FR2760256A1 - Moteur a combustion interne et allumage par etincelle - Google Patents

Abstract

L'inflammation du mélange est réalisée dans ce moteur avec une distance de décharge (longueur d'étincelle) variable, dépendant du point de fonctionnement instantané. Afin de fournir, à chaque point de fonctionnement du moteur, un mélange de même inflammabilité à l'endroit d'allumage voulu de la chambre de combustion (4) de chaque cylindre (2) , dans la zone située entre l'extrémité (17) de l'électrode centrale stationnaire (7) d'une bougie (6) et une électrode de masse (9) mobile, faisant saillie de la tête (13) du piston (3) , un injecteur (10) pour l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion (4) est installé dans la voûte (11) de cette chambre. Applicable aux moteurs à un ou plusieurs cylindres et à cycle Otto.

Description

l L'invention concerne un moteur à combustion interne et allumage par

étincelle (cycle Otto), comprenant au moins un cylindre, dans lequel est formée une chambre de combustion délimitée par un piston monté mobile longitudinalement, une électrode centrale d'une bougie disposée stationnaire et faisant saillie dans la chambre de combustion et une électrode de masse s'étendant à partir d'une tête de piston dans la chambre de combustion et déplaçable par le piston en direction de l'électrode centrale, ainsi qu'un système d'allumage fournissant une tension d'allumage et par lequel peut être déclenchée, à un moment d'allumage dépendant du point de fonctionnement du moteur à combustion interne, une étincelle d'allumage qui jaillit de l'électrode centrale à l'électrode de masse en vue de l'inflammation d'un

mélange air-carburant.

Comme on le sait, de tels moteurs à combustion interne sont mus par la combustion d'un mélange air-carburant dans les chambres de combustion du moteur, lesquelles sont délimitées dans chaque cylindre par un piston disposé longitudinalement mobile dans le cylindre concerné. Après la compression par le piston ascendant dans le cylindre, la combustion est déclenchée par une étincelle électrique d'allumage qui jaillit sous la forme d'une décharge en arc entre deux électrodes faisant saillie dans la chambre de combustion par suite de l'application d'une tension d'allumage fournie par un système d'allumage. A condition que le volume de mélange perforé par l'étincelle soit inflammable, c'est-à-dire que la composition du mélange soit comprise entre les limites d'inflammabilité autour du point stoechiométrique, le volume de mélange s'enflamme. La flamme produit l'allumage de la partie restante du mélange dans la chambre de combustion et initie, à partir du point d'allumage, la combustion du carburant pour mouvoir le piston. La combustion complète du carburant, qu'il faut s'efforcer d'obtenir afin d'atteindre la puissance maximale du moteur, une consommation économique de carburant et une faible émission de gaz d'échappement, nécessitent des propriétés optimales d'inflammation, lesquelles sont favorisées, outre par l'accès facile du mélange à l'étincelle d'allumage (endroit o se produit l'étincelle), par une longue durée et une grande longueur de

l'étincelle, c'est-à-dire par un grand espacement entre les électrodes.

Un espacement variable entre les électrodes est possible par la disposition dans la chambre de combustion d'une électrode centrale stationnaire d'une bougie d'allumage et d'une électrode de masse faisant saillie de la tête de piston. L'électrode de masse peut ainsi être déplacée par le piston en direction de l'électrode centrale. Suivant la position occupée par le piston dans le cylindre au moment de l'allumage, différentes longueurs d'étincelle sont possibles en raison de la variation de la distance ainsi obtenue entre l'électrode de masse et l'électrode centrale. Un tel moteur à combustion interne est connu par le document WO 87/07682. Dans le but d'obtenir un allumage et une combustion contrôlés, un dispositif pour déterminer la charge instantanée du moteur à chaque vitesse de rotation coordonne, d'après ce document, un moment d'allumage spécifique à chaque point de fonctionnement du moteur. Un système d'allumage génère chaque fois, au moment d'allumage, une tension d'allumage entre la paire d'électrodes de

chaque cylindre.

Dans la plage inférieure de charge partielle du moteur, l'allumage s'effectue à des moments relativement précoces (tôt), à

des positions de piston qui précèdent nettement le point mort haut.

L'allumage et la combustion du mélange air-carburant, lequel est pauvre dans cette plage de charge partielle du moteur, sont favorisés simultanément, avec la disposition d'électrodes décrite en deux parties, par deux facteurs: d'une part, en raison du moment d'allumage précoce, on obtient un long temps d'inflammation; d'autre part, on obtient une étincelle de grande longueur puisque l'électrode de masse, se déplaçant conjointement avec le piston, se trouve à une grande distance de l'électrode centrale au moment d'allumage précoce. A mesure que la charge et la vitesse de rotation du moteur augmentent, l'allumage s'effectue de plus en plus tardivement pendant la course de compression du piston et provoque une combustion du mélange sous une pression de combustion appropriée pour ce qui concerne la puissance du moteur. Au fur et à mesure que le piston s'approche du point mort haut, l'espacement entre les électrodes au moment d'allumage diminue également de plus en plus, de manière correspondante. La tension nécessaire pour déclencher une étincelle d'allumage, laquelle s'élève avec la charge du moteur et par suite avec la pression dans la chambre de combustion, alors qu'elle diminue à mesure que l'espacement des électrodes au moment d'allumage décroît, est ainsi approximativement la même dans toute l'étendue du diagramme caractéristique de fonctionnement du moteur. Il s'ensuit que le système d'allumage doit seulement fournir des tensions d'allumage à

l'intérieur de limites étroites.

Cependant, surtout dans le régime de charge partielle du moteur connu, il continue de se produire fréquemment une combustion incomplète ou même des ratés d'allumage de cylindres individuels. L'allumage s'effectue séquentiellement et à des moments d'allumage équivalents dans tous les cylindres, mais l'état et

également la composition stoechiométrique du mélange air-

carburant amené aux chambres de combustion peuvent fluctuer.

Dans les cycles de travail de cylindres individuels, peut se produire ainsi, alors que les moments d'allumage sont équivalents, une combustion incomplète provoquée par un mélange trop pauvre pour

le point de fonctionnement considéré.

Le but de l'invention est de perfectionner le moteur à combustion interne et allumage par étincelle, du type générique indiqué au début, de manière qu'une combustion complète ait lieu

dans chaque point de fonctionnement du moteur.

Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait qu'un injecteur est installé dans une voûte de la chambre de combustion, par lequel du carburant peut être injecté directement

dans la chambre de combustion pour la formation d'un mélange air-

carburant inflammable avec de l'air de combustion pouvant être

amené par une soupape d'admission.

La formation interne du mélange dans les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne et allumage par étincelle, au moyen d'une injection directe de carburant dans la chambre de combustion par un injecteur et de l'amenée dans cette chambre d'air de combustion par une soupape d'admission, permet un dosage uniforme du mélange, en composition et en quantité,

dans tous les cylindres lors de la formation d'un mélange air-

carburant inflammable. Des quantités égales de carburant dans tous les cylindres favorisent à leur tour, avec des moments d'allumage équivalents, des conditions concordantes de combustion. L'injection directe permet une stratification du mélange air-carburant avec des rapports d'air différents. Le fonctionnement à charge stratifiée dans les chambres de combustion est avantageux surtout dans le régime de charge partielle du moteur puisque, pour répondre à la faible demande de puissance, la quantité de carburant injectée est utilisée pour former un nuage de mélange limité, contenant un mélange inflammable. De grandes parties du volume de la chambre de combustion sont remplies d'un mélange de plus en plus pauvre, ou d'air de combustion pur, de sorte qu'on obtient une

consommation économique de carburant par le moteur.

Grâce à la longueur variable de l'étincelle en raison de l'électrode de masse mobile avec le piston, la charge stratifiée peut être allumée de manière sûre. Surtout dans le régime de charge partielle du moteur, o le dosage de carburant par cycle de travail est en conséquence faible, la grande longueur d'étincelle, correspondant au moment d'allumage précoce, autorise un allumage optimal et une combustion suffisante du mélange. Sur sa longue distance de décharge entre l'électrode centrale et l'électrode de masse, l'étincelle d'allumage perfore une grande partie du nuage de charge stratifiée dans la chambre de combustion, donc des volumes partiels ayant des rapports d'air différents. L'étincelle vient ainsi avec certitude en contact avec au moins des volumes partiels ayant des rapports d'air permettant l'inflammation, et provoque de ce fait une inflammation de la partie restante du mélange sur un front large. Par la formation interne du mélange et, surtout, par un fonctionnement à charge stratifiée dans la chambre de combustion en raison d'une injection directe de carburant pendant la course de compression du piston, la disposition d'électrodes décrite, dont l'espacement est variable en fonction de la position du piston, crée des conditions d'inflammation et de combustion bonnes et égales

dans tous les cylindres du moteur.

Il est avantageux que l'injecteur soit disposé de façon centrale et qu'il injecte un jet de carburant dirigé vers la tête de piston, ce qui forme un nuage de mélange central avec l'air de combustion. Des dépôts nuisibles de carburant sur la paroi de la chambre de combustion, provoquant une combustion incomplète avec des valeurs élevées pour l'émission d'hydrocarbures, sont empêchés. Si l'injecteur présente un orifice d'injection par lequel le carburant peut être injecté dans la chambre de combustion sous la forme d'un jet conique s'évasant symétriquement, il devient possible d'établir, de façon stable, une charge stratifiée à faible coefficient d'air, c'est-à-dire à mélange riche, au coeur du cône, et des gradients de coefficient d'air positifs jusqu'à une surface latérale du jet. Le nuage de mélange formé par le jet conique au centre de la chambre de combustion est inflammable avec certitude lorsque l'électrode centrale est située à l'extérieur et l'électrode de masse est située à l'intérieur du jet conique. Sur sa distance de décharge, l'étincelle d'allumage jaillissant entre les électrodes perfore la surface latérale du jet, donc des portions du nuage de mélange conique ayant des coefficients d'air différents. Ainsi sont allumés, dans la surface latérale du jet, des volumes partiels ayant des rapports d'air permettant l'inflammation, ce qui provoque l'inflammation immédiate de la partie restante de la charge contenue dans la

chambre de combustion.

Il est avantageux que le système d'allumage soit du type à courant alternatif capable de fournir des tensions d'allumage pouvant être élevées à volonté, par transformation, et mettant en outre à disposition, au besoin, une longue durée d'étincelle ou plusieurs impulsions d'allumage. La tension d'allumage appliquée par le système d'allumage, ainsi que la durée d'étincelle et en particulier le moment d'allumage, peuvent être déterminés par une commande à diagramme caractéristique en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur. Les conditions d'allumage et de combustion dans les chambres de combustion du moteur sont ainsi améliorées de façon spécifique par rapport au point de fonctionnement puisque le choix du moment d'allumage approprié, donc aussi de la longueur d'étincelle adéquate, fixée par l'espacement des électrodes, permet de générer des étincelles d'allumage qui répondent aux hautes exigences, en particulier dans

le régime de charge partielle du moteur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de

plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale partielle et schématique d'un cylindre d'un moteur à combustion interne à cycle Otto, c'est-à-dire allumage par étincelle, - les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques semblables montrant des possibilités de disposition des électrodes d'allumage dans la chambre de combustion; et la figure 4 est une coupe axiale partielle et schématique d'un cylindre d'un moteur à combustion interne à cycle Otto, c'est-à-dire allumage par étincelle, montrant une configuration

de la tête de piston favorisant la combustion du mélange.

La figure 1 représente un cylindre 2 d'un moteur 1 à combustion interne et allumage par étincelle, dans lequel un piston 3, monté mobile longitudinalement, délimite une chambre de combustion 4. Un injecteur 10 est disposé sur l'axe 18 du cylindre dans la voûte 11 de la chambre de combustion et injecte du carburant sous la forme d'un jet conique 12 s'ouvrant en direction de la tête de piston 13 - dans la chambre de combustion 4. Lorsque l'injection de carburant s'effectue pendant la course de compression du piston 3, il se forme ainsi une charge stratifiée dans cette chambre, ensemble avec de l'air de combustion qui y est amené de façon classique par une ou plusieurs soupapes d'admission. Dans un tel fonctionnement à charge stratifiée du moteur 1, le cône de carburant 12 forme un nuage de mélange central qui est stratifié et dont le coefficient d'air k augmente vers la surface latérale 22 du jet, c'est-à-dire dont le mélange air-carburant devient de plus en plus

pauvre en direction de cette surface.

A la suite de la formation interne du mélange, la combustion dans la chambre 4 est déclenchée par une étincelle d'allumage qui jaillit, dans l'espace rempli de mélange, entre deux électrodes 7 et 9. La tension d'allumage U nécessaire à cet effet, laquelle déclenche une décharge en arc (étincelle d'allumage) entre les électrodes, est fournie par un système d'allumage 5 à courant alternatif. Les électrodes 7 et 9 sont formées par des pièces mécaniquement séparées. Plus exactement, une électrode centrale 7 fait partie d'une bougie d'allumage 6 montée stationnaire dans la voûte 11 de la chambre de combustion. L'électrode de masse 9 fait partie du piston 3 et fait saillie dans la chambre de combustion 4 à partir de la tète de piston 13. Comme cela est habituellement le cas pour les moteurs à combustion interne et allumage par étincelle, l'allumage est initié pendant la course de compression du piston 3; en l'occurrence, avec une disposition des électrodes 7, 9 comme celle décrite ci-dessus, le piston 3 déplace l'électrode de masse en direction de l'électrode centrale 7 pendant cette course de compression. A chaque moment d'allumage possible sont ainsi coordonnés géométriquement une position déterminée du piston et par suite un espacement déterminé entre les électrodes 7, 9, étant

entendu que cet espacement correspond à la longueur de l'étincelle.

Les électrodes 7, 9 font saillie dans la chambre de combustion 4, de manière que l'électrode centrale 7 soit située à l'extérieur et

l'électrode de masse 9 soit située à l'intérieur du jet conique 12.

Lorsqu'une étincelle d'allumage est déclenchée entre les électrodes 7, 9, elle transperce la surface latérale 22 du jet et agit ainsi sur des volumes de mélange ayant des valeurs k différentes. Les fractions de volume de la surface latérale 22 du jet présentant des coefficients d'air permettant l'inflammation sont ainsi allumées et enflamment la partie restante du mélange. La bougie 6 avec son électrode centrale 7 et l'électrode de masse 9 sont disposées l'une par rapport à l'autre de manière que la surface latérale 22 du jet se trouve, même en cas de variations de l'angle d'ouverture a. du jet conique 12, entre

l'extrémité libre 17 de l'électrode centrale 7 et l'électrode de masse 9.

Bien que des défauts de précision dans la fabrication des injecteurs des différents cylindres du moteur 1 puissent entraîner ces fluctuations de l'angle d'ouverture ca des jets coniques 12 concernés dans une certaine plage de tolérances, la longue distance de

décharge garantit dans tous les cas l'allumage sûr.

La voûte 11 de la chambre de combustion est conique et symétrique par rapport à l'axe 18 du cylindre, avec un angle d'ouverture plus grand que l'angle d'ouverture cx maximal du jet conique 12 émergeant du sommet de la voûte 11. L'électrode centrale 7 fait saillie dans l'intervalle ainsi formé entre la surface

latérale 22 du jet et la voûte 11 de la chambre de combustion.

L'extrémité libre 17 de cette électrode est située près de la surface latérale 22. Le mouillage de l'électrode centrale 7 par du carburant liquide est ainsi exclu. La bougie 6 et en particulier l'isolant entourant l'électrode centrale 7 sont ainsi préservés d'une usure accrue par suite d'une sollicitation thermique variable due à la

combustion de carburant sur l'électrode centrale 7.

La bougie 6 est placée à distance de l'injecteur 10 dans la voûte 11, avec le résultat que lors de l'allumage, s'effectuant en principe après la fin de l'injection, le carburant injecté en premier est brûlé. Il est empêché que le carburant entrant d'abord dans la chambre de combustion 4 au début de l'injection se répartisse dans un trop grand espace de cette chambre et que du mélange pauvre soit formé, de sorte qu'une combustion uniforme du nuage de

mélange combustible au centre de la chambre 4 est assurée.

Afin d'obtenir une combustion complète à tous les points de fonctionnement du moteur 1, donc sous des conditions de combustion différentes dans les chambres 4, un moment d'allumage spécifique est coordonné à chaque point de fonctionnement. Lorsque la charge du moteur est faible, l'allumage s'effectue à un moment précoce, c'est-à-dire à des positions de piston qui précèdent nettement le point mort haut, donc alors que les espacements entre l'électrode centrale 7 et l'électrode de masse 9 sur la tête de piston 13 sont grands. A mesure que la charge du moteur augmente, l'allumage du mélange s'effectue de plus en plus tardivement, pendant que le piston 3 s'approche de la voûte 11 de la chambre de combustion et que, par conséquent, les électrodes d'allumage 7, 9 s'approchent de plus en plus. La tension d'allumage nécessaire au déclenchement d'une étincelle d'allumage s'élève avec l'augmentation de la pression dans la chambre de combustion et diminue à mesure que l'espacement des électrodes décroît, si bien que, avec la disposition d'électrodes comportant une électrode de masse 9 mobile, en raison de la relation réciproque antiparallèle entre la pression dans la chambre de combustion et l'espacement des électrodes, des allumages sûrs et spontanés du mélange peuvent être obtenus dans l'ensemble du diagramme caractéristique de fonctionnement du moteur 1 avec une tension d'allumage restant approximativement constante. Le moment d'allumage le plus favorable, pour le point de fonctionnement instantané concerné du moteur, est déterminé par une commande à diagramme caractéristique 15 à laquelle les moments d'allumage les plus favorables dans tout ce diagramme caractéristique du moteur 1 sont connus au préalable. Sur la base de paramètres de fonctionnement 16, mesurés en continu, la commande à diagramme caractéristique commande le système d'allumage 5 à courant alternatif et produit chaque fois au moment d'allumage le plus favorable l'application de la tension d'allumage U nécessaire aux électrodes 7, 9. La figure 2 montre un cylindre 2 avec un piston 3 pendant son mouvement de compression dans ce cylindre au moment d'allumage. L'application de la tension d'allumage entre l'électrode centrale 7, disposée stationnaire, et l'électrode de masse 9, se déplaçant conjointement avec le piston 3, provoque le jaillissement d'une étincelle d'allumage entre elles. La distance de décharge 20 entre les électrodes 7, 9 s'étend alors à travers la surface latérale 22 du cône formé par le jet de combustible 12, lequel est injecté directement dans la chambre de combustion 4 par l'orifice d'injection 14 - conçu pour produire un jet conique - d'un injecteur 10. Ce dernier est placé au centre dans la voûte 11 de la chambre de combustion, comme déjà décrit en référence à la figure 1. Les électrodes 7, 9 sont agencées dans la chambre 4, de manière que l'extrémité libre 17 de l'électrode centrale soit située sur une droite 19 commune à la trajectoire de mouvement de l'électrode de masse 9. La longueur de l'étincelle, correspondant à l'espacement entre les électrodes, change proportionnellement au trajet couvert par le piston. Dans le régime à charge partielle du moteur, à faible dosage de carburant, un moment d'allumage précoce est choisi, auquel la distance entre les électrodes est grande, ce qui correspond à une longue distance de décharge. L'étincelle d'allumage, jaillissant entre les électrodes 7 et 9, perfore alors la surface latérale 22 du jet conique 12. L'étincelle agit donc sur des volumes de mélange ayant des coefficients d'air différents dans le nuage de mélange central. La tension d'allumage, maintenue approximativement constante dans tout le diagramme caractéristique de fonctionnement du moteur, permet d'obtenir une très grande longueur maximale d'étincelle 20a dans la plage inférieure de charge partielle ou lors de la marche au ralenti du moteur. Grâce à l'utilisation d'un système d'allumage à courant alternatif (figure 1), la longueur maximale d'étincelle 20a peut atteindre 10 mm. Cette grande longueur d'étincelle 20a permet de créer, surtout à bas régime, des conditions de combustion optimales, même si l'angle d'ouverture du jet conique 12 est susceptible de fluctuer. Le dosage uniforme de carburant, garanti par l'injection directe dans chaque chambre de combustion 4, devient ainsi un facteur essentiel de la combustion uniforme dans

tous les cylindres du moteur.

Un isolant 8 de la bougie 6 entoure l'électrode centrale 7 et avance avec cette dernière à telle distance dans la chambre de combustion 4 que l'extrémité libre 17 de cette électrode est isolée électriquement vis-àvis de la voûte de la chambre. La longueur sur laquelle l'isolant 8 fait saillie dans la chambre 4, est choisie pour que la distance axiale entre l'extrémité libre 17 de l'électrode centrale 7 et la voûte 11 corresponde à peu près au double au moins, ou

davantage, de la longueur maximale d'étincelle 20a.

La figure 3 montre une variante de disposition de l'électrode centrale stationnaire 7 et de l'électrode de masse 9 déplaçable conjointement avec le piston. L'électrode de masse 9 est disposée dans ce cas sur la tête de piston 13 de façon excentrée par rapport à l'axe 18 du cylindre, en direction de la position radiale de l'électrode centrale 7. L'électrode de masse 9 est située plus exactement en direction radiale entre cet axe et la bougie 6 et de manière que sa trajectoire de mouvement s'étende à proximité de l'extrémité libre 17 de l'électrode centrale 7. Dans la phase finale de la course de compression du piston 3, l'électrode de masse passe Il devant cette extrémité libre 17. L'électrode de masse 9 s'élargit de façon continue vers la tête de piston 13, si bien que, au passage devant l'extrémité libre 17 de l'électrode centrale 7, l'espacement entre les électrodes diminue continûment. Avec le guidage montré de l'électrode de masse 9 parallèlement devant l'électrode centrale 7, on dispose de davantage de temps pour le déclenchement de l'étincelle d'allumage en comparaison avec le guidage de l'électrode de masse verticalement vers l'électrode centrale (selon la figure 2 par exemple). La distance de décharge 20 diminue seulement faiblement à mesure que le moment d'allumage est retardé, c'est-à-dire à mesure que le piston 3 s'approche de son point mort haut, comparativement à la course du piston. Ainsi, la longueur d'étincelle reste relativement constante dans des intervalles d'allumage ou des plages d'angle de rotation du vilebrequin relativement grands, ce que l'on doit s'efforcer d'obtenir dans certains points de

fonctionnement du moteur.

L'électrode de masse 9 est une pièce qui se rétrécit vers son extrémité libre et qui influence efficacement la caractéristique d'allumage et de combustion du mélange formé dans la chambre de combustion 4 par son côté dirigé vers l'électrode centrale 7, sur lequel jaillit l'étincelle d'allumage. Suivant la dépendance désirée de la longueur d'étincelle 20 par rapport au moment d'allumage, l'électrode de masse 9 est réalisable sous la forme d'un cône tronqué ou d'une surface d'ordre second, par exemple d'un hyperboloïde ou

d'un paraboloïde.

La figure 4 représente un moteur 1 à combustion interne et allumage par étincelle avec le piston 3 dans le cylindre 2 à la position qu'il occupe au moment de l'injection de carburant pendant la course de compression. L'accès d'un injecteur 10 - monté dans la culasse 24 - à la chambre de combustion 4, réalisé par un orifice d'injection 14, est disposé à peu près au centre dans la voûte 11 de la chambre de combustion. En vue de la formation d'un nuage de mélange central dans cette dernière, le carburant est injecté par l'orifice 14 sous la forme d'un jet conique 12 dirigé vers la tête de piston 13. Cette tête porte en son centre une électrode de masse 9 qui fait saillie dans la chambre de combustion 4 et est déplaçable conjointement avec le piston 3, lors du mouvement ascendant de celui-ci dans le cylindre 2, en direction d'une électrode centrale 7 disposée stationnaire dans la voûte 11 de la chambre de combustion

et faisant partie d'une bougie d'allumage 6.

L'application d'une tension d'allumage adéquate permet de déclencher une étincelle d'allumage entre l'électrode centrale 7 et

l'électrode de masse 9, étincelle qui enflamme le mélange air-

carburant formé dans la chambre 4.

Le jet de carburant 12 est projeté sur le piston ascendant 3 et renvoyé dans la chambre de combustion 4, pendant qu'il est pulvérisé, en vue de la formation du mélange avec l'air de

combustion amené par des soupapes d'admission séparées.

L'électrode de masse 9 est située au centre de la surface d'impact du jet 12 et forme, ensemble avec une auge 21 formée concentriquement à l'électrode de masse 9 par un évidement de la tête de piston 13, un contour commun en aube radiale. L'électrode de masse 9 est installée pour qu'elle soit dirigée vers l'injecteur 10 ou, plus exactement, son orifice d'injection 14. En raison de sa disposition sur l'axe 23 de l'injecteur, l'électrode de masse 9 divise le jet de carburant projeté vers elle, et une impulsion de rotation dirigée vers l'intérieur est conférée au carburant s'écoulant ensuite par l'auge 21. Après le décollement de l'écoulement au droit d'une arête commune de l'auge 21 et de la tête de piston 13, le carburant est renvoyé, sous l'effet de son inertie cinétique, en forme de tore dans la chambre de combustion 4. La formation d'un nuage de mélange central à faible coefficient d'air, c'est-à-dire à forte concentration de carburant, est ainsi favorisée. L'intense formation de tourbillons maintient le mélange à allumer au centre de la chambre 4, donc au point d'allumage prédéterminé à proximité de l'électrode centrale 7. Les tourbillons toriques, dirigés vers l'intérieur, empêchent en outre de façon efficace les dépôts de

carburant sur la paroi du cylindre.

En raison de son emplacement central sur le piston 3, l'électrode de masse 9 est fortement échauffée lors de la combustion, avec le résultat que le carburant projeté sur elle est vaporisé immédiatement. La formation d'un mélange air-carburant inflammable est ainsi soutenue, surtout lors du fonctionnement à charge stratifiée dans la chambre de combustion du moteur. Le carburant en cours d'évaporation refroidit en outre l'électrodede masse 9 et réduit ainsi la tendance au cognement pendant la combustion. Lors d'un fonctionnement du moteur avec formation homogène du mélange, c'est-à-dire avec injection de carburant pendant la course d'aspiration du piston 3, on peut obtenir une amélioration des conditions de combustion en refroidissant l'électrode de masse 9 par une brève projection de carburant sur

l'électrode de masse avant l'allumage.

Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4, l'axe 23 de l'injecteur est légèrement incliné par rapport à l'axe 18 du cylindre. L'injecteur 10 et la bougie 6 sont par conséquent placés de part et d'autre de l'axe 18 du cylindre dans la culasse 24. Il s'ensuit que la surface latérale du jet conique 12 se trouve à distance de l'électrode centrale 7 de la bougie 6. Bien que cette électrode avance jusqu'à proximité de la trajectoire de mouvement de l'électrode de masse 9 (axe 18 du cylindre) dans la chambre de combustion 4, le mouillage de l'électrode centrale 7 par du carburant liquide

incomplètement brûlé est largement empêché.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Moteur à combustion interne et allumage par étincelle (cycle Otto) (1), comprenant au moins un cylindre (2), dans lequel est formée une chambre de combustion (4) délimitée par un piston (3) monté mobile longitudinalement, une électrode centrale (7) d'une bougie (6) disposée stationnaire et faisant saillie dans la chambre de combustion (4) et une électrode de masse (9) s'étendant à partir d'une tête de piston (13) dans la chambre de combustion (4) et déplaçable par le piston (3) en direction de l'électrode centrale (7), ainsi qu'un système d'allumage (5) fournissant une tension d'allumage et par lequel peut être déclenchée, à un moment d'allumage dépendant du point de fonctionnement du moteur à combustion interne (1), une étincelle d'allumage qui jaillit de l'électrode centrale (7) à l'électrode de masse (9) en vue de l'inflammation d'un mélange air-carburant, caractérisé en ce qu'un injecteur (10) est installé dans une voûte (11) de la chambre de combustion, par lequel du carburant peut être injecté directement dans la chambre de combustion (4) pour la formation d'un mélange air- carburant inflammable avec de l'air de combustion pouvant être

amené par une soupape d'admission.

2. Moteur à combustion interne et allumage par étincelle selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur (10) est placé de façon centrale et injecte un jet de carburant (12)

dirigé vers la tête de piston (13).

3. Moteur à combustion interne et allumage par étincelle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système d'allumage est un système d'allumage à courant alternatif (5).

4. Moteur à combustion interne et allumage par

étincelle selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le

moment d'allumage ainsi que la durée d'étincelle peuvent être fixés par une commande à diagramme caractéristique (15) en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement (16) du moteur à

combustion interne (1).

5. Moteur à combustion interne et allumage par

étincelle selon une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que

l'injecteur (10) possède un orifice d'injection à jet conique (14) pour

éjecter un jet conique (12) qui s'évase symétriquement.

6. Moteur à combustion interne et allumage par étincelle selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'électrode centrale (7) est située a l'extérieur du jet conique (12) et l'électrode

de masse (9) est située à l'intérieur de ce jet.

7. Moteur à combustion interne et allumage par étincelle selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité libre (17) de l'électrode centrale (7) est située à proximité d'une

surface latérale (22) du jet conique (12).

8. Moteur à combustion interne et allumage par étincelle selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance axiale entre l'extrémité libre (17) de l'électrode centrale (7) et la voûte (11) de la chambre de combustion correspond au moins au double

de la distance de décharge (20) prévue au maximum.

9. Moteur à combustion interne et allumage par

étincelle selon une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la

bougie (6) est placée à distance de l'injecteur (10) dans la voûte (11)

de la chambre de combustion.

10. Moteur à combustion interne et allumage par étincelle selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'électrode de masse (9) est disposée de façon excentrée par rapport à l'axe (18) du

cylindre en direction de la position radiale de l'électrode centrale (7).

11. Moteur à combustion interne et allumage par étincelle selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'extrémité libre (17) de l'électrode centrale (7) est située sur une droite (19)

commune à la trajectoire de mouvement de l'électrode de masse (9).

12. Moteur à combustion interne et allumage par étincelle selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'électrode centrale (7) est disposée près de la trajectoire de mouvement de l'électrode de masse (9), laquelle s'élargit de façon continue vers la tête de piston (13) et passe devant l'extrémité libre (17) de l'électrode

centrale (7) avant que le piston n'atteigne son point mort haut.

13. Moteur à combustion interne et allumage par

étincelle selon une des revendications 2 à 4 et/ou une des

revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'électrode de masse (9)

est disposée de manière qu'elle soit dirigée vers l'injecteur (10) et forme, conjointement avec une auge (21) formée par un évidement concentrique à l'électrode de masse (9) dans la tète de piston (13),

un contour commun en aube radiale.