Perfectionnement aux moteurs Diesel et analogues. Il est connu, dans les moteurs Diesel, d'organiser un brassage rotatif de l'air. Ce brassage a pour effet de diffuser les parti cules liquides injectées dans l'air comburant et d'opérer ainsi la formation du mélange avant l'allumage. Celui-ci s'effectue alors au tomatiquement dans toute la masse, l'air étant comprimé à une température supérieure à la température d'allumage spontané du mé lange. Les moteurs ainsi perfectionnés sont encore relativement lourds et ne peuvent at teindre les hauts régimes que permettent les moteurs à carburateurs.
La présente invention a pour objet un perfectionnement aux moteurs Diesel et si milaires pourvus de moyens pour effectuer le brassage rotatif de l'air; ce perfectionnement permet d'obtenir des moteurs très légers, capa bles de tourner très vite avec un fonctionne ment silencieux.
Ce perfectionnement se distingue en. ce que le moteur comporte un dispositif destiné à amorcer l'allumage du mélange du combus- tible liquide et de l'air comburant, ce disposi tif étant situé de telle manière qu'il ne puisse être touché par aucune portion du mélange avant la formation complète de ce dernier.
Suivant une forme d'exécution préférée, le dispositif destiné à amorcer l'allumage est placé à côté de l'injecteur de combustible un peu en arrière de celui-ci par rapport au sens dans lequel se déplace le tourbillon air- combustible en cours de mélange.
D'autre part, ce dispositif est de préfé rence isolé des autres parois et est constitué en une matière telle qu'il joue le rôle d'amor- ceur thermochimique catalytique ou électro chimique de la combustion à une température moins élevée de la chambre de combustion.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: La fig. 1 est une coupe verticale diamé trale suivant la ligne 1-1 de la fig. 2 d'une culasse et de la partie supérieure d'un cylin dre de moteur Diesel, perfectionné suivant l'invention; La fig. 2 est une coupe horizontale sui vant la ligne 2-2 de la fig. 1; La fig. 3 est une coupe verticale suivant la ligne 3r-3 de<B>là</B> fig. 1;
Les fig. 4 à. 6 sont des coupes, analogues respectivement aux coupes des fig. 1 à 3, montrant une autre forme de réalisation du dispositif pour amorcer l'allumage; La fig. 7 est la coupe verticale diamétrale suivant la ligne 7-7 de la fig. 8 d'un autre type de culasse pour moteur Diesel, perfec tionné suivant l'invention; La fig. .8 est une coupe verticale- suivant la ligne 8-.8 de la fig. 7;
La fig. 9 est une coupe verticale, diamé trale suivant la ligne 9-9 de la fig. 10, de la partie supérieure d'un cylindre de moteur Diesel perfectionné selon l'invention, ledit cy lindre comportant intérieurement une garni ture; La fig. 10 est une coupe horizontale sui vant la ligne l0-10 de la fig. 9.
Le moteur représenté partiellement aux fig. 1 à 3 se compose, à la manière habi tuelle, d'un ou plusieurs cylindres 1 dans cha cun desquels se déplace un piston 2. Sur ces cylindres est disposée une culasse 3 dans la quelle sont ménagées des canalisations 4 et 5 d'admission d'air et d'échappement des gaz brûlés. Ces canalisations communiquent avec l'intérieur du cylindre 1 par l'intermédiaire de la soupape d'admission 6 et de la soupape d'échappement 7. L'injecteur du combustible est disposé en 8 en un point quelconque de la paroi du cylindre. Le jet 9, du combustible li quide est lancé dans l'air admis.
Un tour billon rotatif destiné à. mélanger intimement le combustible liquide et l'air est réalisé par une méthode quelconque usuelle, par exem ple, dans le cas d'un moteur à quatre temps, à l'aide d'un volet orienté 10 placé sur la soupape d'admission d'air,6. Le sens du tour billon est, par exemple, celui indiqué par la flèche f (fig. 2).
Ce moteur comporte un dispositif quel conque destiné à amorcer l'allumage qui est placé en un point tel qu'il ne puisse être touché par aucune portion du mélange avant la formation complète de ce dernier, de pré férence en: 11 dans l'axe ox immédiatement en arrière de l'injecteur 8 par rapport au sens du tourbillon (fig. 2).
Grâce à. cette disposition, pendant la du rée de l'injection, tout l'air comburant passe devant l'embouchure de l'injecteur. L'allu mage ne se trouve amorcé qu'en 11, après la formation complète du mélange.
On comprendra toute l'importance de cette disposition, en considérant qu'un dispositif pour amorcer l'allumage placé, par exemple, suivant l'axe oy, amènerait l'allumage des premières particules injectées, c'est-à-dire à un moment où le mélange total préalable n'est pas encore formé. Il en résulterait une com bustion défectueuse (long feu), l'impossibilité de tourner vite et des rendements médiocres.
Le dispositif destiné .à. amorcer l'allumage est constitué, de préférence, en métaux bons conducteurs de la chaleur et il est, de préfé rence, isolé thermiquement de la paroi qui le porte. On constitue ainsi dans l'enceinte de la chambre de combustion, et à. l'endroit le plus favorable, une zone plus chaude pour déter miner l'allumage initial. Au départ, le mo teur étant froid, le dispositif prend rapide ment une température plus élevée que la chambre de combustion, et le démarrage en est facilité.
Enfin, le dispositif peut être exécuté en matériaux spéciaux. On sait, en effet, qu'il est possible, dans certaines conditions, d'a baisser les températures des réactions chimi ques, tout en accélérant leur vitesse. Le dis positif peut donc être constitué par des mé taux d'oxydation tels que le cuivre, le nickel, le chrome, etc., par des alliages appropriés ou autres matières capables de jouer le même rôle.
Dans ce cas, le fonctionnement est le sui vant: Pendant l'aspiration et la compression, la surface du dispositif 11 s'oxyde au contact de l'air. Le mélange total étant opéré, une première fraction de ce mélange vient tou cher le dispositif 11 qui cède l'oxygène de sa surface et provoque ainsi un allumage rapide t intensif. Ces réactions d'oxydation se dé- lenchent à une température plus basse que ans les conditions ordinaires et permettent insi d'employer des compressions plus fai- les dans le moteur.
L'abaissement des pressions du cycle et 'augmentation de la vitesse de combustion se rouvent ainsi combinés pour répondre aux ;onditions de la légèreté et de la vitesse. La ,onstitution du mélange préalable conduit également à une puissance massique plus éle- rée par diminution de l'excédent d'air néces- ;aire à la combustion.
Il n'a été fait plus haut aucune hypothèse sur la nature de l'appareillage d'injection du combustible. L'invention s'applique tout aussi bien aux moteurs dans lesquels le combusti ble est injecté directement dans la chambre 3e combustion qu'aux moteurs à antichambre Sans lesquels le combustible est injecté préala blement dans une capacité auxiliaire en vue d'y déterminer une préexplosion; destinée à chasser la masse principale du combustible dans la chambre de combustion proprement dite.
Dans ce dernier cas, le dispositif pour amorcer l'allumage est placé dans l'anticham bre, par rapport au dispositif d'injection, dans la même position respective que lorsque ces deux dispositifs sont prévus dans le cy lindre proprement dit d'un moteur sans anti chambre.
Naturellement l'invention peut être réaii- sée de diverses manières. Elle peut s'appii- quer aux types de moteurs Diesel ou analo gues à tourbillon existants comme elle peut aboutir à des formes d'exécution spéciales de ces moteurs.
Dans l'exemple d'exécution des fig. 1 à 3, le dispositif 11 est figuré schématiquement par un corps creux avec isolant 12' et joint d'étanchéité 13. II peut être muni ou non d'un couvercle 14. Il peut être garni intérieu rement d'un calorifuge. Il peut ou non émer ger dans la culasse, sa forme peut être quel conque, spires de fils métalliques, par exem ple. Ce dispositif peut être chauffé électri quement ou de toute autre manière pour le départ rà froid.
Il peut avoir la forme indi- quée en 11a à la fig. 5 et être monté dans la culasse (fig. 6). I1 peut également être fixé sur le fond du piston, ainsi qu'il est indiqué en traits mixtes, en 11b (fig. 4).
L'application aux moteurs à pistons oppo sés se fait sans aucune difficulté.
Aux fig. 7 et 8, on a représenté une autre forme de réalisation applicable aux moteurs à deux temps ainsi qu'aux moteurs sans sou pape à quatre temps. Selon cet exemple d'exé cution, la chambre de combustion proprement dite 112 a la forme générale d'un cylindre d'axe z-z horizontal. Cette chambre 112 comunique avec le cylindre moteur par un ca nal tangentiel 11.8, de manière à. créer un tourbillon rotatif dans le sens de la flèche f.
L'injecteur est en 8 et le dispositif pour amorcer l'allumage en 11c. Au lieu d'être plongeant, le dispositif peut être attenant à la surface intérieure de la chambre 112 ainsi qu'il est indiqué en lld en traits mixtes. Dans cette disposition, le piston moteur 2 au point mort haut ne laisse que le jeu pratique ment nécessaire entre son fond et la culasse. De cette manière, la presque totalité de l'air comburant se trouve refoulée dans la culasse.
Cette forme d'exécution est applicable également aux moteurs à soupapes à quatre temps. Il faut, dans ce cas, rejeter la cham bre de combustion le plus latéralement possi ble pour rester en dehors de l'encombrement des soupapes ainsi qu'il est déjà. connu de le faire.
La disposition des fig. 7 et 8 permet de réaliser une chambre de combustion avec brassage cylindrique rotatif sans diminuer la section de la soupape d'aspiration par un vo let d'orientation pour l'air.
Sur les fig. 9 et 10, on a représenté une chambre de combustion cylindrique dans la quelle est provoqué, par une méthode quel conque, un brassage rotatif suivant la flèche f. L'injecteur est en 8. Les parois de la cham bre de combustion peuvent favorablement être constituées par un anneau 114 dont la tem pérature doit rester en dessous de la tempéra ture d'allumage spontané du mélange, tandis que le dispositif 11, destiné à amorcer l'allu mage, possède une température supérieure à la température d'allumage spontané du mélange. On peut y parvenir par un choix judicieux des matériaux, des surfaces de refroidisse ment, des épaisseurs, par le contact plus ou moins direct avec des surfaces refroidies, etc.
Par exemple, l'anneau 114 peut être prévu en un métal bon conducteur de la cha leur placé en contact direct avec les surfaces refroidies du cylindre, le dispositif 11 étant au contraire isolé thermiquement des parois refroidies du cylindre, de manière à conser ver le plus possible la chaleur développée par la combustion. On évite ainsi tout amorçage prématuré de la combustion.
Further training in diesel engines and the like. It is known, in diesel engines, to organize a rotary mixing of the air. This stirring has the effect of diffusing the liquid particles injected into the combustion air and thus effecting the formation of the mixture before ignition. This then takes place automatically throughout the mass, the air being compressed to a temperature above the spontaneous ignition temperature of the mixture. The improved engines are still relatively heavy and cannot reach the high speeds that carburetor engines allow.
The present invention relates to an improvement to diesel engines and if milaires provided with means for performing the rotary stirring of the air; this improvement makes it possible to obtain very light engines capable of running very quickly with silent operation.
This improvement is distinguished in. that the engine comprises a device intended to initiate the ignition of the mixture of liquid fuel and combustion air, this device being located in such a way that it cannot be touched by any portion of the mixture before formation full of the latter.
According to a preferred embodiment, the device intended to initiate the ignition is placed next to the fuel injector a little behind the latter relative to the direction in which the air-fuel vortex moves. mixed.
On the other hand, this device is preferably isolated from the other walls and is made of a material such that it acts as a catalytic or electrochemical thermochemical initiator of combustion at a lower temperature in the combustion chamber. combustion.
In the accompanying drawings, given only by way of example: FIG. 1 is a vertical diametral section taken along line 1-1 of FIG. 2 of a cylinder head and of the upper part of a diesel engine cylinder, improved according to the invention; Fig. 2 is a horizontal section taken along line 2-2 of FIG. 1; Fig. 3 is a vertical section taken along line 3r-3 of <B> there </B> fig. 1;
Figs. 4 to. 6 are sections, respectively analogous to the sections of FIGS. 1 to 3, showing another embodiment of the device for initiating ignition; Fig. 7 is the diametrical vertical section taken along line 7-7 of FIG. 8 of another type of cylinder head for a diesel engine, improved according to the invention; Fig. .8 is a vertical section taken along line 8-.8 of FIG. 7;
Fig. 9 is a vertical section, diametral along line 9-9 of FIG. 10, of the upper part of an improved diesel engine cylinder according to the invention, said cylinder comprising internally a gasket; Fig. 10 is a horizontal section taken along line 10-10 of FIG. 9.
The engine partially shown in FIGS. 1 to 3 is made up, in the usual way, of one or more cylinders 1 in each of which a piston 2 moves. On these cylinders is arranged a cylinder head 3 in which are provided pipes 4 and 5 of admission air and exhaust of burnt gases. These pipes communicate with the interior of the cylinder 1 via the inlet valve 6 and the exhaust valve 7. The fuel injector is arranged at 8 at any point on the wall of the cylinder. Jet 9 of liquid fuel is launched into the intake air.
A rotating billon lathe intended for. intimately mixing the liquid fuel and air is achieved by any conventional method, for example, in the case of a four-stroke engine, by means of an oriented flap 10 placed on the intake valve of 'air, 6. The direction of the log turn is, for example, that indicated by the arrow f (fig. 2).
This engine comprises any device intended to start the ignition which is placed at a point such that it cannot be touched by any portion of the mixture before the complete formation of the latter, preferably in: 11 in the axis ox immediately behind the injector 8 in relation to the direction of the vortex (fig. 2).
Thanks to. This arrangement, during the duration of the injection, all the combustion air passes in front of the mouth of the injector. The ignition is not started until 11, after the complete formation of the mixture.
We will understand the importance of this arrangement, considering that a device for initiating ignition placed, for example, along the oy axis, would cause the ignition of the first particles injected, that is to say at a when the total pre-mix is not yet formed. This would result in faulty combustion (long fire), the inability to run fast and poor performance.
The device intended .to. initiating ignition is preferably made of metals which are good heat conductors and is preferably thermally insulated from the wall which carries it. Thus, within the enclosure of the combustion chamber, and to. the most favorable place, a hotter zone to determine the initial ignition. Initially, the engine being cold, the device quickly takes a higher temperature than the combustion chamber, and starting is facilitated.
Finally, the device can be made of special materials. We know, in fact, that it is possible, under certain conditions, to lower the temperatures of chemical reactions, while accelerating their speed. The positive can therefore be constituted by oxidation rates such as copper, nickel, chromium, etc., by suitable alloys or other materials capable of playing the same role.
In this case, the operation is as follows: During suction and compression, the surface of the device 11 oxidizes on contact with air. With the total mixing being carried out, a first fraction of this mixture touches the device 11 which releases the oxygen from its surface and thus causes rapid and intensive ignition. These oxidation reactions take place at a cooler temperature than under ordinary conditions and allow the use of lower compressions in the engine.
The lowering of the cycle pressures and the increasing of the combustion rate are thus again combined to meet the conditions of lightness and speed. The formation of the preliminary mixture also leads to a higher specific power by reducing the excess air required for combustion.
No assumption was made above on the nature of the fuel injection equipment. The invention applies just as well to engines in which the fuel is injected directly into the 3rd combustion chamber as it does to antechamber engines without which the fuel is injected beforehand into an auxiliary capacity in order to determine a pre-explosion there. ; intended to drive the main mass of the fuel into the combustion chamber proper.
In the latter case, the device for starting the ignition is placed in the anti-chamber, relative to the injection device, in the same respective position as when these two devices are provided in the cylinder itself of an engine. without anti chamber.
Of course, the invention can be carried out in various ways. It can be based on existing types of diesel or similar vortex engines as it can lead to special embodiments of these engines.
In the example of execution of FIGS. 1 to 3, the device 11 is shown schematically as a hollow body with insulation 12 'and seal 13. It may or may not be provided with a cover 14. It may be lined internally with a heat insulator. It may or may not emerge in the cylinder head, its shape may be any conch, turns of metal wires, for example. This device can be heated electrically or in any other way for cold start.
It may have the shape indicated at 11a in FIG. 5 and be mounted in the cylinder head (fig. 6). It can also be attached to the bottom of the piston, as indicated in phantom lines, at 11b (fig. 4).
The application to the opposed piston engines is done without any difficulty.
In fig. 7 and 8, another embodiment has been shown which is applicable to two-stroke engines as well as to four-stroke valves without valve. According to this exemplary execution, the actual combustion chamber 112 has the general shape of a cylinder with a horizontal z-z axis. This chamber 112 comunique with the engine cylinder by a tangential channel 11.8, so as to. create a rotating vortex in the direction of arrow f.
The injector is in 8 and the device for initiating ignition in 11c. Instead of being plunging, the device can be contiguous to the interior surface of the chamber 112 as indicated by 11d in phantom. In this arrangement, the engine piston 2 at top dead center leaves only the practically necessary play between its bottom and the cylinder head. In this way, almost all of the combustion air is forced back into the cylinder head.
This embodiment is also applicable to four-stroke valve engines. In this case, it is necessary to reject the combustion chamber as far laterally as possible in order to remain outside the bulk of the valves as it already is. known to do so.
The arrangement of fig. 7 and 8 make it possible to produce a combustion chamber with rotary cylindrical stirring without reducing the section of the suction valve by an orientation flap for the air.
In fig. 9 and 10, there is shown a cylindrical combustion chamber in which is caused, by any method, a rotary stirring according to the arrow f. The injector is in 8. The walls of the combustion chamber may favorably consist of a ring 114, the temperature of which must remain below the spontaneous ignition temperature of the mixture, while the device 11, intended to to initiate ignition, has a temperature higher than the spontaneous ignition temperature of the mixture. This can be achieved by a judicious choice of materials, cooling surfaces, thicknesses, more or less direct contact with cooled surfaces, etc.
For example, the ring 114 may be provided in a metal which is a good conductor of heat placed in direct contact with the cooled surfaces of the cylinder, the device 11 being, on the contrary, thermally insulated from the cooled walls of the cylinder, so as to conserve the heat. more possible the heat developed by combustion. This prevents any premature initiation of combustion.