BE555968A - - Google Patents

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BE555968A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00Varying compression ratio
    • F02D15/04Varying compression ratio by alteration of volume of compression space without changing piston stroke

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   La présente invention concerne un moteur à combustion à com- pression du mélange et allumage automatique, et indique également son procédé de fonctionnement. Les machines de ce type connues   jusqu'ici   présentent l'inconvénient que la transformation de l'énergie du mélange de gaz et d'air, dont l'allumage s'amorce automatiquement, est effectuée trop rapidement.   La,   combustion se produit brusquement et engendre des phénomènes de   cognement vio-   lent. Comme le point d'allumage de ces machines connues ne peut être réglé avec uns exactitude suffisante, le rendement thermi- que est faible malgré le taux élevé de compression.

   Hais   d'au-   tre part, les contraintes imposées au mécanisme sont très impor- tantes, et les différents organes subissent une très forte usure, 
Pour remédier aux inconvénients précités,   on 3   déjà proposé de modifier la compression pendant le fonctionnement pour tenir compte des. effets   de   la température. Ainsi, on a prévu des cham- 

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 bres de combustion auxiliaires qu'un   organe.     commandé   par voie thsrmique fait communiquer dans une mesure plus ou moins grande   arec   le cylindre moteur. On a également tenté de modifier le point d'allumage en décalant le point mort du piston.' A cet effet, il est nécessaire d'utiliser un mécanisme compliqué. 



  Il est en effet indispensable de prévoir entre le vilebrequin et l'axe du piston, des organes de   commande   complémentaires qui compliquent l'ensemble et réduisent en   même   temps la sûreté de fonctionnement. 



   Tous les Inconvénients précités sont éliminés grâce à l'in- vention. A cet effet, la combustion de la charge totale n'a pas lieu instantanément, mais elle est au contraire assurée graduel- lement par une commande appropriée, Selon l'invention, on at teint ce but en utilisant la pointe de pression qui se produit au moment de l'allumage du mélange de gaz et d'air pour faire relier la chambre de compression du cylindre moteur avec une chambre de combustion auxiliaire. 



   On utilise une chambre de combustion auxiliaire raccordée à la chambre de combustion du cylindre moteur et dont le volume peut être modifié, ainsi qu'un cylindre de commande avec un pis- ton libre coulissant dans celui-ci. Le piston libre est soumis sur sa face supérieure à l'action   d'un   moyen de pression, et sa face inférieure délimite dans le cylindre   de   commande une chambre dans laquelle la pression augmente progressivement sous l'action de la combustion. L'organe modifiant le volume de la chambre de combustion auxiliaire est relié rigidement au piston libre du cylindre de   commande   de façon qu'au moment du démarrage de la machine par la charge progressive de la chambre située sous le piston libre, le volume de la chambre de combustion aug- mente et réduit ainsi la compression finale. 



   La suppression de la pointe de pression résultant de la 

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 combustion assure un fonctionnement parfaitement régulier de la machine, et on évite ainsi les bruits de cognement et les fortes contraintes imposées aux organes de 'la machine. 



   La   chambre   de combustion auxiliaire est de préférence for- mée par un cylindre contenant un piston relié rigidement au pis- ton libre par une tige. Le piston libre et le piston guidé dans la, chambre de combustion peuvent former ensemble un piston dif- férentiel. Le moyen de pression agissant sur le-piston libre peut être un matelas d'air, un ressort de compression, un fluide hydraulique ou une combinaison de ces moyens. Lorsqu'on utilise un matelas d'air, la pression désirée du matelas est maintenue en partant du cylindre moteur par un canal de communication dans lequel est intercalé un clapet de retenue. 



   De préférence la pression est créée dans la chambre déli- mitée par la face inférieure du piston libre, du fait que. cette chambre communique par un canal avec la chambre de combustion auxiliaire. On peut également faire agir la pression de com- bustion dans l'intervalle entre la tige de piston reliant   le -   piston libre au piston   auxiliaire   et leur guidage jusqu'à la face inférieure du piston libre. 



   Lorsque la chambre   au-dessus   du piston libre est remplie de fluide hydraulique, on utilise complémentairement un ressort de compression réglé de façon qu'il résiste à la compression finale de démarrage du moteur. Dans le piston libre est monté un clapet de retenue, à travers lequel le fluide hydraulique peut passer de la face supérieure du piston libre dans la/cham- bre au-dessous de la face inférieure lorsque la pression de com- bustion agit sur ce piston. 



   Selon l'invention, on peut prolonger complémentairement la combustion de la charge en pratiquant dans la paroi du cy- lindre moteur des alvéoles formant des chambres de combustion 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 complémentaires, Ces chambres complémentaires sont limitées par des arêtes coopérant avec le piston ou avec ses segments de façon que la communication avec la chambre de combustion principale ne soit établie qu'après l'allumage du mélange de combustible et d'air pendant la descente du piston. 



   Il est possible d'imaginer divers modes de mise en oeuvre du principe de l'invention, dont quelques-uns seront décrits ci-après en se référant au dessin   annexée   dans   lequel :   
Fig. 1 est une coupe   longitudinale   du cylindre d'un mo- teur à combustion interne agencé selon l'invention. 



   Fig. 2 est- une vue similaire mais qui montre une autre position des différents organes. 



   Fig. 3 est une coupe longitudinale   d'un   autre mode de réalisation du moteur à combustion. 



   Fig. 4 est une coupe suivant la ligne   IV-IV     de   la   :raga   3. 



   Fig. 5 est une vue développée de la partie supérieure du cylindre moteur. 



   Le piston moteur 1 coulisse dans le cylindre moteur 2 qui comporte des lumières d'admission et -d'échappement 23 et 24. 



  Les Fig. 1 et 2 montrent le piston moteur au point mort   su-   périeur. Le cylindre 2 est surmonté d'une culasse 3, dans laquelle est alésé un cylindre de commande 5. Dans ce   cylin-   dre est monté à coulissement un piston libre   4,   muni sur le pourtour d'un segment   d'étanchéité   6. Le piston libre est prolongé par un tige 7, qui est guidée dans un alésage cylin- drique 8 pratiqué dans la culasse 3. Cet alésage 8 est élar- gi à l'extrémité débouchant dans le cylindre moteur 2, et forme ainsi une chambre de combustion auxiliaire 9, qui com- munique librement avec le cylindre moteur 2.

   L'intervalle ménagé entre la paroi périphérique de la chambre   de   combustion 

 <Desc/Clms Page number 5> 

   auxiliaire   9 et la tige cylindrique 7   empêche     l'encrassement   par des dépôts   chrbonneux.   



   La tige 7 présente dans   sa,   face inférieure une cavité 10, en regard d'une autre cavité 11 pratiquée dans le piston et formant avec celle-ci la plus petite chambre de combustion avec le faible intervalle   restant   entre   la,   face supérieure du pis- ton et la culasse. Cette chambre de combustion réduite au minimum assure le maximum de compression lorsque le piston libre 4. occupe avec sa tige 7 la position la plus basse que représente la Fig. 1. 



   Au point de raccordement entre la tige 7 et le piston libre   4,   est formé un siège   12,   établi de façon qu'un inter- valle 13 soit maintenu entre le fond du cylindre de   commande   5 et le piston 4. La chambre au-dessus du piston 4 communique par un canal 14 avec une   bolte à   clapet 15   contenant   un cla- pet à bille 16 sollicité par un ressort de compression 17. 



  La boite 15 communique par un canal 18 avec l'intérieur du cy- lindre moteur 2. La bille 16 est appliquée par le ressort 17 sur l'orifice du canal 18. La distance entre ce canal 18 et . le point mort supérieur du piston moteur est choisie de ma-   niére   que le piston lors de son mouvement ascendant refoule   déjà   de l'air comprimé par les canaux 18 et 14 vers le cylin- dre de commande 5. Il en résulte que, au-dessus du piston libre 4, il se forme un matelas   d'air   ayant une pression bien déterminée. Dans la paroi périphérique du cylindre de   commande   5 est pratiqué un canal 19, obstrué par une bille 20 sollicitée par un ressort 22 qui peut être réglé par une vis 21 de façon que la bille soit chargée par une pression bien déterminée. 



   Le fonctionnement du moteur selon les Fig. 1 et 2 est le suivant : 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 Au moment du   démarrage de   la   machine   le piston libre 4 
 EMI6.1 
 occupa la position que montre la Fig. 1, c'est-à-dire que le, ch:r,bra dé combustion auxiliaire est réduite à son volume   minimum.   Le   mélange     -le   combustible et   d'air   est donc très 
 EMI6.2 
 fortement comprimé, ce qui est du reste nécessaire aussi loiic,.   temps que   la machine est encore froide.

     L'allumage   du   mélange   déclenche une très forte augmentation de la pression, et il en résulte qu'une faible partie des gaz de combustion fortement comprimés pénètre dans le jeu annulaire entre la tige 7   -et   
 EMI6.3 
 son alésage S. La brusque augmentation de la pression soulevé le piston libre 4 de son siège 12, et une pression peut s'éta. blir dans la chambre 13 au-dessous du piston Lk.

   A chaque nou. vell-- course de travail, c'est-à-dire a chaque nouvel alluma-ge, la pression augmente dans la   chambre   13, ce,qui a pour effet de faire monter de plus en plus le piston libre 4   avec   sa tige 7, de sorte que celle-ci   dégage   une partie de plus en plus grande de la   chambre   de combustion   auxiliaire   9, ce qui augmente   progressivement   le volume total des   chambres   de combustion et 
 EMI6.4 
 réduit par conséquent la compression =.ns une proportion cor,- respo-ndant à la température de plus en plus élevée de la machins.

   Ce volume des chambres de   combustion atteint   son   maximum   lors- que la pression   régnant     dans la     chambre   13, sous le piston li- 
 EMI6.5 
 bre si-, devient égale à 1s.' résistance du ressort 22 ï¯tr lnt-L-'..-:.?t la bille 20 en position   de   fermeture. 



   Les organes occupent alors la   position que   montre la Fig. 2. 



  Toute nouvelle   augmentation     :il-   la pression dans la   chambre     13,   est annulée par le fait que la bille 20   s'écarte   de   son     siège.   
 EMI6.6 
 



  Lorsqu'on prrste la machine, la prsssion régent à;;#iq la. chambre 13 diminue progressivement à cause des fuites qui ont lieu entre la tige 7 et 8, Sous l'action du ;am.tal<.s d'air forrlié'au-,:i,-2s,,us du gi ton 4- celui'-oi est y"t^ç,ri-:-4;t 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 ramené sur son siège   12,   et la chambre   -'le   combustion principale est finalement réduite au   minimum   nécessaire à un nouveau dé-   marrge   de la machine froide. 



   L'agencement représenté par la, Fig. 3 comprend un piston 
 EMI7.1 
 ? =-25, dans lequel est pratiqué un caiia,1 26 faisant COlillnu= niquer les deux faces et contenant un   elapet   de retenue 27, 28. Le piston coulisse dans un cylindre de   commande   29, òr= 
 EMI7.2 
 ra-2.,nt réservoir â liquide et fermé en haut par-un couvercle 30e 
Le cylindre 29 est rempli de fluide hydraulique 31, et sur la face supérieure du piston libre 25 agit un ressort de compression 32, tendant à pousser ce piston vers le bas. Ce ressort est réglé de   faucon   qu'il puisse résister . la compres- sion finale.

   Ce cylindre 29 peut également communiquer   avec   un 
 EMI7.3 
 ballon à air, un réservoir 1e comp-.n5atloii, au besoin avec un réfrigérant (non représenté), par un conduit 33 figuré en traits   discontinus.   
 EMI7.4 
 



  Dans ce mode de réalisation, C011J.me dans celui décrit pré - oédomient, le piston libre 25 forme un piston différentiel avec une tige cylindrique 34 guidée dans un alésage cylindrique 35, pratiqué dans la culasse 36. Un joint annulaire 37 et une ron-   délie   38 assurent une étanchéité suffisante de la tige 34   pour   
 EMI7.5 
 empêcher le passage des g3,z Io combustion de la chalnbre de com- bust1on'vers le cylindre de corru;i,',nde z9. En1e8sous du joint annulaire 37, l'alésage 35 comporte une gorge annulaire 39 qui communique avec zeir extérieur par un c8.n:?,l -o, ce qui permet s,u besoin l'évacuation des gz de CO:'!ÍOU8t bn pouvant éV9ntuel.", lement s'écouler le long due 1* tige 3l. 



  Le   cylindre.   29, contenant le piston libre 25, comporte à 
 EMI7.6 
 sa. partie supérieure, des rainures longitudinales '4.1, W2, prao tiquées dans sa paroi et limitées à l'extrémité inférieure par 

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 une arête 43. 



   La longueur des canaux 41 et la position -.le l'arête 43 déterminent la limite supérieure le la course du piston libre 25, c'est-à-dire la   limite   supérieure de   l'augmentation   du vo- lume de la chambre de combustion auxiliaire 9, qui communique librement avec le cylindre moteur 2 de la machine. 



   Le fonctionnement de ce moteur est le   suivant :   
Lorsque la machine démarre à froid, le piston libre 25 et sa tige 34 occupent la position la plus basse correspondant à celle du piston libre 4 de la Fig. 1. La chambre de combus- tion auxiliaire 9 est remplie par la tige 34, de sorte que la compression finale atteint son maximum lors de la course as- cendante du piston moteur 1.   La   pointe de pression résultant   de   l'allumage agit également sur la tige 34 du piston 25, qui s'efface en   s'élevant.   Une partie du fluide hydraulique 31 que contient le cylindre de   commande   29   au-dessus   du piston   li-   bre 25 est alors refoulée   à   travers le clapet de retenue 26, 27, 28.

   A chaque course de travail du piston 1, c'est-à-dire chaque allumage, le piston libre 25 cède   davantage.   La cham- bre au-dessous du piston 25 reçoit ainsi une quantité   :le   plus en plus grande   d'huile,   Ce piston s'élève donc progressive= ment et la tige 34- dégage de plus en plus la   chambre   le   corabus-   tion auxiliaire 9. Il en résulte une réduction   proportion   nelle   de   la compression   finale'correspondant   à   la     température   de plus en plus élevée de la   machine.   



   Dès que l'arête inférieure du piston libre 25 atteint   l'arête   43 des rainures 41, le volude de 12 chambre de combus- tion 9   atteint   son   maximum.   Une   nouvelle   élévation du piston   5   absorbe encore, il est   vrai, la   pointe de pression lors de la combustion,   mais   le flulde   hydraulique   peut alors passer 

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 par les rainures 41. 42 entre les faces supérieure et   inférieur   re du piston libre 25, sur tout le pourtour extérieur de ce piston. 



   Lorsqu'on arrête le moteur, le ressort 32, bandé pendant la marche intervient de nouveau pour pousser le piston libre 25 vers le bas. Le liquide accumulé dans la chambre au-des- sous du piston est alors refoulé progressivement vers la cham- 'bre supérieure par les intervalles de fuite qui existent entre le piston 25 et le cylindre 29, et les organes reprennent fi- nalement la position de départ permettant un nouveau démarrage avec un taux de compression plus élevé. 



   On peut   améliorer' davantage   le fonctionnement de la machi- ne,   notamment   dans le cas d'un cylindre moteur relativement grande en pratiquant dons la paroi périphérique dudit cylindre, et à proximité de son extrémité supérieure des chambres   de     coin.   bustion complémentaires 44, 45, 46   etc..   que montrent les Fig. 



  3   à   5, et dont la disposition a des niveaux différents, ressort plus clairement de la vue développée de la paroi intérieure du cylindre dans la Fig. 5, 
Pendant la marche de la machine, et lors de la course de compression, les   chambres     de.   combustion complémentaires se rem- plissent d'un mélange de combustible et   d'air.   Un peu avant le point mort   supérieur,   le piston moteur 1 masque les chambres de combustion complémentaires 44, 45,   46   par son arête supé- rieurs, ou plus efficacement par son segment supérieur.

     Dns   ce dernier cas, il convient d'écarter axialement le deuxième   segment   de façon qu'il se trouve encore au-lessous des   chambres   de combustion complémentaires lorsque le piston atteint le point mort supérieur, afin que l'étanchéité soit assurée ie cette ma- nière vers le bas, 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 
Cet agencement des chambres de combustion complémentaires permet de mieux régler la combustion d'un bout à   l'autre   en ce sens que ces chambres ne sont démasquées qu'après un temps dé- terminé après   l'allumage,   de sorte que le mélange qu'elles con- tiennent n'est allumé qu'avec un certain retard. La combustion est ainsi très amortie, ce qui supprime la forte pointe de   pres-   sion qui se présente normalement. 



   L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisa- tion représentés sur le dessin, et l'agencement du cylindre de commande et du piston libre peut, par exemple. être adapté aux conditions imposées. On peut utiliser plusieurs pistons ou bien un cylindre de commande avec un piston libre peut être ajouté simultanément à plusieurs cylindres d'un moteur à cy- lindres multiples.

Claims (1)

  1. Résumé.
    1. procédé de fonctionnement de moteurs à combustion à compression de mélange et à allumage automatique, dans lesquels la compression finale est variable pendant la, marche, caracté- risé en ce que l'on utilise la, pointe de pression qui se pro- duit lors de l'allumage du mélange de gaz et d'air pour relier la, chambre de compression du cylindre moteur avec une chambre de combustion auxiliaire.
    2. Moteur à combustion pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé par une chambre de combustion auxiliaire de volume variable communiquant avec la chambre de combustion du cylindre moteur, et un cylindre de commande contenant un piston libre sur la face supérieure duquel agit un moyen de pression et qui forme dans le cylindre une chambre inférieure remplie progressivement de fluide sous pression sous l'action de la pression de combustion, l'organe modifiant le volume de la,
    chambre de combustion auxiliaire étant rigidement relié au piston libre du cylindre de commande de facin que le remplis- sage progressif de la chambre au-dessous du piston libre pen- dant le démarrage de la machine augmente le volume de la cham- bre de combustion auxiliaire et réduise ainsi la compression finals.
    3. Le moteur peut encore comporte une ou plusieurs des caractéristiques diaprés : a/ la chambre de combustion auxiliaire est formée par un cylindre contenant un piston relié rigidement au piston libre par une tige; bile piston libre forme un piston différentiel avec le piston coulissant dans la ehambre de combustion auxiliaire; c/ le moyen de pression agissant sur 12 face supérieure du piston libre est formé par un matelas d'air maintenu à la pression désirée par un canal partant du cylindre moteur et <Desc/Clms Page number 12> dans lequel est intercalé un clapet de retenue; a/ le piston libre est sollicité.par un ressort de compres- sion sur sa face supérieure; e/ le fluide sous pression agissant sur la face supérieu- re du piston libre est un fluide hydraulique;
    f/la chambree du cylindre de commande au-dessus du pis'=' ton libre est remplie d'un fluiie hydraulique, et sur ce pis- ton agit simultanément un ressort de compression réglé de fa- gon qu'il résiste à la compression finale pendant le démarrage de la machine, et dans le piston libre est monté un clapet de retenue par lequel le fluide hydraulique peut passer de la cham- bre supériaure dans la chambre inférieure lorsque le piston est soulevé par la pression de combustion; g/ le jeu entre le piston libre et le cylindre de commande est tel que le fluide hydraulique peut repasser progressivement de la chambre inférieure dans la chambre sup érieure lorsque la machine est arrêtée;
    h/ dans la paroi du cylindre de commende sont pratiquées des rainures limitées à l'extrémité inférieure par une arête coopérant avec le piston libre de façon que la communication établie par les rainures entre la chambre supérieure et la chambre inférieure compense les pressions entre ces deux cham- bres et détermine ainsi la limite supérieure du volume de la chambre de combustion auxiliaire;
    i/ le piston libre est prolongé par une tige coulissant comme un piston dans la chambre de combustion auxiliaire, et le jeu entre la tige du piston libre et l'alésage de guidage de celle-ci est tel que la pression de combustion puisse se propager jusque dans la chambre inférieure du cylindre de com- mande et que le fluide sous pression puisse progressivement <Desc/Clms Page number 13> EMI13.1 1'2:9:'.':..
    (2r dsns 1'3, C:il¯:;:bre 1e combustion lorsque la machine est .ïZ,VS.C') . le volume de 1s, chroübr6 de combustion auxili1re zest x.Étii"1:iiné par un clc.pet le retenue monté dans le cylindre ::le COI.ll-.1.::.r:.5.e et réglable de l'extérieur; k/ dans la paroi du cylindre moteur et à proximité de son extrénité supérieure, sont pratiqués des alvéoles formant des chambres de combustion complémentaires; 1/ les arêtes supérieures et inférieures délimitant les alvéoles qui forment les chambres de combustion complémentaires, coopèrent avec le piston moteur ou avec ses segments; m/ plusieurs chambres de combustion complémentaires sont réparties sur le pourtour du cylindre moteur;
    n/ les chambres de combustion complémentaires sont dispos sées à des niveaux différents de fagon qu'elles soient mises successivement en communication avec la chambre de combustion EMI13.2 principale par le piston lors -.le sa descente après 1'allwTIage du mélange combustible.
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