FR2546972A1 - Amelioration des moteurs a combustion interne a injection, ou a carburateur, avec ou sans allumage classique a etincelle, avec ou sans suralimentation, a quatre temps ou a deux temps, mono ou bicarburant. et dispositifs permettant cette amelioration - Google Patents

Amelioration des moteurs a combustion interne a injection, ou a carburateur, avec ou sans allumage classique a etincelle, avec ou sans suralimentation, a quatre temps ou a deux temps, mono ou bicarburant. et dispositifs permettant cette amelioration Download PDF

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES MOTEURS A PISTONS A INJECTION DIRECTE (SURALIMENTES OU NON), DONT LE TAUX DE COMPRESSION A ETE DIMINUE JUSQU'AU SEUIL DE L'AUTO-ALLUMAGE PAR TEMPS CHAUD, LE MOTEUR ETANT DEJA CHAUD, CE QUI PERMET DE BAISSER LE TAUX DE COMPRESSION, DONC LES CONTRAINTES THERMIQUES ET MECANIQUES, ET DE FAIRE TOURNER LE MOTEUR PLUS VITE. LE MOTEUR EST DEMARRE PAR DES DISPOSITIFS AUXILIAIRES, ET L'AUTO-ALLUMAGE PEUT AVANTAGEUSEMENT ETRE ASSISTE PAR UN PUISSANT ALLUMAGE ELECTRIQUE D'UN TYPE NOUVEAU, AINSI QUE PAR TOUTES LES MESURES FAVORISANT HABITUELLEMENT L'AUTO-ALLUMAGE. POUR LES VERSIONS SURALIMENTEES, LE RAPPORT VOLUMETRIQUE DU MOTEUR A PISTON PEUT ETRE TRES FAIBLE, GRACE AU DEMARRAGE EN MODE AUXILIAIRE, LE TAUX DE COMPRESSION TOTAL (SURALIMENTATION EFFECTIVE) POURRA LUI-MEME ETRE LIMITE A UN NIVEAU SENSIBLEMENT INFERIEUR A LA PLUPART DES DIESELS ACTUELS, MEME NON SURALIMENTES.

Description

La présente invention, comme déjà mentionné dans le titre, concerne les moteurs à combustion interne, mais sans qu'on puisse dire sans ambiguité, s'il s'agit typiquement d'un moteur à auto-allumage, ou d'un moteur à allumage électrique commandé.
Actuellement, la faculté d'auto-allumage des moteurs à injection directe (diesel), quelle que soit la variante considérée, est obtenue en dotant ces moteurs de rapports volumétriques (ou taux de compression) très élevés, générale- ment de 15 à 23) ces taux très élevés sont (du point de vue de la réalisation de l'auto-allumage du combustible injecté), légèrement surabondants, lorsque le acteur est lancé et chaud, de tels taux de compression sont surtout utiles pour favoriser la phase de démarrage à froid Par contre, en régime normal, cette compression est génératrice de contraintes mécaniques et thermiques, très pénalisantes quant à la légèreté, sans contrepartie sensiblement utile, quant à l'amélioration du rendement.
Des idées ont déjà été proposées pour rendre l'auto-allumage possible, malgré un taux de compression moyen légèrement diminué. Certaines de ces idées ont pour base commune, l'idée de fractionner la chambre de combustion en une chambre principale et un chambre auxiliaire dans laquelle est créée une surcompression momentanée, en fin de course de compression par un piston auxiliaire, solidaire du piston principal et coaxial avec ce dernier. Mais jusqu'à présent, il semble que cette idée de base (très ancienne) n'ait enccre jamais donné lieu-à des rea- lisations. industrielles, car jusqu'ici, les configurations opérationnelles. ima- ginées pour la mettre en application n'étaient pas optimum.Il faut mentionner é'alemeait comme moyen d'allumage non commandé (bien qu'ils ne soient pas munis de système d'injection), les moteurs de modèles réduits, fonctionnant au métha acul, azec un allumage réalisé par une bougie luisante (glow plug), dont le fila- ment de platine maintenu incandescent, agissant (pour une part) par catalyse, p---rmet un allumage sans apport. d'énergie extérieure, (une fois le- démarrage assuré )
Finalement, dans la catégorie des moteurs à auto-allumage turbo-c@;mpressés il faut citer les moteurs hyper-alimentés avec une partie alternative à bas taux de compression, mais dont le taux de compression global (taux volumétrique x taux de suralimentation) en régime de croisière devient suffisant pour assurer l'auto-allumage du carburant injecté. Ce type de moteur necessite d'être démarre en plus du démarreur électrique, assurant le lancement de la partie alternative), à l'aide d'une chambre de combustion externe lançant la turbine qui entre le compresseur, cette turbine extérieure étant elle-meme démarrée par un système à air comprime injecté dans la chambre de combustion externe.
L'inventaire ci-dessus des techniques (réeiles et proposées) permettant l'auto-allumage d'un moteur, ou aidant à la réalisation de cet auto-allumage (dans le cas d'un taux de compression légèrement abaissé) définit un domaine assez précis et assez complet de l'état de l'art actuel des moteurs à autoallumage (particulièrement dans les cas où un taux de compression relativement faible, nécessite que cet auto-allumage soit "assisté" par un certain nombre de dispositifs, ou systèmes auxiliaires).
Un moteur à auto-allumage selon l'invention, présentera un faible rapport volumétrique (partie alternative, dans la plupart des cas) et une injection directe d'un carburant type gazole (ou assez proche). Dans un moteur selon l'invention, ces caractéristiques classiques sont associées à un certain nombre de systèmes et dispositifs auxiliaires, qui peuvent être utilisés conjointement ou partiellement conjointement, selon les circonstances, et cela dans le but d'assurer un fonctionnement optimisé. Le très bas taux de compression recherché est destine à diminuer les contraintes thermiques et mécaniques sur le piston (et l'embiellage) et sur la culasse, de façon à disposer d'un moteur pouvant tourner vite, donc de puissance spécifique élevée.D'autres buts sont poursuivis : - Recherche d'une proportion d'air servant à la combustion, rela tienent à la quantité de l'air admis, très élevée. - Rendre le démarrage possible avec un matériel de démarrage très léger.
Les systèmes auxiliaires selon l'invention sont les suivants
1) - Système de démarrage à froid (ou de secours) comprenant un carburateur à gaz (gaz de pétrole liquéfiés, G.P.L, ou Propane pur) et un système d'allumage électrique commandé, classique à étincelles, ou du type à filament, tel que proposé plus loin dans le texte. Ce système pert un démarrage ins tantané du moteur à auto-allumage à faible taux de compression et n'est destine à ne fonctionner que durant de très courtes périodes, lorsque le moteur est froid.Le gaz est contenu dans deux petites "cartouches standardisées" de 0,5 litre à 10 litres chacune, facilement interchangeables, faciles à loger dans le compartiment moteur ou ailleurs ; chaque "cartouche standardisées' pourrait être munie d'un bloc robinet, plus un pré-detendeur, plus un orifice spécial avec clapet pour, éventuellement, remplir la cartouche sans avoir à la démonter.
2) - Système assurant, après l'arrêt du moteur, un maintien de la tempé- rature de fonctionnement de régime de croisiere, de tout le bloc moteur, avec une diminution de cette température moyenne inférieure à 100C, pour une durée la plus longue possible : de 20 à 50 heures, par exemple, et même beaucoup plus, selon la quantité et la qualité des matériaux d'isolation thermique utilisés, et selon le poids total du bloc moteur. Un tel système a déjà été proposé dans maXdemande de brevet ne 81 23333. Il s'agit donc, dans ce nouveau brevet, d'apporter un certain nombre d'améliorations complémentaires.Dans ce système, la totalité du bloc moteur est enfermée avec certains accessoires, tels que pompe à injection, dans une enceinte, la plus hermétique possible, remplie de matériaux d'isolation thermique de très haute qualité, voire même, pour une partie, de matériaux super-isolants multi-couches dérivés de ceux utilisés par l'industrie spatiale. Le radiateur pourra être muni de volets en matériaux isolants thermiquement, et se refermant automatiquement à -l'arrêt sur ses faces avant et arrière. Lé carter d'embiellage, qui ne profitera plus d'aucun refroidissement "naturel" sera muni d'une double paroi, dans laquelle circulera l'eau du système de refroidissement (lorsque le moteur fonctionne).
La boite de vitesse pourra, éventuellement, être incluse dans l'enceinte isolée, dans ce cas; elle devra être munie d'un système de refroidissement. Tous les points critiques où des fuites d'huile pourraient se produire à l'intérieur de l'enceinte, particulièrement les joints tournants, seront très soignés. Le circuit de refroidissement pourra être scindé en plusieurs circuits indépendants, dont certains d'entre eux pourraient être pressurisés, de manière à fonctionner avec une température du fluide de régulation thermique (eau + antigel), éventuellement supérieure à 1200C pour garder le moteur aussi chaud que possible après son arrêt.Si l'on désire maintenir la température du bloc moteur plus longtemps encore2 on peut prévoir un système miniaturisé de chauffage connecté à l'arrêt par un système de vannes sur le circuit de refroidissement, et se déclenchant automatiquement lorsque la température du bloc moteur descend en-dessous d'une limite pré-établie. Les ac-cessoires, tels que pompes à injection devant se trouver à proximité immédiate du bloc moteur,. seront inclus dans l'enceinte isolée avec, cependant, un contrôle thermique qui pourrait leur être propre.
3) - Système d'allumage électrique, utilisé de façon systématique, par précaution ou bien comme appoint permanentS dans un moteur selon l'invention (muni des autres caractéristiques de l'invention), à bas taux de compression (12 ou même moins)2 à injection directe de carburant. Ce système a pour but d'assurer à coup sûr le déclenchement de la combustion (à l'instant le plus favorable), des fines gouttelettes pulvérisées, par le système d'injection, et cela quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur. Ce SystèMe d'allumage électrique, pour accroître la fiabilité du moteur, ainsi que son domaine de fonctionnement et sa souplesse d'utilisation, sera utilisé de préférence, dans une chambre de combustion, où tout aura été mis en oeuvre pour compenser l'inconvénient d'un bas taux de compression, et obtenir un véritable auto-allumage (dans des conditions favorables, et le moteur étant chaud), de façon à faciliter au maximum la tâche de l'allumage électrique.
Les moyens utilisés pour "restaurer" au mieux la faculté d'auto-allumage, malgré le bas taux de compression sont
- Une très importante avance à l'injection (de 20 à 700 d'avance environ), mais pas trop, pour ne pas risquer de produire des auto-allumages prématurés, pour conserver une pression d'injection très élevée, sans avoir des trous d'injecteur de trop petit diamètre, et pour ne pas injecter tout le carburant avant le P.M.H. du piston. L'avance à l'injection serait avantageusement variable en fonction du régime.
- Une chambre compacte sans appendice (injection directe),
- Un piston chaud conduisant peu la chaleur (titane, céramiques),
- Des obstacles chauds (par refroidissement limité) sur le dessus du piston.
Le même dispositif d'allumage électrique pourra être utilisé pour les deux modes de fonctionnement (à carburateur à gaz, ou en mode à injection directe).
L'allumage électrique à étincelles, vu ci-dessus, doit pouvoir répondre à ce qu'on attend de lui dans la grande majorité des types de fonctionnement rencontrés (notamment, si l'on réalise une étincelle très puissante et de longue durée, et que l'on dispose les électrodes correctement par rapport à-l'injecteur, et suffisamment loin de lui). I1 est possible, cependant, que ce type d'allumage s'avère insuffisant, dans certains cas limites, par exemple au moment du passage du mode carburateur à gaz au mode à injection, lorsque le moteur vient d'être démarré, alors qu'il était complètement froid, et par temps froid.Pour éviter cela', il est possible d'envisager un autre type d'allumage électrique entièrement nouveau, qui aurait l'avantage supplémentaire non négligeable, de travailler à des tensions beaucoup plus basses que dans le cas de l'allumage à étincelles. Ce système fait l'objet d'une description détaillée dans le paragraphe suivant.
4) - Système d'allumage électrique, à filament d'alliage, métallique, hautement réfractaire, chauffé par impulsions de courant.
L'alliage réfractaire utilisé pour réaliser le filament9 pourra, éventuellement, être assez proche des alliages utilisés sur les aubes de turbines des réacteurs d'avion. Les dimensions du filament seront assez faibles (de 0,2 à 0,3 mm de diamètre sur un petit moteur) pour ne pas exiger une trop forte consommation d'énergie électrique, et surtout pour s'échauffer suffisamment rapidement pour jouer son rôle d'une façon efficace. La longueur du filament pourra etre de 8 à 10 mm (ordre de grandeur) et former un arc de cercle, pour être plus compact et mieux absorber la dilatation.Dans les conditions de l'exemple pris ci-dessus, la masse du filament sera très -3 faible (environ 2,4 x 10 g) avec une chaleur massique de l'ordre de 0,1 cal/ g x OC. On obtiendra une montée en température très rapide au moment de la puissante impulsion de courant (ordre de grandeur de la puissance crête 5 Kw pendant 50 à 150 micro-secondes) provoquant le début de la combustion.
Pendant le reste du cycle, le filament subira un accroissement de température supplémentaire du fait de la combustion du carburant, puis subira un refroidissement rapide, par rayonnement, conduction et convection. L'impulsion est déclenchée quelques degrés avant le P,M.H. par un capteur de position angulaire, qui commande le dispositif électronique générateur d'impulsions. On cherchera, au cours de l'étude d'un moteur utilisant ce système, à faire en sorte que la température minimale atteinte par le filament (juste avant le déclenchement de l'impulsion) ne descende pas beaucoup plus bas que 4500 à 6000C (ordre de grandeur) (au cours de la fin d'un cycle et du début du suivant) de façon à limiter l'énergie que l'impulsion électrique devra apporter à celui-ci, pour que sa température en fin d'impulsion s'élève jusqu'à 7000 ou 10000 C.
La puissance de l'impulsion électrique pourra être choisie dans une plage très vaste, selon l'application réalisée, soit à un petit moteur rapide, soit à un très gros moteur au régime très lent, mais également selon les caractéristiques de l'alliage réfractaire utilise de la température de combustion, qui peut varier, suivant l'effort imposé au moteur, suivant le taux de compression, etc..
Le filament fera partie d'une bougie amovible, l'impulsion de courant qui lui sera fournie sera créée par un système électronique de puissance. L'ajustement nécessaire de l'énergie dans chacune des impulsions, selon les cireonstances, sera réalisé également par un ensemble électronique2 comportant de nombreux capteurs (de vitesse de rotation, des températures : externe, de culasse, du carburant, des gaz d'échappement ; de mesure de la quantité ins -t:alltanée de carburant injecté, etc...), un microprocesseur7 et une mémoire.
Cet ensemble permettra de tenir compte, en plus des données fournies par les cafteurs, de tous les états du système depuis le démarrage, pour connaitre parfaitement le température exacte du filament à chaque instant.
le système électronique de régulation de l'énergie des impulsions permettra également de déterminer le niveau de celles-ci dans le cas d'unDdémar- rage à froid, dans le mode à carburateur à gaz Dans ce cas, la quantité d'énergie nécessaire, par impulsions, pourrait être jusqu'à 10 fois (ou plus) supérieure à celle requise en marche normale en mode à injection, le moteur étant chaud. Le moteur ayant démarré, l'énergie fournie au filament à chaque impulsion sera immédiatement (mais progressivement) diminuée par le calculateur, pour tenir compte de l'échauffement du filament par les temps de combustion successifs. Après quelques secondes de fonctionnement dans le mode à carburateur, le système électronique commandera le passage en mode à injection.
Il est possible que l'e3 périence prouve que ce type d'allumage permette même des démarrages à froid directement, sans passer par le mode carburateur à gaz, dans ce cas, les dispositifs auxiliaires, relatifs à ce mode de fonctionnement pourraient, soit ne pas être intégrés au moteurs soit conservés pour les conditions de démarrage par grand froid, ou en secours. La consommation d'énergie de l'allumage par impulsions sera plus importante que dans le cas de l'allumage par étincelle, mais restera d'un niveau tout à fait raisonnable.....
Le système d'allumage par filament peut fort bien être utilisé sur un moteur purement à carburateur (avec tous les avantages d'un système d'allumage basse tension).
5) - Variantes du moteur selon l'invention, lorsque celui-ci est de type suralimenté.
Le moteur selon l'invention pourra tout aussi bien être de type à admission d'air à la pression atmosphérique, ou de type suralimenté. La deuxième version étant de loin préferable, pour les utilisations ne nécessitant pas obligatoirement un matériel très bon marché.
En effet, la supériorité d'un moteur selon l'invention par rapport à un diesel classique, étant de travailler avec beaucoup moins de contraintes thermiques et mécaniques, cette supériorité sera encore mieux exploitée par rapport à un diesel suralimenté, car dans ce dernier cas, le taux de compression "volumétrique" doit rester le même que sur un moteur non suralimenté (pour le démarrage) ce qui fait que lorsque la suralimentation devient effective, les contraintes thermiques deviennent telles qu'on est souvent amené à refroidir l'air sortant du compresseur, avant de l'utiliser dans le moteur, et ce, bien que le piston soit lui-même très solide - donc lourd.. Le refroidissement de l'air représente une perte d'énergie, et de légèreté.Alors que dans un moteur selon l'invention, le taux de compression global pourra, par exemple, être maintenu au momie niveau que s'il s'agissait d'un moteur "atmosphérique", tel que vu pré cédaient avec aide à ltauto-allumage ; le rapport volumétrique de la partie alternative pourra alors être diminué de la valeur du taux de compression supplémentaire apporté par la suralimentation.
Dans ce cas, la durée de fonctionnement en mode carburateur à gaz'devra être accrue (jusqu'à ce que la suralimentation devienne effective), mais le moteur pourra être lancé avec un matériel de démarrage très allégé (batterie, démarreur, alternateur).
La suralimentation pourra être assurée soit par un turbocompresseur, soit par un compresseur volumétrique. Dans ce dernier cas, une vanne de dérivation, faisant débiter le compresseur à l'air libre, permettra de ne pas absorber d'énergie pendant le lancement de la partie alternative au gaz, cette vanne remettant le compresseur en série avec le moteur quand celui-ci est bien lancé.
Toujours dans le cas d'un compresseur volumétrique (relié au vilebrequin), il serait très avantageux de disposer en sortie d'une turbine volumétrique, ac croissant notablement le taux de détente total qui pourra être supérieur au taux de compression global Il est fort probable que la solution du compresseur volumétrique s'avère la plus avantageuse, à tous les points de vue.
Une turbine volumétrique (par analogie avec un compresseur volumétrique) recevant des gaz déjà détendus partiellement dans le moteur à piston, ne poserait pas de problème de mise au point insurmontable, et aurait l'avantage de tourner à très bas régime (par rapport à une turbine dynamique) tout en étant efficace à tous les régimes. Son taux de détente pourrait avantageusement être choisi supérieur au taux de compression du compresseur de suralimentation.
6) - Système permettant d'améliorer sensiblement la quantité de gazole pouvant être brûlée dans une même cylindrée, tout en conservant une combustion complète et sans émission de fumées. Dans les moteurs "diesel" classiques, la quantité de carburant injectée à chaque cycle est volontairement très inférieure à la quantité de carburant qui, en théorie, pourrait être brûlée dans l'air admis dans le cylindre. Un excédent d'air est, en effet, nécessaire pour compenser la mauvaise répartition des micro-gouttelettes de carburant dans la chambre de combustion, et le fait que les gouttelettes n'aient pas toutes le temps de se vaporiser intégralement avant l'allumage.
Dans un moteur selon l'invention, on dispose d'une importante avance à l'injection, qui favorise la dispersion et la vaporisation des gouttelettes de carburant. Cette caractéristique intéressante sera treks améliorée en donnant à la chambre de combustion une forme la plus proche possible de la forme du ou des jets de gouttelettes finement pulvérisées par l'injecteur. On s'efforcera, en outre, de limiter au maximum le volume d'air qui, au point mort haut du piston, ne pourra pas être inclus dans la chambre de combustion conformée, ce volume d'air "parasite" étant représenté par la section du cylindre multipliée par la hauteur (correspondant à un jeu de dilatation et de tolérance de fabrication) entre les faces supérieure et inférieure du piston et de la culasse, respectivement.
Cette adaptation de la forme de la chambre de combustion à la forme du ou des jets de gouttelettes pulvérisées, permettra de rapprocher au mieux chaque particule de carburant de la quantité d'air nécessaire à sa combustion.
Dans le cas de l'utilisation d'un allumage électrique d'appoint ou d'une utilisation systématique de cet allumage, par précaution, on cherchera à ac- croître au maximum le temps de transit entre l'injecteur et la bougie d'allumage, de façon à laisser aux premières gouttelettes injectées le plus de temps possible pour se vaporiser avant d'entrer en contact avec la bougie, et pour éviter également tout contact précoce qui risquerait de créer un allumage prématuré. Cette remarque conduit à disposer bougie d'allumage et injecteur diamètralement opposés dans la chambre de combustion, l'injecteur étant alors obli gatoirement muni d'un trou d'injection unique, dirigé vers la bougie et légèrement sous l'horizontale. La chambre de combustion adoptant la forme du jet unique, ressemblera alors à un pétale de marguerite. Dans le cas d'un injecteur central multitrous, on aura alors une chambre en forme de marguerite avec autant de pétales que de trous, la section transversale de chaque pétale étant approximativement une éllipse avec le grand axe horizontal.
Cette chambre de combustion conformée pourra être répartie en deux volumes creux, sensiblement symétriques, se faisant face dans le piston et la culasse.
Parmi les mesures prises pour favoriser l'auto-allumage, on peut envisager l'utilisation d'un carburant à très fort indice de cétane ; on peut également accepter de rajouter un réchauffeur sur l'admission d'air par temps très froid, cet air pourra être réchauffé par une petite chaudière miniaturisée, brûlant le même carburant que le moteur.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1) - Un moteur, à combustion interne, suralimenté ou non, et à injection directe de carburant (gazole, en particulier), selon l'invention, est caractérisé Far le fait que, tout en conservant dans la majorité des cas la faculté d'auto-allumage du gazole injecté, on donnera à ce moteur le taux de compression (taux de compression total, pour les versions suralimentées) minimal permis par l'association d'un grand nombre de mesures relativement classiques, et de systèmes ou dispositifs nouveaux, faisant l'objet des autres revendications.
- Un bas taux de compression, permettant des contraintes thermiques et rnécaliques plus faibles sur piston et embiellege, donc de réaliser des pièces légères, pouvant tourner vite, et permettant d'accroître la puissance spécifique des moteurs à injection à auto-allumage.
Les objectifs visés sont
iin démarrage nécessitant une installation électrique beaucoup moins lourde, moins onéreuse, consommant moins d'énergie électrique.
- D'utiliser le maximum de l'air admis dans le ou les cylindres, pour pouvoir injecter le maximum de carburant, et donc de nouveau : améliorer la puissance spécifique, faciliter le démarrage, et diminuer encore légèrement le taux de compression nécessaire à liauto-allumage.
Enfin, les moteurs, selon l'invention, en versions suralimentées,seront caractérisés (c'est une conséquence de ce qui a déjà été dit d'une manière gé neurale ci-dessus), par un rapport volumétrique de la partie alternative du moteur particulièrement modéré, car pouvant démarrer en mode carburateur à gaz et allumage électrique, avant que la suralimentation devienne effective.
En fait, il est nécessaire de caractériser les moteurs selon l'invention d'une maniere plus générale, car les démarrages à froid pour s'effectuer rapi 1enent, uti.liseront un carburateur à gaz auxiliaire, et un système d'allumage électrique. On peut alors envisager de continuer à utiliser en appoint, ou par précaution, ce système d'allumage électrique, après la phase de démarrage, lors de conditions de fonctionnement très sévères (temps très froid). Il est éga liement possible d'envisager un taux de compression encore un peu plus modéré, avec une utilisationsystèmétique de l'appoint de l'allumage électrique, sauf, eventuellement, par temps très chaud.Nous obtenons ainsi un allumage hybride
Le passage en mode à injection et auto-allumage, assisté ou non par un allu mage électrique, aura lieu lorsque le taux de compression global sera suffisant. Dans ce type de moteur selon l'invention, il n'y a, bien sûr, pas de refroidissement forcé de l'air entre le compresseur et le moteur (sauf sur les moteurs de très forte puissance).
2) - Moteurs à injection directe (de gazole, en particulier) à bas taux de compression selon la revendication (1), caractérisés par l'ensemble des mesures ou dispositions suivantes, utilisées conjointement avec la plupart des autres revendications de l'invention, et concourant à la possibilité de réalisation d'un auto-allurnage (en dépit d'un taux de compression modéré) ou d'un auto-allurage assisté, ou associé, par précaution, à un allumage électrique.
- Carburant à fort indice de cétane, éventuellement.
- Injection directe à très haute pression, donnant une pulvérisation du carburant extrèmement fine, dans une chambre de combustion sans appendice, ni amans la culasse, ni dans le piston et compacte.
- Très importante avance à l'injection (de 200 à 700 d'avance, environ), mais pas trop, pour ne pas risquer de produire des auto-allumages prématurés, l'injection pouvant se prolonger cependant, au-delà du P.M.H.
- Parois des "hauts" de cylindre (culasse, en particulier) refroidies par un système (éventuellement séparé du système refroidissant le reste du moteur), pressurisé, avec un liquide de refroidissement à 1200 ou plus.
- Petits obstacles très éloignés du point d'injection, sur la culasse ou le piston, peu refroidis, pour rester très chauds, et favoriser l'allumage.
- L'injecteur peut être à un seul trou horizontal et à un endroit presque diamètralement opposé par rapport à l'allumage électrique, s'il y en a un, de façon à ménager un temps de transit des gouttelettes suffisant pour que les premières gouttelettes arrivant gur la bougie d'allumage se trouvent presque totalement vaporisées au moment du déclenchement de l'impulsion électrique et pour que les gouttelettes ne risquent pas de venir frapper trop têt cette bougie chaude.
Acceptation d'une limitation du domaine de fonctionnement (de l'autoallumage) par temps très froid, sans dispositif de réchauffage de l'air admis, cet air pourra être réchauffé dans les cas extrèmes, par échangeur thermique sur les gaz d'échappemeiit, ou en brûlant une faible quantité de carburant.
3) - Moteurs à injection directe, à bas taux de compression, selon les revendications (l) et (2), caractérisé par le fait que les démarrages à froid sont effectués, dans un mode de fonctionnement auxiliaire, à carburateur à gaz (propane en particulier), et allumage électrique commandé, cet allumage électrique pouvant être de type classique à étincelles ou à filament d'alliage mé gallique réfractaire, chauffé par des impulsions de courant, tel que décrit dans la revendication suivante. En fonctionnement normal, le moteur doit fonctionner le moins longtemps possible dans ce mode, pour "économiser" les deux petites réserves de gaz sous pression, et ne pas avoir à les changer souvent.
Les réserves de gaz sous pression de 0,1 1. à quelques litres seront standardisées et avantageusement équipées d'un bloc robinet, prédétendeur et, éverltuellement, d'un système permettant leur remp]isage sur place.
4) - Moteur à injection directe, à bas taux de compression, selon les revendications (1), (2) et (3), caractérisé par le fait qu'il est enfermé (y cornpris le carter d'embiellage) dans une enceinte étanche, compacte, et très efficacement isolée, avec, éventuellement, des "supers isolants" thermiques multicouches, utilisés dans l'industrie spatiale. La pompe d'injection est placée à l'intérieur de l'enceinte isolée, mais peut posséder un contrôle thermique propre, pour ne pas travailler à trop haute température. Un système de chauffage miniaturisé et automatique pourrait utiliser le circuit de refroidissement (à l'aide d'un jeu de vannes) pour maintenir la température du bloc moteur près de sa température d'équilibre de croisière, presque indéfiniment, moyennant une très faible dépense d'énergie.
5) - Moteur à injection directe, à bas taux de compression, selon les revendications (1), (2), (3) et (4), caractérisé par le fait qu'on utilise, par précaution (pour être sûr d'avoir un allumage en -toutes circonstances) ou en appoint (si, dans certaines variantes de réalisation on a choisi un taux de compression très bas, inférieur à 1?, par exemple) systématiquement un allumage électrique commandé. Dans le cas des moteurs selon la revendication (3), on utilisera pour la fonction décrite ci-dessus le même allumage pour le mode carburateur à gaz et pour le mode à injection.
6) - Variante du moteur à injection directe, selon la revendication (5), caractérisé par le fait qu'on utilise, pour l'allumage électrique d'appoint, un filament métallique d'alliage réfractaire, chauffé par des impulsions de très forte puissance instantanée, et d'énergie totale adaptée selon les cir-constances, par le système électronique de puissance générant ces impulsions.
7) - Moteur à injection directe, à bas taux de compression, selon les revendications (1), (2), (3), (4), (5) et (6), caractérisé par le fait qu'on a donné à la chambre de combustion (piston au P.M.H) une forme (en plan et en section) la plus proche possible du ou des jets de gazole finement pulvérisé par l'injecteur, de façon à obtenir la répartition air/gouttelettes la meilleure possible. Dans le cas d'une configuration telle que proposée dans le texte principal et dans la revendication (2) d'un injecteur disposé près de la priprie, muni d'un trou unique tirant horizontalement dans la direction de l'axe du cylindre (et de la bougie d'appoint à l'allumage) on aura une chambre de combustion ayant la forme d'un pétale de marguerite (en plan) et de forme elliptique (en section) répartie sensiblement à parts égales entre ie dessus du piston et la culasse.
Dans le cas d'un injecteur central à 2, 3 ou 4 trous, on aura une chambre en forme de marguerite à 2, 3 ou 4 pétales.
Le volume d'air non contenu dans la chambre de combustion au P.M.H, telle qu'elle vient d'être décrite, sera réduit au strict minimum.
8) - Moteur à injection directe, à bas taux de compression, selon les revendications (1), (2), (3), (4), (5), (6) et (7), caractérisé par le fait que, pour les versions suralimentées, à turbo-compresseur ou, plus particulièrement à compresseur volumétrique, et à turbine volumétrique, on donnera à cette dernière un taux de détente supérieur au taux de compression du compresseur de suralimentation, et par le fait qu'une vanne pourra, au démarrage, faire débiter le compresseur à l'air libre pour absorber moins d'énergie (lors de démarrages auxiliaires au gaz, en particulier).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1978321A (en) * 1930-10-21 1934-10-23 Palmer Inv S Inc A low compression oil burning engine
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