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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A UN'MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A DEUX
TEMPS=, ET SON PROCEDE D'ET FONCTIONNEMENT.
La présente invention est relative à un moteur à deux temps, à injection de carburant et à allumage par étincelle, moteur fonctionnant suivant le cycle d9Otto; elle vise plus particulièrement un moyen de réalisation d'un moteur de ce genre à grande vitesse, et un procédé de fonctionnement de ce moteur.
La présente invention a pour objet principal un moteur à deux tempsà grande vitesse, fonctionnant conformément au cycle de combustion d'Otto,ce moteur pouvant fonctionner avec un rendement élevé et être commandé aussi bien aux charges réduites qu'à pleine charge; il évite en outre les inconvénients dûs à la perte de combustible pendant le balayage, ainsi qu'à l'auto-allumage sous l'effet du noyau des produits de combustion du cycle précédent. Le balayage de ce moteur s'effectue bien sous toutes les charges.
La présente invention a aussi pour objet un moteur à deux temps de ce genre,dans lequel on supprime l'inflammation spontanée et le cognement, quel,que soit le nombre d'octane ou de cétane du combustible utiliséo D'antres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-dessous et à l'examen du dessin annexée
On a constaté depuis longtemps davantage que présentent les deux courses motrices d'un moteur à deux temps sur la course motrice unique d'un moteur à quatre temps pendant deux tours de vilebrequin.
Cependant, dans les réalisations commerciales, les moteurs à allumage par étincelle à grande vitesse fonctionnant suivant le cycle d'Otto, tels que les moteurs d'automobiles et daéro planes, sont essentiellement des moteurs à quatre temps. Cela est dû. au fait que dans les moteurs à deux temps fonctionnant à pleine charge conformément au cycle d'Otto,avec un mélange de charge préformé ou obtenu à l'aide d'un carburateur, le balayage convenable provoque une perte de combustible avec les produits balayés et présente certains inconvénients causés par l'au-
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to-allumage du mélange combustible introduite auto-allumage provoqué par le noyau des produits de combustion du cycle précédent;
la charge réduite du mélange obtenue par étranglement lors du fonctionnement sous charge réduite ou au ralenti ne pouvait fournir le balayage nécessaire, si bien que la com- mande du moteur sous charge réduite était peu sûre et que le rendement était faible.
Le résultat net est quedans 1,'industrie., on a principalement limité le fonctionnement à deux temps aux moteurs Diesel de grandes dimensions à faible vitesse fonctionnant avec injection de combustible et allumage par compression, en donnant une combustion selon le cycle Diesel type, c'est-à- dire dans lesquels la combustion s'effectue sous pression pratiquement cons- tante pendant une partie sensible du début de la course motrice, cette com- bustion étant suivie d'une détente adiabatique.
On a obtenu de bons résul- tats avec des moteurs à gaz de grandes dimensions et à faible vitesse, et a- vec des moteurs combinés injection à gaz et à injection à combustible, utilisant l'allumage par étincelle; mais les moteurs de ce genre nécessitent des organisations spéciales de balayage d'air sous faible charge; ils utili- sent également une chambre de combustion ou boîte d'allumage auxiliaireà laquelle on envoie le gaz ou le combustible. Ces éléments compliquent la réa- lisation et augmentent le prix de tels moteurs; et, de plus., ils n'ont pas pu venir en concurrence avec les moteurs classiques à quatre temps et à gran- de vitesse utilisés pour l'automobile ou 1-'aéronautique.
Conformément à la présente invention, on obtient le fonctionne- ment à deux temps satisfaisant d'un moteur à allumage par étincelle à grande vitesse utilisant le mode de combustion suivant le cycle dOtto grâce à une combinaison nouvelle de caractéristiques dont certainesséparément, sont vieilles sous d'autres rapports.
Cette combinaison nouvelle de caractéristi- ques entraîne l'introduction d'une charge d'air complète ou non étranglée, ou d'air non mélangée avec une quantité de combustible suffisante pour en- tretenir la combustion et pour effectuer le balayage à chaque cycle, quelles que soient la vitesse et la charge du moteur,l'air étant introduit près d'u- ne extrémité du cyclindre, de manière à provoquer une turbulence rapide de l'air contenu dans ce cylindre, afin de repousser en avant de la colonne tour- billonnante d'air les produits de combustion dans 1-'orifice d'échappement voisin de l'extrémité opposée du cylindre, dans un système à équi-courant.
On introduit assez d'air pour provoquer un balayage sensiblement complet avant la fermeture du ou des orifices d'échappement; puis.. on ferme les orifices d'admission d'air après la fermeture des orifices d'échappement,lors de la course de compression du piston,pour produire dans le cylindre du moteur, à chaque cycle., une charge complète d'air de combustions, ou pour permettre la surcompression, si on le désire; puis.. on comprime cette charge d'air tour- billonnant pendant le déplacement ultérieur du piston lors de la course de compression, après la fermeture des orifices d'admission d'air, tout en main- tenant le tourbillonnement rapide de l'air comprimé.
A environ 75 à 30 de déplacement angulaire du vilebrequin avant le point mort haut du piston dans sa course de compression, on commence à injecter du combustible liquide dans une zone localisée de ce tourbillon d'air comprimés, de manière à char- ger de combustible un segment localisé de l'air tourbillonnant sur un côté de l'espace de combustion en forme de disque, lorsque l'air passe en tour- nant au delà du point d'injection de combustible.
Peu après le début de l'in- jection de combustibles, on enflamme électriquement par exemple au moyen d'une étincelle la première dose de combustible injectée;, à moins de 90 (mesurée dans le sens du mouvement tourbillonnaire à partir du lieu d'injection) du segment chargé et pratiquement dès la formation du mélange combustible de vapeur de combustible et d'aire par conséquent avant qu'il puisse se pro- duire un allumage prématuré non commandé. Cela donne le front de flamme type du mode de combustion selon le cycle d'Otto; ce front de flamme traverse le segment localisé de mélange en sens inverse du tourbillon d'air.
On conti- nue alors d'injecter le combustible liquide dans des parties localisées sui- vantes de l'air frais comprimés, qui tourbillonne devant le point d'injection, et immédiatement en avant du front de flamme mobile; il en résulte que l'on
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forme progressivement un mélange supplémentaire combustible de vapeur de com-
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bustible et d'air; qui est enflammé immédiatement par le front de flae en circulation et est brûle pratiquement aussi vite qu'il se forme,en dévelop- pant la puissance nécessaire lors de chaque cycle.
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L?instant du début de 191-n-jection du oombustible est coordonné avec la vitesse et la durée de 19înjectiong de manière à donner une élévation de pression de pointe à volume approximativement constant du mode de combus-
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tion conforme au cycle d'Otto tout près de la position de point mort haut du piston, qui subit alors pendant la course motrice une détente adiabatique jusque a couverture des orifices dséohappemento On ouvre ces orifices daém chappement vers la fin de la course motricep mais bien avant son achèvement et avant 1?instant de cette course motrice où les orifices d9admission d'air
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secuvrent, pour le balayage. fuisa le cycle se répète.
Pendant la phase du cycle correspondant à la combustion, les produits de la combustion s9'éloignent en tournant du front de flamme, alors que la masse d'air fraîchement comprimé s9approche en tournant de ce front de flamme.Le front de flamme en mouvement est ainsi limitée à l'arrière.,
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par une couche de ces produits de combustion et a l'avant, par une couche de gaz incombustible. Etant donné que la combustion commence immédiatement après le début de l'injection du combustiblelaquelle est réglée de maniè-
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re à ne charger qu'un segment limité du tourbillon d 9 a.
le mélange combus- tible de vapeur de combustible et d'air s'accumule, au moment de 1-'allumage positif commandé, en quantité insuffisante pour provoquer le cognement du mo-
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teur, quels que soient le nombre deoctane ou de cétane du combustible utilisée la volatibilité du combustible,dans de larges limites:, le taux de compres-
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sion, le rapport combustible-air du mélange et la densité du mélange com- bustible-air utilisé.
De méme9 étant donné que l'allumage positif commandé à lieu pratiquement dès la formation d'un mélange combustible, l'allumage prématuré intempestif est impossible, même si le balayage est incomplet.
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Par suite de 19introduction d'une charge d9air complète, quel que soit l'ef- fort, et de la durée sensible de la période du cycle réservée au balayage, obtient un bon balayage pour tous les efforts;, ce qui évite de manière effi-
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cace le danger d'allumage prématuré intempestif.
De plus9 étant donné que le front de flamme en mouvement est enfermé à tout moment pendant la phase de combustion entre deux couches incombustibles., et étant donné que le mélan-
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ge de vapeur de combustible et dair progressivement formé pendant 1?injee- tion se consume par la combustion sensiblement aussi vite qu9il se produite les gaz fortement comprimés et chauffés consistant en un mélange combustible de vapeur de combustible et d9air et susceptibles d'inflammation spontanée
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n9ont pas 1?occasion de s9acoumuler9 et le cognement est impossible.
L'invention est illustrée sur le dessin annexé qui en représente des modes de réalisation préféréxs et sur lequel s
La figure 1 est une coupe verticale partielle faite suivant 1-1 de la figure 2, représentant un moteur à deux temps à piston à mouvement al- ternatif, moteur construit conformément à la présente invention et dans le-
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quel les orifices d'adnission d9air ménagés dans la paroi du cylindre sont commandés par le piston et les orifices d'échappement disposés dans la culas- se du cylindre sont commandés par des soupapes à champignons extraînées par le moteur; la figure 2 est une coupe horizontale faite suivant 2-2 de la fi- gare 1;
la figure 3 est une coupe verticale dune variante de moteur du type à pistons horizontaux opposés, réalisée conformément à la présente inven- tion ;
La figure 4 est une coupe verticale partielle semblable à celle de la figure 1, représentant une autre variante dans laquelle'les orifices
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d'admission dair sont disposés dans la culasse et sont commandés par des soupapes d'admission à rebord, les orifices d'échappement ménagés dans la paroi du cylindre étant commandés par le piston; la coupe est faite sui- vant 4-4 de la figure 5;
La figure 5 est une coupe horizontale faite suivant 5-5 de la figure 4;
La figure 6 représente en coupe verticale partielle9 semblable aux figures 1 et 4, une autre variante, dans laquelle la culasse comporte un orifice d'admission d'air axial commandé par une soupape à champignon du type à ailettes et les orifices déchappement ménagés dans la paroi du cylindre étant commandés par le piston; cette coupe est faite suivant 6-6 de la figure 7;
La figure 7 est une coupe horizontale faite suivant 7-7 de la fi- gure 6;
La figure 8 est une coupe verticale partielle d'un moteur sans sou- papes à deux temps,conforme à l'invention, la coupe étant faite suivant le plan 8-8 de la figure 9;
La figure 9 est une coupe horizontale suivant 9-9 de la figure 8;
et; la figure 10 est un diagramme typique pressions-volumes du moteur conforme à l'invention.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté en 12 le cylindre du mo- teur avec sa chemise de refroidissement 13, son piston 14 et sa bielle 15 qui aboutit au vilebrequin classique non représenté. Le cylindre est pourvu de deux orifices ou lumières d'échappement 17 commandés par des soupapes à cham- pignon 18, elles-mêmes manoeuvrées de manière classique par l'intermédiaire d'une commande appropriée, par le vilebrequin du moteur par arbre à cames et culbuteurs. Les orifices d'échappement 17 débouchent dans des tubulures d'échappement 19 aboutissant à un collecteur commun d'échappement. Le cy- lindre 12 est pourvu, sur sa circonférence, d'une série d'orifices ou lumiè- res d'admission d'air 20 traversant sa paroi et communiquant avec un collec- teur d'admission 21.
Ainsi qu'on l'a représenté, les orifices 20 sont situés préside l'extrémité du cylindre opposés aux orifices d'échappement 17, et ils se trouvent un peu au-dessus de la position du point mort bas du piston 14, à la fin de sa course motrice. Ainsi., le mouvement alternatif du pis- ton commande l'ouverture et la fermeture des orifices d'entrée d'air, a- lors que 1?entraînement par cames et culbuteurs commande les orifices d'échap- pement; ainsiles réglages dans le temps des orifices d'échappement et d'ad- mission sont indépendants 1'un de l'autre,mais synchronisés avec le fonction- nement du moteur.
En général, on règle les orifices d'échappement 17 de manière à ce qu'ils s'puvrent environ 55 à 80 avant la position du point mort bas du piston., pendant sa course motrice. Ainsi, les orifices d'admission 20 commen- cent à s'ouvrir après l'ouverture des orifices d'échappement, lorsque le pis- ton continue sa course motrice, cette ouverture commençant généralement en- viron 45 à 65 avant le point mort bas. Ainsi que le montre plus particuliè- rement la figure 2, les faces latérales de chacun des orifices d'admission 20 sont inclinées par rapport au rayon du cylindrecomme indiqué en 22, pour donner à 1 -air pénétrant dans le cylindre un mouvement dont la direction est voisine de la tangente. Ceci provoque dans le cylindre un tourbillon d'air à grande vitesse dans le sens de la flèche 23.
La masse d'air tourbillonnant monte sous forme de colonne dans le cylindre;, à la suite de 1-'ouverture des orifices dadmission 20, en chassant les produits de combustion du cycle pré- cédent à 1-'extérieur de ce cylindre par les orifices d'échappement 17 dans un trajet à équi-couranto L'existence de plusieurs orifices d'évacuation 17,
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combinée à 19a(3ù!cn de stratification de la masse d9air en turbulence qui s9élèvA- sous forme d9une colonne et qui empêche dans une grande mesure Pair qui rentre de se mélanger de façon appréciable aux produits de la combustions,
ainsi que la régulation indépendante du réglage dans le temps des orifices
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d.9écmppement et d.9admissions pennettent dobtenir un balayage pratiquement complet du cylindre dans chaque cycle quels que soient l'effort ou la vitesse du moteur.
Lors de la course de retour de compression du piston 14, le sys-
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tème de cames ferme les orifices d?échappement t'7 environ 35 à 45 après le point mort bas et avant que le piston ait de nouveau recouvert complètement les orifices 20 d9adm.e.on d 9 air Au moment où les orifices d9échappement se fermenta la colonne ascendante d.9air tourbillonnant a atteint le niveau de ces orifices dchappement et a ainsi chassé du cylindre pratiquement tous les produits de combustion, dans le collecteur d9éehappementa De façon générale, Inorganisation est telle que le piston 14 ferme les orifices d'ad- mission 20 lorsque le vilebrequin a parcouru environ 10 à 20 après la ferme-
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ture des orifices d9cl?appenento Evidemment dans cette réalisation, lorsque le piston commande les orifices d9admieeion 20,
la fermeture de ces orifices après le point mort bas se produit après un laps de temps égal à celui compris entre leur ouverture et ce point mort bas, e'est-à-dire, de façon générales, après environ 45 à 6511 comme on 19a indiqué ci-dessus. Mais, de toute façon, les orifices d.9échappement s9ouvrent, d9abord pendant la course motrice et se ferment d9abord pendant la course de compression suivante; la commande indé- pendante permet aux deux jeux d'orifices de rester ouverts pendant une pério-
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de sensible du cyole9 période correspondant à un déplacement angulaire du vilebrequin de laordre de 100 à 1200 ou plus9 ce qui assure un bon balayage et une charge d"air complète, même dans les moteurs à grande vitesse.
En laissant les orifices d9admission d9air 20 ouverts pendant un certain temps lors de la course de compression qui suit la fermeture des orifices d9échappement, on assure pour chaque cycle une charge complète dair dans le cylindre, quel que soit 12' effort du moteurs par suite de la force vi- ve de 1?air pénétrant depuis le collecteur 21 dans le cas où l'cn Réutilise
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pas de surcompression. Quand le collecteur 21 est relié à un surcompresseUT9 l'avantage du retard entre la fermeture des orifices d9happeaent et des ori- fices d'admission est encore plus prononcé.
Lorsque le piston 14 continue son déplacement dans la partie de la course de compression qui suit la ferme-
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ture des orifices d'admission d9air 20, la charge d9a!r tourbillonnant dans le cylindre est comprimée dans espace de combustion 25 en forme de disque compris entre le cylindre et le piston. De pluson maintient pendant cette
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période un mouvement tourbillonnant d"air comprimé tel que la vitesse de ro- tation par minute de 19 air soit égale à plusieurs fois, par exemple 6 fois la vitesse de rotation par minute du moteur vers la fin de la course de com- pression.
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Une tuyère d"inject:1.on de combustible 26 traverse une ouverture appropriée 27 pratiquée dans la culasse du cylindre etcomme on l'a représen-
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té est orientée de manière a diriger le jet tangentiellement de façon gér±- rale, à l'intérieur de 19 vapaoe de combustion 25 en forme de disque.9 dans 3e sens du tourbillon d9ai:c.
On comprendra aucune pompe à combustible convena- ble, entraînée par le moteur de manière classique, alimente en combustible la tubulure d.9Ljection 28 pendant des périodes commandées du cycle du mo- teur, sous une pression d" environ 35 à 100 kgf cm2 ou plus; on comprendra a;#S= si que la tuyère d'injection de combustible 26 est munie du pointeau habituel commandé par la pression? pointeau qui s90uvre sous la haute pression d9ali= mentation du combustible pendant la. période d?injection et qui provoque 1in- jection du combustible dans 19espace de combustion 25, à 19ure des extrémités de cet espace, sous la forme d'un jet 29 finement atomisé.
Par opposition avec le fonctionnement des moteurs Diesel à deux temps dans lesquels on in- jecte le combustible lorsque le piston se trouve près de son point mort hautp par exemple, environ 18 à 10 avant ce point mort haut, pour compenser le re-
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tard à l9al.n,ge9 et où 19all=age est assuré par ompression9d.9où il résul- te que les gouttelettes combustibles plus ou moins dispersées dans l'espace
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de combustion brûlent lentement en produisant une combustion sous pression approximativement constante pendant une durée sensible au début de la cour- se motrice, conformément à la présente invention, on commence l'injection à environ 75 à 30 du déplacement angulaire du vilebrequin avant le point mort haut.
De plus,¯on règle l'injection de manière quelle ne charge qu'un segment localisé de la masse dair tourbillonnant de 1-'un des côtés de l'es- pace de combustion, et on enflamme de façon positive ce segment près du point d9injection du combustible,c'est-à-dire à moins de 90 du mouvement tour- billonnant à partir du point d'injection, au moyen d'un allumage électrique commandé de façon positive.
Dans ce but,on monte dans la paroi du cylindre une bougie d'al- lumage 30,dont les électrodes 31 se trouvent disposées près de la périphérie de l'espace de combustion 25. la bougie 30 est reliée par un conducteur 32 à un circuit d'allumage classique qui fonctionne en synchronisme avec le mo- teur et produit aux électrodes 31 une étincelle, au moment où la première quan- tité de combustible injectée par la tuyère 26 a formé un mélange combustible de vapeur de combustible et d'air et est donc susceptible de s'enflammer.
On voit ainsi que la position de la bougie 30 est liée à la position de la tuyère 26 et à la vitesse du tourbillon d'air, de manière à se trouver dans la zone du segment localisé chargé où le mélange combustible de vapeur de combustible et d'air se forme d'abord. On obtient un fonctionnement très sa- tisfaisant avec l'organisation représentée où les électrodes 31 font un angle au centre de plus de 20 et de moins de 90 , et de préférence d'environ 30 à 45 , avec le point d'injection du combustible. De plus, on oriente de pré- férence la tuyère 26 de manière à envoyer un jet en éventail ou en cône, dont le bord extérieur vient tout auprès des électrodes 31.
Etant donné que le bord extérieur du jet est généralement plus diffus, le tourbillon d'air entraî- ne cette partie du combustible et la vaporise rapidement en formant le mélan- ge combustible qui vient pratiquement en contact avec les électrodes 31 dès qu'il se forme. Dans l'organisation représentée, l'apparition de l'étincelle sur les électrodes 31, après un laps-de temps correspondant à un déplacement angulaire du vilebrequin d'environ 4 à 10 depuis le début de l'injection assure l'allumage, la flamme se répandant alors rapidement dans le segment localisé chargé en produisant le front de flamme indiqué en 34.
On comprendra que, dans ce cas, on obtient une combustion pa- reille à celle d'un mélange combustible préformé, semblable à celui des mo- teurs à carburateur fonctionnant conformément au cycle d'Otto, tels que les moteurs classiques d'automobile et d'avion, et que cette combustion est ab- solument différente de la combustion Diesel. Cependant, au lieu que l'espa- ce de combustion 25, se trouve rempli, ou sensiblement rempli, au moment de l'allumage, avec un mélange de combustible préformé, ce qui donnerait un front de flamme sphérique en mouvement traversant le mélange combustible en s'éloignant du point d'allumage, seul un petit segment localisé se trouve en face de la bougie 30 au moment de l'allumage.
Ainsi, le front de flam- mes se répand dans ce segment combustible et traverse, en sens inverse du tourbillon d'air, des parties successives du mélange qui se forme juste en avant dudit front lorsque l'injection se poursuit. Les premiers produits de combustion indiqués en 35 tournent avec la masse tourbillonnante en s'é- loignant du front de flamme 34 quand l'air comprimé fraîchement chargé tour- ne en s'approchant de ce front de flamme. Le front de flamme 34 établi tend à se rapprocher de la tuyère 26, mais, en réalité, le mouvement tourbillon- nant rapide qui a lieu dans la chambre de combustion, et le fait que le seg- ment chargé localisé le plus proche de la tuyère est trop riche pour s'en- flammer interdisent ce rapprochement.
Par conséquent, le front de flamme 34 peut rester à peu près stationnaire par rapport à la paroi du cylindre, à la tuyère de combustible et à la bougie d'allumage, bien qu'il traverse une couche mince de mélange combustible qui se forme juste devant lui dans la combustion suivant le cycle d'Ottoo Etant donné que, au moment de l'allu- mage, il ne s'est pas formé assez de mélange combustible dans le cylindre pour que ce mélange subisse un auto-allumage ou un allumage prématuré, on é- vite ces inconvénients.
De plus, à aucun instant pendant la période de com-
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bustion d'un cycle quelconques le front de flamme n9emaagasTUe un volume de mélange combustible non brûlé suffisant pour provoquer 19anto-allumages et on évite complètement tout cognement, quel que soit le nombre d9octane ou de cétane du combustible utilise.
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Bien entendu, de manière classique, la pompe à combustible commas- de la vitesse et la durée dinjection du combustible pendant chaque cycle.
De plus, si lon fait commencer 19injection suffisamment tôt dans le cycle avant le point mort haut, si 1?on règle la vitesse d'injection et la réparti- tion du combustible injecté à travers la masse d'air tourbillonnant d'un cote de l'espace de combustion pour obtenir la proportion désirée de combustible
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et d9. 9 et si l'on règle la durée d'injection en tenant compte de la -vites- se du mouvement tourbillonnaire de l'air pour charger la proportion de la mas- se d'air nécessaire pour l'effort particulier supporté par le moteur, la pres- sion de pointe de la combustion augmente près de la position correspondant au point mort haut du piston dans un fonctionnement type suivant le cycle d'Ot- to.
On a représenté ces conditions de manière plus particulière sur la figu- re 10, qui est un diagramme type pressions-volumes du moteur à deux temps conforme à la présente invention. Ainsi, le nombre de référence 36 indique la comparaison adiabatique de la masse d'air en turbulence à la suite de la fermeture des orifices 20 dadmission d9air. Le nombre de référence 37 indi- que le point de cycle, sensiblement avant le point mort haut, où se produit
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l'allumage et le début de la combustione l'augmentation rapide de pression qui en résulte étant indiquée en 38 jusqu'au point mort haut 39p et l'augmen- tation de la pression de pointe 40 se produisant très vite après ce point mort haut.
Cela signifie qu'environ les deux tiers de la combustion ont eu lieu au point mort haute de sorte que l'augmentation de la pression de pointe pousse le piston de manière plus efficace dans sa course motrice. La combus- tion est sensiblement complète au point 41 de la course motrice et elle est
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suivie dune détente adiabatique 42 jusqu'au point 43 où les soupapes d9échap- pement s'ouvrent et diminuent rapidement la pression, comme on l'a indiqué en 44.
On doit comprendre que l'on peut modifier et coordonner la forme
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du jet 2.99 19intensité combustible du jet et la vitesse du tourbillon d'air suivant les distances entre la bougie et l"extrémité de la tuyère, afin d9ob- tenir le fonctionnement désiré sans cognement. D'une façon générale;, on peut
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dire que l"angle au centre compris entre la pointe de la tuyère et les élec- trodes de la bougie doit être supérieur a environ 20 et ne pas dépasser en- viron 90 o De cette manière, le mélange de vapeur de combustible et d'air s9al lume presque aussitôt qu'il se forme et avant que le combustible injecté ait la possibilité de se mélanger avec 19airs dans une partie sensible de 19espa- ce de combustion.
Par conséquente ce mélange combustible de vapeur de combustible
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et d'air ne se fait que dans une zone de 19espace de combustion localisée près de la bougie 30,et ce mélange est entouré et amorti à l'arrière par de l'air ou des produits de combustion incombustibles, et à l'avant, du cote de la tuyè-
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re par un mélange trop riche pour être combustible.
En caractérisant 1" espa= ce de combustion 25 par l'expression "en forme de disque on comprendra que l'on utilise ce terme dans un sens large, et qu'il désigne un espace de combustion dont la section a une forme générale circulaire en section transversale telle que celle produite par une figure géométrique tournant sur son axe, mais que sa section axiale peut avoir des formes variées par suite de la forme d9assiette ou de couronne du piston, de la culasse du cylindre, ou de ces deux organes.
Lors du fonctionnement du moteur représenté sur les figures 1 et 2, si 1?on commence au moment où le piston descend pendant sa course motri-
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ces les soupapes d3échappement 18 s'ouvrent de préférence environ 60 avant le point mort bas. Les produits de combustion s?échappent par les passages d'échappement 19 jusqu'au collecteur dJ1échappement" en diminuant ainsi la pression au-dessous de celle du collecteur 21 d9admisslon dairo Environ 50
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avant le point mort bas, les orifices d'admission d9air 20 commencent à s-lou- vrir, et ils restent ouverts jusqu'après la fermeture des orifices d'échappe- ment 17, environ 40 après le point mort bas.
Pendant cette période prolon-
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gée du cycle,, la colonne ascendante dsair tourbillonnant repousse devant el- le les produits de combustion résiduels en les faisant passer par les orifi- ces 17 jusqu'aux passages d"échappement. Puis le piston ferme les orifices d'admission 20, 50 après le point mort bas., et la masse tourbillonnante d.9air restant dans le cylindre est alors comprimée dans l'espace de combustion 25, à peu près au momenet du début de 1?injection du combustible pendant la course de compression, ce qui correspond sensiblement à la position des éléments re- présentés sur la figure 1.
Pour le fonctionnement à puissance maximum à plei-
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ne charge le début de l9i.njection peut avoir lieu environ 50 avant le point mort haut, la combustion commençant presque immédiatement et l'injection du- rant environ 55 à 60 , suivant la vitesse du tourbillon d.9air" afin de char- ger de façon sensiblement complète tout le tourbillon d-air du cylindre pen- dant que ce tourbillon fait un tour. Puis le piston est repoussé dans une nouvelle course motrice et le cycle recommence.
La figure 3 représente une variante de réalisation de la présente invention comportant un moteur à pistons opposés à équi-courant. Ainsi
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qu.9 on 1-'a représenté, un cylindre horizontal allongé 50 est muni, près d'une de ses extrémités,d'une série circonférentielle d'orifices inclinés 51 d'ad-
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mission d.9air permettant de donner à l'air un mouvement tourbillonnant à grande vitesse et formant une colonne ascendante comme on l'a décrit précé- deument. Ces orifices sont commandés par un piston à air 52, dont la bielle 53 est reliée de manière classique à un vilebrequin non représenté, disposé à gauche du cylindre. A son extrémité opposée,le cylindre 50 est également muni d'une série d'orifices droits d'échappement 54.
Ces derniers- sont commandés par un piston déchappement 55,dont la bielle 56 est reliée à un deuxième vilebrequin, non représenté, disposé à droite du cylindre. Bien entendu, les deux vilebrequins sont reliés par des engrenages appropriés à un arbre de commande commun,de manière classique,si bien que,lors de la course motrice lorsque les pistons s'éloignent l'un de 1-'autre, ees deux pistons transmettent la puissance à l'arbre à commander commun.
Au centre du cylindre et en face de l'espace de combustion 58 en
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forme de disque, est montée, dans un bloc-support 59, une tuyère d.9injection de combustible 60 orientée de manière à injeëter.2ff'Qollútfblëans 19 espa- ce de combustion 58 à peu près tangentiellemeùÉlJàà5.ààélÉià'"àÉÉs du tourbil- lon d'air indiqué par la flèche 610 Dans un'support approprié du cylindre 50 est également montée une bougie d-'allumage 629 dont les électrodes 63 sont placées près de la périphérie de 1-'espace de combustion 58 en aval de la poin= te de la tuyère 60, dans la position relative décrite ci-dessus pour les fi- gures 1 et 2. Par son vilebrequin, le piston d'échappement 55 est relié au piston 52, de manière à le mener sur environ 10 à 20 et,de préférence, 15 ,du déplacement angulaire du vilebrequin.
Cela signifie que le piston 55 atteint son point mort haut peu avant le piston à 'air 52, par suite de l'avance angulaire indiquée. Cependant le déplacement longitudinal réel des pistons du voisinage de la position du point mort haut est relativement lent par rapport au déplacement angulaire du vilebrequin, de sorte que le piston
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d-'échappement ne s'est déplacé vers l'extérieur dans sa course motrice que d'une faible distance au moment où le piston 52 atteint le point mort haut; puis les deux pistons se déplacent vers l'extérieur en séloignant l'un de 1,'autre pendant la course motrice.
Lors du fonctionnement de cette variante, si 1-'on suppose que les pistons se déplacent vers l'extérieur pendant leur course motriceg le
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piston d'échappement 55 découvre d'abord les orifices d'échappement 54 en- viron 55 à 80 avant le point mort bas de la course motrices, ces valeurs an- gulaires se rapportant au point mort bas du piston à air 52. Environ 10 à
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20 plus tard, le piston 52 découvre les orifices 51 d"admission d'air, après quoi la colonne d'air tourbillonnant se déplace vers la droite dans un tra- jet à équi-courant dans le cylindre et refoule devant elle les produits de
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combustion en les faisant passer par les orifices d9échappement 54.,
jusqu'au
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moment où le piston d'échappement 55 revient dans sa course de compression et ferme de nouveau les orifices 54, Cela se produit environ 25 à 45 'après le point mort bas du piston 52; puis ce dernier ferme les orifices dadmis- sion dair environ 35 à 65 après la position correspondant au point mort bas.
En continuant à se rapprocher 1?un de l'autre, les pistons compriment le tour- billon dair tout en maintenant son mouvement tourbillonnant à grande vites-
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seo Puis 1?injection du combustible et 1"allumage par étincelle se produi- sent de la manière décrite ci-dessus en relation avec les figures 1 et 2, afin de produire la combustion sans cognement suivant le cycle dOtto ainsi quon l'a décrit précédemment. Dans la position représentée sur la figu- re 3, les pistons se trouvent juste avant le point mort haut du piston à air 52, à peu près à la fin de l'injection de combustible, le piston 55 ayant commence à se déplacer vers l'extérieur dans sa course motrice.
Au lieu de commander les orifices d'admission dair par le piston, le trajet équi-courant de la colonne tourbillonnante d'air vers les orifices d'échappement étant commandé par des soupapes à champignon montées dans la culasseon peut utiliser une organisation inverse représentée sur les figures 4 et 5. Ainsi qu'on l'a représentég le cylindre 70 est muni d'une série circonférentielle d'orifices droits d'échappement 71 disposés un peu au-dessus du bas de la course du piston 72. Deux soupapes d'admission
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d'air !39 munies chacune d'un rebord 74 s'étendant sur z' de la périphérie de la soupapesont montées dans la culasse du cylindre et commandées par un mécanisme classique à culbuteurs entraîné par le moteur.
Les rebords sont disposés symétriquement sur les soupapes placées des deux côtés opposés de l'espace de combustion 75 en forme de disque, les extrémités de chaque re- bord se trouvant sur un rayon du cylindre (figure 5), si bien que 1-'air qui entre doit tourbillonner à grande vitesse dans le sens de la flèche 76.
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Une tuyère deinjection de combustible 77 est montée dans la paroi latérale du cylindre 70; elle est orientée de manière à projeter un jet tan-
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gentiel à l9espace de combustion 76 dans le sens du tourbillon dair. Une bougie d9allumage 78 portant des électrodes 79 est également montée dans la paroi latérale du cylindre 70 en aval de la tuyère 77 dans la disposition re- lative décrite ci-dessus à propos des figures 1 et 2.
Ie fonctionnement de cette variante est essentiellement le même que celui de Inorganisation des
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figures 1 et 29 le piston 72 ouvrant les orifices d9échappement 71 pendant la dernière partie de sa course motrice, puis le mécanisme à culbuteurs ouvrant la soupape dadmission d'air 73 avec un retard denviron 10 à 20 sur louver-
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ture des orifices d2échappement, et le piston fermant les orifices d'échappe- ment au début de' sa course de compressions, un peu avant la fermeture des sou- papes d9admission.
Dans ce cas,le flux à équi-courant' provient de la culas- se et se dirige vers l'extrémité opposée intérieure du cylindre, ce qui four- nit dans chaque cycle à la colonne dair frais qui entre en tourbillonnant un laps de temps supplémentaire pour.balayer le cylindre et refroidir le nez de la tuyère 77 et les'électrodes 79. La combustion sans cognement se pro- duit de la manière décrite précédemment à propos des figures 1 et 2, le ré- glage dans le temps de l'injection et de l'allumage par étincelle étant ré- glé de manière à augmenter la pression de la combustion suivant le cycle
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d9Otto lorsque le piston 72 s'approche de son point mort supérieur.
Les figures 6 et 7 montrent une nouvelle variante de ce dernier mode de réalisation de l'invention. Ici encore, le cylindre 80 est muni d'u- ne série circonférentielle d'orifices droits d'échappement 81 placés un peu au-dessus du bas, ou partie intérieure, de la course du piston 82; et le cy-
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lindre porte à hauteur de 19espace de combustion 83 en forme de disque une tuyère tangentielle d9injection du combustible 84 et9 sur sa périphéries, une bougie d9allumage 85 munie d'électrodes 86 placées en aval de la tuyère 84 dans les positions relatives des figures 4 et 5. Dans ce cas, cependant, la culasse ne comporte qu'une soupape d'admission d'air 87 disposée suivant son axe et munie de plusieurs ailettes incurvées 88.
Lorsque la soupape 87
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s9ourr ee les ailettes incurvées 88 produisent dans l'espace de combustion 83 un tourbillon d'air à grande vitesse se déplaçant dans le sens de la flèche
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89. Cette construction convient bien pour des cylindres de faible diamètres dans lesquels il suffit que les dimensions de la culasse correspondent au dia- mètre que doit avoir la soupape unique d'admission d'air 87 pour donner un bon rendement volumétrique. Le fonctionnement de ce mode de réalisation de moteur à deux temps à équi-courant est le même que celui qui a été décrit à propos des figures 4 et 5.
Bien que dans les modes de réalisation décrits ci-dessus on injec- te le combustible selon la tengente au tourbillon d'aircela n'est pas indis- pensable. Par exemple,on peut injecter le combustible radialement, ou à tra- vers le tourbillon d'air, ou l'injecter en sens inverse de ce tourbillon. Ces modifications nécessitent que la vitesse d'injection et la forme du jet de combustible correspondent à la vitesse du tourbillon d'air, au diamètre du cylindre et aux positions relatives de la tuyère de combustible et de la bou- gie d'allumage,afin que l'allumage de la première dose de combustible injec- té se produise pratiquement dès que cette dose a formé un mélange combustible de vapeur de combustible et d'air.
On modifie aussi la forme du jet pour que le tourbillon d'air se charge de la façon uniforme désirée, suivant l'empla- cement de la tuyère et le sens dans lequel elle produit l'injection. On in- jecte le combustible dans une zone étroite située en avant du front de flam- me dans le sens de son mouvement par rapport au'tourbillon d'air.
Les figures 8 et 9 représentent encore une autre variante du moteur à deux temps à équi-courant conforme à l'invention, cette variante pouvant s'appliquer notamment à des cylindres de plus grand diamètre. Cette variante utilise une injection radiale se produisant à partir d'une tuyère axiale de combustible dans le cas d'un moteur sans soupape, dans lequel la chemise -tiroir commande à la fois une série circonférentielle d'orifices d'é- chappement et une série circonférentielle d'orifices d'admission d'air ména- gés dans la paroi du cylindre au voisinage de ses extrémités opposées.
Si l'on se reporte aux figures 8 et 9, on voit qu'on y a indi- que, par le chiffre de référence 90, le cylindre comportant un piston 91 et une bielle 92 se raccordant au vilebrequin habituel (non représenté). Le cylindre 90 est pourvu d'une série circonférentielle d'orifices d'échappement 93 communiquant avec un collecteur d'échappement 94, situé quelque peu au- dessus de l'extrémité inférieure, ou intérieure de la course du piston 910 Le cylindre 90 est également pourvu, au voisinage de son extrémité opposée et à l'opposé de l'espace de combustion 95 en forme de disque, d'une série cir- conférentielle d'orifices d'admission d'air 96 inclinés.
Non seulement, dans ce cas, les parois latérales des orifices 96 sont inclinées pour donner à l'air son mouvement tourbillonnaire indiqué par la flèche 97, mais la surface supé- rieure indiquée en 98 est également inclinée de manière à former un orifice triangulaire.
Une chemise 99 est ajustée dans le cylindre 90 de manière à pou- voir y glisser et y tourner avec précision; cette chemise 99 est munie d'une série circonférentielle d'orifices droits d'échappement 100, de forme carrées et d'une série circonférentielle d'orifices inclinés d'admission d'air 101 de forme triangulaire. Les orifices d'admission d'air 96 communiquent avec le collecteur habituel d'admission d'air 102. La culasse 103 comporte une gor- ge circulaire 104 permettant le mouvement alternatif de la chemise 99.
La chemise 99 est mue en synchronisme avec le moteur et commande l'ouverture des orifices d'échappement 93 et 100, et celle des orifices d'ad- mission d'air 96 et 101 aux instants convenables du cycle, tel qu'on l'a dé- crit précédemment. Dans le mode de réalisation particulier représenté, on obtient cette ouverture grâce à un arbre de commande 106 entraîné par le mo- teur et portant un pignon hélicoïdal 107 engrenant avec un pignon hélicoïdal 108 monté sur l'arbre mené 109 qui porte un excentrique 110.
A son côté, l'excentrique 110 porte un doigt 111 muni d'un galet 112 s'ajustant libre- ment à l'intérieur d'un logement 113 faisant partie intégrante de la chemi- se 99. On comprend que, lorsque l'arbre mené 109 tourne, le doigt d'excen- trique 111 tourne autour de l'axe de cet arbre 109 et donne simultanément
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à la chemise 99 un mouvement alternatif et un mouvement de rotationl'ampli- tude de ces mouvements dépendant du décalage du doigt 111.
-Vers le haut et le bas de la course du doigt 111, lorsque celui-ci se déplace essentiellement perpendiculairement au plan de la figure 8, il donne à la chemise 99 un mou- vement de rotation rapide accompagné d'un faible déplacement longitudinale Inversement, lorsque le doigt est de part et d'autre de sa position médiane dans le plan de l'axe de l'arbre 109 (comme on l'a représenté sur la figure 8) le mouvement de la chemise 99 est essentiellement longitudinal, accompa- gnéd'un mouvement de rotation relativement faibleo On utilise le mouvement combiné alternatif et rotatif de la chemise 99 pour amener les orifices d'é- chappement et d'admission de la chemise en regard des orifices correspondants de la paroi du cylindre aux instants convenables du cycle.
pendant la majeure partie de la course de compression du piston 91, y compris toute la fin de cette course, et pendant la majeure partie de sa course motrices, y compris tout le début de cette dernière course, le doigt d'excentrique 111 se trouve, d'une façon générale, au-dessus du plan de l'axe de l'arbre 109, et il en résulte que la chemise est poussée en mon- tant jusque dans la gorge 104, et que les orifices d'admission et d'échappe= ment ne se trouvent pas en face les uns des autres. On cale généralement le doigt 111 avec un léger retard angulaire sur la course du piston 91.
En d'autres termes, lorsque le piston 91 a atteint son point mort haut, le doigt d'excentrique 111 passe derrière le plan vertical de la figure (comme on l'a représenté sur la figure 8) et se trouve au-dessus du plan de l'axe de l'ar- bre 109, mais il doit encore tourner pour atteindre son point mort supérieure Par suite,la chemise 99 se trouve dans la position haute de son déplacement alternatif, position lui permettant de fermer à ce moment les deux jeux d'o- rifices, et elle continue son mouvement ascendant à une vitesse qui décroît progressivement lorsqu'elle approche de son point mort haut;, alors que sa vi- tesse de rotation augmente progressivement jusqu'à devenir maximum à ce point mort haut.
Pendant que le mouvement vers le bas du piston 91 dans sa course motrice continue, le doigt 111 passe par son point mort haut, et la chemise 99 commence à descendre lentement tandis que son mouvement de rotation se pour- suit Cette rotation de la chemise 99 a déplacé ses orifices vers la droite (comme on le voit sur la figure 8) en les décalant par rapport aux orifices correspondants de la paroi du cylindres, le mouvement rotatif décalant les ori- fices d'admission d'air plus que les orifices d'échappement, au moment où le doigt d'excentrique 111 passe en avant du plan de la figure et arrive dans le plan de l'axe de l'arbre 109.
A ce moment,le piston 91 a parcouru plus de 90 de sa course motrice et la chemise 99 est revenue vers le bas dans une position quiredonne aux orifices respectifs leur alignement-vertical initial.
Le déplacement ultérieur du piston 91 lors de sa course motrices, ainsi que la rotation correspondante du doigt drexoectrique 111 au delà de sa position médiane,font commencer une rotation graduelle de la chemise 99 dans le sens inverses, alors que son mouvement descendant se poursuit relativement vite.
Cette rotation inverse de la chemise 99 amène d'abord en regard les uns des autres les orifices d'échappement 93 et 1009 par exemple environ 65 avant le point mort bas du piston 91. Le déplacement rotatif ultérieur du doigt d'excentrique 111 augmente la vitesse de rotation de la chemise 99 pendant que son mouvement longitudinal de descente diminue progressivement, et il en résulte que le début de la coïncidence des orifices d9admission dair 96 et 101 se produit environ 45 avant le point mort bas du piston 91. la coinci- dence des deux jeux d'orifices persiste pendant que le piston 91 finit sa cour- se motrice et pendant qu9il commence sa course de compression.
Durant cette période, le doigt d'excentrique 111 atteint son point mort baset par suite, le mouvement de descente de la chemise 99 cesse;, tandis que son mouvement de rotation en sens inverse atteint son maximum.
Lorsque le doigt d'excentrique 111 passe son point mort bas et commence à remonter derrière le plan de la figure, la chemise 99 commence à monter lentementtandis que son mouvement de rotation inverse continue. Du- rant cette période, les orifices d'échappement 100 se déplacent d'abord vers
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la gauche, hors de coincidence avec les orifices 93 et font cesser l'échap- pement environ 35 après le point mort bas du piston 91 Peu aprèset en- viron 55 après le point mort bas du piston 91, le mouvement de rotation in- verse de la chemise 99, qui a continué, a également déplacé les orifices d'ad- mission d'air 101 vers la gauche, hors d'alignement avec les orifices 96.
Ensuite, la course de compression du piston 91 continue, et le cycle se répè- teo On comprend aisément que, lcrsque le doigt d'excentrique 111 passe en tournant au-dessus du plan de l'axe de l'arbre 109,la rotation de la chemi- se 99, en sens inverse (le sens décrit primitivement ci-dessus)y recommence, mais, à ce moment, la chemise a monté suffisamment pour que les orifices soient décalés verticalement pendant une durée sensible du cycle pendant laquelle la course de compression se termine et la majeure partie de la course motri- ce du piston 91 a lieu.,
Dans l'axe de la culasse 103 du cylindre est montée une tuyère d'injection de combustible 115, dont la pointe comporte deux orifices de pro- jection diamétralement opposés donnant des jets de combustible 116.
Dans la culasse sont également montées des bougies d'allumage 117 diamétralement opposées, une par jet. Ces bougies sont disposées avec leurs électrodes si- tuées au voisinage de la partie supérieure de la chambre de combustion 95, et assez près de la tuyère axiale de combustible 115, par exemple de 25 à 40 mil- limètres de la pointe de cette tuyère. De plus,on dispose les bougies de ma- nière qu'elles se trouvent en aval des jets de combustible 116 respectifs, l'angle au centre entre le rayon initial d'injection d'un jet 116 et le rayon coupant l'électrode de la bougie 117 étant d'environ 20 à 45 , Il en résulte que la première dose de combustible injectée à la partie supérieure de chaque jet est entraînée par la masse d'air tourbillonnant et déviée rapidement vers cette électrode.
L'instant d'apparition de l'étincelle de chaque bougie est coordonné avec le début de l'injection, les deux bougies s'allumant pra- tiquement en même temps et enflammant la première dose de combustible injec- tée, sensiblement dès qu'elle a formé un mélange combustible de vapeur de combustible et d'air qui a été balayé par la masse tourbillonnaire et amené au contact des électrodes. Cela produit deux fronts de flamme qui avancent en sens inverse de celui du tourbillon d'air, en des points diamétralement opposés de l'espace de combustion 95. Puis, on continue lors de chaque cycle à injecter le combustible grâce aux jets multiples juste devant les fronts de flamme qui se déplaçent, afin de développer la puissance nécessaire de la manière précédemment décrite.
Bien que dans le mode de réalisation particulier représenté sur les figures 8 et 9, la chemise-tiroir commande l'ouverture et la fermeture des deux jeux d'orifices, on peut modifier cette organisationo Par exemple, le piston 91 peut commander l'ouverture des orifices d'échappement, et la che- mise-tiroir peut commander la fermeture de ces orifices aussi bien que l'ou- verture et la fermeture des orifices d'admission d'aira De plus., on comprend aisément que l'on peut utiliser d'autres réalisations classiques de chemises- tiroirs ou tiroirs de distribution pour le fonctionnement à deux temps Dans toutes ces réalisations,
on conserve le flux à équi-courant et la régulation séparée du réglage dans le temps des orifices d'échappement et d'admission d'air (de manière que l'ouverture et la fermeture des orifices d'admission d'air se produisent toutes deux respectivement après l'ouverture et la fer- meture des orifices d'échappement) assure la commande indépendante décri- te, dans le sens où ce terme est utilisé dans le cours de la descriptiono
Bien qu'on puisse faire fonctionner le moteur conforme à la pré- sente invention:, en produisant de façon sensiblement instantanée une étincel- le sur les électrodes de la bougie, cela nécessite un réglage critique de l'a- vance à l'allumage par rapport à l'avance à l'injection.
Par exempledans les modes de réalisation représentés sur les figures 1 à 7, utilisant une in- jection tangentielle dans le sens du tourbillon d'air, l'étincelle instanta- née devrait se produire sur les électrodes de la bougie à un instant compris entre,4 et 10 et de préférence à environ 6 du déplacement angulaire du vi- lebrequin après le début de l'injection de combustible. Lorsqu?on injecte
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le combustible à travers le tourbillon d'air, comme dans le mode de réalisation des figures 8 et 9, l'avance à l'allumage suit d'environ 10 à 20 l'avance à 1-'injection pour un allumage instantané.
Cependant, on a constaté que la durée de l'étincelle dans les systèmes classiques à magnéto ou à bobine d'allumage correspond à environ 5 à 30 du déplacement angulaire du vilebrequin, quand le moteur tourne à une vitesse de 1800 tours par minute. On a constaté par ailleurs que cette étin- celle n'a pas pendant toute sa durée une intensité suffisante pour enflammer le mélange, la tolérance d'allumage pour un espace de combustion particulier variant avec les caractéristiques du système d'allumage et l'intervalle entre les électrodes de la bougie utilisée.
Avec les circuits classiques d'alluma- ge pour automobiles du type à magnéto, utilisant des intervalles entre les électrodes de la bougie habituels, la tolérance d'allumage est généralement de l'ordre de 5 à 15 , cela signifiant qu'une étincelle d'intensité d'alluma- ge suffisante subsiste pendant cet intervalle de temps. Cela est également vrai des circuits classiques d'allumage du type à bobine et rupteur.
Il est évident d9après ce qui précède qu'en générale conformément à la présente inventiop,on règlera l'avance à l'allumage pour les systèmes classiques d'allumage pour automobiles, de manière qu'elle corresponde approxi- mativement à l'avance à l'injection ou qu'elle ne se produise que peu après.
Le point important réside dans le fait qu'il doit exister sur les électrodes de la bougie une étincelle d'intensité suffisante pour l'allumage au moment où la première dose de combustible injectée , sous la forme d'un mélange com- bustible de vapeur de combustible et d'air, atteint les électrodes de la bou- gie, ou pas plus de 5 à 15 du déplacement angulaire du vilebrequin, de sorte qu'il s'accumule dans l'espace de combustion avant l'allumage une quantité de mélange combustible de vapeur de combustible et d'air insuffisante pour permettre l'apparition du cognement ou pour permettre un allumage prématuré intempestif provoqué par le noyau des produits de combustion du cycle précé- dent.
Bien que les circuits d'allumage classiques pour automobiles fonctionnent de façon très satisfaisante et donnent une tolérance d'alluma- ge qui supprime la délicatesse extrême du réglage exact de l'avance à l'allu- mage par rapport à l'avance à l'injection, on remarquera aisément que. si on le désire, on peut utiliser une étincelle continue de durée assez longue.
Bien que l'étincelle continue puisse subsister pendant tout le cycle du mo- teur, si l'on utilise par exemple une étincelle continue du type utilisé dans les brûleurs de combustible, il est évident que l'on peut aisément synchroni- ser cette organisation avec le fonctionnement du moteur, de manière que l'é- tincelle ne soit allumée que pendant une période choisie de la phase de com- bustion et puisse être étouffée pendant le reste du cycle.
Chaque fois que les expressions "allumage par étincelle" et !!allumé par étincelle" ou des ex- pressions similaires apparaissent dans la description, on doit comprendre que ces expressions englobent l'un quelconque des dispositifs d'allumage décrits ci-dessuspermettant d'allumer de façon positive le mélange combustible loca- lisé de vapeur de combustible et d'air.
En plus de l'allumage par étincelle décrit ci-dessus, on peut uti- liser d'autres dispositifs d'allumage électrique, fournissant une énergie é- lectrique à partir d'une source extérieure, afin d'allumer positivement la première dose de combustible injectée, dès que cette dose a formé un mélange combustible de vapeur de combustible et d'air.
Par exemple, on peut dispo- ser dans le cylindre d'un moteur une bougie (ou un fil) incandescente bran- chée à un circuit électrique présentant une force électro-motrice suffisante pour chauffer la bougie (ou le fil) afin de l'amener au rouge clair ou au blanc,dans une position telle qu'elle puisse être touchée par la première dose de mélange combustible formé, cette position étant déterminée comme on l'a expliqué ci-dessus à propos du montage de la bougie d'allumage. On a constaté également que ceci produit un allumage positif de la manière désirée, même lorsque le moteur démarre à froid ou pendant le ralenti.
On doit distin-
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guer une bougie ou un fil de ce genre;, auquel on fournit l'énergie électri-
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que,, à partir d'une source extérieure, de 1-'allumage par compression:> dans lequel en n'utilise aucun dispositif d'allumage, et aussi des boules chaudes utilisées dans les semi-Diesel et qui reçoivent leur chaleur de là combustion qui se produit dans le cylindre pendant le fonctionnement, même si au départ
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on peut les chauffer de 19extérieur pour le démarrage.
En d'autres termes, la bougie ou le fil incandescent doit recevoir 1-'énergie électrique même pen- dant les périodes de fonctionnement du moteur pour produire 1.9 allumage immé- diat positif,quel que soitle nombre doctane ou de cétane du combustibles, ce qui est essentiel pour obtenir un fonctionnement satisfaisant sans cogne-
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ment conforme à la présente invention.
I!expression "allumage électrique" est employée dans la présente description pour couvrir de façon générale les
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diverses formes d9allumage par étincelle ou bougie (ou fil) incandescente dé- crite ci-dessus et dans lesquelles 19énergie électrique, qui assure l'allu-
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mage positif nécessaire rapidement après le début de 19injection de combusti- ble lors de chaque cycle provient d'une source extérieure.
Ordinairement,
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on préfère 19allumage par étincelle parce qu9il donne un fonctionnement plus efficace et développe une puissance plus grande Cependant.\} on utilise avantageusement 1-'allumage par bougie ou fil incandescent lorsque le fait de n'avoir pas de perturbation électrique dans la réception par radio ou par radar est une considération primordiale,par exemple dans les moteurs d'aion.
Etant donné que la phase de combustion du moteur à deux temps, conforme à la présente invention, est indépendante du nombre d'octane ou de cétane du combustible utilisé., on supprime entièrement les limitations dues antérieurement au cognement, du taux de compression que l'on peut utiliser de façon satisfaisante dans la combustion conforme au cycle d'Otto. Par con- séquent, on préfère faire fonctionner le moteur à deux temps conforme à la présente invention sous un taux de compression accru, de 19ardre d'environ 10 à 1 et avec surcompression, si on le désire, pour assurer une puissance
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motrice plus grande et un rendement meilleur.
Néa:.f1DlQins.9 on peut faire fonc- tionner le moteur conforme à l'invention à des taux de compression ordinaires et il fonctionne de façon satisfaisante à des taux de compression aussi bas que 4 à 1. D'autre part, les seules considérations semblant interdire une augmentation plus grande du taux de compression résident dans des considéra-
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tions de cbnstructiong d'espaces ménagés entre le piston et la culasse du cy- lindrede fonctionnement des soupapes, de résistance mécanique et de refroi- dissement.
Du point de vue de l'obtention d'un moteur léger à grande vites- seun taux de compression d'environ 10 à 1 apparaît voisin du taux optimum
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étant donné que les progrès dans les métaux et lus3..aage permettent dutili- ser les normes actuelles de construction des moteurs dautomobiles et d'avions,en présentant ainsi l'avantage d9un accroissement de la puissance motrice pour un poids donné du moteur.
On peut faire fonctionner le moteur à deux temps conforme à la présente invention de façon satisfaisante avec une grande variété de combus-
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tibles, de caractéristiques et de volatilité variablesp comprenant les eseen- ces ayant un nombre d'octane CFR (Coopérative Fuel Research Comittee) d'en- vrion 20 à plus de 1009 lheptane normale lsisopentanes 19iso-octane, la ce- tanee lalpha-beta-méthyl-naphtalèneg le kérosène;, le benzol, 1?huile Diesel, le gaz-oil l'alcool méthylique et même 1?huile de graissage légère. Tous les combustibles plus légers que le gas-oil fonctionnent de façon très satis- faisante sans préchauffage.
En plus des combustibles liquides, on peut aus- si utiliser des combustibles normalement gazeux du genre du butane en se ser- vant d'une pompe donnant une pression suffisante pour maintenir le combustible liquéfié dans les tubulures conduisant à la tuyère d9injection. Par suite du fait que le fonctionnement du moteur conforme à l'invention ne dépend pas
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des caractéristiques de volatilité ou d-ébullition du combustible, et qu'il fonctionne de manière satisfaisante quel que soit le nombre d'octane ou de cétane de ce combustible.,il est évident que la présente invention donne ac-
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cès à l'utilisation d9une grande variété de combustibles dans un moteur d9Ot- to à deux temps à combustion interne.
les conditions essentielles que doit remplir le combustible sont les suivantes ., il doit être pur pour éviter des
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dépôts et un bouchage des tubulures et des tuyères de combustibles il ne doit pas être corrosif et doit être bien combustible lorsqu?il est mélangé à l'air dans la proportion convenable. Du point de vue de 19 économie et de la dis= ponibilité, un distillat de pétrole à large gamme d'ébullition, de nombre d'oc- fanes relativement faible, tel que la fraction bouillant entre 38 et 260 C obtenue sans processus spécial et coûteux:, constitue un combustible très sa- tisfaisant pour le moteur de la présente invention.
Diaprés ce qui précède, on voit que la présente invention fournit un moteur à deux temps à combustion interne fonctionnant suivant le cycle d'Ot- to et ne présentant à aucun degré d'auto-allumage ou de cognement. Les diffé- rences caractéristiques du moteur décrit ci-dessus sont toutes essentielles et elles coopèrent toutes mutuellement pour obtenir ce résultat qui permet aux moteurs à grande vitesse à deux temps pour automobiles et aéroplanes de devenir une réalité pratique.
Le système à équicourant coopère avec le tour- billon d'air, ainsi qu'avec la commande indépendante de 1-'échappement et de 1?admission d9air pour donner un bon balayage même dans les moteurs à grande vitesse, aussi bien que le mouvement correct de la masse d'air comprimé au moment de la phase de combustion. L'injection de combustible commandée et 1?allumage électrique immédiat correspondant coopèrent avec le tourbillon d'air pour éviter l'allumage prématuré intempestif et pour donner la combus- tion désirée sans cognement.
La coordination de l'avance à 1?injection et de l'avance à 1-'allumage avec la vitesse et la durée de 1-'injection permet de réaliser la combustion suivant le cycle d'Otto-type dans ce moteur qui fonctionne entièrement par injection de combustible; elle permet ainsi son adaptation à l'utilisation pour des moteurs à grande vitesse à charge varia- ble. De plusla charge complète en air à chaque cycleassociée avec l'in- jection commandée de combustible et l'allumage coordonné pour ne charger et ne brûler que des segments localisés, contribue à la fois à un bon balayage et à une grande économie de combustible sous charge partielle ou au ralenti.
La réalisation effective de la combustion suivant le cycle à deux temps d'Ot- to permet de construire des moteurs à vitesse variable de ce genre ayant des dimensions beaucoup plus faibles pour une même puissance, ou une puissance considérablement plus élevée pour de mêmes dimensions du moteur..
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