FR2810373A1

FR2810373A1 - Internal combustion engine without external cooling has additional air compression cylinder with ambient air suction and compressed air outlet to buffer bottle whose outlet connects to air inlets on cylinder head

Info

Publication number: FR2810373A1
Application number: FR0007742A
Authority: FR
Inventors: Bernard Golibrodski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2001-12-21
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: AU2001267647A1; EP1290326B1; ATE306611T1; DE60113994D1; WO2001096727A1; FR2810373B1; DE60113994T2; EP1290326A1

Abstract

The spark ignition engine is provided with and additional air compression cylinder (6) with an internal piston (7) connected to the single crankshaft (2). This additional cylinder has an ambient air suction (8) and a compressed air outlet (9) connected to the inlet of a compressed air buffer bottle (10). The buffer bottle outlet is connected to an additional air inlet (11) and to a combustion air inlet (12) on the cylinder head (5). The additional air is mixed with gases coming from the combustion chamber so that its increase in enthalpy after mixing with the combustion chamber gases is equivalent to that which would have been rejected by a standard engine external cooling system.

Description

La présente invention se situe dans le domaine technique des moteurs à combustion interne, notamment le moteurs à explosion à cylindres et pistons, avec injection de carburant, qui peuvent équiper des véhicules, ou être aussi utilisés comme des moteurs fixes. The present invention is in the technical field of internal combustion engines, including cylinder and piston combustion engines, with fuel injection, which can equip vehicles, or be used as fixed engines.

Tous les moteurs à combustion interne sont actuellement munis d'un système de refroidissement, par circulation d'un liquide refrigéré extérieurement ou par ventilation d'air ambiant. Ce système fait perdre une fraction de l'enthalpie de combustion complète du carburant, la perte d'énergie constatée étant d'environ 25%. Une telle perte d'énergie se traduit par un manque de disponibilité de puissance sur l'arbre moteur. All internal combustion engines are currently equipped with a cooling system, by circulation of an externally refrigerated liquid or by ventilation of ambient air. This system loses a fraction of the complete fuel combustion enthalpy, the observed energy loss being about 25%. Such a loss of energy results in a lack of power availability on the motor shaft.

La présente invention a pour but de réduire fortement cette perte d'énergie due au refroidissement, de manière à améliorer de façon sensible le rendement énergétique des moteurs à combustion interne. The present invention aims to greatly reduce the loss of energy due to cooling, so as to significantly improve the fuel efficiency of internal combustion engines.

A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un moteur à combustion interne, qui est dépourvu de système de refroidissement extérieur spécifique, et qui est pourvu de moyens pour l'introduction, dans une ou des chambres de mélange, d'une quantité d'air comprimé additionnelle, telle que le moteur reçoit une quantité d'air totale supérieure à celle requise pour la combustion/explosion du carburant. For this purpose, the subject of the invention is essentially an internal combustion engine, which does not have a specific external cooling system, and which is provided with means for introducing into a mixing chamber or chambers a quantity additional compressed air, such that the engine receives a total amount of air greater than that required for fuel combustion / explosion.

Ainsi, l'invention repose sur le principe du non-refroidissement du moteur par une source froide extérieure traditionnelle, mais d'un transfert de l'enthalpie correspondant à une quantité d'air additionnelle à celle de la combustion. Le supplément d'air est mélangé aux gaz sortant de la chambre de combustion dans la "chambre de mélange". Thus, the invention is based on the principle of non-cooling of the engine by a conventional external cold source, but a transfer of the enthalpy corresponding to an amount of air additional to that of the combustion. The additional air is mixed with the gases leaving the combustion chamber in the "mixing chamber".

Plus particulièrement, la quantité d'air ajoutée, conformément à l'invention, est telle que son augmentation d'enthalpie en fin de mélange avec les gaz sortant de la chambre de combustion soit équivalente à celle rejetée par refroidissement, dans le cas des moteurs à combustion interne actuels équivalents, avec système de refroidissement extérieur. Le volume total du mélange "gaz + air additionnel" emmagasine donc toute l'enthalpie de combustion du carburant avant détente motrice. More particularly, the quantity of air added, according to the invention, is such that its increase of enthalpy at the end of mixing with the gases leaving the combustion chamber is equivalent to that which is rejected by cooling, in the case of engines equivalent internal combustion engines, with external cooling system. The total volume of the "additional gas + air" mixture thus stores all the combustion enthalpy of the fuel before the driving relaxation.

La quantité d'air additionnelle joue ainsi le rôle de "refroidissement" mais, à l'inverse des moteurs à combustion interne traditionnels, l'enthalpie correspondante reste au sein même du mélange gaz-air, au lieu d'être rejetée hors du moteur. Elle va donc fournir du travail au cours de la détente motrice. Cette enthalpie "cédée" à l'air additionnel est par conséquent en supplément à celle des gaz de combustion, par comparaison avec les moteurs à combustion interne classiques. The additional air quantity thus plays the role of "cooling" but, unlike conventional internal combustion engines, the corresponding enthalpy remains within the gas-air mixture, instead of being thrown out of the engine. . She will therefore provide work during the motor relaxation. This enthalpy "surrendered" to the additional air is therefore in addition to that of the combustion gases, in comparison with conventional internal combustion engines.

La fraction d'air additionnelle peut être de l'ordre de 40%, par rapport à la quantité seulement nécessaire à la combustion /explosion du carburant, cette dernière quantité étant inchangée par rapport à celle des moteurs actuels. Le rendement énergétique, obtenu pour le moteur objet de l'invention, peut atteindre 37% ou plus. The additional air fraction can be of the order of 40%, compared to the amount only necessary for the combustion / explosion of the fuel, the latter amount being unchanged compared to that of current engines. The energy efficiency obtained for the engine object of the invention can reach 37% or more.

II en résulte, comme conséquence avantageuse, une diminution considérable de la pollution atmosphérique, pour les mêmes conditions de service que les moteurs actuels, à rendements voisins de 27%. As a result, the result is a considerable reduction in atmospheric pollution, for the same operating conditions as the current engines, with yields close to 27%.

On notera que l'enthalpie transmise à l'air additionnel sort du moteur par transformation en travail, par le ou les pistons, et par sortie avec les gaz de combustion en fin de détente motrice. II n'y a donc pas d'accumulation de chaleur dans le moteur objet de l'invention, et le fonctionnement thermique global de ce moteur est très voisin de celui d'un moteur combustion interne classique. La chambre de combustion est refroidie après chaque sortie des gaz, par l'air de la combustion suivante. Le moteur seul maintient ainsi sa propre température d'équilibre. It will be noted that the enthalpy transmitted to the additional air leaves the engine by transformation into work, by the piston or pistons, and by output with the combustion gases at the end of the driving relaxation. There is therefore no accumulation of heat in the engine object of the invention, and the overall thermal operation of this engine is very close to that of a conventional internal combustion engine. The combustion chamber is cooled after each exit of the gases, by the air of the following combustion. The engine alone thus maintains its own equilibrium temperature.

Pour la fourniture de l'air de combustion/explosion, et de la quantité d'air additionnel, sous pression, l'invention prévoit diverses possibilités. For the supply of combustion air / explosion, and the amount of additional air, under pressure, the invention provides various possibilities.

Selon une forme de réalisation de l'invention, le moteur possède au moins un cylindre de compression d'air, avec un piston lié au même vilebrequin que les pistons des cylindres servant à la détente motrice, ou "cylindres moteurs", cette première possibilité étant particulièrement adaptée à des moteurs montés sur des véhicules. De preférence, l'on prévoit dans ce cas deux cylindres de compression d'air. According to one embodiment of the invention, the engine has at least one air compression cylinder, with a piston connected to the same crankshaft as the pistons of the cylinders serving for the driving relaxation, or "engine cylinders", this first possibility being particularly suitable for engines mounted on vehicles. Preferably, in this case two air compression cylinders are provided.

Des turbines de construction adaptée, ou des compresseurs, peuvent aussi être utilisées pour fournir l'air de combustion/explosion et la quantité d'air comprimé additionnelle, en particulier dans le de moteurs fixes. Si plusieurs moteurs selon l'invention sont utilisés en position statique, dans une usine par exemple, l'air comprimé peut être fourni à l'ensemble de ces moteurs à partir d'un groupe commun, envoyant l'air vers tous les moteurs, ce qui constitue naturellement une solution économique. Avantageusement, une bouteille tampon est insérée entre les moyens de fourniture d'air comprimé de combustion/explosion et de la quantité d'air additionnel, tels qu'envisagés ci-dessus, et le ou les points d'introduction de cet air comprimé dans la ou les chambres de combustion/explosion et la ou les chambres de mélange correspondantes. Suitable construction turbines, or compressors, may also be used to provide combustion / explosion air and additional compressed air quantity, particularly in fixed engines. If several engines according to the invention are used in static position, in a factory for example, the compressed air can be supplied to all of these engines from a common group, sending the air to all the engines, which is of course an economical solution. Advantageously, a buffer bottle is inserted between the combustion / explosion compressed air supply means and the additional air quantity, as envisaged above, and the point or points of introduction of this compressed air in the combustion chamber / combustion chamber (s) and the corresponding mixing chamber (s).

Plus particulièrement, pour un cylindre moteur, la ou chaque chambre de mélange est délimitée en partie supérieure par la culasse, latéralement par la paroi du cylindre moteur lui-même, et en partie basse par la tête du piston placé dans le cylindre moteur. La culasse comporte, en plus des soupapes d'entrée d'air de combustion et de sortie des gaz de combustion, au moins une soupape pour l'entrée d'air additionnel dans ladite chambre de mélange, et elle comporte aussi au moins une soupape de sortie des gaz et de l'air détendus à l'atmosphère. Ainsi, la chambre de mélange n'est pas un dispositif mécanique additionnel, mais elle se forme elle-même, entre la culasse et la tête du piston dans une position précise, en cours d'éloignement vers le point mort bas. Cette chambre de mélange est alimentée en air additionnel par une soupape spécifique, reliée à la source d'air comprimé additionnel, et notamment à la sortie de la bouteille tampon. La soupape prévue pour l'échappement du mélange "gaz + air", détendu, fonctionne en s'ouvrant rapidement au point mort bas du piston. More particularly, for a motor cylinder, the or each mixing chamber is delimited in the upper part by the cylinder head, laterally by the wall of the engine cylinder itself, and in the lower part by the piston head placed in the engine cylinder. The cylinder head comprises, in addition to the combustion air inlet and combustion gas outlet valves, at least one valve for the additional air inlet into said mixing chamber, and it also comprises at least one valve exit of gases and air relaxed to the atmosphere. Thus, the mixing chamber is not an additional mechanical device, but it is formed itself, between the cylinder head and the piston head in a precise position, while moving towards the bottom dead center. This mixing chamber is supplied with additional air by a specific valve, connected to the source of additional compressed air, and in particular at the outlet of the buffer bottle. The valve designed for exhausting the mixture "gas + air", relaxed, works by opening quickly to the bottom dead center of the piston.

Hormis la culasse particulière, le moteur n'est pas modifié et, en particulier, il utilise les carburants habituels (essences ou diesel), introduits sensiblement de la même façon que dans les moteurs classiques et selon un cycle analogue (moteur à quatre temps), avec la particularité avantageuse de disposer de temps de combustion/explosion assez longs, permettant d'obtenir la combustion la plus complète possible ; il s'agit là d'un avantage important, du point de vue de la lutte contre la pollution. On notera aussi l'inutilité de tout système de récupération aval, du type "turbo", car la détente motrice du mélange "gaz de combustion + air additionnel" est totale, jusqu'à la sortie à l'atmosphère. Apart from the particular cylinder head, the engine is not modified and, in particular, it uses the usual fuels (gasoline or diesel), introduced substantially in the same way as in conventional engines and in a similar cycle (four-stroke engine) , with the advantageous feature of having long combustion / explosion time, to obtain the most complete combustion possible; this is an important advantage from the point of view of combating pollution. Note also the uselessness of any downstream recovery system, the "turbo" type, because the driving relaxation of the mixture "combustion gas + additional air" is total, until the exit to the atmosphere.

Cependant, le moteur objet de l'invention nécessitant une classe particulière, de capacité thermique plus élevée que celle des moteurs classiques, il est préférable de réaliser la culasse ou un matériau métallique à module d'élasticité élevé, supérieur à celui de alliages actuellement employés, et en particulier en acier spécial. En période chaude, une éventuelle ventilation pourra "balayer" la surface extérieure de la culasse, si la température est élevée, l'utilisation d'un ventilateur de faible puissance suffisant à cet effet. However, since the engine which is the subject of the invention requires a particular class of higher thermal capacity than that of conventional engines, it is preferable to make the cylinder head or a metallic material with a high modulus of elasticity greater than that of alloys currently used. , and in particular of special steel. In hot weather, a possible ventilation will "sweep" the outer surface of the cylinder head, if the temperature is high, the use of a low power fan sufficient for this purpose.

De toute façon, l'invention sera mieux comprise l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de ce moteur combustion interne sans refroidissement extérieur Figure 1 est un schéma de principe général d'un moteur à cylindres et pistons, conforme à la présente invention ; Figure 2 est une vue en plan très schématique de la culasse de ce moteur (pour un cylindre moteur) ; Figure 3 est une vue en coupe longitudinale de cette culasse ; Figure 4 est une vue générale, de côté, d'un moteur à deux cylindres de compression d'air et deux cylindres de détente motrice, conforme à l'invention ; Figure 5 est une vue en plan par dessus du moteur de figure 4 ; Figure 6 illustre l'application de l'invention à une turbine. Comme le montre la figure 1, un moteur à combustion interne, conforme à la présente invention, comprend dans son principe général un vilebrequin 2, au moins un cylindre 3 de détente motrice avec un piston moteur 4 lié au vilebrequin 2, une culasse en acier 5 coiffant le cylindre 3, au moins un cylindre additionnel 6 de compression d'air avec un piston interne 7 lié au même vilebrequin 2. Le cylindre additionnel 6 est prévu pour comprimer une quantité totale d'air, à savoir l'air nécessaire à la combustion/explosion et, en supplément, une certaine quantité d'air additionnel, à introduire dans le cylindre moteur 3 pour réaliser la combustion/explosion et le refroidissement du moteur. In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing showing, by way of example, some embodiments of this internal combustion engine without external cooling. FIG. general block diagram of an engine with cylinders and pistons, according to the present invention; Figure 2 is a very schematic plan view of the cylinder head of this engine (for a motor cylinder); Figure 3 is a longitudinal sectional view of the cylinder head; Figure 4 is a general view, from the side, of a motor with two air compression cylinders and two drive expansion cylinders, according to the invention; Figure 5 is a plan view from above of the motor of Figure 4; Figure 6 illustrates the application of the invention to a turbine. As shown in FIG. 1, an internal combustion engine, according to the present invention, comprises in its general principle a crankshaft 2, at least one drive relaxation cylinder 3 with a driving piston 4 connected to the crankshaft 2, a steel cylinder head 5 capping the cylinder 3, at least one additional cylinder 6 of air compression with an internal piston 7 connected to the same crankshaft 2. The additional cylinder 6 is provided to compress a total amount of air, namely the air necessary for combustion / explosion and, in addition, a certain amount of additional air, to be introduced into the engine cylinder 3 to achieve the combustion / explosion and cooling of the engine.

Plus particulièrement, pour assurer sa fonction, le cylindre 6 de compression d'air comporte une aspiration d'air ambiant 8, et un refoulement d'air comprimé 9 relié à l'entrée d'une bouteille tampon 10 air comprimé. La sortie de la bouteille tampon 10 est reliée à un point d'entrée 1 1 d'air additionnel et à un point d'entrée 12 d'air de combustion, situés sur la culasse 5 qui, de façon habituelle, comporte aussi des moyens d'injection de carburant. More particularly, to ensure its function, the air compression cylinder 6 comprises a suction of ambient air 8, and a compressed air discharge 9 connected to the inlet of a compressed air buffer cylinder. The outlet of the buffer bottle 10 is connected to an inlet point 1 1 of additional air and to a point of entry 12 of combustion air, located on the cylinder head 5 which, in the usual way, also comprises means fuel injection.

En se référant aussi aux figures 2 et 3, la culasse 5 comporte intérieurement une chambre de combustion/explosion 13, reliée au point d'entrée 12 de l'air de combustion par l'intermédiaire d'une soupape14 d'entrée d'air de combustion. A la chambre de combustion/explosion 13 est aussi associée une soupape 15 de sortie des gaz de combustion. Le point d'injection de carburant se situe en 16, dans la chambre de combustion/explosion 13. Dans le cas d'utilisation de carburant nécessitant un allumage par étincelle, la bougie est localisée en 16' (voir figures 2 et 3). Referring also to FIGS. 2 and 3, the cylinder head 5 internally comprises a combustion / explosion chamber 13, connected to the combustion air intake point 12 via a valve 14 combustion air inlet. Combustion / combustion chamber 13 is also associated with a flue gas outlet valve 15. The fuel injection point is located at 16, in the combustion chamber / explosion 13. In the case of use of fuel requiring ignition spark, the candle is located at 16 '(see Figures 2 and 3 ) .

Sur le côté de chambre de combustion/explosion 13, la culasse 5 comporte une soupape 17 d'entrée d'air additionnel, montée entre le point d'entrée 11 d'air additionnel et une "chambre de mélange" 18, qui est délimitée comme le montrent les figures 1 et 3 : en partie supérieure, par la culasse 5 - latéralement, par la paroi interne du cylindre moteur 3 ; en partie basse, par la tête du piston 4 logé dans le cylindre moteur 3. On the combustion / explosion chamber side 13, the cylinder head 5 has an additional air inlet valve 17, mounted between the additional air inlet point 11 and a "mixing chamber" 18, which is delimited as shown in Figures 1 and 3: in the upper part, by the yoke 5 - laterally, by the inner wall of the engine cylinder 3; in the lower part, by the piston head 4 housed in the engine cylinder 3.

La culasse 5 comporte encore une soupape 19 de sortie des gaz et de l'air détendus à l'extérieur. The cylinder head 5 further comprises a valve 19 for the release of gases and air relaxed outside.

Dans le cycle de fonctionnement du moteur, l'introduction d'air comprimé additionnel dans la chambre de mélange 18 est contrôlée par la soupape 17, et la sortie du mélange des gaz de combustion et de l'air additionnel est contrôlée par la soupape 19, tandis que l'injection de carburant, et le fonctionnement de la chambre de combustion/explosion 13 ne sont, dans leur principe, pas modifiées par rapport aux moteurs classiques. In the operating cycle of the engine, the introduction of additional compressed air into the mixing chamber 18 is controlled by the valve 17, and the output of the mixture of the combustion gases and the additional air is controlled by the valve 19 , while the fuel injection, and the operation of the combustion chamber / explosion 13 are, in principle, not modified compared to conventional engines.

Cette chambre de combustion/explosion 13 est alimentée en air comprimé, qui entre par la soupape 14, à une pression et un taux définis selon le constructeur, la puissance et le carburant. Ladite chambre 13 communique avec le cylindre 3 de détente motrice par la soupape 15 ; dès la fin de la combustion/explosion, les gaz sortent de la chambre 13 par la soupape 15, et commencent leur travail en détente avec l'air additionnel auquel ces gaz de combustion/explosion se mélangent instantanément. This combustion / explosion chamber 13 is supplied with compressed air, which enters through the valve 14, at a pressure and a rate defined by the manufacturer, the power and the fuel. Said chamber 13 communicates with the displacement cylinder 3 by means of the valve 15; at the end of the combustion / explosion, the gases leave the chamber 13 through the valve 15, and begin their work relaxation with additional air to which these combustion / explosion gases are mixed instantly.

La soupape 17 d'entrée d'air additionnel est ouverte dès que le piston moteur 4 quitte son point mort haut. L'introduction d'air additionnel est poursuivie jusqu'au moment où le recul de la tête du piston 4 a "dégagé", au-dessus d'elle, un volume calculé qui est celui de la chambre de mélange 18. En ce point précis, la quantité d'air additionnel requise est parvenue à l'intérieur de la chambre de mélange 18, et la soupape 17 termine sa fermeture. Ainsi, les gaz issus de la chambre de combustion/explosion 13 seront, dès le début de leur entrée dans le cylindre moteur 3, sur la tête du piston 4, mélangés à la quantité d'air comprimé additionnel qui vient d'être introduite dans le même cylindre 3. The additional air inlet valve 17 is opened as soon as the engine piston 4 leaves its top dead center. The introduction of additional air is continued until the recoil of the piston head 4 has "cleared" above it a calculated volume which is that of the mixing chamber 18. At this point Specifically, the amount of additional air required has reached the interior of the mixing chamber 18, and the valve 17 completes closing. Thus, the gases from the combustion / explosion chamber 13 will, from the beginning of their entry into the engine cylinder 3, on the piston head 4, mixed with the amount of additional compressed air that has just been introduced into the same cylinder 3.

La fin de fermeture de la soupape 17 est aussi l'instant d'ouverture de la soupape 15, permettant l'entrée des gaz de combustion dans la chambre de mélange 18, où ces gaz se mélangent à l'air additionnel précédemment introduit. L'enthalpie de l'air additionnel est ainsi rendue disponible au sein des gaz de combustion, mélangés à cet air, et ce mélange conduit à un abaissement instantané de la température ; il en est de meure de l'abaissement de la pression, qui en est la conséquence directe. De plus, ce mélange gaz-air fournit un travail de détente maximum, la pression finale n'étant que la perte de charge entre le cylindre moteur 3 et la sortie à l'atmosphère (cette perte de charge pouvant etre voisine de 0,3 bar). The closing end of the valve 17 is also the instant of opening of the valve 15, allowing the combustion gases to enter the mixing chamber 18, where these gases mix with the additional air previously introduced. The enthalpy of the additional air is thus made available within the combustion gases, mixed with this air, and this mixture leads to an instantaneous lowering of the temperature; it is with the death of the lowering of the pressure, which is the direct consequence of it. In addition, this gas-air mixture provides maximum relaxation work, the final pressure being only the pressure drop between the engine cylinder 3 and the outlet to the atmosphere (this pressure drop may be close to 0.3 bar).

Dans le cycle de fonctionnement, étant donné que le piston moteur 4 et le piston de compression d'air 7 sont liés au même vilebrequin 2, un tour de ce dernier entraîne, du côté du cylindre moteur - la détente motrice pour un demi-tour, - le refoulement des gaz moteur détendus pour le demi-tour suivant et, du côté du cylindre 6 de compression d'air - l'aspiration d'air ambiant pour un demi-tour - la compression de cet air pour le demi-tour suivant. In the operating cycle, since the engine piston 4 and the air compression piston 7 are connected to the same crankshaft 2, a turn of the latter drives, on the side of the engine cylinder - the driving relaxation for a half-turn - the displacement of the expanded engine gases for the next half-turn and, on the side of the air compression cylinder 6 - the ambient air suction for a half-turn - the compression of this air for the half-turn following.

Donc, en un seul tour du vilebrequin 2 s'effectuent les quatre temps d'un moteur classique. Etant donné qu'un cylindre moteur 3 est réellement moteur sur un demi-tour du vilebrequin 2, il est clair qu'en installant un deuxième cylindre moteur sur le même vilebrequin (avec montage des manetons respectifs en opposition de phase), le vilebrequin devient réellement moteur sur la totalité de chaque tour. So, in one turn of the crankshaft 2 are performed four times of a conventional engine. Since a motor cylinder 3 is actually driven on a half turn of the crankshaft 2, it is clear that by installing a second engine cylinder on the same crankshaft (with mounting of the respective crank pins in phase opposition), the crankshaft becomes actually motor on the totality of every turn.

En ce qui concerne le carburant, pour un carburant nécessitant une étincelle, fournie par la bougie située au point 16', la pulvérisation du carburant se fait au point d'injection 16 situé, comme la bougie, au centre de la chambre de combustion/explosion 13, comme montré au dessin (figures 2 et 3). Dans le cas d'un fonctionnement de type diesel, le carburant est pulvérisé dans la chambre de combustion/explosion 13 dans les meures conditions que pour un moteur classique de ce type. Du fait que, pour tous les carburants, la pulvérisation de ceux-ci est effectuée dans l'air déjà comprimé, il est nécessaire de prévoir les pompes d'injection en conséquence. With regard to the fuel, for a fuel requiring a spark, provided by the spark plug at point 16 ', the fuel is sprayed at the injection point 16 situated, like the spark plug, in the center of the combustion chamber / explosion 13, as shown in the drawing (Figures 2 and 3). In the case of a diesel type operation, the fuel is sprayed into the combustion / explosion chamber 13 in the same conditions as for a conventional engine of this type. Because, for all fuels, the spraying of these is carried out in the air already compressed, it is necessary to provide the injection pumps accordingly.

Le temps de combustion/explosion, étant assez long, permet une bonne diffusion de la combustion dans la chambre de combustion/explosion 13, donc l'obtention d'une combustion la plus complète possible, ce qui représente un point important contre la pollution. Le temps de combustion se situe, en effet, entre le début (environ 20%) de la montée du piston 4 vers son point mort haut, et le tout début de sa descente vers le point mort bas. En effet, il faut que cette combustion se termine toutefois avant que le piston 4 du cylindre moteur 3, au cours de sa course vers le point mort bas, ait dégagé le volume requis d'air additionnel, dit "chambre de mélange" 18. The combustion / explosion time, being quite long, allows a good diffusion of combustion in the combustion chamber / explosion 13, thus obtaining the most complete combustion possible, which is an important point against pollution. The combustion time is, in fact, between the beginning (about 20%) of the rise of the piston 4 to its top dead center, and the very beginning of its descent to the bottom dead center. Indeed, it is necessary that this combustion ends however before the piston 4 of the engine cylinder 3, during its course to the bottom dead center, has cleared the required volume of additional air, called "mixing chamber" 18.

Enfin, le fonctionnement des divers soupapes 14, 15, 17 et 19, avec contrôle de leurs instants d'ouverture et de fermeture, est assuré de manière connue en soi par un ou deux arbres à cames (non représentés). Finally, the operation of the various valves 14, 15, 17 and 19, with control of their opening and closing times, is provided in a manner known per se by one or two camshafts (not shown).

Pour un moteur de moyenne puissance, comme illustré aux figures 3 et 4, on prévoit préférence deux cylindres 6 de compression d'air, au-dessus desquels peut prendre place la bouteille tampon 10, et deux cylindres moteurs 3. Les pistons respectifs 4 et 7 des cylindres 3 et 6 sont liés au vilebrequin 2 par un embiellage classique, non représenté. Etant donné que l'air comprimé est introduit dans la bouteille tampon 10 avant utilisation, il est nécessaire qu'il soit exempt d'huile, de sorte que, pour les pistons 7 des cylindres 6 de compression d'air, l'on utilise des pistons "secs" (à segments non lubrifiés). For a medium power motor, as illustrated in FIGS. 3 and 4, two air compression cylinders 6 are preferably provided, above which the buffer cylinder 10 can be placed, and two engine cylinders 3. The respective pistons 4 and 7 cylinders 3 and 6 are connected to the crankshaft 2 by a conventional linkage, not shown. Since the compressed air is introduced into the buffer bottle 10 before use, it must be oil-free, so that for the pistons 7 of the air compression cylinders 6, it is necessary to use the compressed air. "dry" pistons (with non-lubricated segments).

La bouteille tampon 10 est calorifugée. De plus, afin que l'air fourni soit à la pression et la température requises, même après un large arrêt et quelle que soit la saison, la bouteille tampon 10 comporte avantageusement des moyens de remise en température, réalisables sous la forme d'une résistance électrique chauffante, adaptée pour le réchauffage de cette bouteille. Par ailleurs, pour des raisons de sécurité, les sorties de la bouteille tampon 10, vers les chambres de combustion/explosion 13 et de mélange 18, sont munies de clapets anti-retour. The buffer bottle 10 is insulated. In addition, so that the supplied air is at the required pressure and temperature, even after a wide shutdown and whatever the season, the buffer bottle 10 advantageously comprises means for reheating, feasible in the form of a electric heating resistance, adapted for heating this bottle. Moreover, for safety reasons, the outlets of the buffer bottle 10, to the combustion / explosion 13 and mixing chambers 18, are provided with non-return valves.

La figure 6 illustre la possibilité alternative d'application de la présente invention à une turbine de détente motrice 20, à haut rendement, qui par l'intermédiaire d'un réducteur 21 (ou réducteur-variateur de vitesse) entraîne une machine 22 tel véhicule, équipement industriel ou autre. L'air comprimé est, ici aussi, fourni à partir d'au moins un cylindre 6 de compression d'air, et par l'intermédiaire d'une bouteille tampon 10 dont la sortie est reliée à un point d'entrée 11 d'air additionnel et à un point d'entrée 12 d'air de combustion situés sur une culasse 5 (les éléments correspondant à ceux précédemment décrits étant désignés par les mêmes repères numériques). On notera que, dans cette application, la quatrième soupape (pour sortie des gaz et de l'air détendus) est supprimée. FIG. 6 illustrates the alternative possibility of applying the present invention to a high-efficiency driving turbine 20 which, via a gear reducer 21 (or speed reducer-gearbox), drives a machine 22 such a vehicle. , industrial equipment or other. The compressed air is, here also, provided from at least one air compression cylinder 6, and via a buffer bottle 10 whose output is connected to an entry point 11 of additional air and at a point of entry 12 of combustion air located on a cylinder head 5 (the elements corresponding to those previously described being designated by the same numerical references). Note that in this application, the fourth valve (for exhaust gas and air relaxed) is removed.

De plus, dans cette application, la "chambre de mélange" des gaz et de l'air additionnel matérialisée différemment. La soupape 17 d'entrée d'air additionnel est en phase avec la soupape 15 de sortie des gaz de combustion, les sorties respectives de ces deux soupapes étant réunies au col du venturi 23 le flux gazeux commence son travail sur la turbine 20, ce point constituant la chambre de mélange. In addition, in this application, the "mixing chamber" of gases and additional air materialized differently. The additional air inlet valve 17 is in phase with the outlet valve 15 of the combustion gases, the respective outlets of these two valves being connected to the throat of the venturi 23, the gas stream starts working on the turbine 20, this point constituting the mixing chamber.

L'utilisation du moteur à combustion interne, objet de l'invention, est équivalente à celle de tous les moteurs à combustion interne actuels, l'invention appliquant à la même gamme de puissance que les moteurs actuels. L'invention peut être mise en oeuvre tant pour la motorisation des véhicules neufs ou des installations nouvelles, que pour transformer des moteurs déjà existants. The use of the internal combustion engine, object of the invention, is equivalent to that of all current internal combustion engines, the invention applying to the same power range as current engines. The invention can be implemented both for the motorization of new vehicles or new installations, as for transforming existing engines.

Comme il va de , l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce moteur à combustion interne sans refroidissement extérieur qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention en modifiant le nombre des cylindres du moteur, le détail des soupapes ou les matériaux constitutifs ; en particulier, le nombre de cylindres moteurs peut être augmenté, pour être égal à quatre, six, huit,..., selon les puissances plus ou moins élevées qui seraient désirées.As will be appreciated, the invention is not limited to the embodiments of this internal combustion engine without external cooling which have been described above, by way of examples; it embraces, on the contrary, all variants of implementation and application respecting the same principle. Thus, in particular, we would not depart from the scope of the invention by modifying the number of cylinders of the engine, the valve detail or the constituent materials; in particular, the number of engine cylinders can be increased, to be equal to four, six, eight, ..., depending on the higher or lower powers that would be desired.

Claims

<-> CLAIMS 1 - Internal combustion engine, in particular an engine with cylinders and pistons, with fuel injection, which can equip a vehicle or be used as a fixed engine, characterized in that it is devoid of a specific external cooling system, and is provided with means (6 to 11, 17) for introducing, into one or more mixing chambers (18), an additional quantity of compressed air, such as that the engine receives a total amount of air greater than that required for the combustion / explosion of the fuel, the additional air being added to the gases leaving the combustion chamber (13). 2 - an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the amount of air added is such that its increase of enthalpy at the end of mixing with the gases leaving the combustion chamber (13) is equivalent to that rejected by cooling, in the case of an equivalent internal combustion engine, with an external cooling system. 3 - an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the additional air fraction is of the order of 40%, relative to the amount only necessary for the combustion / explosion of the fuel. 4 - internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, more particularly mounted on a vehicle, characterized in that it has, for the supply of combustion air / explosion and additional air, at least one cylinder (6) of air compression, with a piston (7) connected to the same crankshaft (2) as the pistons (4) of the cylinders (3) for the driving relaxation, or "engine cylinders". 5 - Internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, more particularly fixed engine, characterized in that a turbine or a compressor is provided to provide compressed combustion / explosion air and additional compressed air . 6 - Internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a buffer bottle (10) is inserted between the means (6 to 9) for supplying compressed air combustion / explosion and d additional air, and the point or points of introduction (1 1, 12) of this compressed air in the combustion chamber (s) (13) and mixing (18). 7 - Internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, characterized in that, for a driving cylinder (3), the mixing chamber (18) is delimited in the upper part by a cylinder head (5), laterally by the wall of the engine cylinder (3) itself, and in the lower part by the piston head (4) placed in the engine cylinder (3) considered, the cylinder head (5) having, in addition to the valves (12, 15) combustion air inlet and flue gas outlet into the combustion / explosion chamber, at least one valve (17) for additional air inlet into said mixing chamber (18), and at least one a valve (19) for discharging gases and air to the atmosphere. 8 - Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the yoke (5) is made of a high elastic modulus metal material, in particular of special steel. 9 - Internal combustion engine according to claim 7 or 8, characterized in that ventilation is provided to "sweep" the outer surface of the cylinder head (5), in case of high temperature, in particular by using a fan of weak power.