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MACHINE A COMBUSTION INTERNE A INJECTION AVEC ACCUMULATEUR D'ENERGIE.
L'invention concerne une machine à combustion interne à injection avec accumulateur d'énergie et comportant une chambre de combustion excentrée par rapport à l'axe du cylindre dans la tête du cylindre et dont toute la section transversale est en communication avec l'espace mort; la tuyère d'injection et l'accumulateur d'énergie débouchant à des points opposés dans la dite chambre de combustion.
Dans les machines à combustion interne à injection il est connu de prévoir dans la tête du cylindre une chambre de combustion dont le diamètre est inférieur à celui de l'espace mort du cylindre. Par exemple, des machines sont connues dans lesquelles la chambre de combustion présente,en coupe verticale, une section transversale par rapport à l'axe du cylindre, limitée, vers l'espace mort, par le fond du piston et, vers l'autre cóté, par l'une des soupapes de la machine. En outre, il est connu de prévoir de telles chambres de combustion coaxiales ou excentriques par rapport à l'axe de l'alésage du cylindre.
Cependant les expériences faites avec de telles chambres de combustion enseignent que malgré une turbulence parfaire de la charge d'air lorsque des dispositifs engendrant des turbulences, tels que des accumulateurs d'énergie, des chambres auxiliaires ou similaires, sont prévues, les angles et les coins morts, impossibles à éviter totalement dans de telles chambres de combustion, contiennent encore une partie de la charge qui ne peut pas être exploitée pour la combustion. Il en découle un rendement réduit par unité d'espace mort.
Dans des machines plus petites, les chambres de combustion du type décrit, présentent, en outre, le désavantage que leur section transversale ne permet plus de loger une soupape de section transversale suffisante et que, de ce fait, il n'est plus possible de prévoir une soupape dans la chambre de combustion, de manière que la chambre de combustion devient un cul-de-sac dans lequel subsiste en permanence une quantité considérable de gaz brûlé; il en découle à rendement égal une combustion imparfaite et, par conséquent, une consommation plus élevée en carburant ou bien, une bonne combustion mais un rendement inférieur.
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Le but de l'invention est d'éliminer ces inconvénients et, suivant l'invention, ce but peut être atteint par une exécution impeccable de la chambre de combustion au point de vue technique de la circulation et du passage de cette chambre vers l'espace mort ainsi que par une position avantageuse au point de vue technique de la circulation par rapport à la section transversale de l'espace mort,de manière à obtenir une circulation guidée à l'intérieur de la chambre de combustion.
Le fait de tenir compte de la technique de la circulation lors de l'élaboration des chambres de combustion des machines à combustion interne à injection, est en soi une mesure connue, par exemple, dans les machines à chambres de turbulence, c'est-à-dire des chambres de combustion auxiliaires, reliées à la chambre de combustion même par un canal à section transversale considérablement inférieure à celle de la chambre de combustion et qui sont réalisées de manière que l'air, pénétrant à grande vitesse dans ces chambres de combustion auxiliaires, est dévié en vue de la formation de tourbillons.
Etant donné que la grande vitesse de pénétration de l'air correspond en soi à une perte de charge considérable, il a déjà été essayé d'exécuter le canal de raccord entre l'espace mort et la chambre de combustion de manière qu'il soit aussi favorable que possible au point de vue technique de la circulation et, tout particulièrement pour prévenir des pertes d'air lors de sa pénétration dans l'embouchure du dit canal menant à l'espace mort, de prévoir, à cet endroit, des passages avantageux au point de vue technique de la circulation.
En outre, lorsqu'il s'agit de chambres de combustion dont le diamètre est différent de celui de l'alésage du cylindre et qui communiquent par toute leur section transversale avec l'espace mort, il est connu d'arrondir les passages depuis l'espace mort jusqu'à la chambre de combustion, partiellement pour des raisons de résistance, partiellement pour des raisons de la technique de la circulation, de manière à diriger l'air refoulé depuis l'espace mort jusqu'à la chambre de combustion, et ce, à la fin de la course de compression, vers l'axe de la chambre de combustion pour que le carburant soit entral- né par l'air vers le centre de celle-ci, et pour obtenir de ce fait un meilleur mélange de l'air et du carburant.
L'invention utilise également ces moyens connus, décrits, pour diriger la charge d'air introduite dans la chambre de combustion, cependant, ici ce guidage de l'air introduit dans la chambre de combustion, obtenu par l'intermédiaire de ces moyens connus, sert à expulser' de la chambre de combustion les résidus du gaz brûlé en la balayant.
Pour cette raison et suivant l'invention, la chambre de combustion est constituée par une pièce cylindrique, située à l'un des côtés de l'espace mort du cylindre et exécutée de manière que sa hauteur soit inférieure au tiers de son diamètre, et par une pièce montée sur la dite pièce cylindrique, pièce dont la structure géométrique est telle que la hauteur totale de la chambre de combustion comprenne au moins quatre cinquième du diamètre de la dite pièce cylindrique. En outre, un passage favorable au point de vue technique de la circulation est prévu entre la face intérieure de la chambre de combustion et la face orientée vers l'espace mort de la tête du cylindre.
Les dimensions les plus grandes de ce passage se situent au coté opposé à l'excentricité de la chambre de combustion et diminuent uniformément dans les deux directions en entourant la partie cylindrique de la chambre de combustion et se prolongent, du côté de l'excentricité, dans le bord prévu entre la face intérieure de la pièce cylindrique de la chambre de combustion et le coté de]la tête du cylindre qui est orienté vers l'espace mort.
D'autre part, l'accumulateur d'énergie débouche dans la chambre de combustion du côté de l'excentricité de celle-ci et son axe est incliné de manière qu'il aboutisse dans l'espace mort du cylindre en passant à côté du passage, et que l'axe horizontal prolongé dela tuyère d'injection, débouchant en face de l'embouchure de l'accumulateur dans la chanbre de combustion, aboutisse au moins dans l'élargissement de l'embouchure de l'accumulateur.. Au sommet de la chambre de combustion est prévu, de manière connue, un forage pour le raccordement d'instruments de mesure, de
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surveillance ou auxiliaires.
Inexécution suivant l'invention de la chambre de combustion exi- ge en même temps que celle-ci présente une certaine hauteur au-dessus de la surface d'appui de la tête du cylindre. Cette hauteur est avantageuse au point de vue construction du fait qu'elle permet de disposer dans la tête du cylindre la tuyère d'injection et l'accumulateur d'énengie, de manière à éviter une accumulation défavorable de matièrebien au contrai- re, les sections transversales sont suffisantes pour permettre la circula- tion ou l'écoulement du moyen de refroidissement.
L'invention peut être utilisée tant pour des machines refroidies par un fluide liquide que pour celles refroidies par air et tant pour des machines à quatre temps que pour celles à deux temps.
Suivant l'invention, dans les machines à deux temps à balayage inversé, les lumières d'arrivée pour l'air de balayage et de charge sont disposées du coté de la chambre de combustion excentrée, dans la z8ne du point mort bas du piston et les lumières de sortie sont disposées du coté opposé dans la paroi du cylindre. Dans cette exécution un avantage parti- culier réside dans le fait que l'air de balayage, circulant du coté des lumières d'arrivée, parallèlement à l'axe du cylindre en direction de la tête du cylindre, pénètre immédiatement dans la chambre de combustion et est dévié dans celle-ci vers l'autre coté pour balayer pendant cette opéra- tion très efficacement les gaz brùlés de la chambre de combustion.
Plusieurs formes d'exécution, données à titre d'exemple non limitatif, sont représentées aux dessins annexés, dans lesquels :
La fig. l représente une coupe partielle verticale d'un cy- lindre, avec une chambre de -,combustion prévue dans la tête du cylindre, chambre de 'combustion constituée par une pièce basse cylindrique et une pièce tronconique plus haute, posée sur la première, et un piston à fond plat.
La fig. 2 est une coupe partielle verticale du même cylindre avec un piston dont le fond présente un renfoncement.
La fig. 3 est une coupe partielle verticale d'un cylindre avec une chambre de combustion essentiellement ronde dans la tête du cylindre et avec un piston à fond plat.
La fig. 4 est une coupe partielle verticale du même cylindre avec un renfoncement dans le fond du piston.
Dans toutes les figures des répères identiques désignent des pièces identiques ou servant à des buts identiques. 1 représente le cylindre avec le.piston 2 sur lequel la tête 3 du cylindre est vissée de manière connue au moyen de boulons. en intercalant un joint d'étanchéité 4.
La chambre de combustion 5, suivant la forme d'exécution des figs. l et 2 est constituée par une pièce cylindrique 6 et par une pièce tronc6nique 7 posée sur la première, et dont le sommet est muni d'un forage 8 servant au raccordemenc d'instruments de mesure, de surveillance et auxiliaires, tels que des bougies d'allumage ou similaires.
La chambre de combustion 5 est décalée de la valeur 9 par rapport à l'axe du cylindre 1, de manière que la plus grande partie de la charge d'air doit être introduite dans la chambre de combustion depuis le c8té opposé à l'excentricité de celle-ci.Par conséquent, le passage 10, tenant compte de la technique de la circulation, est oblique, et cette obliquité se prolonge par un de ses arrondis dans la face intérieure de la chambre de combustion 5, tandis que l'autre arrondi à rayon plus grand se prolonge dans la surface de la paroi opposée à l'espace mort de la tête du cylindre.
La tuyère d'injection 11 à axe horizontal est disposée à une hauteur telle au-dessus de la surface d'appui de la tête 3 du cylindre que son logement 12, prévu dans la paroi de la chambre de combustion 5, laisse subsister entre la tuyère 11 et la paroi 13 de la tête 3 orientée vers l'espace mort du cylindre 1, une section-transversale 14 suffisante
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pour la circulation ou l'écoulement du moyen de refroidissement.
L'accumulateur d'énergie 15 est orienté vers la surface d'appui de la tête 3 du cylindre de manière que son axe soit incliné vers l'intérieur et il est casé dans un logement 16 prévu dans la paroi de la chambre de combustion 5 de façon à laisser subsister également de grandes sections transversales pour la circulation ou l'écoulement du moyen de refroidissementPar rapport à la tuyère d'injection 11, l'accumulateur d'énergie est disposé de manière qu'une partie du carburant injecté pénètre dans celui-ci par l'embouchure 17 s'élargissant vers la chambre de combustion 5. La forme d'exécution de la fig. 2 se distingue de celle de la fig. 1 uniquement par le renfoncement 18 prévu dans le fond du piston 2.
La forme d'exécution représentée à la fig. 3 se distingue essentiellement par la forme ronde de la chambre de combustion et le passage 10 entre l'espace mort et la chambre de combustion est réalisé sous la forme d'un arrondi à rayon plus grand qui se prolonge, d'une part, dans la surface d'appui de la tête du cylindre et, d'autre part, dans la face intérieure de la partie ronde de la chambre de combustion.
La fig. 4 représente un cylindre identique à celui de la fig.
3 sauf qu'un renfoncement 18 est prévu dans le fond du piston 2.
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INTERNAL INJECTION COMBUSTION MACHINE WITH ENERGY ACCUMULATOR.
The invention relates to an internal combustion injection machine with energy accumulator and comprising a combustion chamber eccentric with respect to the axis of the cylinder in the head of the cylinder and whose entire cross section is in communication with the dead space. ; the injection nozzle and the energy accumulator opening out at opposite points in said combustion chamber.
In internal combustion injection machines, it is known practice to provide in the head of the cylinder a combustion chamber whose diameter is smaller than that of the dead space of the cylinder. For example, machines are known in which the combustion chamber has, in vertical section, a cross section with respect to the axis of the cylinder, limited towards the dead space, by the bottom of the piston and towards the other side, by one of the valves of the machine. In addition, it is known to provide such combustion chambers coaxial or eccentric with respect to the axis of the cylinder bore.
However, experiments with such combustion chambers teach that despite perfect turbulence of the air charge when devices generating turbulence, such as energy accumulators, auxiliary chambers or the like, are provided, the angles and dead corners, impossible to completely avoid in such combustion chambers, still contain part of the charge which cannot be exploited for combustion. This results in a reduced yield per unit of dead space.
In smaller machines, the combustion chambers of the type described have, in addition, the disadvantage that their cross section no longer allows to accommodate a valve of sufficient cross section and that, therefore, it is no longer possible to providing a valve in the combustion chamber so that the combustion chamber becomes a dead end in which a considerable quantity of burnt gas remains permanently; this results in imperfect combustion for equal efficiency and, consequently, higher fuel consumption or else good combustion but lower efficiency.
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The object of the invention is to eliminate these drawbacks and, according to the invention, this object can be achieved by an impeccable execution of the combustion chamber from the technical point of view of the circulation and passage of this chamber towards the dead space as well as by a technically advantageous position of the circulation with respect to the cross section of the dead space, so as to obtain a guided circulation inside the combustion chamber.
The fact of taking into account the technique of circulation when developing the combustion chambers of internal combustion injection machines, is in itself a known measure, for example, in machines with swirl chambers, that is - that is to say auxiliary combustion chambers, connected to the combustion chamber itself by a channel with a cross section considerably smaller than that of the combustion chamber and which are made so that the air, entering at high speed into these chambers of auxiliary combustion, is deflected for the formation of vortices.
Since the high speed of penetration of the air in itself corresponds to a considerable pressure drop, it has already been tried to make the connection channel between the dead space and the combustion chamber so that it is as favorable as possible from the technical point of view of circulation and, in particular to prevent air loss when it enters the mouth of said channel leading to the dead space, to provide, at this location, passages advantageous from the technical point of view of circulation.
In addition, when it comes to combustion chambers whose diameter is different from that of the cylinder bore and which communicate through their entire cross section with the dead space, it is known to round the passages from the 'dead space up to the combustion chamber, partly for reasons of resistance, partly for reasons of circulation technology, so as to direct the discharged air from the dead space to the combustion chamber, and this, at the end of the compression stroke, towards the axis of the combustion chamber so that the fuel is entrained by the air towards the center thereof, and thereby to obtain a better mixture air and fuel.
The invention also uses these known means, described, to direct the charge of air introduced into the combustion chamber, however, here this guiding of the air introduced into the combustion chamber, obtained by means of these known means , serves to expel 'from the combustion chamber the residues of the burnt gas by sweeping it.
For this reason and according to the invention, the combustion chamber is constituted by a cylindrical part, located at one of the sides of the dead space of the cylinder and executed so that its height is less than a third of its diameter, and by a part mounted on said cylindrical part, part whose geometric structure is such that the total height of the combustion chamber comprises at least four fifths of the diameter of said cylindrical part. In addition, a passage that is technically favorable for circulation is provided between the interior face of the combustion chamber and the face facing the dead space of the cylinder head.
The largest dimensions of this passage are located on the side opposite to the eccentricity of the combustion chamber and decrease uniformly in both directions surrounding the cylindrical part of the combustion chamber and extend, on the side of the eccentricity, in the edge provided between the inner face of the cylindrical part of the combustion chamber and the side of the cylinder head which is oriented towards the dead space.
On the other hand, the energy accumulator opens into the combustion chamber on the side of the eccentricity of the latter and its axis is inclined so that it ends in the dead space of the cylinder passing next to the passage, and that the extended horizontal axis dela injection nozzle, opening opposite the mouth of the accumulator in the combustion chamber, ends at least in the widening of the mouth of the accumulator. top of the combustion chamber is provided, in a known manner, a borehole for the connection of measuring instruments,
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supervision or auxiliaries.
In accordance with the invention, the combustion chamber requires the combustion chamber to have a certain height above the bearing surface of the cylinder head. This height is advantageous from a construction point of view because it allows the injection nozzle and the energy accumulator to be placed in the head of the cylinder, so as to avoid an unfavorable accumulation of material, on the contrary. Cross sections are sufficient to allow circulation or flow of the cooling medium.
The invention can be used both for machines cooled by a liquid fluid and for those cooled by air, and for both four-stroke and two-stroke machines.
According to the invention, in two-stroke reverse-scanning machines, the inlet ports for the scanning and charging air are arranged on the side of the eccentric combustion chamber, in the zone of the bottom dead center of the piston and the outlet openings are arranged on the opposite side in the wall of the cylinder. In this embodiment, a particular advantage lies in the fact that the scavenging air, circulating on the side of the inlet ports, parallel to the axis of the cylinder in the direction of the cylinder head, immediately enters the combustion chamber. and is diverted therein to the other side in order to sweep the burnt gases out of the combustion chamber very effectively during this operation.
Several embodiments, given by way of non-limiting example, are shown in the accompanying drawings, in which:
Fig. l represents a partial vertical section of a cylinder, with a combustion chamber provided in the head of the cylinder, combustion chamber constituted by a lower cylindrical part and a higher frustoconical part, placed on the first, and a flat-bottomed piston.
Fig. 2 is a partial vertical section of the same cylinder with a piston whose bottom has a recess.
Fig. 3 is a partial vertical section of a cylinder with a substantially round combustion chamber in the cylinder head and with a flat-bottomed piston.
Fig. 4 is a partial vertical section of the same cylinder with a recess in the bottom of the piston.
In all the figures, identical references designate identical parts or serving identical purposes. 1 shows the cylinder with le.piston 2 on which the head 3 of the cylinder is screwed in a known manner by means of bolts. by inserting a seal 4.
The combustion chamber 5, according to the embodiment of figs. 1 and 2 is formed by a cylindrical part 6 and by a frustoconical part 7 placed on the first, and the top of which is provided with a bore 8 serving for the connection of measuring, monitoring and auxiliary instruments, such as spark plugs ignition or the like.
The combustion chamber 5 is offset by the value 9 with respect to the axis of the cylinder 1, so that the greater part of the air charge must be introduced into the combustion chamber from the side opposite the eccentricity. Consequently, the passage 10, taking into account the technique of circulation, is oblique, and this obliquity is extended by one of its roundings in the inner face of the combustion chamber 5, while the other larger radius rounding extends into the surface of the wall opposite the dead space of the cylinder head.
The horizontal axis injection nozzle 11 is arranged at such a height above the bearing surface of the head 3 of the cylinder that its housing 12, provided in the wall of the combustion chamber 5, leaves between the nozzle 11 and the wall 13 of the head 3 oriented towards the dead space of the cylinder 1, a sufficient cross-section 14
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for circulation or flow of the cooling medium.
The energy accumulator 15 is oriented towards the bearing surface of the head 3 of the cylinder so that its axis is inclined inwards and it is housed in a housing 16 provided in the wall of the combustion chamber 5 so as to leave also large cross sections for the circulation or the flow of the cooling means With respect to the injection nozzle 11, the energy accumulator is arranged so that part of the injected fuel enters it here by the mouth 17 widening towards the combustion chamber 5. The embodiment of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 only through the recess 18 provided in the bottom of the piston 2.
The embodiment shown in FIG. 3 is distinguished essentially by the round shape of the combustion chamber and the passage 10 between the dead space and the combustion chamber is made in the form of a rounded with a larger radius which extends, on the one hand, into the bearing surface of the cylinder head and, on the other hand, in the inner face of the round part of the combustion chamber.
Fig. 4 shows a cylinder identical to that of FIG.
3 except that a recess 18 is provided in the bottom of the piston 2.