Brevet FR2342399A1 — publié le 19770923

L'invention est relative à des perfectionnements à un moteur à combustion interne du type diesel à préchambre d'injection et d'allumage communiquant par un canal de section réduite avec la chambre de travail et de combustion proprement dite du moteur. Ce genre de moteur diesel a été développé, en particulier pour les petites puissances telles que celles nécessaires par exemple pour entraîner des véhicules automobiles. Le fait de -prévoir une préchambre d'injection pour le combustible permet d'obtenir dans cette préchambre un échauffement préalable important du combustible ce qui favorise son allumage et permet de réduire légèrement le taux de compression, qui est de l'ordre de 23 dans les diesels classiques,par exemple à 20. Les perfectionnements objets de l'invention ont pour but d'améliorer encore la qualité de l'allumage, de réduire le taux de compression par exemple entre 12 et 15 et simultanément d'améliorer la combustion ce qui permet d'augmenter le rendement du moteur et de diminuer la pollution, notamment par les oxydes d'azote. L'abaissement du taux de compression permet notamment de réduire les efforts, donc la fatigue du moteur et son poids. Selon une caractéristique essentielle de l'invention le moteur du type diesel à préchambre d'injection et d'allumage comprend une soupape et un mécanisme de commande de cette soupape, lesquels assurent la communication entre ladite chambre et ladite préchambre à un moment donné seulement du cycle de fonctionnement du moteur, en fin de compression dans ladite chambre de l'air de combustion admis aa moteur et pendant la détente suivante. Avec une telle disposition l'air est d'abord comprimé dans la chambre principale du moteur jusqu'à un certain taux à partir duquel ladite soupape établit la communication avec ladite préchambre. A ce moment l'air s'engouffre dans la préchambre créant une onde de choc, avec une forte élévation de température de l'air par exemple de l'ordre de 500 C admis dans cette préchambre.Le mélange combustible de combustible injecté dans la préchambre et d'air à température élevée s'enflamme et est envoyé dans la chambre principale pour effectuer le travail du moteur. Vers la fin de la détente ou plus tard ladite soupape est commandée à la fermeture isolant la chambre principale de la préchambre. Selon une autre caractéristique de l'invention la soupape précitée permettant d'interrompre et d'établir la liaison entre la chambre principale du moteur et la préchambre d'injection et d'allumage est montée sur la culasse du moteur, s'ouvrant sur la chambre principale avec son siège tourné vers l'extérieur de la chambre. Cette technologie permet une simplification de la construction et un refroidissement efficace de cette soupape soumise à des températures de combustion élevées. L'invention apparalatra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence au dessin annexé illustrant schématiquement à titre exemple, en coupe et avec arrachement les éléments essentiels mis en oeuvre selon l'invention. Selon le mode de réalisation illustré on aperçoit le bloc moteur 1 avec le piston 2 qui se déplace dans un cylindre 3 ménageant entre sa face supérieure 2a, la paroi du cylindre 3 et la culasse 4 du moteur la chambre principale ou de travail 5 du moteur. La chambre principale 5 communique par l'intermédiaire d'un canal 6 de section réduite avec une préchambre 7 d'injection et d'allumage et de faible volume relativement à celui de la chambre 5. Dans l'exemple illustré la préchambre 7 est ménagée dans la culasse 4. Un injecteur 8 de type classique injecte comme schématisé en 9 et au moment approprié le combustible dans la pré chambre 7. En outre dans cette préchambre est également montée une bougie d'allumage i type classique sur moteur diesel, par exemple du type crayon 10 permettant le démarrage du moteur à froid en portant à une température suffisante le mélange combustible. Conformément à l'invention on a prévu sur le trajet reliant par le canal 6 la chambre principale 5 et la préchambre 7 une soupape 11 qui assure la communication entre la chambre principale 5 et la préchambre 7 à un moment donné seulement du cycle de fonctionnement du moteur comme il va être expliqué ci-après. La soupape 11, dans l'exemple représenté est sollicitée à la fermeture, en pression contre le siège 12 ménagé dans la culasse, par un ressort de rappel 13. Elle est commandée à l'ouverture par un culbuteur 14 articulé autour d'un pivot 15 et commandé par la came 16 d'un arbre à cames 17 convenablement entratné par la distribution du moteur (non représentée). Dans 'exemple de réalisation illustré le siège 12 de la -soupape est tourné vers l'extérieur de la chambre principale 5, ctest-à-dire que la soupape est en quelque sorte montée à l'inverse de ce qui est prévu habituellement (tête de soupape normalement montée à l'intérieur de la chambre de travail du cylindre). Cette disposition favorise le refroidissement de la soupape 11 et facilite-également son montage sur le cylindre, en tant que troisième soupape, en plus des deux soupapes classiques (non représentées) respectivement d'admission d'air de combustion et d'échappement des gaz brûlés, en supposant que la description se rapporte à un moteur à quatre temps. En 18 on aperçoit un manchon de guidage pour le coulissement de la soupape 11. L'étanchéité à la fermeture de la soupape Il se fait à la fois contre le siège 12 et également au débouché 6a du canal 6. Comme il apparat au dessin, le canal 6 forme un angle important, sensiblement droit avec l'axe du cylindre 3. Le fonctionnement du moteur est le suivant. in supposant que l'on soit au début d'un cycle, l'air frais de combustion est aspiré dans la chambre 5, la soupape d'admission d'air frais étant ouverte (non représentée), puis la soupape d1ad- mission d'air frais se ferme et le piston 2 remontant comprime l'air de combustion dans la chambre 5 dont le volume diminue. Quelques 300 avant le point mort haut, soit sensiblement dans la position illustrée au dessin, la soupape il est commandée à l'ouverture par le culbuteur 14 et l'air frais en cours de compression dans la chambre 5 s' engouffre par le canal 6 dans la préchambre 7 suivant le parcours des flèches. Un peu plus tard l'injection 9 se fait dans la préchambre 7 où se produit un brassage énergique de l'air admis dans la préchambre 7 et du combustible injecté. la compression de l'air dans la chambre 5, son laminage dans le canal 6, l'onde de choc créée par l'ouverture de la soupape 11 provoquent l'allumage dans la préchambre et l'injection du mésange carburé enflammé retournant par le canal 6 dans la chambre 5 produisant le temps de travail du moteur. L'instant précis de l'injection, sa durée et la quantité du combustible injecté sont déterminés à chaque instant selon les conditions du fonctionnement du moteur sa charge, de façon à obtenir le meileur rendement 2 tous les régimes. De même le temps précis de fermeture de la s pape il Rui se fera autours du temps de détente du mélange carbure enflammé dans l chambre 5 ou après sera variable et déterminé selon les conditions de fonctionnement moteur pour obteni là encore le meilleur rendement. La solution préconisée selon l'inrqention permet d'améliorer le fonctionnement des moteurs diesel à préchambre d'injection et d'allumage en donnant une meilleure combustion, en atig"'entant le rendement, en diminuant la pollution et également la fatigue du moteur en autorisant un fonctionnement à des taux de compression inférieurs, par exemple de l'ordre de t2.La présence de la soupape 11 permet en effet d'améliorer le phénomène d'allumage en créant un effet d'onde de choc qui augmente considérablement la température de l'air admis dans la préchambre et permet à cet effet de se produire exactement au moment le plus opportun. la soupape 11 permet également d'améliorer le taux de travail dans la chambre 5 en pour pant la communication entre la préchambre 7 et la chambre 5 lorsque cette communication n'est plus utile au fonctionnement du moteur. Bien entendu l'invention n'est nullemçet limitee au mode de réalisation illustré et décrit qui n'a été donné qu'à titre dtillus- tration. C'est ainsi en particulier que la disposition et la commande de la soupape 11 peuvent être différentes de celles illustrées, la soupape 11 pouvant autre par exemple d'un type classique s'ouvrant vers l'intérieur de la chambre du moteur.De même la configuration et l'implantation relatives du canal 6 et de la préchambre 7 peuvent être différentes de celles représentées. n est à noter cependant que dans la disposition illustrée le canal 6 débouche dans la pré chambre sensiblement tangentielleaent à la paroi interne de la préchambre, de même que l'injecteur de covbus- tible 8, et les deux arrivées d'air et de combustion dans la préchambre sont disposées sensiblement dans un même plan et ont un mouvement giratoire de même sens. Ceci est favorable à la création d'un mélange carburé homogène et à une bonne combustion D'autres dispositions peuvent cependant être envisagées. Bien que décrite en relation avec un moteur de type diesel à soupapes classiques et fonctionnant selon le cycle à quatre temps, l'invention peut également s'appliquer à d'autres moteurs diesel ou semi-diesel, avec ou sans soupapes, à deux temps ou à quatre temps. L'invention comprend donc tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisonssi celles-ci sont réalisées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent REVENDICATIONS 1 - Moteur à combustion interne du type diesel à préchambre d'injection et d'allumage communiquant par un canal de section ré- duite avec la chambre de travail et de combustion proprement dite du moteur, caractérisé en ce qu'il comprend une soupape et un mécanisme de commande de cette soupape lesquels assurent la communication entre ladite chambre et ladite pré chambre à un moment donné seulement du cycle de fonctionnement du moteur, en fin de compression dans ladite chambre de l'air de combustion admis dans le moteur et pendant la détente suivante. 2 - Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite soupape est montée sur la culasse du moteur s'ouvrant sur ladite chambre principale avec son siège tourné vers l'extérieur de la chambre. 3 - Moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérise en ce que ladite soupape est appliquée à la fermeture contre son siège au moyen d'un ressort et est commandée à l'ou- verture au moyen d'un culbuteur ou analogue commandé par un arbre à cames. 4 - Moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes,caractérisé en ce que ledit canal de communication entre ladite chambre et ladite pré chambre est formé dans la culasse du moteur ainsi que ladite pré chambre et est dirigé en formant un angle important avec l'axe de la chambre principale. 5 - Moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit canal débouche dans la préchambre sensiblement tangentiellement à la paroi interne de la préchambre ainsi que l'injecteur de combustible, et les deux arrivées d'air et de combustible dans la préchambre sont disposées sensiblement dans un même plan et ont un mouvement giratoire de même sens. 6 - Moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu, comme connu en soi, une électrode d'allumage dans la préchambre pour les démarrages à froid du moteur.