Brevet FR2286945A1 — publié le 19760430

La présente invention concerne des moteurs à combustion avec allumage pour compression, et plus particulièrement des moteurs comprenant : un cylindre formant une chambre de combustion principale et une chambre de précombustion reliées entre elles par un conduit débouchant à la partie supérieure de la chambre de combustion principale, un piston s'adaptant au cylindre et comportant un goujon s'étendant dans le sens de la longueur du cylindre, et disposé en sorte que lorsqu'il pénètre dans ce conduit, il subsiste un jeu à forme amlulaire entre ce goujon et la paroi du conduit au moment où le piston se trouve dans une position voisine et au-dessus du point mort ; et comprenant également un dispositif d'injection du combustible dans la cambre de précombustion, cette in- jection étant dirigée vers ie conduit. On connaît déjàdifférentes exécutions de moteurs à combustion du type mentionné ci-dessus. Comme exemples à ce sujet, on peut rappeler ceux faisant l'objet des brevets 504.637 et 556.791. En vue ae certains objectifs, les différentes réalisations connues ont vis à satisfaire diverses exigences découlant aes usages particuliers auxquels ces moteurs étaient destinés, Par exemple,dans le cas du brevet ci-dessus 356 7917 l'objectif était de parvenir à une précombustion sous pression constante en obtenant ainsi par ce moyen une puissance du moteur notablement accrue.Il avait également été reconnu précédemment qu'en abaissant la puissance du moteur on pour vait faire baisser la teneur en oxydes d'azote des des gaz d'échappement ce qui impliquait une diminution de la pression et de la température du fluide travaillant à l'intérieur du cylindre. Finalement on peut mentionner qu'il était également connu qu'en apiquant le principe de l'injection directe on pouvait réduire la consommation de carburant. toutefois, ceci présente l'inconvénient d'augmenter considérablement la pression e @@ e resulte une augmentation de la teneur en oxydes d'azote cans les gaz d'échappement. k l'origine ae la présente invention, ce sont d'autres objectifs qui ont été recherchés, à savoir une consommation réduite de carburant pour une puissance du moteur inchangée,des gaz d'échappement plus propres en même temps qu'une diminution du niveau du bruit produit.Sur ce dernier point, il a d'ail leurs été constaté que la combustion sous pression constante ne fourn@ssait pas le meilleur résultat Un moteur à combustion selon la présente invention se trouve caractérisé par l'existence d'un jeu à forme annulaire ménagé entre un goujon et la paroi du conduit d'amenée lorsque le piston se trouve dans une position au-dessus- du point mort, ce jeu dont la valeur, exprimée en millimètres sera au moins égale à 0,06 D0,75 et où D correspond au diamètre du cylindre exprimé en mm , la hauteur du goujon étant choisie en sorte que lors de la course vers le bas du piston, la section de passage restant disponible pour les gaz entre le goujon et le conduit d'amenée à l'endroit où ce conduit débouche sur la chambre de combustion principale et cette seotion étant maintenue équivalente à la plus petite section d'ouverture du débouché du conduit sur la chambre de précombustion, et ceci lorsque le vilebrequin, depuis sa position au-dessus du point correspondant au point mort supérieur du piston, aura pivoté d'un-angle compris entre 1,05 et 1,65 fois la valeur de l'angle de rotation que ce vilebrequin parcourt pendant tout le temps de I'injection de carburant à plein régime. Dans ce qui suit, l'invention se trouve décrite plus en détail a l'aide du dessin joint à la demande et sur lequel figure une forme d'exécution où sont représentées les pièces principales se rapportant à l'invention avec les parties d'un moteur à combustion vues suivant une coupe médiane le long de l'axe longitudinal du piston d'un moteur. Suivant le dessin, le moteur comprend un piston 1 se déplaçant dans une chambre de combustion principale laquelle se compose du cylindre 2 et de la tête de cylindre 3. A son extrémi + superieureS le piston se trouve muni d'un goujon 4 lequel s tend dans le sens de la longueur du piston. Une chambre de pré combustion 5 se trouve placée dans la tete de cylindre.Cette chambre de précombustion communique avec la chambre de combustion principale par un conduit d'amenée 4 au centre duquel le goujon 4 vient pénétrer. Le conduit et le goujon possèdent tous deux une section transversale circulaire appropriée.A l'intérieur de la chambre de précombustion, le carburant est injecté au moyen d'un injecteur de carburant 6 lequel est agencé en sorte que le flux de carburant 7 soit dirigé versle conduit d'amenée 8. Le repère D indique le diamètre du cylindre, et le repère d indique le plus petit diamètre du conduit d'amenée 8 à l'endroit où celui-ci débouche dans la chambre de précombustion. Le jeu entre le goujon et le conduit d'amenée est indiqué par le repère s Comme cela a été exposé plus haut, le jeu s et la hauteur du goujon 4 choisis constituent la caractéristique du moteur conformément à la présente invention. En principe, le diamètre d du conduit d'amenée 8 est du meme ordre de grandeur que celui de constructions antérieures. Par exemple, exprimé en millimètres, il peut avoir une valeur ayant une valeur au plus égale à 0,6D0'75, où D correspond à X valeur de la mesure du diamètre du cylindre "2" en n. En outre, on peut noter que la période d'injection du carburant peut se situer à l'intérieur d'une zone angulaire qui correspond pour le vilebrequin à quelques degrés d'angle précé dant le moment où le goujon 4 commence à pénétrer dans le canal d'amenée 8 à quelques degrés après le moment où celui-ci a at teint sa position de point mort supérieur. Il est judicieux que la période d'injection soit comprise dans les limites de ces moments. Pour que s'effectuent de Lanière sûre le mélange et l'homogénéisation des gaz qui affluent dans la chambre de com bustion principale, à son extrémité supérieure, le piston 1 com porte une échancrure 9 qui peut s'étendre tout autour du gou jon 4 Avec les paramètres indiqués cidessus qui caractéri sent l'invention en ce qui concerne les dimensions qui sont don nées au jeu s et à la' hauteur du goujon 4, le flux initial du mélange de gaz venant de la chambre de précombustion et se diri geant vers la chambre principale dé combustion, en mtme temps qu'avec un certain retard la zone du conduit d'amenée se trouve dégagée d'un surcrott de flux de gaz, si on compare par rapport à ce qui était le cas pour certains procédés anterieurs, on abou tit en mssme temps que l'on opère sous une pression réduite, à une diminution notable de la consommation spécifique de carbu rant. A son tour, ceci procure l'avantage d'un niveau de bruit du moteur plus bas, en même temps que des contraintes thermiques plus faibles pour les parties exposées aux effets produits par les gaz de combustion. La pression plus réduite et la température plus basse ont aussi pour effet de réduire la teneur en oxydes d'azote des gaz d'échappement. Bien qu'une certaine turbulence des gaz aboutissant dans la chambre principale de combustion, soit souhaitable, -la sortie symétrique des flucgazeux de la chambre de précombusti > n implique un besoin réduit d'un mouvement de rotation de l'air dans la chambre de précombustion, et ceci a pour effet d'obtenir un rendement volumétrique accru. Ceci influe dans un sens positif le dimensionnement des turbocompresseurs destinés à équiper ce type de moteur. Ce flux symétrique des gaz procure aussi une charge thermique régulière sur le haut du piston, ce qui augmente la durée d'usage de celui-ci et permet l'utilisation de pistons en aluminium avec une pression moyenne effective du frein nettement plus élevée que ce qui avait été possible jusqu'ici. Pour des fins spéciales, au lieu d'appliquer l'inverX tion en vue d'abaisser la pression des gaz, on peut aussi utiliser celle-ci en vue de choisir un rapport de compression plus élevé que ceux pratiqués auparavant et oh normalement des pressions élevées d'allumage étaient pratiquées. Un rapport élevé de compression fournit une meilleure propension au démarrage et aussi de meilleures caractéristiques de marche au ralenti et à faible régime. Ceci présente de l'importance, par exemple pour des installations de moteurs qui sont prévues pour fonctionner comme machines de secours en cas d'incident inopiné. Grâce à l'invention, on peut donc obtenir une meilleure économie de marche, une plus grande propreté pour l'environnement, une plus grande sécurité de fonctionnement en meme temps que des colts d'entretien plus réduits. REVENDICATION Moteur à combustion à allumage par compression, comprenant : un cylindre formant chambre de combustion principale, une chambre de précombustion laquelle communique par un conduit d'amenée avec la partie supérieure de la chambre principale de combustion, un goujon adapté sur le piston du cylindre et qui s'étend dans le sens de la longueur du cylindre, ce goujon étant agencé e sorte qu'il permette un jeu principalement annulaire entre lui-meme et la paroi du conduit d'amenée lorsque le piston se trouve dans la position au-dessus du point mort supérieur, et comprenant également un dispositif pour l'injection de carburant dans la chambre de précombustion en direction du onduit, caractérisé par le fait qu'un jeu, principalement annulaire, se trouve ménagé entre le goujon et la paroi du conduit d'amenée des gaz, lequel, lorsque le piston se trouve dans la position au-dessus du point mort, a une valeur exprimée en millimètres étaie à 0,06 D@,@@ où D est le diamètre du cylindre exprimé en millimètres, et où la hauteur du goujon se trouve moisie de telle sorte que, pendant la course ers ie bas du piston, la section disponible pour le flux ae gaz passant ente le goujon et le conduit d'amenée à l'endroit de son débouché dans ia chambre de combustion principale, reste égal à la pius petite section c'ouverture du conduit d'amenée à l'endroit o celui-ci débouche dans la chambre de précombustion, et ceci lor que le vilebrequin dans sa position correspondant à la position du piston à son point mort supérieur, a tourné d'un angle co@@es- pondant compris entre 1,05 et 1,65 fois l'angle de rotation que le vilebrequin parcourt pendant toute la durée d'injection de carburant à plein régime.