Brevet FR2036792A1 — publié le 19701231

L'invention concerne des moteurs à combustion interne du type qui utilise l'allumage par étincelle et qui fonctionne avec du carburant liquide non pulvérisé, injecté sur une paroi de la chambre de combustion avant l'allumage et brûlé sur cette paroi au moyen d'une flamme d'allumage dirigée sur le carburant. le carburant se vaporise et brûle progressivement en une combustion de type non détonant en présence d'un excès d'air à de fortes pressions de compression et on obtient le réglage de puissance en faisant varier à la fois la quantité de carburant amenée et la densité de l'air dans les cylindres. le procédé consistant à brûler du carburant en une réaction de combustion en surface a été décrit pour la première fois dans les brevets américains nO 2 808 036 et 2 808 037. Le processus est différent de celui qui se produit dans la combustion de charges de carburant et d'air préalablement mélangés ou dans la combustion de carburant pulvérisé comme dans un moteur diesel. Dans le processus de combustion en surface, le carburant, à l'état liquide non pulvérisé, est injecté dans la chambre de combustion bien avant que la combustion ne commence et il est maintenu sur une paroi de celle-ci, dans une position exposée à l'air. D'importantes réactions avant combustion se produisent à ce moment dans le carburant. Puis une flamme d'allumage, produite par la combustion d'une petite charge de carburant et d'air préalablement mélangés, est dirigée contre la masse liquide chauffée de carburant pendant qu'elle est exposée à l'airs La flamme chauffe et vaporise progressivement le carburant par incréments tout on chautfant aussi l'air ambiant et entraine dans l'air les vapeurs de carburant formées tout en allumant simultanément le mélange à mesure qu'il se forme.A mesure que les vapeurs entrent dans l'air, le rapport local résultant entre carburant et air passe progressivement d'un mélange riche à un mélange pauvre à mesure que le carburant arrive dans l'air ambiant. La combustion du carburant, qui se déroule pendant qu'a lieu la dispersion, progresse rapidement d'un stade à excès de carburant à un stade à excès d'air. L'air, qui est fortement chauffé au voisinage de la flamme, agit de manière à donner une combustion propre et complète. La combustion est progressive, aussi bien dans le passage du mélange riche au mélange pauvre que dans la combustion de la charge de carburant dans son ensemble. La flamme d'allumage vaporise progressivement la masse liquide de carburant à mesure qu'elle déplace vers l'air ambiant les vapeurs de carburant formées.La température du carburant liquide momentanément non brtlé est maintenue uniforme par la paroi de la chambre de combustion sur laquelle il est maintenu et aucune partie du carburant, même celle qui brûle en dernier lieu, n'est jamais suffisamment chauffée pour amener une combustion détonante. I1 ne se forme pas de mélange carburant-air avant l'allumage et même des carburants à faible indice d'octane peuvent être brûlés à des taux de compression élevés sans détonation. La réaction de combustion en surface est une combustion localisée et peut se faire en présence d'un excès notable d'air sans être éteinte par celui-ci. Par conséquent, on peut maintenir dans la chambre de combustion un excès d'air suffisant pour abaisser et régler efficacement les températures de pointe, dans une mesure suffisante pour ramener à un très bas niveau la formation de N02 et en même temps, obtenir des concentrations extrêmement faibles de 00. Pour lutter contre la tendance que présentent les carburants à faible indice d'octane à s'allumer prématurément aux taux de compression élevés, on fait varier le moment d'injection du carburant avant l'allumage. La réaction avant combustion qui se produit dans le carburant exposé à la chaleur et à l'air peut entraîneur un allumage prématuré ou une détonation si le temps disponible est suffisant. A froid, il es désirable que le temps d'exposition soit maximal pour éviter une combustion incomplète et le carburant est injecté au début du cycle d'admission mais à chaud, on retarde l'injection jusque vers la fin du cycle de compression. La flamme d'allumage, qui produit la réaction de combustion en surface, est produite dans une chambre d'allumage qui fait partie de l'ensemble de la chambre de combustion. Bulle présente habituellement la forme d'une cavité toroïdale bien que d'autres formes soient utiles. L'air est habituellement amené directement à la chambre d'allumage par une soupape d'admission séparée prévue dans la chambre d'allumage. En pareil cas, une charge de carburant et d'air convenant à l'allumage par étincelle peut etreamenée à la chambre d'allumage de deux façons distinctes. Quand le moteur est froid, un mélange carburant-air en proportions pratiquement stoechiométriques est amené à la chambre par une tubulure. le mélange peut titre préparé par un carburateur ou par injection dans la tubulure mais il est usuel.Quand le moteur devient chaud et qu'un allumage prématuré risque de se produire, on amène directement le carburant à la chambre d'allumage par injection dans la chambre pendant que l'arrivée de carburant à la tubulure est entièrement coupée. On peut donc retarder le moment de l'injection du carburant, par exemple dans le cylindre, de façon qu'elle se produise à un stade tardif de la course de compression si on le désire. le carburant est de préférence déposé sur une paroi de la chambre d'allumage et vaporisé par de l'air qui y circule de manière à former directement dans la chambre d'allumage la charge susceptible d'allumage par étincelle. La transition entre la charge de carburant formée dans la tubulure et l'injection directe peut se faire graduellement, une part de carburant étant fournie par deux sources lorsque la température du moteur varie.En outre, Si on le désire, le carburant fourni à la tubulure peut être plus volatil que celui qui est fourni aux injecteurs, de manière à permettre l'utilisation d'un carburant lourd et peu comateux pour moteurs industriels. Selon l'invention, on prevoit un procédé de fonctionnement de moteurs du type défini, caractérisé par le fait que l'on peut brûler efficacement à des taux de compression élevé un carburant à faible indice d'octane tel que l'essence blanche, sans détonation ni allumage prématuré et sans utiliser d'additifs. On bible le carburant en présence d'un excès d'air stratifié et l'émission d'hydrocarbures non brtIés, de CO et de -1i02 est très faible. L'invention prévoit aussi un moteur à combustion interne du type défini, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens permettant d'injecter du carburant liquide dans la chambre de combustion en un courant non pulvérisé, à un moment variable du cycle du moteur avant l'allumage, des moyens permettant de produire une flamme d'allumage pour amorcer la combustion en surface et des moyens de commande permettant de coordonner le carburant et l'excès d'air amenés et de faire varier le moment de l'injection du carburant en fonction des variations de la vitesse du moteur, de la charge et de la température0 On décrira maintenant un mode d'exécution de l'invention, à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés qui montrent plus ou moins schématiquement un mode d'exécution type de l'invention et sur lesquels :: - la figure 1 montre, en coupe verticale suivant la ligne 1-1 de la figure 2, un moteur à injection de carburant à allumage par étincelle présentant une chambre de combustion hémisphérique munie de soupapes inclinées, une chambre d'allumage toroïdale et des moyens d'amenée de carburant et de commande, indiqué'partiel- lement sous une forme schématique, représentant un cylindre d'un moteur à plusieurs cylindres - la figure 2 est un plan schématique du moteur de la figure 1 - la figure 3 est une coupe agrandie d'une soupape hydraulique de commande d'injection suivant la ligne 3-3 de la figure 4 - la figure 4 est une coupe agrandie de la soupape hydraulique suivant la ligne 4-4 de la figure 3, et - la figure 5 est une coupe verticale schématique du moteur de la figure I, montrant comment le fluide de travail entre dans la chambre d'allumage et en sort. le moteur représenté par les figures 1 et 2 est essentiellement un moteur à quatre temps pratiquement ordinaire présentant une chambre de combustion hémisphérique munie de soupapes inclinées d'admission et d'échappement. il est représenté avec refroidissement par eau mais on~peut utiliser tous moyens usuels de refroidissement à liquide ou à air et il est représenté sous la forme d'un moteur à un seul cylindre mais les principes décrits peuvent s'appliquer tout aussi bien à des types à cylindres multiples. Un bloc de cylindre 10 présentant un alésage de cylindre 11 dans lequel se trouve un piston 12 possède une culasse 13 fixée à son extrémité supérieure . Le bloc de cylindre et la culasse sont tous deux refroidis par une chemise d'eau 14. Une chambre de combustion 15 de forme pratiquement hémisphérique est ménagée dans la culasse 13 qui comporte aussi des sièges destinés à une soupape d'admission î6 et à une soupape d'échappement 17 de type usuels les deux soupapes sont actionnées de la façon usuelle par des moyens classiques (non représentés). La tubulure d'admission 18 mène au siège commandé par la soupape 16 et la tubulure d'échappement 19 part du siège commandé par la soupape 17. Une chambre d'allumage toroïdale 20 qui a pratiquement la forme d'un sphéroïde dont le petit axe de révolution coïncide avec l'axe central du cylindre 11 est située au dessus de ia chambre 15 et réunie à celle-ci par un court passage 21 qui monte partiellement jusque dans la chambre. Une bougie 22 est vissée dans la culasse 13 dans une position telle que ses électrodes 23 arrivent dans la portion centrale de la chambre d'allumage et approximativement sur l'axe circulaire horizontal 24 de la cavité toroidale de celle-ci. Une soupape auxiliaire d'admission 25 et un siège correspondant 26 sont situés dans le sommet de la chambre d'allumage 20 et pratiquement coaxiaux au passage 21. Une tubulure auxiliaire d'admission 27 mène tangentiellement au siège de soupape 26 et communique tangentiellement avec la chambre d'allumage 20 quand la soupape 25 est ouverte. Un carburateur ?8 de structure'spéciale dont le r81e sera décrit plus loin est relié à la tubulure 27. il constitue seulement une partie du système d'alimentation du moteur qui est prin cipalement un système d'injection de carburant, décrit ci-après. le système d'alimentation comprend un réservoir à carburant 29 qui amène du carburant au carburateur 28 par le tuyau à carburant 30 de façon usuelle, et à une pompe à carburant 31 qui, à son tour, amène le carburant sous pression au tuyau à carburant 32. le tuyau 32 est ramifié et est relié aux injecteurs de carburant 33 et 34 (deux pour chaque cylindre dans un moteur à plusieurs cylindres) au moyen de tuyaux de branchement 35 et 36. Les injecteurs 33 et 34 sont de structure identique et sont du type à injection de carburant liquide sans pulvérisation. L'injecteur 33 présente un corps 37 qui pénètre en 38 dans un bord de la chambre toroïdale d'allumage 20 et forme un siège conique de soupape 39 dont l'axe prolongé coupe la paroi intérieure de la chambre d'allumage en un point 40.Une soupape conique 41 munie d'une longue tige 42 s'adapte étroitement dans le siège conique 39. Un passage de carburant 43, parallèle à la tige 42, va du siège de soupape 39 à une chambre à carburant 44 avec laquelle communique-le tuyau de bran A 1 chement 35. l'injecteur 34 présente les mêmes éléments que l'in- jeteur 33 et ils sont désignés par les mêmes références avec adjonction du suffixe "a". le siège de soupape 39a s'ouvre dans la chambre de combustion 15 en un point 45 et la chambre à carburant 44a communique avec le tuyau de branchement 36. Tels qu'ils sont représentés, les injecteurs sont actionnés hydrauliquement mais il est évident que l'on-pourrait utiliser d'autres moyens, par exemple mécaniques ou éleetriques.Une pompe 50 amène du fluide hydraulique sous pression à tous les injecteurs par un tube 51 et des tubes de branchement 52 et 53 (deux par cylindre dans un moteur à plusieurs cylindres). Le tube de branchement 52 communique avec une chambre à fluide 54 de l'injecteur 33 par un orifice 55 qui restreint l'afflux de fluide de la pompe à la chambre. Un tube individuel 56 relie la chambre 54 à une soupape de commande 57 représentée en détail par la figure 3. Cette figure montre une soupape destinée à un moteur à plusieurs cylindres, dans lequel un tube individuel 56 partant de chaque injecteur de chambre d'allumage se rend à une soupape commune de commande présentant autant de raccords d'entrée 58 qu'il y a d'injecteurs. Ceux-ci sont également espacés autour de l'axe 59 de la soupape et s'ouvrent dans une cavité centrale commune 60. Un tube unique 61 relie la cavité à la pompe 50, qui complète le circuit de fluide. Un moteur à un seul cylindre présente un seul raccord d'entrée. Une deuxième soupape de commande 62, identique par sa structure à la soupape 57, est reliée au tubè individuel à fluide 63 qui part de l'injecteur de cylindre 34 et présente un tube de branchement 64 qui s'ouvre dans un tube de retour 61 menant à la pompe. Comme on l'a indiqué sur la figure 3 pour un moteur à plusieurs cylindres, les deux soupapes de commande présentent un arbre central 65 coaxial à l'axe 59 de la cavité 60. Un obturateur étroitement ajusté 66, indiqué sur la figure- 4, -monté sur l'arbre 65, tourne à l'intérieur de la cavité 60 et balaie successivement les extrémités ouvertes 67 des raccords d'entrée 58, dans la rotation de l'arbre 65. Par suite, les extrémités de ces raccords sont ferméés momentanément et le fluide hydraulique-ne peut pas y passer. La soupape -peut titre commandée de deux façons différentes. Elle peut faire varier aussi bien le moment que la durée de la fermeture du tube. Comme on l'a représenté, l'arbre est entratné par des moyens appropriés tels qu'une roue dentée 46 et une chaine 47, à la vitesse de l'arbre à cames du moteur, dans le sens de la flèche 68. le corps extérieur 69 est monté de manière à pouvoir tourner autour de l'arbre 65 par le bras 70 et la tige 71 ( les raccords d'entrée 58 sont flexibles à l'endroit de la soupape) et peut aussi se mouvoir latéralement, parallèlement à l'arbre comme le montre la flèche 72 sur la figure 4.L'obturateur 65 présente une forme triangulaire tel qu'il est représenté sur la figure 4. Quand l'extrémité du raccord 58 est dans la position indiquée par le cercle 73, l'obturateur 66, se mouvant dans le sens 68, ne le ferme jamais. tuais lorsque le corps 69 se meut dans le sens de la flèche 74, l'ouverture 73 est d'abord fermée par l'extrémité étroite 75 de la soupape 66 et finalement, comme le montre le cercle en pointillé 67, elle est fermée par l'extrémité la plus large 76 de celle-ci. La durée de fermeture du tube est ainsi portée de zéro au maximum.La rotation du corps de soupape 69 dans le sens de la flèche 68 retarde le moment de fermeture du tube relativement au vilebrequin du moteur et un mouvement en sens opposé avance ce moment, de façon analogue au retard et à l'avance de ltétincelle d'allumage dans un distributeur. La fermeture de l'extrémité 67 du raccord d'entrée 58 a pour effet que l'injecteur de carburant 33 s'ouvre parce que la,pression augmente dans le tube 56 et la -chambre à fluide d'injecteur 54. la paroi supérieure de la chambre est un grand diaphragme 77 qui est fixé en son centre à la tige de soupape 42. Un ressort 18 agit contre l'extrémité de la tige de manière à maintenir la soupape 41 contre son siège 39. Un deuxième diaphragme 79 ayant une aire notablement plus petite que le diaphragme 77 agit de manière à isoler la chambre à fluide 54 de la chambre à carburant 44 et permet à la soupape de s'ouvrir et de se fermer. lDn fonctionnement, la pompe hydraulique fait continuellement circuler du fluide à travers le système mais il existe une chute de pression au niveau des orifices 55 (un dans chaque injecteur) de sorte que la pression dans le tube 51 est plus élevée que dans la chambre à fluide 54 et le tuyau de retour à la pompe 61. Quand l'obturateur 66 ferme l'extrémité 61 du raccord d'entrée 58, relié au tube 56, l'écoulement est arrêté dans ce tube et la pression s'accumule rapidement, à travers l'orifice 55, jusqu'à la pression de pompe qui règne dans le tube 51. Cet accroissement de pression dans la chambre à fluide 54 pousse le diaphragme 1l vers le haut contre le ressort 78 et ouvre la soupape 41 qui laisse alors arriver du carburant dans la chambre d'allumage aussi longtemps que l'obturateur de commande óó maintient fermée l'entrée 67 du tube. Quand l'entrée 67 s'ouvre, la pression diminue rapidement dans la chambre à fluide 54 et le ressort 78 ferme la soupape 41, arrentant ainsi l'écoulement du carburant. Ce système d'alimentation en carburant est similaire à l'alimentation sous pression préétablie utilisée dans certains moteurs diesel mais fonctionne avec des pressions de carburant très inférieures. le but de ce moteur n'est pas de pulvériser le carburant injecté mais de l'admettre sous la forme d'une giclée de liquide. Le carburant qui se trouve dans l'injecteur converge autour de la soupape 41 quand elle est ouverte et s'écoule du siège conique 39 en un seul courant liquide coame l'indique le trait 80 dans la chambre d'allumage 20. l'écoulement de carburant venant de l'injecteur 34 est indiqué par le trait 81 dans la chambre de combustion. le moteur fonctionne de plusieurs façons différentes selon la température du moteur et la charge. Quand il fonctionne à froid, ou partiellement à chaud, et à une charge d'environ 1/4 ou en dessous, le carburant est fourni entièrement au moteur par le carburateur 28. A ce moment, ce carburateur fournit à la tubulure 27 un melange usuel pratiquement stoechiométrique de carburant et d'air dont la quantité est réglée par le papillon 82. la soupape d'admission 16 et la soupape auxiliaire d'admission 25 s'ouvrent ensemble de la façon usuelle pendant le cycle d'admission du moteur et un mélange de carburant et d'air est aspiré dans la chambre d'allumage, comme le montre la flèche 83.Comme le montre la figure 2, la tubulure à position tangentielle 27 dirige le mélange de carburant vers la chambre toroldale d'allumage de manière à le faire circuler dans un plan horizontal autour de la périphérie de la chambre. Afin d'entrer dans le cylindre par le passage 21, le mélange décrit une spirale en direction de ce passage puis se dirige vers le bas et vers l'extérieur comme l'indique la flèche 84. En même temps une quantité limitée d'air est admise par le papillon de commande 85et la soupape principale d'admission 16 et entre tangentiellement dans le cylindre 11 à un niveau inférieur à l'écoulement 84, suivant la direction imprimée par la tubulure orientation tangentielle 18. Cela est indiqué par la flèche 86. la circulation se fait dans le même sens que la circulation du mélange venant de la chambre d'allumage. Cela aide-à maintenir séparés le mélange de carburant et les gaz du cylindre parce qu'ils circulent autour d'un axe commun suivant des parcours d'écoulement parallèles mais adjacents. L'axe du papillon 85 est de préférence vertical comme le montre la figure 2 pour aider à diriger tangentiellement l'air entrant vers l'intérieur de la chambre quand la soupape est partiellement fermée, mais on a indiqué un axe horizontal sur la figure 1, pour représenter plus clairement le système de commande de puissance. Pendant la course de compression, le-piston i2 comprime les gaz contenus dans le cylindre 11 dans la chambre de combustion 15 et la chambre d'allumage 20. la ligne d'afflux à la chambre d'allumage est indiquée sur la figure 5 par les flèches 87. la portion de la-charge de carburant qui siest détendue dans la chambre de combustion pendant le cycle d'admission est la première à être recomprimée dans la chambre d'allumage et circule autour de l'axe 24 de la cavité toroidale, en une spirale convergente comme on lia indiqué. Elle se réunit au-mélange qui est resté dans la chambre d'allumage.Puis, une portion-de l'air oui a été admis et une partie des gaz d'échappement résiduels contenus dans le cylindre entrent et circule autour de l'extérieur du mélange de carburant, poussant le mélange vers 1'axe 24 de manière à former une-masse dont la grandeur est indiquée généralement par le cercle 48. A la fin de la course de compression, il ne reste pratiquement pas de combustible dans la chambre de combustion 15 mais il est concentré le long de l'axe 24, pratiquement sans être mélangé à de l'air en excès ni à du gaz d'échappement, tand-is qu'un peu d'air et de gaz d'échappement l'entourent. les électrodes de bougie 23 sont situées sur l'axe 24 et la bougie allume le mélange carburant-air-en petite quantité mais sans impuretés et donc à combustion rapide. la combustion initiale chauffe l'air en excès qui se mélange alors aux gaz en combustion pendant qu'ils se détendent, à travers le passage 2f, dans la chambre de combustion 15 et cela complète la réaction. La quantité d'air en excès qui est admise est proportionnée à la quantité de mélange carburant-air admise au moyen du mécanisme de commande de puissance. Celui-ci est constitué par un levier de commande 88 ayant son point d'appui en 89 et articulé en 90, pratiquement au centre d'une barre 91. Cette barre possède à une extrémité une tige 92 qui actionne le papillon 85 et à l'autre extrémité une tige 93 qui actionne le papillon 82 du carburateur 28. La barre possède aussi un prolongement 95 qui agit sur le levier de commande 88 comme indiqué, lorsqu'il est poussé en contact par un ressort 96 agissant par l'intermédiaire de la tige 92.Dans cette position, le pivot central 90 ne pivote pas ; mais lorsqu'on déplace le levier de commande 88 vers le haut à son extrémité droite pour augmenter la puissance du moteur la tige 92 se meut ldgèrement vers le bas ( le point d'appui 97 de la tige 92 étant proche du pivot 89) tandis que la tige 93 se meut davantage ( le point d'appui 98 de la tige 93 étant éloigné du pivot 89) pour ouvrir rapidement le papillon 82. En ajustant le mouvement relatif de ces deux papillons, on peut harmoniser la quantité d'air auxiliaire admise au cylindre il avec la quantité de mélange de carburant admise de manière à assurer l'excès voulu pour obtenir une combustion propre. Quand le papillon 82 est entièrement ouvert, le moteur développe environ 1/4 de sa puissance maximale. Au delà de ce régime, on obtient un supplément de puissance en injectant du carburant dans le cylindre par l'injecteur 34. Quand le moteur est froid ou partiellement chaud, l'injection se fait au début de la course d'admission et on l'amorce en amenant le levier 88 au delà du point où le papillon 82 est entièrement ouvert. Dans la position entièrement ouverte, ia tige 93 stappaie sur la butée 99 et quand le levier 88 continue de se mouvoir, la barre 91 pivote en 98 et ouvre plus complètement le papillon 85, contre le ressort 96.La tige 100 est reliée au papillon 85 et à la soupape de commande 62 et elle est réglée de façon telle qu'elle commence à fermer le tube à fluide 63 qui commande l'injecteur 34 aussitSt que le papillon 82 est entièrement ouvert. La quantité d'air admise au cylindre par le papillon 85 est harmonisée avec la quantité de carburant injecté de sorte qu'il existe un certain excès d'air dans le cylindre relativement au carburant quand on forme un mélange carburant-air. Le carburant est injecté en un courant liquide non pulvérisé 81 et heurte le piston près du centre 101 de celui-ci. le carburant liquide est maintenu sous la forme d'un mince film liquide sur le haut du piston pendant le cycle d'admission et de compression, temps pendant lequel le carburant absorbe de la chaleur du piston et des gaz contenus dans le cylindre.Une petite quantité du carburant peut se vaporiser pendant ce temps mais on limite le plus que possible la vaporisation préalable en plaçant le carburant dans la région centrale calme du piston pendant que les gaz contenus dans le cylindre circulent à sa périphérie. le carburant est chauffé en présence de l'air dans le cylindre et d'importantes réactions avant combustion se font à ce moment, favorisant la combustion finale. il est important que l'air circule autour de l'axe central du cylindre de manière à former au centre du piston une zone calme où le carburant se dépose, ce qui empêche sa vaporisation préalable. il est utile aussi que cette circulation serve à produire une zone calme s'étendant axialement au dessus du piston et à travers laquelle le carburant peut être injecté à tout moment entre le début de la course d'admission et la fin de la course de compression sans entraîner le carburant dans le courant d'air. la charge de carburant dans la chambre d'allumage est préparée de la façon déjà décrite pendant que la charge de carburant contenue dans le cylindre se dépose sur le piston. Prati- quement, aucune partie de ce carburant venant du piston n'atteint jamais la chambre d'allumage car les deux charges de carburant sont à tout moment séparées et indépendantes l'une de l'autre. Quand la charge d'allumage s'allume, la flamme qui en provient descend par le passage 21 et atteint directement la masse de carburant qui se trouve sur la portion centrale 101 du piston, en un écoulement indiqué par les flèches 102 sur la figure 5. Cette flamme, qui entraîne un certain excès d'air, produit une réaction de combustion en surface dans laquelle la flamme chauffe d'abord le carburant et le vaporise progressivement en partant de sa surface, puis refoule les vapeurs vers l'extérieur dans l'air ambiant pour former un mélange carburant-air et l'allume simultanément. L'air ambiant est aussi chauffé par la flamme de sorte que les conditions de combustion sont idéales. La vapeur de carburant chauffée et lrair chauffé forment d'abord un mélange contenant un excès de carburant, qui s'allume rapidement et brOIe rapidement. Puis le mélange devient progressivement plus pauvre à mesure qu'il se mélange davantage à l'excès d'air chauffé qui l'entoure. Le processus est continu et progressif jusqu'à ce que tout le carburant soit vaporisé. les mélanges carburant-air formés s'allument à mesure qu'ils se forment et le carburant momentanément non va porisé maintenu sur le piston présente une température limitée à celle du piston. Par suite, pendant que le carburant reste liquide, il ne peut pas être surchauffé et il ne peut pas s'amorcer de réactions engendrant une détonation. La dernière partie du carburant qui brOIe passe pratiquement par le même cycle de température que la première. la combustion est donc régulière, rapide et non détonante et on peut broie des carburants à faible indice d'octane à de fortes pressions de compression. Le temps pendant lequel le carburant doit être exposé à la chaleur et à l'air avant que la combustion ne s'amorce dépend de la température du moteur, de la vitesse du moteur, de la densité du carburant et de l'indice d'octane. Toute combinaison de ces variables qui entratne un préchauffage excessif et laisse trop de temps pour le déroulement de réactions avant combustion dans le carburant peut aboutir à un allumage prématuré et par conséquent, le moment d'admission du carburant dans le moteur doit être en relation avec ces variables. Quand le moteur est froid , ou modérément chaud, le mélange de carburant destiné à la chambre d'allumage est fourni par le carburateur et le temps maximal et la chaleur maximale disponibles sont utilisés pour préparer le mélange de carburant. Des moyens usuels de chauffage de tubulure d'admission ( non représentés ) tels que la chaleur d'échappement peuvent être appliqués à la tubulure 27 pour chauffer le carburant, tandis qu'un supplément de carburant destiné au cylindre est injecté au début du cycle d'admission comme on l'a dit. A mesure que la température du moteur s'élève, il se produit une modification graduelle dans le sens d'une admission de plus en plus tardive du carburant. Etant donné que le temps d'admission de carburant venant du carburateur est limité au cycle d'admission, on a prévu l'injecteur 33 qui peut se substituer graduellement au carburateur et finalement le remplacer et permettre l'admission de carburant pour la chambre d'allumage depuis le début du cycle d'admission jusqu'à la fin du cycle de compression mais avant l'allumage. On a prévu un organe thermosensible 103 réagissant à la température du moteur et qui actionne un levier 104 ayant son point d'appui en 105. Ce levier actionne un pointeau doseur 106 du carburateur 28 et règle le rapport carburant : air du mélange débité par le carburateur. Quand le moteur est froid, le mélange est pratiquement stoechiométrique mais à mesure que le moteur devient plus chaud, l'organe thermosensible 103 déplace le levier 104 vers le haut, déplaçant vers le bas le pointeau doseur 106 de manière à restreindre 11 écoulement du carburant et le mélange carburant-air devient de plus en plus pauvre jusqugà ce que finalement le carburant soit complètement coupé. le levier 104 règle aussi la quantité de carburant fournie à la chambre d'allumage par l'injecteur 33.La tige de commande de sortie 107 de la soupape 57 est reliée à un prolongement de la tige 93 par un levier 108 qui est relié à ces tiges par des pivots 109 et 110 prévus à chaque extrémité. Un troisième pivot coulissant 111, situé entre ces deux autres points, est supporté par le levier 112 fixé au levier 104. Ce- pivot coulissant est le pont d'appui autour duquel agit le levier 108. Quand l'organe thermosensible est froid, le levier 104 est en bas et le pivot coulissant 111 se meut auprès du pivot 109. Le mouvement du pivot 110 sous l'action de la tige 93 qui actionne le papillon 82 ne déplace pas appréciablement la tige de commande 107 qui, dans cette position, coupe l'arrivée du carburant à l'injecteur 33.Quand l'organe thermosensible 103 est chaud, le levier 104 monte et le pivot coulissant 111 se déplace vers la gauche, ce qui fait que le pivot 109 et la tige 107 se déplacent quand la tige 93 se déplace. L'ouverture du papillon a pour effet que la soupape de commande 57 actionne l'injecteur 33 et amène du carburant à la chambre d'allumage. La quantité de carburant débitée est en corrélation avec le pointeau doseur 106 de façon que la quantité totale de carburant amenée à la chambre d'allumage soit égale pour toute ouverture donnée du papillon 82, que le moteur soit chaud ou froid. De cette manière, le rapport carburant : air du mélange de carburant contenu dans la chambre d'allumage reste uniforme pour toutes les charges et toutes les températures. Une source de carburant est mise en action lorsque l'autre est mise hors d'action. Le carburant injecté n'est pas pulvérisé mais est amené en un jet liquide 80 sur la paroi de la chambre d'allumage, au point 40. le carburant est vaporisé par l'air qui circule en un courant 83 dans la chambre d'allumage et balaie la masse de carburant. La chaleur venant de la paroi de la chambre d'allumage aide aussi à vaporiser le carburant. Quand le moteur est très chaud et que l'injection se fait pendant la course de compression, le carburant est vaporisé par le courant 87 et le résidu de la circulation 83 qui s'y réunit pour former un écoulement en spirale autour de la cavité toroïdale. Une masse de carburant vaporisé et d'air a beaucoup moins de tendance à détoner qu'une masse de carburant pulvérisé et d'air dans laquelle des gouttelettes de carburant liquide sont saisies par la haute température de la charge allumée. La charge d'allumage bugle aussi en premier lieu, avant que les températures et les pressions dans la chambre de combustion n'atteignent leur valeur maximale. Par suite, on peut utiliser un carburant à faible indice d'octane dans un mélange préformé de carburant et d'air, dans la chambre d'allumage, dans des conditions qui sont impossibles dans la chambre de combustion principale. Là, il faut utiliser le procédé de combustion en surface. le moment d'injection du carburant est aussi réglé par l'organe thermosensible 103. La tige de commande de rythme d'injection 71, reliée à la fois aux soupapes 57 et 62, est reliée au levier 104 par le levier coudé 113 et la tige 114. le moment de l'injection varie depuis -le début de l'admission quand le moteur est froid jusqu a la fin de la compression quand il est chaud. Un régulateur 115 ou élément équivalent sensible à la vitesse est relié au levier 104 par une tige 116 qui peut dépasser l'organe thermosensible 103 et retarder l'injection de carburant à une faible vitesse du moteur, même quand le moteur n'est que modérément chaud.Le temps d'absorption de chaleur par le carburant doit être limité et étant donné qu'il devient plus long à mesure que la vitesse du moteur diminue, la commande par le régulateur, en combinaison avec la commande en fonction de la température-, est désirable. il est avantageux aussi d'établir une corrélation entre le rythme d'injection et la charge du moteur qui peut fluctuer beaucoup plus rapidement que la température fondamentale du moteur0 A mesure que la charge augmente, le moment de l'injection est retardé de manière à tenir compte de l'élévation de température intérieure de la chambre de combustion sous l'effet de l'accrois- sement de charge.Cette commande peut être un dispositif à diaphragme 117 actionné par dépression, qui présente un diaphragme 118 obéissant à la dépression de la tubulure 18. le tuyau à dépression 119 relie le dispositif à la tubulure en un point 120 situé entre le papillon 85 et la soupape 16. Une tige 121 relie le diaphragme à la tige de commande de rythme d'injection 71 qui agit alors en fonction de la température, de la vitesse et de la charge du moteur. La pression du carburant débité par la pompe à carburant 31 varie sous l'action de l'organe thermosensible 103 et du levier de commande de puissance 88 de manière à harmoniser la pression de carburant avec la pression dans le cylindre au moment de l'injection. Au moment de l'injection précose pendant la course d'asspiration, la pression du cylindre est inférieure au niveau atmosphérique tandis que lors de l'injection tardive pendant la course 2 de compression, la pression s'élève au voisinage de 14 kg/cm , la valeur dépendant du degré d'ouverture du papillon. Par conséquent t la pression de carburant dans le tuyau à carburant 32 varie sous l'action de ressorts 122 et 123 qui agissent conjointement sur le piston 124 qui commande la soupape de décharge 125 de la pompe 31. La pression de carburant dans le tuyau à carburant 32 est ajustée 2 de façon qu'elle soit supérieure environ 1,8-7 kg/cm à la pression du cylindre afin que le débit de carburant soit uniforme à tout moment et soit assez faible pour empêcher une pulvérisation dans le cylindre. On fait varier la pression de ressort appliauée à la soupape de décharge par l'action conjointe du levier 126 actionné par l'organe thermosensible 103 et de la tige 127 et du levier 12b actionnés par le levier de commande de puissance 88. La pression maximale de ressort est exercée sur la soupape de décharge quand le papillon 85 est ouvert et que l'injection se produit tard dans le cycle de compression (moteur chaud et pleine charge) et la pression minimale est appliquée quand le papillon est pratiquement fermé et que l'injection se fait tard dans le cycle d'admission (moteur froid et faible charge). il est désirable de faire fonctionner le moteur avec un carburant qui ne contienne pas d'additifs antidétonants car cela réduit la pollution de l'air et en outre le moteur reste plus propre intérieurement et les soupapes s'ajustent mieux. Avec un moteur propre, le refroidissement intérieur est meilleur et les soupapes restent plus froides, ce qui retarde la tendance à l'allumage prématuré et à la détonation.En outre, étant donné l'excellente localisation de la charge de carburant que l'on obtient dans la chambre d'allumage avec le mode de circulation toroïdal et la localisation de la charge de carburant qui est inhérente au processus de combustion en surface, le moteur peut fonctionner avec un excès dtair suffisant pour abaisser les températures de pointe de combustion et ramener au minimum la formation dioxyde d'azote sans entraver ni éteindre la combustion. Pour certains modes de fonctionnement, par exemple sur les tracteurs ou dans l'industrie, il peut être désirable de travailler avec un carburant de densité aussi faible que possible, inférieure à celle de l'essence. Si un réservoir séparé à carburant est prévu pour le carburateur 28 et la pompe à carburant 31, il est possible de limiter la consommation d'essence au démarrage à froid. On a décrit un moteur comportant une couble injection de carburant pour chaque cylindre mais il est entendu que le moteur n'est pas limité à cette forme mais peut être conçu pour fonctionner avec une seule injection de carburant qui se divise à l'intérieur de la chambre de combustion de maniere à former la charge d'allumage et le carburant de combustion en surface. Ce mode de fonctionnement est décrit dans les brevets américains nO 2 808 036 et 2 808 03i déjà cités et peut s'appliquer au présent moteur, avec des modifications évidentes. REVEWrICATIONS 1 - Procédé de fonctionnement de moteur à combustion interne du type qui utilise la combustion en surface pour réduire su minimum l'allumage prématuré et la détonation et dans lequel on allume au moyen d'une étincelle un mélange allumable de carburant et d'air formé avant l'allumage, on dirige de façon forcée la flamme formée sous la forme d'un jet de gaz enflammés, d'une chambre d'allumage partiellement confinée contre une masse pratiquement liquide de carburant qui a été déposée sur une paroi de la chambre de combustion du moteur notablement avant le moment de l'allumage et en présence d'air et de gaz d'échappement résiduel, expose le carburant liquide à l'air et on le chauffe au moyen de chaleur résiduelle provenant de la combustion antérieure de manière à favoriser des réactions avant combustion dans le carburant, le carburant est progressivement vaporisé de la surface de paroi par le jet de gaz enflammés, mélangé à l'air contenu dans la chambre de combustion et allumé par la flamme à mesure que le mélange se forme, procédé caractérisé par le fait que pendant les cycles d'admission et de compression, on dirige l'air et les gaz contenus dans la chambre de combustion de façon qu'ils circulent autour d'un axe qui èe termine en un point situé sur la paroi de la chambre et que l'on introduit le carburant liquide dans la chambre de combustion à un moment qui se situe entre le début du cycle d'admission et la fin du cycle de compression, en un courant pratiquement non pulvérisé le long de l'axe de circulation, et qu'il est intercepté maintenu sur la paroi de la chambre de combustion dans une zone qui entoure immé diatement -le point d'intersection de l'axe et de la paroi 2 - Procédé selon 1, caractérisé par le fait qu'au fur et à mesure des variations de ia température de la paroi de la chambre de combustion sur lequel le carburant liquide est maintenu depuis le moment de son introduction dans cette chambre jusqu'au moment où la vaporisation est amorcée par la flamme d'allumage pendant la combustion, on fait varier le moment de l'introduction de carburant depuis le début du cycle d'admission quand la température de la paroi est basse jusqu'à la fin du cycle de compression quand la température de la paroi est élevée, de manière à obtenir un transfert pratiquement uniforme de chaleur de la paroi au carburant, dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur, pour favoriser des réactions uniformes avant combustion dans le carburant. 3 - Procédé selon 2 caractérisé par le fait qu'à mesure que la température de la chambre d'allumage partiellement confinée varie avec le fonctionnement du moteur, on amène à la chambre un mélange carburant-air préparé à l'extérieur lorsque les températures de la chambre sont relativement basses, et que l'on introduit séparément de l'air et du carburant quand les températures de la chambre sont relativement élevées, le moment de l'introduction du carburant variant depuis la fin du cycle de compression quand les températures sont maximales jusqu'à un moment de plus en plus précoce du cycle du moteur à mesure que les températures de la chambre deviennent plus basses. 4 - Procédé selon 2 caractérisé par le fait que l'on introduit du carburant liquide dans la chambre de combustion à basse pression en un courant liquide de manière à ramener au minimum la pulvérisation et que l'on fait varier la pression relativement au moment d'introduction dans la chambre de combustion pour maintenir un incrément pratiquement uniforme de pression en excès sur la pression qui règne dans la chambre de combustion au moment de l'introductión du carburant. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que l'on dirige la flamme d'allumage de façon qu'elle frappe pratiquement normalement le combustible liquide maintenu sur une paroi de la chambre de combustion, puis se dirige radialement vers l'extérieur et tourne toroidalement dans la chambre de combustion pour chauffer, vaporiser, déplacer et mélanger le carburant à l'air de la chambre, et allumer le mélange carburant-air à mesure qu'il se forme. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que l'on amène en quantité limitée et variable le mélange carburant-air venant de la chambre d'allumage pour faire varier la puissance du moteur du ralenti jusqu'à environ un quart de la charge par la seule force de sa combustion, et que l'on amène un supplément de carburant en quantité variable, à l'état non pulvérisé, sur la paroi de la chambrede combustion, pour fournir un supplément de puissance, tout en faisant varier la quantité d'air admise dans la chambre de combustion pour fournir ltair de combustion plus un petit excès. 7 - Moteur à combustion interne du type qui utilise la combustion en surface pour réduire au minimum l'allumage prématuré et la détonation et dans lequel on allume au moyen d'une étincelle un mélange allumable de carburant et d'air,formé avant l'allumage, on dirige de façon forcée la flamme formée sous la forme d'un jet de gaz enflammés, d'une chambre d'allumage partiellement confinée contre u-ne masse pratiquement liquide de carburant qui a été déposée sur une paroi de la chambre de combustion du moteur notablement avant le moment de l'allumage et en présence d'air et de gaz d'échappement résiduels, la chambre de combustion comprenant un cylindre et le haut d'un piston placé dans le cylindre, une chambre d'allumage comportant des moyens d'allumage et des moyens d'admission d'air au cylindre, moteur caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de direction d'écoulement associés aux moyens d'admission d'air de manière à diriger l'air afin qu'il circule autour de l'axe longitudinal du cylindre, un dispositif d'amenée de carburant qui amène du carburant liquide sous forme pratiquement non pulvérisée dans la zone centrale du haut du piston avant le moment de l'allumage, des moyens propres à amener un mélange de carburant et d'air à la chambre d'allumage et des moyens de direction d'écoulement pour diriger la flamme d'allumage venant de la chambre d'allumage de façon qu'elle atteigne directement la masse de carburant liquide située sur la zone centrale du piston. 8 - Noteur selon 7, caractérisé par le fait que le dispositif d'amenée de carburant est orienté de manière à injecter du carburant sur la zone centrale du piston, suivant un parcours qui suit pratiquement l'axe de circulation de l'air dans le cylindre, et que des moyens de commande associés au dispositif d'amenée de carburant sont conçus pour faire varier le moment de l'injection de carburant depuis le début du cycle d'admission jusqu'à la fin du cycle de compression pour faire varier le temps pendant lequel le carburant est maintenu sur le piston avant la combustion. 9 - Noteur selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé par le fait qu'il comporte une tubulure d'admission communiquant directement avec la chambre d'allumage et un premier dispositif d'alimentation servant à amener à la tubulure un mélange carburant-air pratiquement stoechiométrique, un deuxième dispositif d'alimentation servant à injecter directement du carburant liquide dans la chambre d'allumage et auquel sont coordonnés des moyens de commande d'écoulement d'air servant à fournir de l'air en proportions stoechiométriques avec le carburant-amené à la chambre drallumage, et des moyens de commande d'écoulement de carburant, adjoints au premier dispositif d'alimentation en carburant, coordonnes avec le deuxième dispositif d'alimentation en carburant de sorte que l'on peut couper le premier dispositif d'alimentation pendant que le deuxième dispositif d'alimentation amène du carburant à la chambre d'allumage et vice versa. 10 - Moteur selon l'une des revendications 9 caractérisé par le fait qutil comporte un premier dispositif de commande associé au deuxième dispositif d'amenée de carburant à la chambre d'allumage de manière à faire varier le moment d'injection du carburant entre la fin du cycle d'admission et la fin du cycle de compression pour faire varier le temps pendant lequel le carburant est chauffé avant la combustion dans la chambre d'allumage et actionner les moyens de commande du premier et du deuxième dispositifs d'amenée de carburant à la chambre d'allumage, de façon que le premier dispositif d'amenée de carburant soit en action depuis la fin du cycle d'admission jusqu'au début ducycle d'admission, et un deuxième dispositif de commande servant à coordonner le moment d'injection du carburant dans le moteur sur le haut du piston et dans la chambre d'allumage par le deuxième dispositif d'amenée de carburant de façon que les deux injections de carburant se produisent pratiquement au meAme moment du cycle du moteur.