Moteur à combustion interne comportant au moins une chambre de compression dont le volume est variable, notamment moteur de ce genre à pistons libres. L'invention a pour objet un moteur à combustion interne comportant au moins une chambre de compression dont le volume est variable, notamment un moteur de ce genre à pistons libres. Ce moteur est caractérisé par un dispositif d'injection du combustible dont au moins certaines conditions de fonc tionnement sont variables automatiquement en fonction du volume variable de la cham bre de compression.
Les conditions variables. de fonctionne ment peuvent consister, par exemple, dans le nombre, l'angle d'inclinaison, la forme et/ou les positions relatives -des jets d'injection.
La variation desdites conditions de fonc tionnement peut être effectuée directement ou indirectement en fonction du volume de la chambre de compression, par exemple en fonction de la position d'une paroi limitant ladite chambre, en fonction d'une des posi- tions extrêmes du piston moteur, en fonction de la pression d'admission -de l'air de com- bustion, en fonction de la pression finale de la compression moteur ou en fonction .du rapport volumétrique de compression moteur.
Il est à noter que la chambre de compres sion constitue en même temps la chambre de combustion au moment où le ou les pistons occupent l'une de leurs positions. extrêmes.
Le deesin ci-annexé montre, à. titre d'exemples et schématiquement, plusieurs formes d'exécution du moteur à combustion faisant l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 montrent, en coupe axiale schématique, respectivement une première et une deuxième forme d'exécution présentant chacune un dispositif d'injection dont le nombre d'injecteurs en fonctionnement peut être modifié;
Les fi-. 3 et 4 montrent, semblablement, une troisième forme d'exécution, ces deux figures montrant le dispositif d'injection du moteur dans deux états caractéristiques de fonctionnement (modification des positions relatives des jets d'injection); La fig. 5 montre, en coupe axiale, un dispositif de commande -que comporte cette troisième forme d'exécution, ce dispositif permettant d'obtenir la modification des po sitions relatives des jets d'injection;
Les fig. 6 et 7 montrent, en coupe axiale schématique, une quatrième forme d'exécu tion, ces deux figures montrant le. dispositif d'injection du moteur dans deux états carac téristiques différents (modification des orien tations relatives des jets d'injections) ; La fig. 8 montre, semblablement, un dis positif de commande que comporte cette qua trième forme d'exécution, ce dispositif per mettant d'obtenir la modification des orien tations relatives des jets d'injection; Les fig. 9 et 10 montrent, .semblablement, une cinquième forme d'exécution dans la quelle les injecteurs du dispositif d'injection sont établis dans les pistons moteurs;
La fil-. 11 montre, semblablement, une sixième forme d'exécution .dans laquelle la chambre de compression est constituée par une chambre de volume sensiblement cons tant et par une chambre additionnelle de vo lume variable; La fig. 12 montre, semblablement, une septième forme d'exécution (modification de la forme -du jet d'injection); La fig. 13, enfin, montre, en coupe axiale, l'injecteur constituant le dispositif d'injection du moteur selon la fig. 12.
Dans une forme d'exécution préférée, le moteur à combustion interne peut Hêtre par exemple un, auto-générateur à pistons libres à pression variable, comportant une ou plu sieurs chambres de compression de volume variable et susceptible de fonctionner à pres sion variable, ce moteur pouvant être consti tué, exception étant faite de son dispositif d'injection, de toute manière appropriée, par exemple comme là l'ordinaire.
Quant à son dispositif d'injection, celui- ci est agencé de manière telle qu'on obtienne une variation automatique d'au moins cer taines de ses conditions de travail en fonc- tion du volume variable de la ou des cham bres de compression ou d'au moins un des éléments caractéristiques influençant ce vo lume.
Ce but est atteint, dans les formes d'exécution des fig. 1 et 2, par le fait que dans une même chambre de compression 1 sont disposés deux injecteurs 21, 22, respec tivement un plus grand nombre d'injecteurs 2'-, 22, 23, 24 et 2- (fig. 2), ces injecteurs étant disposés symétriquement et produisant chacun un jet unique, sauf l'injecteur 2' (fig. 1) qui produit plusieurs jets divergents en éventail 3.
La forme d'exécution montrée sur las fig. 3 et 4 comporte, dans la chambre de compression 1, dans un même plan transver sal, deux injecteurs 2' et 22 à jets multiples divergents, l'injecteur 2' comportant deux jets en éventail -3' et 32 et l'injecteur 22 com portant trois jets également en éventail 34. 3' et 36 (fig. 4), dont un jet central.
Une rotation est imprimée auxdits injecteurs autour de leur axe, dont l'amplitude angu laire dépend du volume de la chambre de compression. On voit sur la fig. 3 que les jets sont tous dans le plan transversal pas sant par les axes des injecteurs lorsque la chambre 1 occupe son volume minimum, et sur la fig. -4 que lesdits jets sont dans deux plans voisins ou dans le même plan, lesdits plans étant au moins là peu près parallèles à la section longitudinale du cylindre, lorsque la chambre 1 occupe son volume maximum.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 6 et 7, les axes des injecteurs 2' et 22 sont inclinés dans des plans diamétraux de la chambre de compression 1, l'amplitude angulaire donnée aux axes desdits injecteurs étant fonction -du volume occupé par cette chambre de manière que les jets, par exem ple en éventail, desdits injecteurs se croisent lorsque la chambre 1 occupe son volume mi nimum (fig. 6) et que les mêmes jets s'écar tent au fur et à mesure que le volume de la chambre 1 augmente (fig. 7).
Dans la forme d'exécution des fig. 9 et 10, les injecteurs 21 et 22 sont disposés coaxialement par paires, dans les deux fonds des pistons, le moteur comportant des pis tons opposés. Dans une forme d'exécution qui ne comporterait qu'un seul piston par cylindre, les injecteurs pourraient être dispo sés dans le fond du piston et dans le fond de la culasse. Les jets de chaque paire d'injec teurs coaxiaux sont répartis suivant les gé- n6ratrices croisées de deux cônes inverses (fig. 9).
Lorsque la chambre de compression augmente de volume.(fig. 10), les deux cônes inverses se séparent et tout le volume de ladite chambre est balayé convenablement par les jets.
Dans la forme d'exécution de la fig. 11, l'espace 1 compris entre les pistons opposés reste sensiblement invariable, ce moteur pré sentant en outre une capacité supplémentaire l' de volume variable. Un ou plusieurs injec teurs 2 sont disposés dans la chambre à vo lume sensiblement constant 1 pour alimenter constamment cette chambre, et un ou plu sieurs injecteurs 20 sont disposés dans la chambre à volume variable l', lesdits injec teurs 20 .étant mis successivement en ou hors action suivant que le volume de la chambre l'augmente ou diminue.
Dans la forme d'exécution de la fig. 12, la forme même du jet d'injection varie en fonction du volume de la chambre de com pression 1. A cet effet, le jet est par exemple animé d'un mouvement giratoire qui fait éclater la veine d'injection suivant un volume plus grand en adaptant ainsi la forme de la veine à la forme de la chambre de eompres- sion 1.
Dans ces différentes formes d'exécution, quelle que soit la ,disposition du montage des injecteurs, les dispositifs de mise en et hors action des injecteurs supplémentaires ou, s'il y a lieu, les dispositifs assurant la variation d'orientation desdits injecteurs, ou encore la forme de leurs jets, sont conjugués avec les éléments dont dépend le volume de la cham bre de compression 1, par exemple dans le cas le plus général avec la variation -de course des pistons,,
avec la variation de la pression d'alimentation ou de la pression maximum dont dépend le volume de la Cham bre de compression. Dans la forme d'exécution de la fig. 1, le dispositif de commande comprend des tiges de réglage quantitatif 41 et 4' pour des pompes d'injection 5' et 52, alimentant les injecteurs 2' et 2z. Elles sont commandées automatiquement par un même piston 6 sou mis par exemple à la pression de l'air d'ali mentation du moteur.
Dans ce moteur, le volume de la chambre de compression peut augmenter avec la pression de fonctionne ment, comme c'est le cas pour les générateurs à pistons libres à pression variable. On voit qu'il suffit de décaler les deux tiges de ré glage quantitatif 4' et 42 pour que, lorsque la pression d'alimentation croît, c'est-à-dire lorsque le volume de la chambre de com pression augmente, la pompe 52 et l'injec teur 22 débitent.
Dans la forme d'exécution des fig. 3 à .5, le mouvement de rotation des injecteurs est commandé par une bielle 7, le corps 8 de l'injecteur comportant un .siège conique 9 assurant l'étanchéité par la pression d'un ressort 10. Bien entendu, la commande de la rotation des injecteurs est faite avantageuse ment au moment où règne dans la chambre de compression 1 la pression: minimum, et la bielle 7 est reliée, à cet effet, -à un piston soumis périodiquement à la pression d'ali mentation -du moteur.
Dans la forme d'exécution des fig. 6 à 8, dans laquelle les injecteurs sont orientables dans un plan diamétral de la chambre de compression 1, la commande de la variation d'orientation est obtenue, comme montré sur la fig. 8, par une bielle 7 ou par une butée 11 reliée à l'un des pistons, un ressort anta goniste 12 tendant toujours à appuyer le corps 13 de l'injecteur sur une butée fixe 14.
Le corps de l'injecteur lui-même est articulé à son extrémité par une rotule 15 au cylindre du moteur, l'injection ayant lieu pendant le mouvement oscillant de l'injecteur.
Dans la forme -d'exécution -des fig. 9 et 10, dans laquelle les injecteurs sont montés sur les pistons, une pompe 16 est également montée dans un des pistons, cette pompe étant commandée par une rampe fixe 17, de préférence orientable<B>à</B> volonté en vue du réglage du débit. L'arrivée du combustible à la pompe se fait alors aisément sans pres sion par une tuyauterie à genouillère 18.
Dans la forme d'exécution des fig. 12 et 13, la forme du jet varie en fonction d'une des caractéristiques influençant le volume de la chambre de compression 1. Ceci est obtenu par le fait que pour faire jaillir le jet sous un volume plus grand, le liquide injecté est animé d'un. mouvement rotatoire qui lui est donné par des rainures hélicoïdales 19 pra tiquées sur la surface extérieure d'un cône 20 commandé axialement par une bielle 7.
Lorsque le cône ne repose pas sur son siège, l'injection se fait sensiblement suivant les génératrices du cône, et le jet présente alors une forme rétrécie, indiquée en traits inter rompus sur la fig. 12 .et correspondant au volume réduit de la chambre de compres- sion 1. Au contraire, lorsque le cône 20 repose sur son siège, le liquide injecté, guidé par les rainures 19, prend un mouvement ro tatoire qui fait épanouir le jet sous une forme plus volumineuse montrée en traits pleins sur la fig. 12 et correspondant au volume plus grand de la chambre de compression 1.
Dans d'autres formes d'exécution, le mo teur pourrait être un moteur à injection .dont les chambres de compression peuvent pré senter des volumes variables, quelle que soit la forme desdites chambres et la disposition des pistons ainsi que la disposition des or ganes de distribution, notamment un moteur à compression variable.
Internal combustion engine comprising at least one compression chamber the volume of which is variable, in particular an engine of this type with free pistons. The subject of the invention is an internal combustion engine comprising at least one compression chamber the volume of which is variable, in particular an engine of this type with free pistons. This engine is characterized by a fuel injection device of which at least certain operating conditions are variable automatically as a function of the variable volume of the compression chamber.
Variable conditions. of operation may consist, for example, in the number, the angle of inclination, the shape and / or the relative positions of the injection jets.
The variation of said operating conditions can be effected directly or indirectly as a function of the volume of the compression chamber, for example as a function of the position of a wall limiting said chamber, as a function of one of the extreme positions of the piston. engine, as a function of the intake pressure of the combustion air, as a function of the final engine compression pressure or as a function of the engine compression volumetric ratio.
It should be noted that the compression chamber constitutes at the same time the combustion chamber when the piston or pistons occupy one of their positions. extremes.
The attached drawing shows, at. As examples and schematically, several embodiments of the combustion engine forming the subject of the invention.
Figs. 1 and 2 show, in schematic axial section, a first and a second embodiment, respectively, each having an injection device, the number of injectors of which can be modified in operation;
The fi-. 3 and 4 show, similarly, a third embodiment, these two figures showing the engine injection device in two characteristic operating states (modification of the relative positions of the injection jets); Fig. 5 shows, in axial section, a control device that this third embodiment comprises, this device making it possible to obtain the modification of the relative positions of the injection jets;
Figs. 6 and 7 show, in schematic axial section, a fourth embodiment, these two figures showing the. engine injection device in two different characteristic states (modification of the relative orientations of the injection jets); Fig. 8 shows, similarly, a positive control device included in this fourth embodiment, this device making it possible to obtain the modification of the relative orientations of the injection jets; Figs. 9 and 10 show, .similarly, a fifth embodiment in which the injectors of the injection device are established in the engine pistons;
The thread-. 11 shows, similarly, a sixth embodiment .in which the compression chamber is constituted by a chamber of substantially constant volume and by an additional chamber of variable volume; Fig. 12 shows, similarly, a seventh embodiment (modification of the shape of the injection jet); Fig. 13, finally, shows, in axial section, the injector constituting the injection device of the engine according to FIG. 12.
In a preferred embodiment, the internal combustion engine may be, for example, a self-generator with free pistons at variable pressure, comprising one or more compression chambers of variable volume and capable of operating at variable pressure, this engine which can be constructed, with the exception of its injection device, in any suitable manner, for example as usual.
As for its injection device, this is arranged in such a way that an automatic variation of at least some of its working conditions is obtained as a function of the variable volume of the compression chamber or chambers or of at least one of the characteristic elements influencing this volume.
This object is achieved, in the embodiments of FIGS. 1 and 2, by the fact that in the same compression chamber 1 are arranged two injectors 21, 22, respec tively a greater number of injectors 2'-, 22, 23, 24 and 2- (fig. 2), these injectors being arranged symmetrically and each producing a single jet, except the injector 2 '(fig. 1) which produces several divergent fan jets 3.
The embodiment shown in fig. 3 and 4 comprises, in the compression chamber 1, in the same transverse plane, two injectors 2 'and 22 with divergent multiple jets, the injector 2' comprising two fan jets -3 'and 32 and the injector 22 com carrying three equally fan-shaped jets 34. 3 'and 36 (fig. 4), including a central jet.
A rotation is imparted to said injectors about their axis, the angular amplitude of which depends on the volume of the compression chamber. It is seen in fig. 3 that the jets are all in the transverse plane not sant by the axes of the injectors when the chamber 1 occupies its minimum volume, and in FIG. -4 that said jets are in two neighboring planes or in the same plane, said planes being at least there approximately parallel to the longitudinal section of the cylinder, when the chamber 1 occupies its maximum volume.
In the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the axes of the injectors 2 'and 22 are inclined in diametrical planes of the compression chamber 1, the angular amplitude given to the axes of said injectors being a function of the volume occupied by this chamber so that the jets, by Fan-shaped example, said injectors cross each other when chamber 1 occupies its minimum volume (fig. 6) and the same jets move apart as the volume of chamber 1 increases (fig. 7) .
In the embodiment of FIGS. 9 and 10, the injectors 21 and 22 are arranged coaxially in pairs, in the two ends of the pistons, the engine comprising opposite udders. In an embodiment which would have only one piston per cylinder, the injectors could be arranged in the bottom of the piston and in the bottom of the cylinder head. The jets of each pair of coaxial injectors are distributed along the intersecting generators of two inverse cones (fig. 9).
When the compression chamber increases in volume (fig. 10), the two reverse cones separate and the entire volume of said chamber is suitably swept by the jets.
In the embodiment of FIG. 11, the space 1 between the opposed pistons remains substantially invariable, this motor also having an additional capacity 1 'of variable volume. One or more injectors 2 are arranged in the substantially constant volume chamber 1 to constantly supply this chamber, and one or more injectors 20 are arranged in the variable volume chamber 1 ', said injectors 20 being successively put into operation. or out of action depending on whether the volume of the chamber increases or decreases.
In the embodiment of FIG. 12, the shape of the injection jet itself varies as a function of the volume of the com pressure chamber 1. For this purpose, the jet is for example driven by a gyratory movement which causes the injection vein to burst into a volume greater than large, thus adapting the shape of the vein to the shape of the compression chamber 1.
In these various embodiments, regardless of the arrangement of the assembly of the injectors, the devices for switching on and off the action of the additional injectors or, if necessary, the devices ensuring the variation in orientation of said injectors, or the shape of their jets, are combined with the elements on which depends the volume of the compression chamber 1, for example in the most general case with the variation -of stroke of the pistons ,,
with the variation of the supply pressure or of the maximum pressure on which the volume of the compression chamber depends. In the embodiment of FIG. 1, the control device comprises quantitative adjustment rods 41 and 4 'for injection pumps 5' and 52, supplying the injectors 2 'and 2z. They are controlled automatically by the same piston 6 subjected, for example, to the pressure of the engine supply air.
In this engine, the volume of the compression chamber may increase with the operating pressure, as is the case with variable pressure free piston generators. It can be seen that it suffices to shift the two quantitative adjustment rods 4 'and 42 so that, when the supply pressure increases, that is to say when the volume of the pressure chamber increases, the pump 52 and the injector 22 deliver.
In the embodiment of FIGS. 3 to .5, the rotational movement of the injectors is controlled by a connecting rod 7, the body 8 of the injector comprising a conical .seat 9 sealing by the pressure of a spring 10. Of course, the control of the rotation of the injectors is advantageously made at the moment when the pressure: minimum prevails in the compression chamber 1, and the connecting rod 7 is connected, for this purpose, to a piston periodically subjected to the supply pressure of the engine .
In the embodiment of FIGS. 6 to 8, in which the injectors are orientable in a diametral plane of the compression chamber 1, the control of the variation of orientation is obtained, as shown in FIG. 8, by a connecting rod 7 or by a stop 11 connected to one of the pistons, an antagonist spring 12 always tending to support the body 13 of the injector on a fixed stop 14.
The body of the injector itself is articulated at its end by a ball joint 15 to the cylinder of the engine, the injection taking place during the oscillating movement of the injector.
In the form -of execution -of fig. 9 and 10, in which the injectors are mounted on the pistons, a pump 16 is also mounted in one of the pistons, this pump being controlled by a fixed ramp 17, preferably orientable <B> at </B> will with a view to the flow adjustment. The arrival of fuel at the pump is then easily done without pressure by a toggle pipe 18.
In the embodiment of FIGS. 12 and 13, the shape of the jet varies as a function of one of the characteristics influencing the volume of the compression chamber 1. This is obtained by the fact that in order to cause the jet to spring out in a larger volume, the injected liquid is driven by 'a. rotary movement which is given to it by helical grooves 19 made on the outer surface of a cone 20 controlled axially by a connecting rod 7.
When the cone is not resting on its seat, the injection takes place substantially along the generatrices of the cone, and the jet then has a narrowed shape, indicated in broken lines in FIG. 12. And corresponding to the reduced volume of the compression chamber 1. On the contrary, when the cone 20 rests on its seat, the injected liquid, guided by the grooves 19, takes a rotary movement which makes the jet open out under a more voluminous shape shown in solid lines in FIG. 12 and corresponding to the larger volume of the compression chamber 1.
In other embodiments, the engine could be an injection engine, the compression chambers of which may have variable volumes, whatever the shape of said chambers and the arrangement of the pistons as well as the arrangement of the organs. distribution, in particular a variable compression engine.