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BREVET DTINVENT'ION
Procédé de fonctionnement de moteurs à combustion interne à deux.temps et.moteurs faisant application de ce procédé.
SOCIETE. ANONYME DES..USINES CHAUSSON
Des moteurs à combustion interne à deux temps connus comportent de nombreux inconvénients. Ceux dans lesquels le balayage est effectué en utilisant le mélange carburé préala- blement préparé par un carburateur et comprimé dans -le carter ont notamment une consommation élevée due aux pertes par l'échap- pement d'une partie du mélange. Ceux utilisant l'injection directe du combustible dans le cylindre à l'aide d'une pompe et un balayage par de l'air pur n'assurent pas la formation , d'un mélange homogène du combustible et de l'air, parce que ces éléments ne sont pas soumis aux conditions nécessaires de mou- vement, chaleur et temps le rendement est donc très faible en tenant compte de la consommation.
De plus, ces derniers
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moteurs nécessitent des accessoires nombreux etcompliqués, tels qu'injecteurs, un élément de pompe par cylindre, etc.
La présente invention remédie à. ces inconvénients en créant un procédé de fonctionnementde moteurs à combustion in- terne à deux temps dans lequel le balayage est assuré par de l'air pur, ce qui évite toute perte de combustible, le mélange combustible est formé en dehors du cylindre sous des conditions optima de mouvement, chaleur et temps, puis la distribution, tant du combustible que de l'air de balayage est effectuée pour chacun par un élément de refoulement unique quel que soitle nombre des cylindres, la proportion des deux éléments du mélange s'établissant dans la chambre de combustion du cylindre étant maintenue constante à tous les débits.
En outre, les moteurs réalisés sont particulièrement simples et par suite d'un prix de revient réduit.
Conformément au procédé de l'invention, le balayage esteffectué par de l'air pur amené en continu la lumièreou aux lumières contrôlées par le piston, puis un mélange explosif riche est forme dans une chambre de remisage par distribution continue de combustible dans une masse de mélange normal sous pression s'établissant daiscette chambre dans la préfère partie de la course de compression etle mélange riche ainsi formé est insufflé dans le cylindre sensiblement à ou peu avant la fermeture des lumières de balayage et d'échappement.
Dans un moteur appliquant ce procédé, la culasse du ou des cylindres comporte une chambre de remisage séparée de la chambre de combustion par une soupape qui est soulevée de son siège pendant une partie de la course de compression, un ajutage Injecte en continu un filetde combustible sous pression dans la chambre de remisage et une soufflerie refoule de l'air sous pression en continu vers les lumières dé balayage du cylindre.
Suivant une autre caractéristique, une turbulence, de préférence rotative, est imprimée tant au mélange riche insufflé de la chambre de remisage dans le cylindre pour le distribuer uniformément dans la masse d'air qu'il contient, qu'au mélange
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normal refoulé au début de la compression du cylindre dans la chambre de remisage pour atomiser le combustible liquide injecté en continu dans cette chambre.
L'invention s'étend d'ailleurs à, de nombreuses autre caractéristiques qui ressortent de la description détaillée qui suit.
Une forme de réalisation d'un moteur conformé à l'in- vention est représentée, à titre d'exemple, sur le dessin annexé..
La fig. 1 est une coupe élévation schématique du moteur .
La fige 2 est un plan etla fig. 3 une vue de profil d'une hélice de guidage des gaz.
La fig. 4 est une épure circulaire illustrant le procédé de fonctionnement.
La fig. 5 est un diagramme de la variation de pression se produisant dans la chambre de remisage.
Le moteur comporte un ou des cylindres 1 à chemise de refroidissement 2 un carter 3, un piston. 4, coulissant dans le cylindre et relié par la'bielle 5 au vilebrequin 6.
7 sont les lumières d'échappement et 8 les.lumières de 'balayage. La culasse 9 comporte, venue de fonderie, une chambre de remisage 10 'contrôlée par une soupape 11, dont la tige 12 ,est sollicitée par un ressort de compression 13 tendant à appliquer la soupape 11 sur son siège..L'ouverture de cette soupape est assurée par une came 14 à saillie 15 montée sur un arbre à cames 16.
Une hélice 17, représentée séparément aux fig. 2 et est placée au-dessus'de la soupape 11 dans le canal contenant cette soupape et faisant communiquer la chambre de remisage avecle cylindre. 18 désigne la bougie d'allumage. -
Une soufflerie 19, du type Root par,exemple, est montée- dans un carter fixé en 19 au côté du cylindre 1 et refoule de l'air sous pression par le canal 20 aboutissant à la lumière de balayage 8. Un papillon 21, monté ,sur un axe 22, contrôle
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l'admission 23 de la soufflerie.
Par ailleurs, une pompe à combustible 24 illustrée à titre d'exemple sous forme de pompe à engrenages, .recevant le combustible liquide du réservoir 25 par une canalisation 26 refoule ce combustible dans un canal 27 relié par une canalisation 28 à un ajutage 29 sa terminant par un gi- cleuf 30 débouchant dans la chambre du remisage 10. Une soupape de retenue, telle que bille 31 soumise à l'action d'un resmort 32 est placée dans un élargissement 33 de l'ajutage 29.
La chambre de refoulement 34 de la pompe 24 est shuntée par un canal de retour 35 communiquant avec le ,anal de refoulement 27 par un orifice 36 contrôlé par un poin teau 37 se vissant dans un taraudage 38 du corps de la pompe 24,
La tige du pointeau 37 peut être tournée par un bras 39 relié par une bielle à rotule 40 à une manivelle 41 d'un arbre hoxizontal 42 dont la, rotation est commandée par le levier 43 de l'accélérateur'.
L'arbre 42 agit par une timonerie,comportant par exemple le bras de manivelle 44, la notule 45, la bielle 46 etle bras 47, sur l'axe 22 du papillon 21 contrôlant l'admission d'air à la soufflerie 19. Une butée 48 limite le mouvement du bras 47 dans le sens de l'ouverture du papillon 21 etune butée 49 limite le mouvement de ce bras dans lésons de la fermeture du papillon.
Ce moteur fonctionne de la façon suivante : la soufflerie 19 refoule constamment de l'air com- primé vers le canal de balayage 20. De même, la pompe 24 refoule constamment du combustible liquide provenant du réservoir 25 vers le canal de refoulement 27.
Comme on le voit par l'apure de la fig. 4, en partant du point mort haut pendant la course motrice, l'échappement s'ouvre tout d'abord lorsque le fond du piston commence à'
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découvrir les lumières. 7 à leur partie supérieure, puis peu après, les lumières de balayage 8 s'ouvrent lorsque- le piston descend au-dessous de 8 L'air refoulé par la soufflerie 19 est alors projeté dans la chambre du cylindre qui est vigoureusement balayée par de l'air frais seulement, ce balayage se produisant sur un temps relativement long, comme on le voit par l'épure.
Lors de la remontée du piston, le balayage est poursuivi, puis presque simultanément se produisent l'ouverture de la-chambre de remisse, par soulè- vement de la soupape 11 de- son siège au moyen de la came 15, la fermeture des lumières de balayage 8 et la fermeture de l'échappement.
La chambre de remisage étant ouverte à un moment où la chambre du cylindre est encore en communication avec l'échappement et où, par conséquent, la pression régnant dans le cylindre est basse, le mélange sous pression supérieure se trouvait dans la chambre de remisage se propage rapidement dans l'intérieur du cylindre, de sorte que dès la fermeture de l'échappement, le piston effectue la compression de la charge ainsi introduite dans la chambre de combustion déjà remplie d'air de balayage.
Toutefois, l'ouverture de.la chambre de remisage avant l'a fermeture de l'échappement ne constitue qu'une "avance à l'insufflation" permettant de commancer aussitôt que possible le mélange de la charge qu'elle contient avec l'air contenu dans le cylindre, mais n'autorisant aucune perte de combustible par l'échappement qui se ferme avant que la charge arrive à ses lumières: Au cours de la compression, la soupape 11 reste ouverte pendant un temps prolongé, de sorte qu'il s'accumule dans la chambre de remisage 10 une nouvelle masse de mélange normal de combustion sous pression.
A une certaine distance du point mort haut, 42 du: .mouvement de la manivelle dans l'exemple indiqué, la.soupape 11 se ferme en séparant la chambre de remisse contenant une fraction de mélange 'normal- sous une certaine pression, de la chambre de combustion du cylindre, dans laquelle la compression
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continue. l'eu avant la fin de la course de compression, la bougie 18 produit en A l'allumage de la charge, ce qui provoque l'explosion repoussant le piston.
Le gicleur 30 débitant en continu un mince filet de liquide combustible dans la chambre de remisage 10, dès que la soupape 11 est refermée, la masse de mélange com- bustible emprisonnée dans cette chambre de remisage se trouve enrichie d'une manière continue par le filet de combustible ainsi débité, de sorte qu'àd la prochaine ouverture de la. soupape 11, c'est un mélange considérablement enrichi qui est insufflé de la chambre de remisage 10 dans le cylindre, pour s'y diluer dans la masse d'air pur alors contenue dans ce cylindre, afin d'y former le mélange dans la proportion voulue pour la combustion.
Chaque fois qu'un passage s'effectue à travers la lumière contrôlée par la soupape 11, par exemple lorsque le mélange enrichi contenu dans la chambre de remisage 10 passe dans le cylindre, un mouvement tourbillonnaire est Imprimé à ce mélange par l'hélice 17, de sorte qu'il est rapidement mêlé d'une manière intime à la masse d'air contenue dans le cylindre, De même, lorsqu'au cours de la remontée du piston, une partie du mélange soumis à, la compression passe dans la, chambre de remisage 10, avant la fermeture de la soupape 11 et la fin de la compression, la fraction de mélange sous pression intro- duite dans la.
chambre 10, reçoit de l'hélice 17 une turbu- lence rotative rapide particulièrement favorable à une distri- bution très uniforme du combustible liquide injecté par le gicleur 30, de sorte que le mélange enrichi.. insufflé de la chambre de remisage 10 dans le cylindre au moment de l'ou- verture de la soupape 11 ne contient plus aucune masse liquide, mais seulement un mélange riche uniforme dans lequel le combustible liquide se trouve à l'état de très fine division.
Oe mélange se présente donc sous une forme très favorable pour 'être lui-même distribué uniformément dans la masse d'air en cours de compression dans le cylindre sous l'action tourbillon-
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naire qui lui est de nouveau, imprimée par l'hélice 17
La fige 5 montre la variation de la pressiondans la chambre de remisage en fonction de l'ange de manivelle. Si l'on admet que la soupape Il est refermée au moment où la compression dans le cylindre a atteint 4 kg. au cm2 c'est un mélange sous cette pression qui se trouve emprisonné dans la chambre de remisage.
Lorsque cette chambre s'ouvre au début de la compression, c'est-à-dire à un moment ou l'échappement est encore ouvert, la pression régnant dans le cylindre étant faible, à savoir peu au-dessus de la pression atmosphérique, la charge contenue dans la chambre de.remisage est insufflée directement; dans le cylindre, de.sorte que la pression tombe dans cette, chambre, comme le montre la fig. 5, vers la fermeture de l'échap- pement, soit à 59 de rotation, après le point -mort bas. Dès que l'échappement est refermé, la pression s'élève de nouveau dans le cylindre et la chambre dé remisage est refermée à peu près à 138 après le point mort bas; au moment où la pression de compression a atteint environ 4 kg.
L'accélérateur 43- agit simultanément, par la timone- rie décrite ci-dessus, d'une part, sur le papillon 21 réglant l'admission d'air à la soufflerie de Root et, d'autre part, sur le pointeau 37 contrôlant.le retour du combustible par les canaux 36, 35. En conséquence, lorsqu'on appuie sur l'accélé- rateur pour ouvrir le papillon 21 en augmentant ainsi la quantité d'air refoulée par la soufflerie, on visse en même temps la tige du pointeau 37 dans le taraudage 38 pour obturer davantage l'orifice 36 en étranglant le retour de combustible liquide par le canal 35, oe qui a pour effet dé lever la pression de refoulement dans la canal 27 et le conduit 28 et, par suite, d'augmenter la quantité de combustible liquide injectée dans la chambre de remisage 10 par le gicleur 30.
On maintient donc ainsi un report constant des proportions d'air et de combustible liquide, quel que soit leur débit dans le cylindre...
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Ori signale tout particulièrement que les conditions requises, à savoir le mouvement, la chaleur et la durée, pour la formation d'un mélange carburé homogène sont remplies dans la chambre de remisage. Le mouvement est produit par l'hélice
17 la chaleur est due à la compression adiabatique (le gaz en mouvement est porté à environ 150 0 sous une pression de l'ordre de 4 kg. au cm2 et la durée estassurée par la somme des temps élémentaires suivants :fin de la course de compression, course de détente entière, écha.ppement, balayage, début de la course de compression, soit environ le temps mis par le moteur pour faire 3/4 de tout de manivelle.
La turbulence rotative rapide et permanente à l'in térieur de la chambre de remisage entraîne en continu le com- bustible liquide sortant du gicleur, qui se trouve ainsi fine- mentdistribué et vaporisé par la chaleur produite,la longue durée assurant la formation d'un mélange riche très intime.
Ce mélange riche insufflé dans le cylindre au début de la com- pression est animé d'un mouvement giratoire rapide autour de l'axe du cylindre;ce mouvement est encore accru par suite de projeté l'air induitde balayage/suivant un axe perpendiculaire, à celui du cylindre, l'ensemble de ces mouvements augmentant la tur- bulence et assurant la formation d'un mélange tonnant homogène.
Il y a lieu de faire observer que dans le moteur de l'invention le balayage est effectué uniquement avec de l'air pur ce qui élimine toute perte de carburant et réalise '-une
Importante économie vis-à-vis desmoteurs à. deux temps usuels, dans lesquels le balayage est effectué par le mélange carburé .
De plus, la masse de mélange gazeux riche formée dans la chambre de remisage se trouve refroidie dès qu'elle se dis- perse dans la, masse d'air frais amenée dans le cylindre par la soufflerie, ce qui abaisse la température de compression, en permettant d'augmenter le rapport volumétrique (à égal indice d'octane du carburant), on obtient donc une augmentation du rendement.
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En outre, le procédé de fonctionnement de l'invention permet de n'utiliser qu'un seul,élément de pompe d'injection, quel que soit le nombre de cylindres du moteur, alors qua dais tous les moteurs à injection antérieurs il fallait autant d'éléments de pompe qu'il y avait de cylindres.
Le moteur de l'invention., dans lequel le mélange tonnant se forme dans une chambre de remisage.sous une tempé- rature très nettement supérieure à la température de vaporisa- tion du carburant, remplit les conditions requises pour l'utili- sation de carburants moins volatils que l'essence, riches en alcool et même de l'alcool pur.
Par ailleurs, le démarrage et la mise en marohe à froid sont rapides, car le mélange tonnant homogène .peut être fermé dès les premiers tours,du moteur.
Diverses modifications peuvent être apportées à l'exemple de, réalisation représenté et décrit sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, la pompe à combustible liquide et la soufflerie peuvent être remplacées par tous autres éléments remplissant les mêmes fonctions d'une manière sensiblement équivalente: On peut notamment utiliser une pompe à membrane pour refouler le combustible à la place de la pompe à engrenage indiquée à titre d'exemple. La soupape 11 peut aussi être commandée par tous moyens appropriés.
L'invention est applicable tant aux moteurs mono- cylindriques qu'aux moteurs polycylindriques Dans ce dernier cas, il suffit d'une seule soufflerie de balayage et d'une seule pompe à combustible pour alimenter tous les cylindres.