FR2776016A1 - Perfectionnement d'un moteur a combustion interne a injection - Google Patents
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Abstract
Moteur à combustion interne à injection, fonctionnant suivant le cycle à quatre temps ou à deux temps, comportant un cylindre 1 dans lequel se déplace un piston 2 à mouvement alternatif, une chambre de combustion à volume variable 4 étant définie dans le cylindre entre le piston et la surface en regard de la culasse 3. La culasse 3 comporte un logement 17 aménagé dans sa surface 3b en regard du piston, dans lequel logement débouche un injecteur de carburant 18. Le piston comporte au droit de ce logement une protubérance de profil complémentaire 19 destinée à venir obturer, au jeu de fonctionnement près, lorsque le piston est au voisinage du point mort haut, l'ouverture du logement 17 qui définit alors une préchambre de combustion.
Description
PERFECTIONNEMENT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A
INJECTION
La présente invention concerne un perfectionnement à un moteur à
coention interne à injection dans le cylindre, fonctionnant suivant un cycle
quelconque, par exemple à quatre temps ou à deux tempe.
INJECTION
La présente invention concerne un perfectionnement à un moteur à
coention interne à injection dans le cylindre, fonctionnant suivant un cycle
quelconque, par exemple à quatre temps ou à deux tempe.
On connaît dRjà par h demande de brevet français n 2 338 385, un moteur à
combustion interne à deux temps, comportant au moins un cyliadre dans lequel se
déplace un piston à mouvement altcrnMii une chambre de combustion à volume
variable tâtant définie dans 10 cylindre entre 10 piston et la surface en regard dc la
culasse, au moms une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement
étant placées dans la culasse à l'opposé du piston. L'axe de chaque soupape forme
genéraiement un angle compris entre environ 30 et 600, de préférence environ 450,
avec l'axe du cylindre. L'injecteur est généralement prévu au centre de la culasse
pour injecter directement dans le cylindre le carburant sous haute pression.
combustion interne à deux temps, comportant au moins un cyliadre dans lequel se
déplace un piston à mouvement altcrnMii une chambre de combustion à volume
variable tâtant définie dans 10 cylindre entre 10 piston et la surface en regard dc la
culasse, au moms une soupape d'admission et au moins une soupape d'échappement
étant placées dans la culasse à l'opposé du piston. L'axe de chaque soupape forme
genéraiement un angle compris entre environ 30 et 600, de préférence environ 450,
avec l'axe du cylindre. L'injecteur est généralement prévu au centre de la culasse
pour injecter directement dans le cylindre le carburant sous haute pression.
L'injecteur est agencé pour pulvériser le combustible dans le cylindre en jets ou en
nappes continus ou discontinus, afin d'obtenir un mélange homogène du combustible
avec l'air alimenté par l'intermédiaire de la soupape d'admission.
nappes continus ou discontinus, afin d'obtenir un mélange homogène du combustible
avec l'air alimenté par l'intermédiaire de la soupape d'admission.
Afin de diminuer la consommation do carburant à faible régime, on cherche à
obtenir un mélange stratifié dans le cylindre c'est-à-dire une zone plus riche en
carburant à proximité de la bougie d'allumage, en agissant sur la fonne de la chambre
de combustion' sur la forme du piston et sur la position de l'injecteur. Toutefois,
actuellement, il est difficile d'obtenir exactement le même stratification du carburant
à chaque cycle de combustion, car tous les petits changements dujet do carburant, les
variations d'angle du jet et les variations de taille dos gouttelettes de carburant,
cerne aussi les variations des mouvements d'air dans la chambre de combustion ont
pour effct que d'un cycle à rautre les zones plus riches en carbuant ne se trouvent pas 'Limera au même endroit
Ce problème met en cause les avantages du système d'mjection directe car, en
réalité, pour avoir autour de la bougie d'allumage un mélange inflammable, par
étincelle, il faut injecter plus de carburant pour compenser le cumul negatif de toutes
les variations.
obtenir un mélange stratifié dans le cylindre c'est-à-dire une zone plus riche en
carburant à proximité de la bougie d'allumage, en agissant sur la fonne de la chambre
de combustion' sur la forme du piston et sur la position de l'injecteur. Toutefois,
actuellement, il est difficile d'obtenir exactement le même stratification du carburant
à chaque cycle de combustion, car tous les petits changements dujet do carburant, les
variations d'angle du jet et les variations de taille dos gouttelettes de carburant,
cerne aussi les variations des mouvements d'air dans la chambre de combustion ont
pour effct que d'un cycle à rautre les zones plus riches en carbuant ne se trouvent pas 'Limera au même endroit
Ce problème met en cause les avantages du système d'mjection directe car, en
réalité, pour avoir autour de la bougie d'allumage un mélange inflammable, par
étincelle, il faut injecter plus de carburant pour compenser le cumul negatif de toutes
les variations.
Un autre problème lié à l'injection directe de carburant est la formation de dioxyde d'azote, et plus généralement de NOx lorsque le moteur tourne au ralenti ou
à faible charge, car roxygenc est alors présent en excédent dans la chambre de
combustion. Or, cette formation de dioxyde d'azote est très polluante pour
l'environnement.
à faible charge, car roxygenc est alors présent en excédent dans la chambre de
combustion. Or, cette formation de dioxyde d'azote est très polluante pour
l'environnement.
L'invention a pour but d'éliminer les mcowénicnte précités et de proposer un
moteur à combustion interne à injection qui permet de réduire la consommation
d'essence au ralenti ou à faible charge, tout en diminuant la formation de NOx, et
sans altérer le fonctionnement du moteur à moyenne ou à pleine charge.
moteur à combustion interne à injection qui permet de réduire la consommation
d'essence au ralenti ou à faible charge, tout en diminuant la formation de NOx, et
sans altérer le fonctionnement du moteur à moyenne ou à pleine charge.
A cet effet, l'invention a pour olot un moteur à combustion interne à
injection, fonctionnant par exemple suivant 10 cycle à quatre temps ou à doux temps,
comportant au moins un cylindre dans lequel se déplace un piston à mouvement
alternatif, une chambre de combustion à volume variable étant définie dans k
cylindre entre le piston et la surface en regard de la culasse, caractérisé en ce que la
culasse comporte un logement aménagé dans sa surface en regard du piston, dans
lequel logement débouche un injecteur de carbant, et en ce que le piston comporte
au droit de ce logement une protubérance de profil complémentaire destinée à venir
obturer, r, au moins partiellement, lorsque le piston est au voisinage du point mort haut
de sa course, l'ouverture du logement précité qui définit alors une préchambre de
combustion. On comprend donc que lorsque le moteur fonctionne au ralenti ou à
faible charge, le carburant est injecté uniquement dans la préchambre en une quantité
juste suffisante pour qu'il sc mélange dans des proportions stoechiométriques avec
l'air contenu dans la préchambre, pour former un mélange homogène, cc qui évite
d'effectuer un mélange hétérogène dans la chambre de combustion principale du
cylindre. Ainsi on pourra obtenir plus facilement dans la préchambre une bonne
homogénéité du mélange, indépendamment de b qualité des jets de carburaat do
l'injecteur. En outre, dans la préchambre, la combustion du carburant sera complète,
cc qui évitera la fondation de NOx dans cette préchambre re car tout l'oxygène aura été
consommé. Enfin, lorsque le motetu fonctionne à pleinc charge ou à moyenne
charge, les gaz enflammés sortant de la préchambre auront une forte énergie
permettant de mélanger et d'enflammer rapidement le reste du carburant contenu
dans la chambre de combustion principale, ce qui réduira le retard à la l'inflammation.
injection, fonctionnant par exemple suivant 10 cycle à quatre temps ou à doux temps,
comportant au moins un cylindre dans lequel se déplace un piston à mouvement
alternatif, une chambre de combustion à volume variable étant définie dans k
cylindre entre le piston et la surface en regard de la culasse, caractérisé en ce que la
culasse comporte un logement aménagé dans sa surface en regard du piston, dans
lequel logement débouche un injecteur de carbant, et en ce que le piston comporte
au droit de ce logement une protubérance de profil complémentaire destinée à venir
obturer, r, au moins partiellement, lorsque le piston est au voisinage du point mort haut
de sa course, l'ouverture du logement précité qui définit alors une préchambre de
combustion. On comprend donc que lorsque le moteur fonctionne au ralenti ou à
faible charge, le carburant est injecté uniquement dans la préchambre en une quantité
juste suffisante pour qu'il sc mélange dans des proportions stoechiométriques avec
l'air contenu dans la préchambre, pour former un mélange homogène, cc qui évite
d'effectuer un mélange hétérogène dans la chambre de combustion principale du
cylindre. Ainsi on pourra obtenir plus facilement dans la préchambre une bonne
homogénéité du mélange, indépendamment de b qualité des jets de carburaat do
l'injecteur. En outre, dans la préchambre, la combustion du carburant sera complète,
cc qui évitera la fondation de NOx dans cette préchambre re car tout l'oxygène aura été
consommé. Enfin, lorsque le motetu fonctionne à pleinc charge ou à moyenne
charge, les gaz enflammés sortant de la préchambre auront une forte énergie
permettant de mélanger et d'enflammer rapidement le reste du carburant contenu
dans la chambre de combustion principale, ce qui réduira le retard à la l'inflammation.
Avantageusement, la préchambre de combustion est agencée sensiblement au
centre de la culasse pour réduire les risques de déformation du piston En outre,
lorsque le moteur fonctionne à mayerme ou à pleine charge, les gaz enflammés
sortant de la préchambre au début de la course descendante motrice du piston, se
rt-iront dans la chambre principale dc manière isotrope dans toutes les directions
du fait de la position centrale de la préchambre, pour enflammer le reste du carburant.
centre de la culasse pour réduire les risques de déformation du piston En outre,
lorsque le moteur fonctionne à mayerme ou à pleine charge, les gaz enflammés
sortant de la préchambre au début de la course descendante motrice du piston, se
rt-iront dans la chambre principale dc manière isotrope dans toutes les directions
du fait de la position centrale de la préchambre, pour enflammer le reste du carburant.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, les dimensions de la
protubérance sont telles qu'elle obture au jeu près et pénètre partiellement dans la
-chambre en fin de course ascendante du pigton. Ainsi, lors de la course
descendante du piston, les gaz brûlés dans la préchambre subiront une détente avant
l'ouverture de la préchambre car le volume de celle-ci aura augmenté, de sorte que la
température des gaz sortant de la préchambre dans la chambre principale sera moins
élevée, ce qui tend à diminuer la formation dc NOx dans la chambre pnncWe. En
effet, plus la température est élevée, plus la quantité de NOx créée est importante.
protubérance sont telles qu'elle obture au jeu près et pénètre partiellement dans la
-chambre en fin de course ascendante du pigton. Ainsi, lors de la course
descendante du piston, les gaz brûlés dans la préchambre subiront une détente avant
l'ouverture de la préchambre car le volume de celle-ci aura augmenté, de sorte que la
température des gaz sortant de la préchambre dans la chambre principale sera moins
élevée, ce qui tend à diminuer la formation dc NOx dans la chambre pnncWe. En
effet, plus la température est élevée, plus la quantité de NOx créée est importante.
Cet avantage est particulièrement sensible à faible charge, car dans ce cas, la
chambre principale contient uniquement de l'air et, du fait de la grande quantité
d'oxygène présente, il y a un risque important de formation de NOx sous l'action des
gaz sortant dc la préchambre.
chambre principale contient uniquement de l'air et, du fait de la grande quantité
d'oxygène présente, il y a un risque important de formation de NOx sous l'action des
gaz sortant dc la préchambre.
Par exemple, la préchambre peut avoir une forme sensiblement conique,
cylindrique ou hémisphérique. Dans une première variante, la préchambre débouche
sur une surface tronconique périphérique de la culasse. Dans une autre variante, la
culasse présente une surface inteme collcave en forme dc calotte sphérique dont la
zone polaire definit l'ouverture dc la chambre.
cylindrique ou hémisphérique. Dans une première variante, la préchambre débouche
sur une surface tronconique périphérique de la culasse. Dans une autre variante, la
culasse présente une surface inteme collcave en forme dc calotte sphérique dont la
zone polaire definit l'ouverture dc la chambre.
Avantageusement, la protubérance a une forme sensiblement tronconique ou
cylindrique. La protubérance peut se raccorder à une surface annulaire périphérique
plane du piston En variante, la protubérance se raccorde à une surface annulaire
concave périphérique, de section axiale sensiblement en forme d'arc de cercle. Dans
encore une autre variante, la protubérance se raccorde à une surface annulaire
concave intenridiaire, de section axiale sensiblement en forme d'art de cercle, ladite
surface intermédiaire se raccordant à son tour à la petite base d'une surface annulaire tronconique périphérique dont la grande base est dirigée à l'opposé de la culasse.
cylindrique. La protubérance peut se raccorder à une surface annulaire périphérique
plane du piston En variante, la protubérance se raccorde à une surface annulaire
concave périphérique, de section axiale sensiblement en forme d'arc de cercle. Dans
encore une autre variante, la protubérance se raccorde à une surface annulaire
concave intenridiaire, de section axiale sensiblement en forme d'art de cercle, ladite
surface intermédiaire se raccordant à son tour à la petite base d'une surface annulaire tronconique périphérique dont la grande base est dirigée à l'opposé de la culasse.
Selon encore une autre caractéristique de rinvention, la tubulure d'admission
d'air est agencée pour introduire dans la chambre principale des gouttelettes d'eau cn
suspension dans l'air. De préférence, la tubulure d'admission débouche dans la
chambre principale de fion que les gouttelettes d'eau soient entraînées en rotation à
l'intérieur du cylindre autour de son axe, sous l'effet de leur vitesse d'introduction, et
soient plaquées à la périphérie de la chambre par la force centrifuge. Les gouttelettes
d'eau sont destinées à s'évaporer lors de la combustion pour rôduire h température et
ainsi diminuer la production de NOx. Aussi, on obtiendra une concentration du
mélange air/carburant au centre de la chambre, ce qui favorise la combustion, alors
que les gouttelettes d'eau destinées à réduire la température sont confinées à la
périphérie du cylindre.
d'air est agencée pour introduire dans la chambre principale des gouttelettes d'eau cn
suspension dans l'air. De préférence, la tubulure d'admission débouche dans la
chambre principale de fion que les gouttelettes d'eau soient entraînées en rotation à
l'intérieur du cylindre autour de son axe, sous l'effet de leur vitesse d'introduction, et
soient plaquées à la périphérie de la chambre par la force centrifuge. Les gouttelettes
d'eau sont destinées à s'évaporer lors de la combustion pour rôduire h température et
ainsi diminuer la production de NOx. Aussi, on obtiendra une concentration du
mélange air/carburant au centre de la chambre, ce qui favorise la combustion, alors
que les gouttelettes d'eau destinées à réduire la température sont confinées à la
périphérie du cylindre.
Avanageusement, la protubérance comporte un évidement concave à son
sommet en regard de la préchambre, pour favoriser le mélange de l'air et du carburant
dans la préchambre. L'injecteur débouche de préférence au sommet de la
préchambre.
sommet en regard de la préchambre, pour favoriser le mélange de l'air et du carburant
dans la préchambre. L'injecteur débouche de préférence au sommet de la
préchambre.
Selon une autre caractéristique, le piston présente une face supérieure
annulaire concave sensiblement semi-circulaire en section axiale, autour de la
protubérance centrale.
annulaire concave sensiblement semi-circulaire en section axiale, autour de la
protubérance centrale.
Dans un mode de rtalisstion particulier, la préchambre est munie d'une
bougie d'allumage. Dans ce cas, la protubérance peut ne pas fermer complètement la
préchambre laissant un espace périphérique pour permettre aux gaz enflammés par la
bougie de sortir de la préchambre et d'allumer le mélange dans la chambre principale.
bougie d'allumage. Dans ce cas, la protubérance peut ne pas fermer complètement la
préchambre laissant un espace périphérique pour permettre aux gaz enflammés par la
bougie de sortir de la préchambre et d'allumer le mélange dans la chambre principale.
Dans une variante de réalisation, la chambre principale est également munie d'une
bougie d'allumage. Dans ce dernier cas, la bougie d'allumage de la chambre peut
être supprimée en prévoyant un taux de compression dans la préchambre suffisant
pour provoquer un auto-allumage dans celle-ci.
bougie d'allumage. Dans ce dernier cas, la bougie d'allumage de la chambre peut
être supprimée en prévoyant un taux de compression dans la préchambre suffisant
pour provoquer un auto-allumage dans celle-ci.
Dans une variante de réalisation, la protubérance est constituée au moms en
partie d'un insert en matériau réfractaire tel que céramique au droit de la préchambre
et/ou la surface de la préchambre est recouverte d'un élément en céramique.
partie d'un insert en matériau réfractaire tel que céramique au droit de la préchambre
et/ou la surface de la préchambre est recouverte d'un élément en céramique.
L'invention sera mieux coei'priie, et d'autres buts, détails, gvantaees et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre de phlsieurs modes de réalisation paiticuliers actuellement préférés de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
- La figure 1 est une vue schématique partielle et en coupe d'un cylindre d'un moteur à deux temps à injection conforme à l'injection, au voisinage du point mort haut;
- La figure 2 est une vue analogue à la figure 1, montrant une bougie d'allumage dans la préchambre, les soupapes d'admission et d'échappement étant omises;
- La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, représentant l'injection du carburant dans la préchambre lorsque le moteur tourne au ralenti, suivant une variante de réalisation de la forme du piston et de la préchambre ;
- La figure 4 représente le cylindre de la figure 3 lors de l'injection du carburant à pleine ou moyenne charge du moteur;
- La figure 5 est une vue analogue à la figure 3, montrant le mouvement des gaz sortant de la préchambre et résultant de la chasse, après le point mort haut;
- La figure 6 est une vue analogue à la figure 2, mais représentant un antre mode de réalisation du piston ;
- La figure 7 est une vuc analogue à la figure 6, montrant l'introduction de gouttelettes d'eau dans la chambre principale du cylindre ;
- La figure 8 est une vue analogue à la figure 6, représentant une bougie d'allumage supplémentaire au niveau de la chambre principale du cylindre ; et
- La figure 9 est une vue analogue à la figure 8, la bougie d'allumage dc la préchambre ayant été supprimée.
- La figure 1 est une vue schématique partielle et en coupe d'un cylindre d'un moteur à deux temps à injection conforme à l'injection, au voisinage du point mort haut;
- La figure 2 est une vue analogue à la figure 1, montrant une bougie d'allumage dans la préchambre, les soupapes d'admission et d'échappement étant omises;
- La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, représentant l'injection du carburant dans la préchambre lorsque le moteur tourne au ralenti, suivant une variante de réalisation de la forme du piston et de la préchambre ;
- La figure 4 représente le cylindre de la figure 3 lors de l'injection du carburant à pleine ou moyenne charge du moteur;
- La figure 5 est une vue analogue à la figure 3, montrant le mouvement des gaz sortant de la préchambre et résultant de la chasse, après le point mort haut;
- La figure 6 est une vue analogue à la figure 2, mais représentant un antre mode de réalisation du piston ;
- La figure 7 est une vuc analogue à la figure 6, montrant l'introduction de gouttelettes d'eau dans la chambre principale du cylindre ;
- La figure 8 est une vue analogue à la figure 6, représentant une bougie d'allumage supplémentaire au niveau de la chambre principale du cylindre ; et
- La figure 9 est une vue analogue à la figure 8, la bougie d'allumage dc la préchambre ayant été supprimée.
En se référant maintenant aux figues 1 ct 2, Im premier mode de réalisation du moteur de l'invention va être décrit. Le moteur fonctionne ici suivant le cycle à deux temps et comporte au moins un cylindre 1 dans lequel se déplace alternativement un piston 2 pour définir, cntre la face supérieure 2a du piston 2, les parois latérales internes du cylindre 1 et la surface inteeee dune culasse 3, une chambre principale dc combustion 4. De manière classique, le piston 2 est articulé en
Sa à une bielle 5 qui est elle-même articulée en 5b à la manivelle d'un vilebrequin 6, pour transformer le mouvement rectiligne alternatif du piston 2 en un mouvement de rotation de l'arbre 6a du vilebrequin, la manivelle 5b décrivant un cercle 7 centré sur
l'arbre 6a.
Sa à une bielle 5 qui est elle-même articulée en 5b à la manivelle d'un vilebrequin 6, pour transformer le mouvement rectiligne alternatif du piston 2 en un mouvement de rotation de l'arbre 6a du vilebrequin, la manivelle 5b décrivant un cercle 7 centré sur
l'arbre 6a.
De manière également classique, la culasse 3 est munie d'une soupape d'admission 8 qui est destinée à venir se plaquer de manière étanche contre son siège 9a pour obturer une tubulure admission d#air 9 et à s'écarter de son siège 9a pour alimenter en air frais b la chambre de combustion 4. De manière analogue, la culasse 3 comporte une soupape d'échappement 10 qui est destinée à venir se plaqua contre son siège 1 la pour obturer une tubulure d'éclement 11 et à s'écarter de son siége i la pour laisser échaper les gaz brûlés de la schamber dc combustion 4. Sur la figure 1, les souppes 8 et 10 coulissent dans des guides respectifs 12 et 13. Bien entendu, on pourrait prévoir plusieurs soupapes dfiadmission et/ou plusieurs soupapes d'échappement. Les orifices d'admission 9a et d'échappement 11a débouchent dans la chambre de combustion 4 au niveau d'une surface périférique interne tronconique 3a de la cuisse 3, cette surface tronconique ayant un angle au sommet d'environ 130 . Les axes respectifs 14 et 15 de chaque soupape sont disposés symétriquement, à 25 de l'axe 16 du cylindre.
Bien que cela ne soit pas représenté, le moteur peut être du type suralimenté, avec un compresseur, une pompe ou un ventilateur pour alimenter la chambre de combustion 4 en air surcomprimé.
Bien que la présente invention soit décrite en liaison avec un moteur à deux temps, elle s'applique à tout moteur à combustion interne quel qu'en soit le cycle, par exemple à quatre tempo L'invention peut également s'appliquer à un moteur diesel.
Comme visible sur la figure 1, La surface pérphéiique interne tronconique 3a de la culasse 3 se prolonge en son centre par un logement 17 définissant une préchambre au sommet de laquelle est prévu axialement un injecteur de carburant 18.
Cette préchambrc 17 a ici une forme en gobelet inversé ou tronconique 3b dont t'ouverture est dirigée vers le piston 2. En face de cette préchambre 17, le piston 2 présente sur sa surface supérieure 2a, en son centre, une protubérance 19 dont le profil est sensiblement complémentaire au logemnnt 17. Cette protubérance 19 définit un espace périphérique avec l'ouverture de la préchambre pour ne fermer que partiellement cette dernière au pomt mort ha Cette protubérance 19 a donc une forme sensiblement troconique dont la petite base est orientée vers la préchambre 17, le sotmnet 19a de la protubérance 19 présentant une forme sensiblement concave.
Sur la figure 2, une bougie d'allumage 20 est prévue sur une paroi latérale de la surface tronconique centrale 3b de h culasse 3 pour effectuer l'allumage au niveau de la préchambre 17.
Sur les figures 1 et 2, le piston 2 est -sonté sensiblement au voisinage de son point mort haut, où le sommet 19a de la protbérance 19 vient pratiqin obturer l'ouverture de la préchambre 17.
Sur la figure 2, on a indiqué par h la hauteur de la protubérance 19 et par H la hauteur de la chambre 17. Ici h est inférieur à H, mais sur la figure 3, h est supérieur à H et, sur la figure 6, h est sensiblement égal à H.
En se référant mamtenant aux figures 3 à 5, la préchambre 17 est formée ici par une surface interne centrale 103b en forme de dôme ou de demi-sphère se raccordant à la petite base de la surface tronconique périphérique 3a de la culasse 3.
L'injecteur 18 est placé au niveau de la zone polaire de cette surface hémisphérique 103b dans le prolongement de l'axe 16 du cylindre. Ici la protubérance centrale 19 ne se raccorde pas à une surface annulaire périphérique plane 2a, mais à une surface annulaire concave 102a, de section axiale sensiblement en forme d'arc de cercle, pour faciliter la circuaton des gaz dans la chambre principale 4.
Sur la figure 3, le moteur tourne au ralenti ct l'injection de carburant, matérialisée par des traits mixtes 21, par rinjecteur 18 s'effectue au voisinage du point mort haut du piston 2, lorsque le sommet 19a de la protubérance 9 vint obturer sensiblement l'ouverture de la préchambre hémisphérique 17. Ainsi l'injection de carburant n'a lieu que dans la préchambre fermée 17, où un mélange homogène air/carburant peut être facilement obtenu. Comme le jet de carburant 21 est dirigé vers la surface concave 19a au sommet de la protubérance 19, le carburant sera réparti uniformément à travers la préchambre 17.
Sur la figure 4, le moteur fonctionne à pleine ou moyenne charge et l'injection de carburant, mitérialiée par des traits mixtes 121, par Injecteur 18 s'effectue lors de la course ascendante du piston 2 pour répartir le carburant dans la chambre principale à volume viiable 4 et la préchambre 17. Grâce aux profils incurvés 102a et 19a de la surface supérieure du piston 2, le carburant - tendacce à se répartir uniformément dans la chambre 4 pour favoriser l'homogénéité du mélange.
En se référant maintenant à la figure 5, les flèches 22 représentent le mouvement des gaz enflanmés sortant de la préchambre 17, en début de course motrice du piston 2. Lorsque le moteur fonctionne à pleine ou moyenne charge, les gaz enflammés 22 sortant de la chambre 17 ont enflammer le reste du mélange dans la chambre principale 4, ce qui réduit le retard de l'inflammation. Lorsque le moteur tourne au ralenti, les gaz enflammés sortants 22 sc mélangent avec l'air présent dans la chambre principale 4.
Sur la figure 5, b piston 2 présente sur sa fice supérieure, entourant la protubérance 19, une fore concave annulaire 202a, dont le profil a un rooon de courbure inférieur à celui du profil 102a, de fiçon qu'une portion de surface annulaire tronconique 202b vienne épouser la forme de la surface 103a de la culasse 3, au voisinage du point mort haut, à la périphérie du piston 2, afin de chasser le mélange vers le centre de la chambre 4 comme indiqué par les flèches 122. Cette surface 103a a ici une forme concave sensiblement en calotte sphérique dont la polaire est ouverte par le logement 17, afin que la chambre principale 4 ait un volume maximal pour une surface d'échange de chaleur minimale, au pomt mort haut.
En se référant maintenant aux figures 6 à 9, une variante de réalisation du piston est représentée, dans laquelle la protubérance 119 du piston présente une extension axiale supérieure à la hauteur de la surface tronconique périphérique 3a de la culasse 3, afin que la protubérance 119 puisse pénétrer partiellement à l'intérieur de la préchambre 17, lorsque le piston est au voisin de son point mort haut En revanche, le piston des figures 1 à 5 présentait une extension axiale sensiblement égale à la hauteur de la surface tronconique 3a de la culasse 3. Ainsi, les gaz enflammés dans la préchambre 17 sortiront de celle-ci avec un léger retard, le temps que la protubérance 119 sotte complètement de la préchambre 17, provoquant une
augmentation du volume de la préchambre 17 et donc une détente des gaz enflammés.
augmentation du volume de la préchambre 17 et donc une détente des gaz enflammés.
Sur la figure 7, on a représenté, en otitre, la tubulure d'admission d'air 9 qui
est destinée à intrrdrrie dans la chambre principale 4 des gouttelettes d'eau 23 en
suspension dans l'air admis dans la chambre principale 4. La tubulure d'admission 9 a
une forme telle que l'air chargé en gouttelettes d'eau est introduit dans la chambre
principale 4 avec un mouvement de rotation sensiblement coaxial au cylindre 1, de
façon à plaquer par la force centrifuge les gouttelettes d'eau à la périphérie de la
surface interne du cylindre 1 et à concentrer l'air plus léger au centre de la chambre 4.
est destinée à intrrdrrie dans la chambre principale 4 des gouttelettes d'eau 23 en
suspension dans l'air admis dans la chambre principale 4. La tubulure d'admission 9 a
une forme telle que l'air chargé en gouttelettes d'eau est introduit dans la chambre
principale 4 avec un mouvement de rotation sensiblement coaxial au cylindre 1, de
façon à plaquer par la force centrifuge les gouttelettes d'eau à la périphérie de la
surface interne du cylindre 1 et à concentrer l'air plus léger au centre de la chambre 4.
Sur la figure 8, une bougie additionnelle 120 est prévue au niveau de la
chambre principale 4 pour pouvoir allumer en pleine ou moyenne charge la chambre
principale 4 et la préchambre 17 en même tempos, ou avec un léger décalage.
chambre principale 4 pour pouvoir allumer en pleine ou moyenne charge la chambre
principale 4 et la préchambre 17 en même tempos, ou avec un léger décalage.
Sur la figure 9, la bougie de la préchambre 17 a été supprimée, car l'allumage
dans cette dernière est prévu pour se faire automatiquement en réglant la différence
du tau de compression entre la chambre principale 4 et la préchambre 17.
dans cette dernière est prévu pour se faire automatiquement en réglant la différence
du tau de compression entre la chambre principale 4 et la préchambre 17.
Bien que l'invention s'applique à un moteur quel que soit son cycle,
l'invention est particulièrement avantageuse dans un moteur à deux temps à
soupapes, car la protubérance du piston ne risque pas, dans ce cas, d'interférer avec
les soupapes, car au voisinage du point moot baut, toutes les soupapes sont fermées.
l'invention est particulièrement avantageuse dans un moteur à deux temps à
soupapes, car la protubérance du piston ne risque pas, dans ce cas, d'interférer avec
les soupapes, car au voisinage du point moot baut, toutes les soupapes sont fermées.
En outre, avec un moteur deux temps à soupapes suralimenté, il est possible
de supprimer les vannes pour le recyclage des gaz d'échappement, car en diminuant
la pression de suralimentation dans la tubulure d'admission, on peut Xgler la quantité
de gaz brûlée restant dans la chambre de combustion
Bien que cela ne soit pas représenté, la préchambre et la protubérance peuvent
avoir une forme cylindrique, avec un jeu de fonctionnement entre leur diamètre
respectif.
de supprimer les vannes pour le recyclage des gaz d'échappement, car en diminuant
la pression de suralimentation dans la tubulure d'admission, on peut Xgler la quantité
de gaz brûlée restant dans la chambre de combustion
Bien que cela ne soit pas représenté, la préchambre et la protubérance peuvent
avoir une forme cylindrique, avec un jeu de fonctionnement entre leur diamètre
respectif.
Sur la figure 10, est représentée une variante de réalisation du piston pour le
moteur de invention Le piston 2 comporte une surface périphérique supérieure
plane 2a, au centre de laquene est monté un insert en céramique 219 définissant la
protubérance précitée. La protubérance 219 comporte une surface supérieure concave
219a, de manière analogue à la protubérance 19 de la figure 1.
moteur de invention Le piston 2 comporte une surface périphérique supérieure
plane 2a, au centre de laquene est monté un insert en céramique 219 définissant la
protubérance précitée. La protubérance 219 comporte une surface supérieure concave
219a, de manière analogue à la protubérance 19 de la figure 1.
Sur la figure 11, une autre variante de piston 2 comporte au centre de sa surface supérieure plane 2a une protubérace 319 munie à son sommet d'une
ptsquette en céramique 319a définissant une surface concave tournée vers la
préchambre 17 de la culasse 3.
ptsquette en céramique 319a définissant une surface concave tournée vers la
préchambre 17 de la culasse 3.
Sur la figure 12, la surface tronconique de la préchambre 17 de la culasse 3
est recouverte d'un élément en céramique 24 de forme tronconique complémentaire,
au centre duquel est prévu un orifice pour le passage de l'injecteur 18. Les pistons
des figures 10 et 11 peuvent être utilisés conjointement avec le cylindre 1 illustré sur
la figure 12. Les inserts en céramique 219 et 319a ainsi que l'élément en céramique
24 sont destinés à isoler thermiquement la préchambre 17, au voisinage du point
mort haut, afin de minimiser les pertes d'énergie, principalement lorsque l'on
souhaite obtenir un auto-allumage dam la chambre 17, en l'absence de la bougie
d'allumage 20, comme cela est le cas dans le mode de réalisation de la figure 9.
est recouverte d'un élément en céramique 24 de forme tronconique complémentaire,
au centre duquel est prévu un orifice pour le passage de l'injecteur 18. Les pistons
des figures 10 et 11 peuvent être utilisés conjointement avec le cylindre 1 illustré sur
la figure 12. Les inserts en céramique 219 et 319a ainsi que l'élément en céramique
24 sont destinés à isoler thermiquement la préchambre 17, au voisinage du point
mort haut, afin de minimiser les pertes d'énergie, principalement lorsque l'on
souhaite obtenir un auto-allumage dam la chambre 17, en l'absence de la bougie
d'allumage 20, comme cela est le cas dans le mode de réalisation de la figure 9.
Bicn que l'invention ait été <RTI ID=1
Claims (19)
1. Moteur à combustion interne à mjection, fonctionnant par exemple suivant le cycle à quatre temps ou à deux temps, comportant au moins un cylindre (1) dans lequel se déplace un piston (2) à mouvement aitcmatif une chambre de combustion à volume variable (4) étant définie dans le cylindre entre le piston et la surface en regard de la culasse (3) > caaactérisé en ce que la culasse (3) comporte un logement (17) aménagé dans sa surface (3b, 103b) en regard du piston, dans lequel logement débouche un injecteur de carburant (18), et en ce que le piston comporte au droit de ce logement une protubérance de profil complémentaire (19, 119, 219, 319) destinée à venir obturer, au moins partiellement, lorsque lepiston est au voisinage du point mort haut dc sa course, l'ouverture du logement précité (17) qui définit alors une préchambre de combustion.
2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la préchambre de combustion (17) est agencée sensiblement au centre de la culasse (3).
3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dimensions de la protubérance (119) sont telles qu'elle obture au jeu près et pénètre partiellement dans la préchambre (17) en fin de course ascendante du piston (2).
4. Moteur selon l'une des revendications 1 à 3, caretersé' en ce que la préchambre (17) a une forme sensiblement conique (3b), cylindrique ou hémisphérique (103b).
5. moteur selon la revendication 4, cMa en cc que la préchambre (17) débouche sur une surface tronconique périphérique (3a) de la culasse (3 >
6. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la culasse (3) présente une surface interne concave en fonne dc calotte sphérique (103a) dont la zone polairc définit Toweralre de la préchambre (17).
7. Moteur selon rune des revendications précédentes, caractérisé en ce que la protubérance a une forrne sensiblement tronconique (19, 119, 219, 319) ou cylindrique.
8. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la protubérance (19, 119, 219, 319) se raccorde à une surface annulaire périphérique plane (2a) du piston (2).
9. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la protubérance (19) se raccorde à une surface annulaire concave périphérique (102a), de section axiale
sensiblement en fonne d'arc de cercle
10. Moteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la protubérance
(19) se raccorde à une surface annulaire concave intermédiaire (202a), de section
axiale sensiblement en forme d'arc de cercle, ladite surface intermédiaire se
raccordant à son tour à la petite base dime surface annulaire tronconique
-ique (202b) dont la grande base est dirigée à l'opposé de la culasse (3).
11. Moteur selon runc des revendications 1 à 10, caracsé en cc que la
tubulure t'admission d'air (9) est agencée pour introduire dans la chambte principale
(4) des gouttelettes d'eau (23) en suspension dans r=.
12. Moteur selon la revendication 11, caractérisé en cc que la tubulure
d'admission (9) débouche dans la chambre principale (4) de façon que les gouttelettes
d'eau (23) soient entraînées en rotation à l'intérieur du cylindre (1) autour de son axe
(16), sous l'effet de leur vitesse d'introduction, et soient plaquées à la périphérie de la chambre par la force centrif-.
13. Moteur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la
protubérance (19, 219, 319) comporte un évidement concave (19a, 219a, 319a) à son
sommet en regard de la préchambre (17).
14. Moteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'injecteur (18)
débouche au sommet de la préchambre (17).
15. Moteur selon l'une des revndications 1 à 14, caractérisé en ce que la
protubérance (19, 119, 219, 319) a une hauteur (h) qui est inférieure, égale ou
supérieure à la hauteur (H) de la préchambre (17).
16. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que seule la préchambre
(17) est munie d'une bougie d'allumage (20), ct que la protubérance (19) obture
partiellement, avec un espace périphérique, l'ouverture de la préchambre (17).
17. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que seule la chambre
principale (4) Cgt munie d'une bougie d'allumage (120), un auto-allumage se
produisant dans la préchambre (17).
18. Moteur selon h revendication 3, caractérisé en ce que la chambre principale (4) et la préchambre (17) sont munies d'une bougie d'allumage (20, 120).
19. Moteur selon l'une des revendications précédantes, caractérisé en ce que
la protubérance (219, 319) est constituée au moins en partie d'un insert en matériau
réfractaire tel que céramique au droit de la préchambre (17) et/ou la surface (3b) de
la préchambre (17) est recouverte d'un élément en céramique (24).
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| EP99907676A EP1062414A1 (fr) | 1998-03-12 | 1999-03-10 | Perfectionnement d'un moteur a combustion interne a injection |
| PCT/FR1999/000531 WO1999046492A1 (fr) | 1998-03-12 | 1999-03-10 | Perfectionnement d'un moteur a combustion interne a injection |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=9523969
Family Applications (1)
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| FR9803045A Expired - Fee Related FR2776016B1 (fr) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | Perfectionnement d'un moteur a combustion interne a injection |
Country Status (3)
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| EP (1) | EP1062414A1 (fr) |
| FR (1) | FR2776016B1 (fr) |
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| FR2849901A1 (fr) * | 2003-01-13 | 2004-07-16 | Renault Sa | Cylindre pour moteur a combustion interne et allumage par compression et moteur comprenant un tel cylindre |
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1998
- 1998-03-12 FR FR9803045A patent/FR2776016B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-10 EP EP99907676A patent/EP1062414A1/fr not_active Withdrawn
- 1999-03-10 WO PCT/FR1999/000531 patent/WO1999046492A1/fr not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1062414A1 (fr) | 2000-12-27 |
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| FR2776016B1 (fr) | 2000-06-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20061130 |