Brevet FR2004033A1 — publié le 19691114

La .présente invention concerne une chambre de combustion pour moteur à quatre temps, particulièrement appropriée à la commande en tête de soupapes disposées, en Y et' dont une partie est située dans la culasse et l'autre partie dans le piston. . 5 L'invention a pour but de fournir une chambre de combustion ayant des caractéristiques telles, qu'elle assure une combustion complète et parfaite du mélange air—carburant et par conséquent une diminution du pourcentage des imbrûles nocifs dans les gaz d'échappement, tout en .augmentant simultanément la puissance du 10 moteur . ' . . Dans les moteurs de construction moderne on attache une importance primordiale à une combustion complète du mélange pour les fortes puissances demandées au moteur. Les gaz d'échappement de moteurs à combustion contiennent une quantité importante de ma-15 tières imbrûlées ou partiellement oxydées (oxyde de carbone, hydrocarbures imbrûlés, composés contenant du plomb,, etc...) qui sont produites notamment au démarrage, au ralenti et pendant 1 'accélération ou la décélération. La diminution du pourcentage des Imbrûlés dans les gaz d'é-20 chappement est obtenue par une répartition uniforme du mélange air-carburant dans les différents cylindres, par un profilage approprié des conduits d'admission,(par exemple conduites d'admission en spirale) par une disposition appropriée de l'avance à 1' allumage, par une amélioration du fonctionnement du carburateur, 25 par un profilage approprié des chambres de combustion ainsi que par une oxydation additionnelle des gaz dans la tuyauterie d'échappement. Un certain nombre desdits procédés de diminution de la nocivité des gaz d'échappement, présentent cependant certains inconvé-30 nlents. Une conduite d'aspiration en spirale permet évidemment d' améliorer le mélange air-carburant pour la combustion mais il limite la puissance du moteur car il diminue son rendement volumé-trique. L'oxydation additionnelle des gaz dans la tuyauterie d'échappement constitue une solution de secours car elle n'améliore 55 pas directement dans le moteur le processus qualitatif de combustion, dont elle ne permet d'éliminer que les conséquences. •Les inconvénients précités sont éliminés dans la chambre de combustion selon l'invention,dont une partie est située dans la culasse et l'autre partie dans le piston, cette chambre étant ca-4-0 ractérisée en ce que la partie de la chambre de combustion présenr 07441 2 2004033 te dans la culasse du cylindre une forme de rein avec ton fond forne de deux surfaces planes en forme de -toit«En outre,la position relative des deux parties de la chambre de-..co.mbustion est déterminée en fonction de la position des bougies d'allumage et de la -5 fente anti-cognement qui est aménagée au rayon S dans la partie en forme de rem de la chambre de combustion située dans la culasse. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description,donnée à titre d* exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans les-10 quels : Flg. 1 est une vue prise suivant la flèche P de figure 2,de la chambre de combustion située dans la culasse ; Flg. 2 est une section droite de la chambre de combustion dans la culasse etdans le piston ; 15 Fig. 3 est une vue en plan du fond de piston ; Fig. 4 représente le processus de combustion du mélange carburant-air dans la chambre de combustion située dans la culasse ; Fig. 5 représente une variante de réalisation des chambres de combustion ; 20 Fig. 6 est une vue en perspective de la chambre de combustion de la culasse . Dans la culasse 1 (Flg. 1) est ménagée une partie de la chambre de combustion 2 en forme de rein, dont le fond est constitué de deux surfaces planes 15 et 16 (Flg. 2 et 6) en forme de toit 25 et faisant entre elles un angle a. La soupape d'échappement 14-et la bougie d'allumage 5 sont disposées dans la surface plane 16 tandis que la soupape d'admission 13 est disposée dans la surface plane 15* Dans le piston 7 est ménagée la seconde partie de 1a. chambre ]S0 de combustion 3 dont le centre 4- est situé approximativement sur la droite S reliant l'électrode d'allumage de la bougie 5 et le centre 6 du cercle de rayon E correspondant à la fente anti-cogne-ment. ■ . Une partie de la chambre de combustion 3 située dans le piston 35 7 est&lsposée de manière telle que, vue en plan, elle se rapproche par sa périphérie du bord de la fente anti-cognement de rayon R, jusqu'à la toucher ou à la recouvrir.La bougie d'allumage 5 est disposée du côté opposé à la fente cette bougie, étant sltuee dans tous les cas dans une partie de la chambre de combustion 3 du 40 piston 7. 69 07441 5 2004033 Le fond du piston 7 peut Être incurvé ou plan et la partie correspondante de la fente anti-cognement 8 dans la culasse 1 est également incurvée ou plane. En figure 4-, on a fait apparaître les caractéristiques de la 5 chambre de combustion selon lfinvention. Suivant le diagramme de pression du moteur, le processus de combustion dans la chambre de combustion du moteur peut ttre divisé en trois phases. La première phase de la combustion commence au moment de l'allumage du mélange par la bougie et elle se termine au début de l'augmenta-10 tion de pression au-delà de la valeur de compression.Les dimensions du front de flamme au cours de la première phase sont faibles de façon telle que son contour ne peut être très sensiblement modifié ni par un écoulement ni par une turbulence du mélange. La combustion ne dépend que de l'élargissement de la flamme 15 dans le mélange, qui progresse perpendiculairement au front de flamme (comme représenté à la figure 4- par une ligne en traits pleins). La durée de la première phase de combustion correspond à environ 15 à 20% du temps total entre l'instant de l'allumage et le moment où la pression dans le cylindre atteint son maximum. 20 La seconde phase de combustion commence par une augmentation décelable et sensible de la pression au-dessus de la pression de compression et elle se termine lorsque la pression maximale dans le cylindre est atteinte dans le cylindre.L'élargissement de la flamme au cours de la seconde phase dépend essentiellement du 25 mouvement du mélange. L*invention assure le mouvement du mélange et sa combustion au cours de cette seconde phase. Le courant formé par le mélange 9 (Fig. 4-) issu de la fente anti-cognement 8 a la forme d'un coin, qui divise le front 10 dans la direction de progression de la flamme venant de la bougie d'allumage et il se 30 produit de ce fait plusieurs poches de mélange imbrûlé et de mélange en combustion qui se propagent dans les directions 11 et 12. Les parties imbrûlées du mélange s'enflamment ainsi sous 1' effet de la flamme s?élargissant dans les directions 11 et 12 de la plus grande dimension de la partie de chambre de combustion en 35 forme de rein. La plus grande partie du mélange brûle précisément " au moment où le front de flamme et le mélange sortant de la fente anti-cognement se rejoignent au milieu de la partie de la chambre de combustion formée par le piston 7» Au cours de ce processus la combustion s'effectue à une vitesse normale,mais la durée de com-4-0 bustlon du mélange diminue sous l'influence de l'augmentation im 69 07441 4: 2004033 portante de surface du front En déviant le front de flamme 10 dans les zones les plus é-5 lo ignée s de la chambre de comtestlon, on obtient une bonne combustion du mélange dans toute son étendue même pendant la troisième phase de Combustion et m obtient ainsi une quantité minimale de substances nocives dsœsf les gaz d* échappement .la valeur mesurée de la teneur en oxyde iie carbone en marche à vide a été 10 trouvée comprise entre 1 Contrairement à ce qui se passe avec les moyens connus par exemple un conduit d'admission en spirale pour améliorer la qualité de la combustion, la puissance du moteur n'est pas diminuée et l'on obtient au contraire aux vitesses de rotation élevées du moteur une très bonne combustion et 15 par conséquent également un rsidement élevé . 07441 5 2004033 REVEMDICÂglOES 1. Chambre de combustion pour un moteur à quatre temps, particulièrement appropriée à, la commande en tête de soupapes disposées en V,una partie de la chambre étant prévue dans la culasse et l'autre partie dans le piston, caractérisée en ce que la 5 partie de la chambre de combustion (2) située dans la culasse présente la forme, d'un rein avec un fond constitué de deux surfaces planes (15S 16) en forme de toit. 2. Chambre de combustion selon la revendication 1,caractérisée en ce que le centre (4) de la partie de chambre de combus- 10 tlon (3) située dans le piston (7) est placé soit sur la droite S reliant l'électrode d'allumage de la bougie (5) au centre (6) de la fente anti-cognement de rayon R, soit dans une zone pouvant atteindre 15% du diamètre du piston de part et d'autre de cette droite de liaison (S) . 15 3* Chambre de combustion selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la périphérie de la chambre de combustion située dans la culasse est en contact avec, ou est placée à l'intérieur ou à l'extérieur du contour de la chambre de combustion (3) située dans le piston (7), considérée en vue et en plan, l'é-20 lectrode d'allumage de la hougie (5) située dans la culasse du côté opposé à la partie du rayon R, se trouvant à l'intérieur de la chambre de combustion (3) dans le piston (?)• 4. Chambre de combustion selon la revendication 1,caractérisée en ce que les parties de chambre (2,3) situées respectlvemerfc 25 dans la culasse (l) et dans le piston (7) sont en forme de rein et que leurs contours se touchent, en vue en plan, dans la zone de la partie de rayon R. 5» Chambre de combustion selon les revendications 1 à 4,caractérisée en ce que l'angle a fait par les deux surfaces planes 30 (15, 16) constituant le fond de la chambre de combustion (2) de la culasse (1) est compris entre 110 et 160° .