Brevet FR2008724A1 — publié le 19700123

La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne travaillant avec aspiration de mélange, à allumage déclenché et synchronisé et à soupapes en tête, dans lequel la charge qui pénètre dans le cylindre travaillant au cours de la 5 course d'aspiration subit un mouvement tourbillonnaire centré sur un axe parallèle à la direction longitudinale du cylindre et où la source d'allumage est excentrique par rapport au cylindre. Il est reconnu depuis longtemps que le mouvement tourbillonnaire de la cnarge dure pendant toute la course de compression 10 dans un moteur à combustion interne à aspiration de mélange et que ce mouvement exerce une grande influence sur la vitesse de propagation de la flamme au cours de 1'allumage du mélange, le brevet allemand numéro 840 780 décrit un moteur à combustion interne du genre cité ci-dessus et dans lequel le mouvement tourbillonnaire de 15 la charge est utilisé pour éviter le cliquetis préjudiciable qui, ainsi qu'il est bien connu, est provoqué par l'auto-allumage de parties du mélange qui sont éloignées de la source d'allumage ët qui s'enflamment spontanément sous l'effet de la pression de la combustion qui se produit normalement et sous l'effet de ;-la Haute tem— 20 pérature qui résulte de cette pression. Le volume de combustion disponible pendant l'allumage" se trouve, dans les moteurs à combustion interne déjà connus, presque entièrement compris"dans la calasse et il est limité, en direction du cylindre, par le fond plat du piston lorsque ce dernier se trouve dans la zone de son point mort 25 haut de compression. Pour obtenir le taux de compression nécessaire, la chambre de ccaibustion présente une suri ace de oase ovale, et qui correspond à peu près à la surface totale des deux soupapes du cylindre travaillant, à laquelle surface de base se raccordent les parois latérales qui sont orientées parallèlement à l'axe du cylin-30 dre. La bougie d'allumage se trouve le long de l'un des côtés droits de l'ovale, dans la paroi latérale de la chambre de combustion, dont la largeur est- beaucoup plus petite rue le diamètre intérieur du cylindre, de sorte que, lors Je la course de compression, .il se forme des volumes coi;, entre la culasse et le fond du piston 35 aussi bien du côté de la bougie d'allumage que sur le uîté opposé de la chambre de combustion. Indépendamment du fait que ces surfaces en coin perturbent le mouvement circulaire rapide désiré de la charge dans la chambre de combustion, un autre inconvénient consiste BAD ORIGINAL 69 14597 2 2008724 dans le fait que la flamme ne peut se propager que difficilement ou trop tard dans les étroites fentes en coinp c'est-à-dire que la ■flamme ne "se propage qu'à"un instant où le piston a déjà décrit une partie de sa coorse descendante, de sorte que cette partie de la 5 charge a la possibilité de brûler soit en provoquant un cliquetis, soit- trop tard, ou même d'échapper totalement à la combustion. L'invention vise h éliminer les inconvénients cités ci-dessus et a trouver pour le moteur à combustion interne'cité ci-dessus, une forme de - chambre-de'combustion qui, en dehors d'une combustion sans cliquetis^ 10 garantit également que la combustion se produit au moment voulu et - qu'elle est complète. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que la chambre de combustion qui', d'une façon connue en soi, est constituée par une chambre creusée dans le piston et qui contient 15 presque tout le volume de compression, présente la forme d'une auge à flancs très aplatis, dont la-profondeur maximale se trouve dans la zone de la"source d'allumage et diminue jusqu'à là périphérie extérieure de l'auge parallèlement à la propagation de la flamme laquelle se produit, en partant de la source d'allumage, sensiblemart 20 dans le sens du déplacement du tourcillon de la charge, de telle façon que les lignes de contact du front de la flamme coïncident au moins approximativement avec les courbes de niveau de l'auge. 'irace à la forme" de réalisation suivant l'invention, on obtient d'une façon avantageuse qu'il n'existe un volume en coin des-25 tiné à réduire le cliquetis qu'à l'endroit où ce cliquetis pourrait se-produire, c'est-à-oire au point de la chambre de combustion qui est atteint en dernier par le front de flamme. Par ailleurs, une grande partie de la charge se trouve- concentrée à l'endroit de la source d'allumage, d'où il résulte une rapide combustion et, en ou— 30 tre, le front de flamme présente la mêiae hauteur en chaque point de 'son parcours sur la périphérie, cette hauteur" étant suffisamment grande à cna--j;e instant pour que le 'front de flamme puisse occuper à la vit-esse maximale la totalité de'la eharibre de combustion sans être gêné -par 'une iuelconque fente en' coin qui serait capable d'étein-55 1rs la-flamme.- • -Suivant * ut;'; forme préférée de réallsàtion de l'invention, le bord -extérieur de-1'auge forme 'en même temps le bord de la périphérie du fond du piston de sorte que, compte tenu du volume de - • ■ . Bâporigmal 69 14597 2008724 compression fixe, on obtient une auge de pistou qui n'est que relativement aplatie et ne donne qu'une transmission de chaleur relativement faible au piston. Dans le cas où la source d'allumage est placée en dehors 5 du mileu du cylindre, ce qui est la disposition habituelle en particulier dans le cas des moteurs à combustion interne à deux cylindres» la forme de chambre de combustion suivant l'invention qui. a été citée en dernier nécessite que le piston présente une variation de hauteur sur sa circonférence. Etant donné que ceci peut être 10 désavantageux pour maintenir la bande de feu à la même hauteur sur toute la périphérie du piston, suivant une autre caractéristique de l'invention, le bord extérieur de l'auge peut être placé au moins partiellement dans un même plan transversal du piston. On connaît certes déjà des moteurs à combustion interne à aspiration de mélange 15 comprenant une chambre de combustion contenue dans le piston et qui contient de loin la plus grande partie du volume de compression ; par exemple, le brevet britannique n° 971 519 décrit un exemple d'un tel moteur. Indépendament du fait que, pour ces moteurs à combustion interne, la chambre de combustion ne comporte pas de moyens 20 de production du mouvement tourbillonnaire de la charge qui est nécessaire pour éviter le risque de cliquetis, la chambre de combustion est également une chambre de combustion classique à parois latérales parallèles à l'axe du cylindre. Cette chambre de combustion présente donc le grave inconvénient de faire absorber par le 25 piston une quantité de chaleur considérable qui, ainsi qu'il est bien connu, ne peut en être évacuée que très difficilement. La fora» qui est donnée suivant l'invention à la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à aspiration de mélange avec mouvement tourbillonnaire de la charge dans la chambre de combustion n'était 30 donc pas rendue évidente par cet état de la technique. La description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins : 35 la figure 1 représente un moteur à combustion interne à aspiration de mélange muni d'une chambre de combustion suivant l'invention formée dans le piston, par une vue partielle en coupe longitudinale schématique suivant la ligne I-I de la figure 2 ; 69 14597 2008724 la figure 2 est une vue de dessus du piston du moteur à combustion interne suivant la figure 1 , et elle porte les courbes de niveau qui .montrant la forme de la chambre de combustion du piston ; 5 la figure 3 eit une vue de dessus analogue à la figure 2 et sur laquelle on a représenté en supplément le trajet du front de flamme qui part de la source d'allumage du moteur. la figure 4 est une vue d'une deuxième forme de réalisation du moteur à combustion interne suivant l'invention, par une 10 vue en coupe correspondant à la figure 1 ; la figure 5 est une vue de dessus du piston du moteur à combustion interne de la figure 4, et qui correspond à la figure 2. le moteur à combustion interne représenté sur la figure 1, qui correspond au premier exemple d'exécution contient, dans son 15 cylindre travaillant 1, un piston 2, qui décrit le mouvement alternatif habituel non représenté, qui agit sur le vilebrequin du moteur à combustion interne, et dont le fond forme une auge très aplatie 3 dont le bord extérieur est constitué en même temps par le bord périphérique du fond du piston. 20 Dans la culasse 4 du cylindre du moteur à combustion in terne se trouve, en un point excentré-par rapport à l'axe du cylindre, une bougie d'allumage 5 représentée schématiquement et dont la position est également visible sur la figure 2. Par ailleurs, le moteur à combustion interne présente, d'une façon qui n'est pas 2 5 spécialement représentée, pour ehaque cylindre 1, une soupape d'admission et une soupape d'échappement qui sont toutes deux montées dans la culasse 4. Ainsi que le montrent les courbe» de niveau 6 dessinées sur la figure 1, l'auge 3 représente sa plus grande profondeur à 30 l'endroit de la bougie d'allumage 5 et cette profondeur diminue dans le sens de l'écoulement du tourbillon d'air, qui correspond avec la trajectoire 7 du front de flamme comme représenté en pointillés sur la figure 3» de sorte que l'auge 3 s'aplatit progressivement suivant la ligne 7 et, en fornant uae courbe aplatie à peu près comme repré-% s enté sur la figure 2 au-dessous de la bougie 5 pour se terminer dans le bord du fond du piston afin de former une surface en ooin 8. la forme de l'auge 3 est par ailleurs choisie de façon que sa profondeur diminue, parallèlement à la propagation de la flamme qui se bad original 69 14597 5 2008724 produit de la source d'allumage, sensiblement dans le sens du mouvement du tourbillon de la charge, jusqu'au bord extérieur du fond du piston, de sorte que les lignes de contact 9 du front de flamme qui sont représentées en traits interrompus sur la figure 3 coïnci-» 5 dent au moins approximativement avec les courbes de niveau de l'auge 3« Sur la figure 3, on a représenté la trajectoire 7 du front de flamme pour un rapport de 1,8 entre la vitesse de rotation de la charge et la vitesse moyenne de la flamme et l'on entend 10 dans ce cas par vitesse de rotation de la charge la vitesse de la charge qui tourne comme un seul bloc, sur un cercle dont le rayon correspond à l'écartement entre la bougie 5 et l'axe du cylindre. Après l'allumage, le milieu du front de flamme se déplace sur la trajectoire 7, à une vitesse constante qui correspond- à la vitesse 15 de rotation de la charge dans le sens du tourbillon. Le front de flamme 9* qui est représenté par des cercles sur la figure 1 se propage avec une vitesse décroissante, dont la valeur de départ est déterminée par la compression des gaz résiduels non brûlés jusqu'à ce que le front de fLamme ait englobé l'ensemble de la ehambre de 20 combustion. Le point normal de cliquetis qui, dans le cas des moteurs sans rotation de la charge, est à peu près diamétralement opposé à la source d'allumage excentrique, est refoulé par le tourbillon dans le sens de la rotation de la charge et se trouve maintenant à peu près à l'endroit de la surface de coin 8. Toutefois, il 25 convient de tenir compte du fait que la zone de la surface de coin 8 n'est atteinte par le front de fLamme 91 qu'à un instant où. le piston 2 a déjà atteint sa course travaillante. Sur la figuré 1, on a à cet effet prolongé les lignes interrompues qui représentent la propagation du front de flamme 5 en direction de la surface de coin 30 8, vers le bas, de la façon qui correspond à la position du piston au cours de la course travaillante du piston 2 qui est déjà comment cée. La ligne mixte 10 qui relie les extrémités inférieures de ees lignes montre la distance dont le piston 2 s'est déjà écarté de sa position de point mort lorsque le front de fLamme 9' atteint la 35 zone de la surface en coin 8. La chambre de combustion est déjà d'unehauteur suffisante, à ce'point le plus éloigné de la bougie d4allumage 5 dans le sens de la propagation de la combustion, c'est-à-dire au point normal de cliquetis,- pour que le front de flamme 9f 69 14597 6 2008724 puisse englober aussitôt toute cette zone sans gêne. La forme donnée à l'auge 3 et qui correspond à ce premier exemple d'exécution nécessite que le bord ïl de l'auge qui forme en même temps le bord, du fond du piston ne se trouve plus sur 5 un plan transversal perpendiculaire à l'axe du piston. La différence de hauteur de la bande dé feu qui en résulte le long de la périphérie du piston peut rendre souhaitable de modifier la forme de l'augs de la façon qui est visible sur les figures 4 et 5, de telle sorte que la plus grande partie du bord extérieur 11* de l'augë 3ë soit 10 contenue dans le même plan transversal du piston. Il en résulte que la bande de feu reste de même hauteur sur une grande partie de la circonférence du piston. On peut donc placer le premier segment 12 du piston plus haut que dans lecas d'un piston 2 suivant le premier exemple d'exécution, ce qui permet d'améliorer, c'ést-à-dire de 1 5 réduire, le rapport entre la surface de la chambre de combustion et le volume de cette chambre. La figure 5 montre, par une vu© de dessus du fond de piston qui présente l'auge 3* et les courbes de niveau 6*, en combinaison avec les traits interrompus qui représentent le front de flamme 9* sur la figure 4, que*l'on obtient cependant 20 une combustion sensiblement identique à celle obteaue dans le premier exemple d'exécution, et dans laquelle le front de flamme peut se propager également sans gêne dans l'espace qui surmonte la surface en coin 8' parce que, également dans le deuxième exemple d'exécution, le piston 2' a déjà quitté sa position de point mort au mo« 25 ment de cette propagation de la flamme. qAD ORIGINAL? 69 14597 2008724 - REVMDIG ATI ONS - 1 Moteur à combustion interne à aspiration de mélange, à allumage déclenché et synchronisé et à soupapes en tête dans laquelle la charge qui pénètre dans le cylindre travaillant au cours 5 de la course d'aspiration subit un mouvement cylindrique tourbillonnaire autour d'un axe parallèle à la direction longitudinale du cylindre et où la source d'allumage est excentrique par rapport au cylindre, moteur caractérisé en ce que la chambre de combustion qui, d'une façon connue en soi, est constituée par une chambre du piston. 10 qui contient presque tout le volume de compression, présente la forme d'une auge à fLancs très aplati» , dont la profondeur maximale se trouve dans la zone de la source d * allumage et diminue jusqu'à la périphérie extérieure de l'auge parallèlement à la propagation de la fLamme, laquelle se produit, en partant de la source d'allu-15 mage, sensiblement dans le sens du déplacement du tourbillon de la charge, de telle façon que les lignes de contact du front de la fLamme coïncident au moins approximativement avec les courbes de niveau de l'auge. 2.- Moteur à combustion interne suivant la revendication 20 1, caractérisé en ce que le bord extérieur de l'auge forme en même temps le bord périphérique du fond du piston. 3.- Moteur à combustion interne suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le bord externe de l'auge se trouve au moins partiellement dans un même plan transver- 25 sal du piston.