from the inlet line 59 to the line 60 connected to the fuel valve only when the latter is closed. This is done almost in the manner as in the arrangement shown in FIG. 12, the balance 50 and the rod 62 being released
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of the ball valve 58 until the fuel valve is closed.
A slight return spring 61 is provided in order to keep the balance 50 and the rod 62 constantly in contact and to avoid friction,
In fig. 13, a counterbalanced centrifugal governor has been shown which can be employed in combination with any of the arrangements shown in Figs. 1 to 12, in order to actuate a fuel supply switch device which can be incorporated in the fuel valve. In this figure, the connectors 63 represent the fuel line which connects the fuel supply, from the pump or the fuel tank, to the fuel valve.
This feed is regulated by the rotary valve 64 mounted at. the end of the arm 65 articulated on the connecting rod 66 which oscillates on the lever 67. The tail 68 of the latter is held against the member 69 by a spring 70, this member 69 being slidably mounted on the shaft 71 and controlled by the angled lever 72 which forms part of the regulator 73.
so that, when the latter is rotated above a predetermined speed, the lever 72 swings backward the member 69 along the shaft 71 thereby causing the lever 67 to oscillate in the direction clockwise so as to rotate the valve 64 and close the fuel line 63 by cutting off the fuel supply.
Fig. 14 shows a similar arrangement
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but, in this case, the governor bar 65 is coupled directly to an eccentric lever 74 for adjusting the engine by varying the lift of the fuel valve 75 in the manner already described in relation to FIG. 1.
CLAIMS.
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1. Internal combustion engine of the compression ignition type in which the combustion chamber is connected to the cylinder by a pipe system also supplied with fuel, whereby, when the piston approaches upper dead center, air is expelled through said duct system so as to carry a quantity of fuel into said combustion chamber
2.
Internal combustion engine of the compression ignition type in which the headspace of the cylinder is formed and arranged in such a way that when the piston approaches the top dead center, the latter divides the headspace into two sections, one of which is constitutes the combustion chamber proper, while the other is substantially swept by the piston but is in communication by a system of pipes with the divided combustion chamber.