*Perfectionnements apportés aux moteurs à combustion interne <EMI ID=1.1>
La présente invention concerne des perfectionnements
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elle vise plus précisément un procédé et un dispositif d'injection pour améliorer la combustion dans ce type de moteurs , notamment dans les moteurs Diesel puissants et rapides.
On sait qu'on rencontre-certaines difficultés dans'
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mique correspondant à la combustion de l'huile combustible
se produit relativement lentement à la température atteinte par l'air comburant dans les cylindres à la fin de ,la
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s'écoule un certain temps, dit délai d'allumage, entre
le début de l'injection et le moment où l'allumage se produit, si bien que, dans le cas des injections de très brève durée citées ci-dessus, une grande quantité de com- bustible a déjà été injectée lorsque l'allumage se produit, ce qui provoque une détonation et non pas la com- bustion progressive souhaitable.
Le principal remède apporté jusqu'à présent à cet inconvénient consiste à. utiliser des combustibles très inflammables de façon à réduire le délai d'allumage. Le remède qui consisterait à alimenter le moteur en air à haute température (pour obtenir une température plus élevée en fin de compression et par conséquent un allumage plus rapide) est inapplicable, car il entraînerait une réduction de la quantité d'oxygène introduite dans les cylindres, donc une diminution de la quantité de combustible qui pourrait être brûlée et l'on sait qu'au contraire, dans
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mettre dans les cylindres.
Un autre remède, qui consisterait à augmenter la température de l'air dans les cylindres en fin de compression par un accroissement du rapport de compression, est également inapplicable car les pressions atteintes seraient trop élevées, la pression croissant beaucoup plus vite que n'augmente la température En effet, l'élévation de température au cours d'une compression adiabatique est donnée par la formule approchée :
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qu'un relèvement appréciable de la température ne pourrait être obtenu qu'au prix d'une augmentation de pression énorme et inadmissible.
Le procédé suivant l'invention, pour améliorer la combustion dans un moteur à combustion interne à injection, consiste à surchauffer, au voisinage de la
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qui est enfermé dans la chambre de compression, puis à injecter dans le volume d'air ainsi surchauffé et surcomprimé une quantité de combustible appropriée à la puissance demandée au moteur, grâce à quoi le délai
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consiste à surchauffer l'air comburant "in situ" et feulement au moment où. cela est utile, c'est-à-dire juste avant l'injection de combustible motrice.
Suivant l'invention, la surchauffe, au voisinage de la fin de la phase de compression , de l'air qui est enfermé dans la chambre de compression et qui a été déjà échauffé adiabatiquement par la compression, est avantageusement produite par la combustion dans cet
air d'une quantité réduite de combustible qui est préinjectée quelques fractions de seconde avant l'injection <EMI ID=10.1>
La quantité de. combustible injectée, conformément à l'invention, au cours de la pré-injection, ou injec- tion pilote, peut être égale à quelques centièmes, et
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tible correspondant à l'injection totale. On choisit, suivant la puissance et la vitesse du moteur, le volume de l'injection pilote de façon à élever suffisamment la température pour annuler sensiblement le délai d'alluma-
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puissance de la détonation correspondant à l'inflamma- tion de cette injection pilote.
Suivant une forme de mise en oeuvre préférée du
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jection principale sont effectuées, dans chaque cylindre, au moyen de deux injecteurs distincts alimentés chacun
par une pompe d'injection usuelle.
Un dispositif d'injection conforme à l'invention comporte, pour chaque cylindre du moteur, un injecteur pilote alimenté par une pompe pilote commune ou non
tous les injecteurs pilotes du moteur et un injecteur principal alimenté par une pompe principale commune ou. non â tous les injecteurs principaux du moteur, ledit
<EMI ID=14.1> combustible représentant une faible fraction de la quantité totale de combustible injectée au cours d'un cycle.
Bien entendu, il est plus pratique que la pompe pilote et la pompe principale puisent un même conbustible dans un réservoir, mais on pourrait, sans sortir du cadre de l'invention, injecter des combustiblesdifférents au cours de l'injection pilote et au cours de
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pilote étant de préférence le plus inflammable.
Suivant une forme avantageuse do réalisation de l'invention, l'injection principale est faite suivant
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tion pilote est faite suivant le procédé connu de l'injection dans une pré-chambre.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de
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non limitatifs, certains modes de réalisation de l'invention.
Sur ces figures : - La figure 1 est une vue schématique de côté d'un <EMI ID=18.1>
conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue partielle en coupe verticale par un plai?. longitudinal du moteur représenté sur la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 est une vue partielle en coupe <EMI ID=19.1>
verticale d'un autre mode de réalisation de l'invention, La figure 5 est une coupe horizontale suivant <EMI ID=20.1> directe tandis que l'injection pilote est faite dans une pré-chambre.
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bustible dans la cylindrée, et d'un injecteur pilote
t
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jecteur principal.
Chacun des injecteurs principaux 6 est relit par
<EMI ID=23.1>
voirs 14 auxquels elle est raccordée par une canalisation d'amenée 16.
De même les injecteurs pilotes 8 sont relias par
<EMI ID=24.1>
ou pompe pilote, qui puise également le combustible dans le ou les réservoirs 14 auxquels elle est raccor- dée par une canalisation d'amenée 22.
On peut utiliser comme pompe et comme injecteurs principaux les appareils et accessoires annexes norma- lement prévus pour un moteur de la puissance considérée, tandis que la pompe et les injecteurs pilotes, qui <EMI ID=25.1>
une puissance d'environ 1/20 de la puissance du moteur considéré. C'est ainsi que pour équiper suivant l'invention un gros moteur Diesel de 3 à 4,000 Cv,,on pourra prendre comme pompe et injecteurs pilotes un appareillage d'injection courant pour camions. La pompe pilote 20 peut être
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dépourvue de régulateur.
La pompe pilote 20 est réglée pour injecter par avance dans chaque cylindre, par exemple quelques dizaines de
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principal 6, mais en fait, sa position excentrique ne présente pas d'inconvénient car la bonne répartition du combustible de l'injection pilote n'est pas indispensable. En effet, lorsque la faible dose de l'injection pilote s'enflamme dans l'air déjà échauffé par la compression
(cette inflammation se produisant avec un certain délai d'allumage par rapport au début de cette injection pilote), elle ne produit qu'une surchauffe locale d'une certaine quantité d'air, mais cette surchauffe locale, du fait de la dilatation qui en résulte, provoque une élévation de pression qui s'étend à tout le volume du gaz emprisonné dans la chambre de compression 26, et par conséquent éga- lise sensiblement la température, à un niveau beaucoup plus élevé que celui atteint adiabatiquement par la seule , oompression, dans toute la masse de gaz enfermé dans la chambre 26.
L'injection principale est alors déclenchée et le combustible injecté dans un milieu suffisamment chaud commence à brûler sensiblement dès le début de l'injection principale, pratiquement sans délai d'allumage, si bien que les phénomènes de détonation sont considérable- ment réduits, ou même supprimés, la combustion se faisant progressivement tout au long de l'injection principale.
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pal 6 et l'injecteur pilote 8 montés sur le cylindre 2 d'un moteur Diesel ayant une seule soupape d'échappement
28 et une seule soupape d'admission 30 par cylindre, mais on sait que les moteurs Diesel puissants à quatre temps ont généralement deux soupapes d'échappement 28 - 28'
(Figures 4 et 5) commandées par des culbuteurs 32 et deux soupapes d'admission 30 - 30' commandées par un ou deux culbuteurs 34, l'injecteur principal 6 étant disposé au centre.
Dans ce cas, si le dessin de la culasse le permet, on peut loger l'injecteur pilote, excentré par rapport à l'injecteur principal, entre les soupapes (comme dans le
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mais on peut également disposer latéralement l'injecteur pilote 8' dans le haut du cylindre 2, comme il est indiqua sur les figures 4 et 5, l'injection pilote étant faite directement dans la chambre de compression 26.
Sui/ant une autre variante, représentée schématiquement sur la figure 6 l'injection pilote, au lieu d'être <EMI ID=30.1>
cherche 4 favoriser l'allumage par l'injection du combustible dans une préchambre communiquant avec la chambre de compression par un ou plusieurs orifices de section réduite. Mais ces moteurs présentent parfois des difficultés de démarrage (la préchambre n'étant pas encore assez chaude à
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teurs à injection directe.
Dans un moteur équipé conformément à l'invention
de deux systèmes d'injection distincts., la disposition représentée sur la Figure 6 peut au contraire présenter de nombreux avantages. En effet, les difficultés de démarrage lorsque la préchambre 36 est froide n'apparaissent pas, puisque l'injection principale est faite directement dans le cylindre par l'injecteur 6. D'autre part la perte de
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téresse que la dose de combustible injectée par l'injecteur pilote 8", c'est-à-dire quelques centièmes seulement de la quantité totale de combustible injecté. Enfin l'allumage de l'injection pilote est facilité ,car cetta injection devant être faite avant l'injection principale, l'air n'a pas encore atteint la température de fin de compression et il est avantageux que la dose pilote de combustible soit injectée dans l'enceinte plus chaude de la pré-chambre 36,
Bien entendu la préchambre peut être disposée latéralement si les soupapes ne laissent pas un intervalle suffisant entre elles pour la loger dans la culasse, comme il est représenté sur la Figure 6.
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dans une préchambre, la tenue à la fatigue thermique de la préchambre pose de sérieux problèmes, En effet, la température de la préchambre dépend de la charge du moteur et il est difficile d'obtenir une température suffisamment élevée à faible charge sans atteindre des températures exagérées à pleine charge. Pour illustrer ces différences de fonctionnement, on peut rappeler que la consommation do combustible à chaque injection lorsque le moteur est <EMI ID=34.1> matiôn à pleine charge, Au contraire, avec un dispositif d'injection conforme �, l'invention dans lequel seule l'injection pilote est faite dans une préchambre, cette pré-
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et il est donc facile d'y obtenir et d'y maintenir la température optimale.
La température de la flamme sortant de la préchambre, sous l'effet de l'allumage de l'injection pilote, étant plus élevée que la température moyenne de la cylindrée, il est avantageux, dans un dispositif conforme à l'invention, de disposer et d'orienter l'orifice de sortie de la préchambre de façon que le jet de combustible de l'injection principale rencontre cette flamme, cette rencontre se produisant de préférence le plus près possible du ou de l'un des orifices de l'injecteur principal.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention.
* Improvements made to internal combustion engines <EMI ID = 1.1>
The present invention relates to improvements
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more specifically, it relates to an injection method and device for improving combustion in this type of engine, in particular in powerful and fast diesel engines.
We know that we encounter certain difficulties in '
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mics corresponding to the combustion of fuel oil
occurs relatively slowly at the temperature reached by the combustion air in the cylinders at the end of, the
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a certain time elapses, known as the ignition delay, between
the start of the injection and the moment at which ignition occurs, so that, in the case of the injections of very short duration mentioned above, a large quantity of fuel has already been injected when ignition takes place. produced, which causes a detonation and not the desirable progressive combustion.
The main remedy so far provided for this drawback consists in. use highly flammable fuels to reduce ignition time. The remedy which would consist in supplying the engine with air at high temperature (to obtain a higher temperature at the end of compression and consequently a faster ignition) is inapplicable, because it would lead to a reduction in the quantity of oxygen introduced into the cylinders. , therefore a reduction in the quantity of fuel that could be burned and we know that, on the contrary, in
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put in the cylinders.
Another remedy, which would consist in increasing the temperature of the air in the cylinders at the end of compression by increasing the compression ratio, is also inapplicable because the pressures reached would be too high, the pressure increasing much faster than increasing. the temperature Indeed, the rise in temperature during an adiabatic compression is given by the approximate formula:
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that an appreciable rise in temperature could only be obtained at the cost of an enormous and inadmissible increase in pressure.
The method according to the invention, for improving combustion in an internal combustion injection engine, consists of overheating, in the vicinity of the
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which is enclosed in the compression chamber, then to inject into the volume of air thus superheated and supercharged a quantity of fuel appropriate to the power required of the engine, whereby the delay
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consists in overheating the combustion air "in situ" and growling when. this is useful, that is to say just before the motive fuel injection.
According to the invention, the superheating, in the vicinity of the end of the compression phase, of the air which is enclosed in the compression chamber and which has already been heated adiabatically by the compression, is advantageously produced by the combustion in this
air with a reduced quantity of fuel which is pre-injected a few fractions of a second before injection <EMI ID = 10.1>
The quantity of. fuel injected, in accordance with the invention, during the pre-injection, or pilot injection, may be equal to a few hundredths, and
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tible corresponding to the total injection. Depending on the power and speed of the engine, the volume of the pilot injection is chosen so as to raise the temperature sufficiently to appreciably cancel the ignition delay.
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power of the detonation corresponding to the ignition of this pilot injection.
According to a preferred embodiment of the
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main jection are carried out, in each cylinder, by means of two separate injectors each supplied
by a conventional injection pump.
An injection device according to the invention comprises, for each cylinder of the engine, a pilot injector supplied by a common pilot pump or not.
all pilot injectors in the engine and one main injector supplied by a common main pump or. not to all the main injectors of the engine, said
<EMI ID = 14.1> fuel representing a small fraction of the total quantity of fuel injected during a cycle.
Of course, it is more practical for the pilot pump and the main pump to draw the same fuel from a tank, but it would be possible, without departing from the scope of the invention, to inject different fuels during the pilot injection and during
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pilot being preferably the most flammable.
According to an advantageous embodiment of the invention, the main injection is made according to
<EMI ID = 16.1>
piloting is made according to the known method of injection into a pre-chamber.
The invention will be better understood on reading
<EMI ID = 17.1>
non-limiting, certain embodiments of the invention.
In these figures: - Figure 1 is a schematic side view of an <EMI ID = 18.1>
according to the invention.
Figure 2 is a partial vertical sectional view through a plai ?. longitudinal of the engine shown in Figure 1. Figure 3 is a horizontal sectional view along the line III-III of Figure 2. Figure 4 is a partial sectional view <EMI ID = 19.1>
vertical of another embodiment of the invention, Figure 5 is a horizontal section along <EMI ID = 20.1> direct while the pilot injection is done in a pre-chamber.
<EMI ID = 21.1>
bustible in displacement, and a pilot injector
t
<EMI ID = 22.1>
main jector.
Each of the main injectors 6 is connected by
<EMI ID = 23.1>
see 14 to which it is connected by a supply pipe 16.
Likewise, the pilot injectors 8 are connected by
<EMI ID = 24.1>
or pilot pump, which also draws fuel from the tank or tanks 14 to which it is connected by a supply pipe 22.
The auxiliary devices and accessories normally provided for an engine of the power considered can be used as the pump and as the main injectors, while the pump and the pilot injectors, which <EMI ID = 25.1>
a power of approximately 1/20 of the power of the engine considered. Thus, in order to equip according to the invention a large diesel engine of 3 to 4,000 HP, it is possible to take as pilot pump and injectors a common injection equipment for trucks. The pilot pump 20 can be
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without regulator.
The pilot pump 20 is set to inject in advance into each cylinder, for example a few tens of
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main 6, but in fact, its eccentric position does not present any drawback because the good distribution of the fuel of the pilot injection is not essential. Indeed, when the low dose of the pilot injection ignites in the air already heated by the compression
(this ignition occurring with a certain ignition delay compared to the start of this pilot injection), it only produces local overheating of a certain quantity of air, but this local overheating, due to the expansion which as a result, causes a rise in pressure which extends to the entire volume of the gas trapped in the compression chamber 26, and consequently substantially equalizes the temperature, to a much higher level than that reached adiabatically by the alone, oompression, throughout the mass of gas trapped in chamber 26.
The main injection is then triggered and the fuel injected into a sufficiently hot medium begins to burn substantially from the start of the main injection, practically without ignition delay, so that the detonation phenomena are considerably reduced, or even suppressed, combustion taking place gradually throughout the main injection.
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pal 6 and pilot injector 8 mounted on cylinder 2 of a Diesel engine having a single exhaust valve
28 and a single 30 intake valve per cylinder, but it is known that powerful four-stroke diesel engines usually have two 28 - 28 'exhaust valves
(Figures 4 and 5) controlled by rocker arms 32 and two intake valves 30 - 30 'controlled by one or two rocker arms 34, the main injector 6 being arranged in the center.
In this case, if the design of the cylinder head allows it, the pilot injector can be accommodated, eccentric with respect to the main injector, between the valves (as in the
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but it is also possible to have the pilot injector 8 'laterally in the top of the cylinder 2, as indicated in FIGS. 4 and 5, the pilot injection being carried out directly in the compression chamber 26.
Following another variant, shown schematically in Figure 6, the pilot injection, instead of being <EMI ID = 30.1>
seeks 4 to promote ignition by injecting fuel into a prechamber communicating with the compression chamber through one or more orifices of reduced section. But these engines sometimes have starting difficulties (the prechamber is not yet hot enough to
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direct injection motors.
In an engine equipped according to the invention
two separate injection systems., the arrangement shown in Figure 6 can on the contrary have many advantages. Indeed, the starting difficulties when the prechamber 36 is cold do not appear, since the main injection is made directly into the cylinder by the injector 6. On the other hand, the loss of
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It is important that the dose of fuel injected by the pilot injector 8 ", that is to say only a few hundredths of the total quantity of fuel injected. Finally, the ignition of the pilot injection is facilitated, because this injection must be made before the main injection, the air has not yet reached the end of compression temperature and it is advantageous for the pilot dose of fuel to be injected into the hotter enclosure of the pre-chamber 36,
Of course, the prechamber can be arranged laterally if the valves do not leave a sufficient gap between them to house it in the cylinder head, as shown in Figure 6.
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in a prechamber, the resistance to thermal fatigue of the prechamber poses serious problems, Indeed, the temperature of the prechamber depends on the load of the engine and it is difficult to obtain a sufficiently high temperature at low load without reaching temperatures exaggerated at full load. To illustrate these operating differences, it can be recalled that the fuel consumption at each injection when the engine is <EMI ID = 34.1> at full load, on the contrary, with a compliant injection device �, the invention in which only the pilot injection is performed in a prechamber, this pre-
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and it is therefore easy to obtain and maintain the optimum temperature there.
The temperature of the flame leaving the prechamber, under the effect of the ignition of the pilot injection, being higher than the mean temperature of the cylinder capacity, it is advantageous, in a device according to the invention, to have and orient the outlet of the prechamber so that the jet of fuel from the main injection meets this flame, this encounter preferably occurring as close as possible to the or one of the orifices of the injector main.
Of course, the invention is in no way limited to the example described and shown, it is susceptible of numerous variants accessible to those skilled in the art depending on the applications envisaged and without thereby departing from the spirit of invention.