FR2463266A1 - Epitrochoidal rotary piston IC engine - has piston sealing strip passing overflow passage leading edge when inlet port is shut - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un moteur à combustion interne à piston rotatif de forme trochoidale qui comporte un carter présentant un chemin de glissement à deux zones de convergence, les parois latérales du carter étant traversées par un vilebrequin sur les manetons duquel tourne un piston de forme trochoidale qui comporte des éléments d'étanchéité latéraux et dont les coins portent-des barrettes d'étanchéité radiales, des chambres d'aspiration, de compression, d'expansion et d'expulsion étant délimitées successivement et de façon alternée par les flancs du piston rotatif et le carter, dans la région des zones de convergence faisant face aux lumières d'admission et d'échappement, le chemin de glissement présentant un canal de transfert qui relie temporairement la chambre d'expansion avec la chambre de compression lors du passage de l'un des coins du piston. The present invention relates to an internal combustion engine with a rotary piston in a trochoidal shape which comprises a housing having a sliding path with two convergence zones, the side walls of the housing being traversed by a crankshaft on the crank pins from which a piston of trochoidal shape rotates. which has lateral sealing elements and the corners of which carry radial sealing bars, suction, compression, expansion and expulsion chambers being successively and alternately delimited by the sides of the rotary piston and the housing, in the region of the convergence zones facing the intake and exhaust ports, the sliding path having a transfer channel which temporarily connects the expansion chamber with the compression chamber during the passage of the 'one of the corners of the piston.
Le brevet allemand 1 283 595 (Paschke) décrit un moteur de ce type qui comporte dans la zone interne du chemin de glissement un canal de transfert qui est réalisé sous la forme d'un évidement de très faible longueur et qui ne s'étend, dans le sens de rotation du piston, que sur un quart ou un cinquième de la largeur du chemin de glissement et relie la chambre d'expansion à la chambre de compression avant la fin de la phase d'expansion. German patent 1 283 595 (Paschke) describes a motor of this type which comprises in the internal zone of the sliding path a transfer channel which is produced in the form of a recess of very short length and which does not extend, in the direction of rotation of the piston, only over a quarter or a fifth of the width of the sliding path and connects the expansion chamber to the compression chamber before the end of the expansion phase.
De ce fait il est nécessaire de disposer cet évidement à l'endroit le plus proche de la zone de convergence qui est en regard des lumières d'admission et d'échappement ou au début de la partie incurvée chaude du chemin de glissement. En conséquence le piston doit occuper la position de point mort lors de son passage sur l'évidement ou il doit avoir franchi cette position, c'est-à-dire que la phase de compression est déjà très avancée et que la phase d'expansion arrive à sa fin de façon qu?il n'existe pas de potentiel de pression important entre ces deux chambres. De ce fait seules de faibles quantités de gaz chaud, refroidies oetrO-temps par l'expansion, sont transférées. Therefore it is necessary to have this recess at the location closest to the convergence zone which is opposite the intake and exhaust ports or at the start of the hot curved part of the sliding path. Consequently the piston must occupy the neutral position during its passage over the recess or it must have crossed this position, that is to say that the compression phase is already very advanced and that the expansion phase is coming to an end so that there is no significant pressure potential between these two chambers. Therefore only small quantities of hot gas, cooled oetrO-time by expansion, are transferred.
Le déposant de ce brevet connu indique que la chaleur des gaz de transfert devrait permettre d'atteindre la température d'allumage à la fin de la phase de compression afin que le moteur puisse fonctionner selon le principe du moteur Diesel sans nécessiter la suralimentation habituelle à ce type de moteur. The applicant for this known patent indicates that the heat of the transfer gases should make it possible to reach the ignition temperature at the end of the compression phase so that the engine can operate according to the principle of the diesel engine without requiring the usual overeating. this type of engine.
Le brevet allemand 1 426 038 (MAN) décrit une chambre de précombustion qui débouche au début de la partie incurvée chaude dans une ouverture prévue dans le chemin de glissement et dont la longueur et la largeur ne dépassent pas la largeur de ce chemin. Ce dispositif n'a pas pour but de provoquer un transfert des gaz de la chambre d'expansion vers la chambre de compression. German patent 1 426 038 (MAN) describes a precombustion chamber which opens at the start of the hot curved part into an opening provided in the sliding path and whose length and width do not exceed the width of this path. This device is not intended to cause a transfer of gases from the expansion chamber to the compression chamber.
En effet un tel transfert n'a pas lieudu fait que la phase d'expansion est déjà complètement terminée lors du passage du piston devant l'ouverture de la chambre de précombustion et du fait qu'il existe déjà une différence de pression en direction de la chambre d'expansion lors de la libération de cette ouverture. On parle cependant dans ce document connu d'un faible transfert de gaz temporaire de la chambre d'expansion vers la chambre de compression et qui permettrait un préchauffage de l'air de compression.Indeed, such a transfer does not take place because the expansion phase is already completely finished when the piston passes in front of the opening of the pre-combustion chamber and because there is already a pressure difference in the direction of the expansion chamber when this opening is released. However, this known document speaks of a small temporary transfer of gas from the expansion chamber to the compression chamber and which would allow preheating of the compression air.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 391 677 (KRUPP) décrit également une chambre de précombustion de laquelle un ou plusieurs petits canaux mènent vers le chemin de glissement et déboudaedans une zone de ce dernier qui est située près de la zone de convergence se trouvant en face des lumières de commande. Grâce à ces canaux de l'air frais doit d'abord être transféré de la chambre de compression dans la chambre de précombustion et après son mélange avec le carburant ce mélange doit être transféré dans la chambre d'expansion. A la fin de la phase d'expansion une faible quantité de gaz d'échappement doit revenir dans la chambre de compression afin de provoquer dans celle-ci une suralimentation.Dans cette solution irréalisable en raison de la barrette d'étanchéité qui se trouve dans la zone de convergence et en raison de la création d'un couple de rotation négatif il ne se produit cependant pas un transfert audessus du coin du piston à partir de la chambre d'expansion et vers la chambre de compression. Etant donné le faible diamètre des canaux, un transfert de la chambre d'expansion vers la chambre de compression du mélange expansé ne peut se produire que dans une faible mesure lors du passage du piston devant les ouvertures des canaux débouchant dans l'une des zones de convergence. Selon 1'enseignement de ce brevet antérieur, ce transfert ne doit pas avoir lieu du fait que le courant devrait s'écouler à partir de ce moment de la chambre de compression en direction de la chambre d'expansion en passant par la chambre de combustion.Le courant s'écoulerait d'ailleurs dans la même direction lors du passage du piston devant les ouvertures des canaux débouchant après la zone de convergence étant donné que la phase d'échappement commence déjà alors qu'il règne une pression élevée à l'intérieur de la chambre de compression. U.S. Patent 3,391,677 (KRUPP) also describes a precombustion chamber from which one or more small channels lead to the sliding path and emerge in an area of the latter which is located near the convergence zone located opposite the control lights. Thanks to these channels, fresh air must first be transferred from the compression chamber to the pre-combustion chamber and after mixing with the fuel this mixture must be transferred to the expansion chamber. At the end of the expansion phase, a small quantity of exhaust gas must return to the compression chamber in order to cause it to overfeed. In this solution, which is impracticable due to the sealing strip which is located in the convergence zone and due to the creation of a negative torque, however, a transfer does not occur above the corner of the piston from the expansion chamber and to the compression chamber. Given the small diameter of the channels, a transfer from the expansion chamber to the compression chamber of the expanded mixture can only occur to a small extent during the passage of the piston in front of the openings of the channels opening into one of the zones. of convergence. According to the teaching of this prior patent, this transfer should not take place since the current should flow from this moment from the compression chamber towards the expansion chamber passing through the combustion chamber .The current would also flow in the same direction when the piston passes in front of the openings of the channels opening after the convergence zone since the exhaust phase already begins while there is a high pressure at the inside the compression chamber.
Le premier des trois moteurs cités n'a jamais été construit. En ce qui concerne les deux autres moteurs on ignore dans quelle mesure se produit 1'effet de transfert des gaz enflammés mais dans tous les cas les sections préconisées pour les canaux de transfert sont insuffisantes pour obtenir un effet efficace. Les propositions faites dans ces documents antérieurs ont d'ailleurs amené les spécialistes, préoccupés à développer les moteurs de ce type, à juger inopérantes les solutions indiquées et ils étaient persuadés qu'il n'est pas possible de faire fonctionner ce type de moteur en tant que moteur
Diesel sans utiliser une suralimentation.The first of the three engines mentioned was never built. As far as the other two engines are concerned, it is not known to what extent the transfer effect of the ignited gases occurs, but in all cases the sections recommended for the transfer channels are insufficient to obtain an effective effect. The proposals made in these previous documents have also led specialists, concerned with developing motors of this type, to deem the solutions indicated inoperative and they were convinced that it is not possible to operate this type of motor in as motor
Diesel without using a boost.
Dans le moteur cité en premier lieu le chemin de glissement doit présenter, en plus de la lumière de transfert, également d'autres ouvertures pour la bougie d'allumage et l'injecteur ce qui peut provoquer un manque d'étanchéité défavorable et souvent incontrôlable entre les différentes chambres. La chambre de précombustion prévue dans les deux autres formes de réalisation a pour conséquence une charge thermique incontrôlable du carter et du revêtement ou de la couche superficielle du chemin de glissement. Toutes ces raisons ont conduit à l'abandon de ces trois formes de réalisation. In the engine mentioned in the first place, the sliding path must have, in addition to the transfer light, also other openings for the spark plug and the injector which can cause an unfavorable and often uncontrollable lack of sealing. between the different rooms. The precombustion chamber provided in the two other embodiments results in an uncontrollable thermal load of the casing and of the coating or of the surface layer of the sliding path. All these reasons have led to the abandonment of these three embodiments.
On connais également un procédé pour réduire la pollution provoquée par les gaz d'échappement (EGR =
Exhaust Gas Recirculation) dans lequel une partie des gaz brûlés est ramenée vers le côté d'aspiration par l'intermédiaire d'un canal de dérivation. I1 est alors évident que le taux de remplissage diminue en fonction de la quantité de gaz brûlés recyclée et il est nécessaire de prévoir un dispositif compliqué pour permettre un réglage précis afin que le moteur n'étouffe pas" par ses propres gaz d'échappement.We also know a process to reduce pollution caused by exhaust gases (EGR =
Exhaust Gas Recirculation) in which part of the burnt gas is returned to the suction side via a bypass channel. It is then obvious that the filling rate decreases as a function of the quantity of burnt gas recycled and it is necessary to provide a complicated device to allow precise adjustment so that the engine does not suffocate "with its own exhaust gases.
Le recyclage des gaz d'échappement dans le moteur
Diesel a cependant permis d'obtenir un certain nombre d'avantages, par exemple : une réduction importante de l'émission de NO et de HC, une réduction de la consommation en carburant sous une faible charge, une amélioration de l'allumage même pour des carburants légers ne se prêtant que difficilement à une inflammation spontanée, un abaissément du niveau sonore de la combustion et la possibilité d'une réduction du taux de compression sans nuire au rendement. Selon la charge du moteur la quantité de gaz brûlés recyclés peut atteindre 50 *. Ce procédé utilisant un conduit de recyclage extérieur au carter est limité par une diminution du taux de remplissage et une réduction de l'air ce qui augmente l'démission de fumée.Exhaust gas recycling in the engine
Diesel has however made it possible to obtain a certain number of advantages, for example: a significant reduction in the emission of NO and HC, a reduction in fuel consumption under low load, an improvement in ignition even for light fuels which lend themselves with difficulty to spontaneous ignition, a lowering of the noise level of combustion and the possibility of a reduction in the compression ratio without affecting performance. Depending on the engine load, the amount of recycled burnt gas can reach 50 *. This process using a recycling duct outside the casing is limited by a reduction in the filling rate and a reduction in the air, which increases the emission of smoke.
S'il était possible de recycler les gaz brûlés chauds sans réduire le taux de remplissage on pourrait profiter des propriétés positives du recyclage également en présence d'une charge élevée (débit de carburant plus grand) sous un excès d'air. Cependant ce résultat ne peut être obtenu que partiellement par une suralimentation ou il serait nécessaire, lorsqu'il sfagit d'un moteur à aspiration libre, d'introduire les gaz brûlés après fermeture de la soupape d'admission au moyen d'un compresseur ce qui n'est pas rentable. If it were possible to recycle the hot burnt gases without reducing the filling rate, the positive properties of recycling could also be taken advantage of in the presence of a high load (greater fuel flow) under excess air. However, this result can only be obtained partially by a supercharging or it would be necessary, when it is a free-suction engine, to introduce the burnt gases after closing the intake valve by means of a compressor. which is not profitable.
La présente invention a pour objet de créer un procédé qui permet le transfert d'une quantité de gaz expansés chauds de la chambre d'expansion vers la chambre de compression au moyen d'un canal de transfert sans réduire le taux de remplissage afin d'obtenir non seulement l'augmentation de la température nécessaire à l'auto-allumage sans pour autant soumettre le moteur à une charge de pression supplémentaire importante, ce moteur devant également présenter les avantages cités cidessus. Ce procédé de transfert doit également permettre un balayage des espaces angulaires de la chambre d'expansion en chassant le carburant non brûlé ou partiellement brûlé de sorte que celui-ci est mélangé et brassé à l'air frais et entraîné vers le centre de combustion de la chambre suivante. The object of the present invention is to create a method which allows the transfer of a quantity of hot expanded gases from the expansion chamber to the compression chamber by means of a transfer channel without reducing the filling rate in order to not only obtain the increase in temperature necessary for self-ignition without subjecting the engine to a significant additional pressure load, this engine must also have the advantages mentioned above. This transfer process must also allow the angular spaces of the expansion chamber to be scanned by expelling unburned or partially burned fuel so that it is mixed and mixed with fresh air and entrained towards the combustion center of the next room.
Ce dernier effet ne peut d'ailleurs pas être obtenu dans les trois formes de réalisation décrites précédemment du fait que les lumières de transfert de ces moteurs se trouvent dans la zone interne du chemin de glissement et que le courant provenant de ces lumières ne peut pas atteindre les parties extérieures du coin des chambres dans lesquelles s'accumule le plus souvent le mélange non brûlé. Des mesures effectuées n'ont fait apparattre qu'une très faible proportion de HC dans le gaz d'échappement au début de la phase d'expulsion mais que cette proportion augmente lors du dernier tiers de la phase d'expulsion, c'est-à-dire que les proportions de
HC s'accumulent notamment dans la partie arrière de la chambre de combustion.This latter effect cannot be obtained, moreover, in the three embodiments described above since the transfer ports of these motors are located in the internal zone of the sliding path and the current coming from these ports cannot reach the outer parts of the corner of the chambers in which the unburnt mixture most often accumulates. Measurements carried out revealed only a very small proportion of HC in the exhaust gas at the start of the expulsion phase but that this proportion increased during the last third of the expulsion phase, that is to say to say that the proportions of
HC accumulates in particular in the rear part of the combustion chamber.
L'invention a également pour objet d'éliminer, à l'exception de l'ouverture du canal de transfert, la présence de toute autre ouverture ou lumière à l'intérieur de la zone chaude du chemin de glissement. Un autre objet de l'invention consiste à adapter la forme des cuvettes et des flancs du piston à l'effet pouvant être obtenu par la lumière de transfert afin de profiter pleinement de cet effet. The object of the invention is also to eliminate, with the exception of the opening of the transfer channel, the presence of any other opening or light inside the hot zone of the sliding path. Another object of the invention consists in adapting the shape of the cups and the sides of the piston to the effect which can be obtained by the transfer light in order to take full advantage of this effect.
Ces problèmes sont résolus conformément à l'invention par un moteur qui est caractérisé en ce que le canal de transfert coupe transversalement le chemin de roulement latéral tout en étant délimité à ses extrémités par des parois étroites, en ce que le bord avant du canal de transfert, en considérant le sens de rotation du piston, est franchi par l'une des barrettes d'étanchéité radiales lorsque la ou les lumières d'admission sont fermées et en ce que le bord arrière du canal de transfert se trouve à l'endroit suivant du chemin de glissement qui est le plus proche des zones de convergence. These problems are solved in accordance with the invention by a motor which is characterized in that the transfer channel transversely cuts the lateral raceway while being delimited at its ends by narrow walls, in that the front edge of the channel transfer, considering the direction of rotation of the piston, is crossed by one of the radial sealing bars when the intake port (s) are closed and in that the rear edge of the transfer channel is at the location along the sliding path which is closest to the convergence zones.
Ces caractéristiques de l'objet de l'invention permettent de réutiliser et de brûler lors d'une combustion suivante des quantités résiduelles de carburant non brûlé et éventuellement encore présentes dans la chambre d'expansion. I1 devient également possible, grâce à la présence d'une certaine quantité de gaz brûlés recyclés au début de la phase de combustion, d'élever la température à l'intérieur de la chambre de compression de façon à permettre un auto-allumage parfaitement réglé pour obtenir un bon rendement. Par cette réaction supplémentaire et par le brassage de la charge partiellement brûlée et recyclée, la nouvelle combustion se trouve améliorée ce qui permet l'utilisation de carburants de nature et de qualité différentes.L'augmentation de la pression ainsi créée à l'intérieur de la chambre de compression en fonction de la charge, et qui est de tordre de un à deux bars, est compensée par une chute de pression à l'intérieur de la chambre d'expansion de manière que la charge mécanique à laquelle le moteur est soumise lors de son fonctionnement suivant le principe des moteurs
Diesel n'est pas supérieure à celle qu'il doit supporter lorsqu'il fonctionne selon le principe des moteurs à essence classiques.L'avantage essentiel du dispositif suivant l'invention par rapport à ltétat de la technique antérieure réside dans le fait que le transfert des gaz s'effectue au moment voulu et quantité appropriée et que le carburant résiduel, non brûlé ou incomplètement brûlé, subsistant éventuellement dans le coin arrière de la chambre d'expansion précédant la chambre de compression, est entrainé et recyclé.These characteristics of the object of the invention make it possible to reuse and burn during a subsequent combustion residual quantities of unburned fuel and possibly still present in the expansion chamber. It also becomes possible, thanks to the presence of a certain quantity of burnt gases recycled at the start of the combustion phase, to raise the temperature inside the compression chamber so as to allow a perfectly regulated self-ignition. to get a good return. By this additional reaction and by the mixing of the partially burnt and recycled charge, the new combustion is improved which allows the use of fuels of different nature and quality. The increase of the pressure thus created inside the compression chamber depending on the load, which is to twist from one to two bars, is compensated by a pressure drop inside the expansion chamber so that the mechanical load to which the engine is subjected during its operation according to the principle of motors
Diesel is not greater than that which it must withstand when it operates on the principle of conventional gasoline engines. The essential advantage of the device according to the invention compared with the state of the prior art lies in the fact that the gas transfer takes place at the right time and in the right quantity and the residual fuel, unburnt or incompletely burnt, possibly remaining in the rear corner of the expansion chamber preceding the compression chamber, is entrained and recycled.
Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.
Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés. Embodiments of the object of the invention are shown, by way of nonlimiting examples, in the accompanying drawings.
La fig. 1 est une coupe radiale en partie arrachée d'un moteur suivant l'invention, le piston étant représenté en deux positions différentes. Fig. 1 is a partly cut radial section of an engine according to the invention, the piston being shown in two different positions.
La fig. 2 est une coupe axiale suivant la ligne Il-Il de la fig. 1. Fig. 2 is an axial section along the line Il-Il of FIG. 1.
La fig. 3 est une coupe radiale du moteur de la fig. 1 avec une partie arrachée illustrant la conception du piston. Fig. 3 is a radial section of the motor of FIG. 1 with a torn part illustrating the design of the piston.
La fig. 3a montre à plus grande échelle un détail de la fig. 3. Fig. 3a shows on a larger scale a detail of FIG. 3.
La fig. 3b est une vue analogue à celle de la fig. 3a montrant une autre forme de réalisation du piston. Fig. 3b is a view similar to that of FIG. 3a showing another embodiment of the piston.
La fig. 4 est une coupe radiale partiellement arrachée d'une autre forme de réalisation du moteur suivant l'invention. Fig. 4 is a partially cut away radial section of another embodiment of the engine according to the invention.
La fig. 5 est une coupe axiale suivant la ligne
V-V de la fig. 4.Fig. 5 is an axial section along the line
VV of fig. 4.
La fig. 6 représente sous la forme d'un diagramme l'allure de la pression du moteur suivant l'invention. Fig. 6 shows in the form of a diagram the shape of the pressure of the engine according to the invention.
La fig. 1 montre en coupe un moteur à piston rotatif de forme trochoidale à mouvement démultiplié dans un rapport de 2/3; le carter 3 est représenté en partie arraché au niveau des zones de convergence 1 et 2 les plus proches de l'axe de rotation du piston 4 de forme triangulaire. Un canal d'admission 5 débouchant par la lumière 6, et un canal d'échappement 7 s'étendant à partir de la lumière 8 sont prévus dans le carter 3. Une lumière d'admission latérale 9, qui peut remplacer la lumière d'admission 6, est indiquée en trait interrompu. Fig. 1 shows in section a rotary piston motor of trochoidal shape with multiplied movement in a ratio of 2/3; the casing 3 is shown partially torn off at the level of the convergence zones 1 and 2 closest to the axis of rotation of the piston 4 of triangular shape. An intake channel 5 opening through the lumen 6, and an exhaust channel 7 extending from the lumen 8 are provided in the casing 3. A side intake lumen 9, which can replace the lumen admission 6, is indicated in broken lines.
Un injecteur 10 est disposé dans le carter 3 immédiatement avant la zone de convergence 1 en considérant le sens de rotation, et en formant un angle aigu avec la tangente au chemin de glissement 11 de façon que le carburant soit injecté, sous un faible angle et dans le sens de rotation du piston 4, dans une cuvette 12 prévue dans ce dernier (fig. 3 et 3a). Afin de faciliter le démarrage du moteur, celui-ci comporte une bougie d'allumage auxiliaire 13. Le piston 4 présente des barrettes d'étanchéité transversales subdivisées l4a, 14b, 14c dans ses coins ainsi que des éléments d'étanchéité latéraux non représentés. Le piston 4 est monté pour tourner sur un excentrique, non représenté, d'un vilebrequin et est synchronisé par un mécanisme de guidage qui n'est également pas représenté aux dessins.An injector 10 is placed in the casing 3 immediately before the convergence zone 1 by considering the direction of rotation, and forming an acute angle with the tangent to the sliding path 11 so that the fuel is injected, at a small angle and in the direction of rotation of the piston 4, in a bowl 12 provided in the latter (fig. 3 and 3a). In order to facilitate starting of the engine, the latter includes an auxiliary spark plug 13. The piston 4 has divided transverse sealing bars 14a, 14b, 14c in its corners as well as lateral sealing elements which are not shown. The piston 4 is mounted to rotate on an eccentric, not shown, of a crankshaft and is synchronized by a guide mechanism which is also not shown in the drawings.
Lors de sa rotation le piston 4 délimite avec le carter 3 et les parois latérales 15 et 16, une chambre d'aspiration 17 (fig. 1 et 3), une chambre de compression 18, une chambre d'expansion 19 et une chambre d'expulsion 20. La fig. 1 illustre en trait interrompu une position du piston dans laquelle la chambre d'aspiration 17 se trouve au début de la phase d'aspiration. During its rotation, the piston 4 defines with the casing 3 and the side walls 15 and 16, a suction chamber 17 (fig. 1 and 3), a compression chamber 18, an expansion chamber 19 and a chamber d deportation 20. FIG. 1 illustrates in broken lines a position of the piston in which the suction chamber 17 is located at the start of the suction phase.
Un canal de transfert 21 de section sensiblement semi-circulaire et qui coupe transversalement le chemin de glissement 1 tout en étant délimité à ses extrémités par des parois étroites, est prévu dans le carter avant la zone de convergence supérieure 1. Le bord avant 22 de ce canal de transfert 21, vu dans -le sens de rotation du piston, est situé à l'endroit où se trouve la barrette d'étanchéité 14a de l'un des coins du piston lorsque la barrette d'étanchéité 14b du coin suivant du piston vient fermer la lumière d'admission 6 ou lorsque les éléments d'étanchéité latéraux du piston viennent juste fermer l'ouverture d'admission latérale 9. Le bord arrière 23 du canal de transfert 21 se trouve à l'endroit 1 du chemin de glissement 11 le plus proche de la zone de convergence.La profondeur du canal de transfert correspond sensiblement à la moitié de sa largeur vue dans le sens de rotation du piston. Le transfert- des gaz enflammés chauds de la chambre d'expansion 19 vers la chambre de compression 18 s'effectue, en conséquence, à l'instant même auquel se termine la phase d'aspiration mais lorsque la chambre de compression 18 est déjà fermée, le transfert ne dure que le laps de temps pendant lequel la pression à l'intérieur de la chambre de compression n'a pas augmenté de façon sensible. Le processus de transfert se termine avant qu'il se produise une détente à l'intérieur de la chambre d'expansion de façon qu'il existe entre les chambres 18 et 19 un potentiel de pression agissant dans le sens contraire de la rotation du piston. A transfer channel 21 of substantially semi-circular section and which transversely cuts the sliding path 1 while being delimited at its ends by narrow walls, is provided in the casing before the upper convergence zone 1. The front edge 22 of this transfer channel 21, seen in the direction of rotation of the piston, is located at the place where the sealing strip 14a of one of the corners of the piston is located when the sealing strip 14b of the next corner of the piston comes to close the inlet light 6 or when the lateral sealing elements of the piston just close the side inlet opening 9. The rear edge 23 of the transfer channel 21 is at the location 1 of the sliding 11 closest to the convergence zone. The depth of the transfer channel corresponds substantially to half its width seen in the direction of rotation of the piston. The transfer of the hot ignited gases from the expansion chamber 19 to the compression chamber 18 takes place, therefore, at the very moment at which the suction phase ends but when the compression chamber 18 is already closed. , the transfer lasts only the period of time during which the pressure inside the compression chamber has not increased appreciably. The transfer process ends before expansion occurs inside the expansion chamber so that there is between the chambers 18 and 19 a pressure potential acting in the opposite direction of the rotation of the piston .
L'injecteur 10 et la bougie d'allumage auxiliaire 13 débouchent dans le canal de transfert et de ce fait il n'est pas nécessaire de prévoir des ouvertures supplémentaires dans le chemin de glissement et dans son revêtement, ouvertures qui risqueraient de créer des lieux de fuite et qui seraient à l'origine de contraintes thermiques et de détériorations du revêtement. The injector 10 and the auxiliary spark plug 13 open into the transfer channel and therefore it is not necessary to provide additional openings in the sliding path and in its coating, openings which could create places leakage and which would cause thermal stress and deterioration of the coating.
Le flanc du piston ainsi que la forme de la cuvette de ce dernier adaptés aux conditions se présentant au moment de l'injection et résultant de la forme de réalisation décrite, sont représentés aux fig. 3 et 3a. La cuvette 12 se trouve décalée en arrière d'environ un quart de la longueur du côté ou flanc du piston et forme, vue en coupe radiale, un creux 24 à sa partie avant, tandis qu'à sa partie arrière elle remonte progressivement et sous un angle faible jusqu'à la surface du piston pour se terminer à sensiblement à un tiers de la longueur du flanc en amont du coin suivant de ce piston. The side of the piston as well as the shape of the bowl of the latter adapted to the conditions occurring at the time of injection and resulting from the embodiment described, are shown in FIGS. 3 and 3a. The bowl 12 is offset behind about a quarter of the length of the side or flank of the piston and forms, viewed in radial section, a hollow 24 at its front part, while at its rear part it rises gradually and under a small angle to the surface of the piston to end at substantially one third of the length of the sidewall upstream of the next corner of this piston.
L'injection a lieu lors du passage de la cuvette du piston dans la zone de la section transversale du canal de transfert 21. Au début de l'injection le jet de carburant atteint le creux 24 et lors du déplacement subséquent du piston le jet est sensiblement parallèle au fond ascendant de la cuvette qui, vu en coupe radiale, présente une courbe correspondante. De cette manière une humidification des parois du carter est évitée. Les gouttelettes de carburant arrivant dans la cuvette, sont évaporées par les parois chaudes de cette dernière et ne sont ainsi plus renvoyées sur les parois du carter. A la fin de la phase d'injection la paroi du chemin de glissement est de toute façon plus éloignée du jet. The injection takes place during the passage of the piston bowl in the area of the cross section of the transfer channel 21. At the start of the injection the fuel jet reaches the hollow 24 and during the subsequent displacement of the piston the jet is substantially parallel to the rising bottom of the bowl which, seen in radial section, has a corresponding curve. In this way humidification of the walls of the housing is avoided. The fuel droplets arriving in the bowl are evaporated by the hot walls of the latter and are therefore no longer returned to the walls of the casing. At the end of the injection phase, the wall of the sliding path is anyway further from the jet.
Après fermeture de la lumière d'admission 6 le canal de transfert 21 est ouvert par le coin de piston avant 14a de la chambre de compression de manière que le transfert de la charge en expansion s'effectue au début de la phase de compression. De ce fait la pression régnant dans la chambre de compression 18 n'est pas augmentée de façon sensible mais on obtient une élévation de la température permettant d'atteindre la température d'allumage juste avant la fin de la phase de compression et au début de l'injection. Tout le mélange gazeux non encore brûlé ou brûlé incomplètement, se trouvant dans l'extrémité arrière de la chambre d'expansion 19 et qui, dans des moteurs de ce type, était à l'origine de la pollution des gaz d'échappement, est transféré.En particulier les mélanges carburant/air et le carburant non brûlé, subsistant dans les coins latéraux de la chambre, sont entrainés grâce au temps disponible pour le transfert, à la section transversale suffisamment grande du canal et surtout grâce à la vitesse appropriée du courant. After closing the inlet port 6, the transfer channel 21 is opened by the front piston corner 14a of the compression chamber so that the transfer of the expanding charge takes place at the start of the compression phase. As a result, the pressure prevailing in the compression chamber 18 is not appreciably increased but a temperature rise is obtained which makes it possible to reach the ignition temperature just before the end of the compression phase and at the start of injection. All the gas mixture not yet burnt or burnt incomplete, located in the rear end of the expansion chamber 19 and which, in engines of this type, was at the origin of the pollution of the exhaust gases, is In particular the fuel / air mixtures and the unburned fuel, remaining in the lateral corners of the chamber, are entrained thanks to the time available for the transfer, to the sufficiently large cross section of the channel and above all thanks to the appropriate speed of the current.
A l'instant du début de l'allumage il ne subsiste entre la paroi 25 du piston et le chemin de glissement 11 qu'un très faible intervalle (fig. 3), tandis que le jet de carburant pénètre dans le creux 24 en passant sous un rebord 26 ce qui a pour effet que le carburant ne peut pas arriver dans cet intervalle et de ce fait non plus dans le coin précédent de la chambre d'expansion. En conséquence les deux coins de la chambre d'expansion ne contiennent pas de carburant non brûlé et le mélange enflammé se trouve concentré à l'intérieur de la cuvette du piston de façon que ce mélange ne puisse se répandre dans toute la chambre qu'à l'état enflammé. On obtient ainsi des gaz d'échappement d'une pureté jamais atteinte. At the time of the start of ignition, there remains only a very small interval between the wall 25 of the piston and the sliding path 11 (FIG. 3), while the jet of fuel enters the hollow 24 in passing. under a rim 26 which has the effect that the fuel can not arrive in this interval and therefore neither in the previous corner of the expansion chamber. Consequently, the two corners of the expansion chamber do not contain unburned fuel and the ignited mixture is concentrated inside the piston bowl so that this mixture can spread throughout the chamber only the inflamed state. Exhaust gases of a purity never attained are thus obtained.
Le mélange carburant/air présent dans le coin avant de la chambre de compression 18 et transféré à partir de la chambre d'expansion précédente, est expulsé de l'étroit intervalle délimité par le chemin de glissement 11 et la paroi 25 du piston et est mélangé par brassage avec de l'air frais lors de son passage sur le rebord 26.The fuel / air mixture present in the front corner of the compression chamber 18 and transferred from the previous expansion chamber is expelled from the narrow gap delimited by the sliding path 11 and the wall 25 of the piston and is mixed by stirring with fresh air as it passes over the rim 26.
La fig. 3b montre un piston 4 présentant une cuvette dont la forme est identique à celle de la cuvette des fig. 3, 3a, mais qui est tournée de 1800 en considérant le sens de rotation du piston. Dans cette forme de réalisation l'injecteur 10' et la bougie auxiliaire 13' sont intervertis de façon que le jet de carburant soit également injecté en direction du creux 24'. Cette disposition présente l'avantage de permettre au mélange chaud arrivant dans la chambre de compression 18 par le canal de transfert 21 de se mélanger plus intimement avec de l'air frais. Le mélange se trouvant dans la partie avant est également expulsé dans cette forte de réalisation. Fig. 3b shows a piston 4 having a bowl whose shape is identical to that of the bowl of FIGS. 3, 3a, but which is turned 1800 by considering the direction of rotation of the piston. In this embodiment the injector 10 'and the auxiliary spark plug 13' are interchanged so that the fuel jet is also injected in the direction of the trough 24 '. This arrangement has the advantage of allowing the hot mixture arriving in the compression chamber 18 through the transfer channel 21 to mix more intimately with fresh air. The mixture found in the front part is also expelled in this strong achievement.
L'allure de la pression régnant à l'intérieur de ce moteur suivant l'invention, est illustrée à la fig. 6 qui représente un oscillogramme établi lors du fonctionnement du moteur. La ligne supérieure 27 représente la position du vilebrequin à chaque position décalée de 600. The shape of the pressure prevailing inside this engine according to the invention is illustrated in FIG. 6 which represents an oscillogram established during the operation of the engine. The upper line 27 represents the position of the crankshaft at each position offset by 600.
La ligne médiane 28 illustre l'instant de l'injection et la ligne inférieure 29 l'allure de la pression. Les deux traits verticaux 30 dans la courbe 29 désignent le début et la fin de l'ouverture du canal de transfert provoquant une légère perte de charge dans la chambre d'expansion et une augmentation correspondante de la charge dans la chambre de compression (1 à 2 bars ou 1,25 à 2,5 bars).The middle line 28 illustrates the instant of the injection and the lower line 29 the shape of the pressure. The two vertical lines 30 in the curve 29 designate the start and the end of the opening of the transfer channel causing a slight pressure drop in the expansion chamber and a corresponding increase in the load in the compression chamber (1 to 2 bars or 1.25 to 2.5 bars).
I1 résulte de ce diagramme que l'auto-allumage obtenu dans ce moteur, peut être réalisé notamment par l'élévation de la température créée à l'intérieur de la chambre de compression, grâce au transfert réalisé par le canal 21 et qu'il ntest pas nécessaire de créer des pressions plus élevées pour permettre à ce moteur de fonctionner selon le cycle Diesel. Le moteur ainsi réalisé n'est, en conséquence, pas soumis aux charges mécaniques habituelles à celles des moteurs Diesel. I1 results from this diagram that the self-ignition obtained in this engine can be achieved in particular by raising the temperature created inside the compression chamber, thanks to the transfer carried out by the channel 21 and that It is not necessary to create higher pressures to allow this engine to operate on the Diesel cycle. The engine thus produced is therefore not subject to the mechanical loads usual to those of diesel engines.
Une autre forme de réalisation du canal de transfert est représentée aux fig. 4 et 5. Dans cette variante des canaux de transfert supplémentaires 33, 34 sont prévus dans les parois latérales 31, 32 du carter. Les canaux de transfert supplémentaires 33, 34, vus en plan, sont en forme de croissant (fig. 4), leurs contours convexes 35, 36 étant déterminés par la position des éléments d'étanchéité latéraux du piston 4 lors de l'ouverture et de la fermeture du canal de transfert 21 et leur contour concave 37 étant déterminé par la trajectoire des extrémités des barrettes d'étanchéité du piston extrémités qui ne doivent franchir I'ou-verture du canal qu'avec une partie de leur surface d'appui. I1 est en outre nécessaire de prévoir dans les parois latérales 31, 32 et entre le chemin de glissement 11 et les canaux 33, 34 des parois étroites 38, 39 qui servent d'appui aux extrémités 40, 41 des barrettes. Another embodiment of the transfer channel is shown in Figs. 4 and 5. In this variant, additional transfer channels 33, 34 are provided in the side walls 31, 32 of the casing. The additional transfer channels 33, 34, seen in plan, are crescent-shaped (FIG. 4), their convex contours 35, 36 being determined by the position of the lateral sealing elements of the piston 4 during opening and of the closure of the transfer channel 21 and their concave contour 37 being determined by the trajectory of the ends of the sealing bars of the piston ends which must only cross the opening of the channel with part of their bearing surface . I1 is also necessary to provide in the side walls 31, 32 and between the sliding path 11 and the channels 33, 34 of the narrow walls 38, 39 which serve to support the ends 40, 41 of the bars.
Grâce aux canaux de transfert supplémentaires 33, 34 on obtient une meilleure expulsion par soufflage du mélange résiduel subsistant dans l'extrémité du coin avant de la chambre d'expansion 19. Ce processus n'est pas entravé par les parois étroites 42, 43 du chemin de glissement 11 parois qui doivent être conservées sur les côtes du canal de transfert et qui servent en même temps d'appui aux parties triangulaires 39, 40. Thanks to the additional transfer channels 33, 34 a better expulsion by blowing of the residual mixture remaining in the end of the front corner of the expansion chamber 19 is obtained. This process is not hampered by the narrow walls 42, 43 of the sliding path 11 walls which must be kept on the sides of the transfer channel and which also serve as support for the triangular parts 39, 40.
I1 est important pour le bon fonctionnement du moteur suivant l'invention et notamment pour obtenir des gaz d'échappement ayant la pureté désirée que les deux mesures c'est-à-dire la disposition du canal de transfert 21 et également celle des canaux de transfert supplémentaires 32 et 33 ainsi que la disposition de la cuvette du piston soient prises en même temps. I1 is important for the proper functioning of the engine according to the invention and in particular for obtaining exhaust gases having the desired purity that the two measurements, that is to say the arrangement of the transfer channel 21 and also that of the additional transfers 32 and 33 as well as the arrangement of the piston bowl are taken at the same time.
Le moteur suivant l'invention permet, sans aucune suralimentation de l'extérieur et en utilisant un moteur présentant la géométrie normale pour un moteur à piston rotatif de forme trochoidale fonctionnant à essence, de faire fonctionner ce moteur selon le cycle Diesel ce qui a été considéré comme étant impossible jusqu'à ce jour. The engine according to the invention allows, without any supercharging from the outside and using an engine having the normal geometry for a rotary piston engine of trochoidal shape running on petrol, to operate this engine according to the Diesel cycle which has been considered impossible to date.
Les mesures à prendre pour arriver à ce résultat sont extrêmement simples et le prix de revient d'un moteur ainsi réalisé n'est pas supérieur à celui d'un moteur à piston rotatif à essence. The measures to be taken to achieve this result are extremely simple and the cost price of an engine thus produced is not higher than that of a rotary petrol piston engine.
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- 1980-08-09 JP JP10883180A patent/JPS5632039A/en active Pending
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Also Published As
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| DE2932363A1 (en) | 1981-02-19 |
| IT1132280B (en) | 1986-07-02 |
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