Brevet FR2340449A1 — publié le 19770902

La présente invention concerne des perfectionnements aux moteurs à combustion interne et concerne essentiellement certaines modificatios aux moteurs existants, en particulier à la culasse, qu'on munit dlantîchambres creusées en partie dans la culasse elle-même, et en partie dans des pièces rapportées vissées sur cette culasse. Ces perfectionnements sont représentés sur les dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une coupe partielle d'un bloc moteur, passant par l'axe d'un des cylindres et montrant une culasse modifiée selon l'invention. La figure 2 est une coupe par II-II de la figure11 représentant la pièce rapportée qui contient une partie de l'antichambre, dont l'autre partie se trouve dans la culasse. Comme le montre la figure 1, la partie supérieure 10 d'un bloc moteur classique (qui, étant déjà bien connu, est représenté seulement en tirets) possède des cylindres dans lesquels se déplacent les pistons 11. Sur le bloc 10 une culasse 1 est fixée de taçon connue de manière que le piston Il touche presque la culasse 1 lorsqu'il atteint son point mort supérieur. Dans la culasse 1 est creusée une partie 2' d'une "antichambre" qui, dans le cas représenté, est sphérique et complétée par une partie 2" creusée dans une pièce rapportée 6 vissée sur la culasse 1 à 1' aide de vis 5' engagées dans des trous taraudés 5 de cette pièce rapportée (figure 2). On peut utiliser soit une seule pièce 6 pour tous les cylindres soit une pièce 6 pour chaque cylindre contenant un piston 11.Dans le cas représenté, il s'agit d'une pièce pour chaque cylindre. L'antichambre 2' - 2" communique directement avec le cylindre dans lequel se déplace le piston il au moyen d'un passage incliné 7 à cause de la position latérale de l'antichambre 21. -2" par rapport au cylindre contenant le piston. Excentriquement par rapport à la chambre 2'-2" , la pièce rapportée 6 est percée de trous borgnes taraudés 3' et 4' (figure 2) dans lesquels sont vissés respectivement un injecteur 3 et une bougie 4 productrice d'étincelles, qui peut Autre de n1 importe quel type connu. le fonctionnement du moteur est celui d'un moteur à quatre temps5 avec la différence qu'il n'a pas de carburateur et qu'il ne comprime l'air que jusqu'à un certain moment où est in jectée, à l'aide de l'injecteur 3, une certaine quantité de combustible liquide; immédiatement après, une étincelle est produite entre les électrodes 411 de la bougie 4. le mélange air/combustible s'enflamme de cette manière dans l'antichambre 2'-2", car pratiquement il n'y a pas d'espace vide dans le cylindre, lorsque le piston 11 atteint son point mort supérieur et touche presque la culasse 1, comme le montre la figure 1. le mélange explosif enflammé passe alors par le passage incliné 7 et pousse le piston il de la manière habituelle.Sur la figure 2, 4a partie visible de l'antichambre 2" est de dimensions réduites du fait que la coupe II-II a été faite presque par le sommet de la cavité creusée dans la pièce rapportée 6. le trou taraudé 3' est représenté en grande partie en tirets, car la bougie 4 fait avec l'injecteur 3 unangle aigu afin de provoquer un tourbillon qui facilite le mélange du combustible liquide pulvérisé surgissant de l'injecteur 3 avec l'air comprimé de l'antichambre 2'-2'. L'invention transforme des moteurs à cycle potto" en moteurs qui ne sont ni du type semi-Diesels ni encore moins du type Diesel, a' cause de leur bas taux de compression, lequel permet cependant de biler avec un rendement mécanique optimal des combustibles divers, tels que le gasoil, le kérogène et d'autres produits de distillation. Ce moteur ne doit pas être confondu avec le moteur dit semi-Diesel, car il n'exige ni bulbe chaud ni chauffage de la tette du cylindre pour Autre mis en marche. Avec le moteur suivant l'invention, on n'applique pas un système consistant à chauffer l'air ou le combustible avant leur entrée dans le cylindre. il convient d'insister sur les avantages de l'invention, étant donné qu'on ne trouve pas actuellement sur le marché mondial des moteurs capables de répondre aux besoins de l'automobile moderne en ce qui concerne l'économie; en effet, la plupart des firmes automobiles équipent leurs véhicules de moteurs à essence qui consomment beaucoup de combustible; certaines modifient leurs véhicules en y montant des moteurs d'autres marques du type Diesel, afin d'obtenir une plus grande économie de combustible, et utilisent en m8me temps un type de combustible meilleur marché, par exemple du gasoil.Or, s'il est vrai qu'on réalise ainsi une économie de combustible, puisque le moteur Diesel en consomme peu, le fait qu'il s'agit d'un moteur peu approprié à un véhicule moderne constitue un sérieux inconvénient; en effet, ses grandes dimen sions et son poids important ne répondent pas aux exigences d'un véhicule souple et rapide; en outre, son fonctionnement bruyant et lent est nconvénient presque insurmontable, puisque ces mo teurs ont été conçus non pour ce type de véhicule, mais pour des travaux rudes et lourds, tels ceux des camions poids lourds, des machines agricoles, des usines, etc., où ils fonctionnent avec une grande efficacité, étant donné que, pour ce genre de travaux, ni la vitesse ni la souplesse de fonctionnement ne sont des conditions essentielles. "L'invention a pour objet de doter un véhicule d'un mo teur rapide et léger, économique et d'un fonctionnement souple. Suivant l'invention, on a soigneusement conservé toutes les caractéristiques originales de fabrication des moteurs de ce genre, pour les rendre durables et stars, tout en opérant un minimum de transformation pour les adapter à des combustibles plus accessibles que l'essence, tels le gasoil, le kérogène et autres produits de distillation. Dans les moteurs à essence, on remplace la culasse d'origine par la culassei eprésentée, de forme aplatie, et l'on substitue à la chambre de combustion d'origine I'antichambre 2'2" dont la forme n'est pas limitée à celle qui est représentée mais qui est disposée généralement d'un cté de la culasse 1. L'antichambre, de forme sphérique, est divisée en deux parties, une partie 2' creusée dans la culasse avec la réfrigération correspondante, et une autre partie 2" très peu réfrigérée afin d' etre mieux chauffée; cette antichambre est munie à sa partie supérieure d'un injecteur 3 du type emplpyé pour les moteurs Diesel et d'une bougie 4 permanente du type utilisé pour les moteurs à allumage Delco Standard.Dans l'antichambre 2'-2", qui a les m- mes dimensions que la chambre normale qu'elle remplace, qui conserve à peu près le méme taux de compression, et où On obtient un bon tourbillon d'air pour que, pendant la compression, l'air et le combustible injecté se mélangent parfaitement, le combustible injecté à haute pression entre en contact avec les parois chaudes de l'antichambre superposée pour sa gazéification, ce qui permet l'inflammation du mélange. il est connu que pour les constructeurs de moteurs Diesel, la conception des chambres pose un problème important à cause du peu de temps dont on dispose pour l'injection et le mélange avec l'air. Dans le cas présent, ce problème est résolu, car on n'a pas besoin, pour l'inflammation du mélange, de la hau te compression des moteurs Diesel; cela permet d'avancer beaucoup plus l'injection par rapport au point mort du piston, dans sa course de compression, obtenant ainsi un meilleur mélange aircombustible, et au point optimal on provoque l'allumage au moyen d'une bougie alimentée par une source à haute puissance. On insistera sur les avantages de ce système, d'après lequel, avec une faible compression, (rapport de compression compris entre 6,5 et 10 à 1) on obtient une grande souplesse de fonctionnement, en utilisant toute la cylindrée utile du moteur et sonfiombre de tours sans danger de hautes pressions à l'intérieur de ce moteur. Le démarrage, autre point critique dans la plupart des moteurs Diesel, a été résolu dans le système suivant l'ir.vention par l'emploi d'essence pour la mise eqtnarche. L'équipement suivant l'invention est muni d'un petit réservoir auxiliaire (non représenté, dans lequel essence et gasoil sont mélangés en parties égalea, et qui est relié à la pompe d'injection avec un robinet d'arrat automatique qui arrête le gasoil et branche l'essence; de cette façon, on réalise une mise en marche pas plus difficile que celle d'un moteur à essence ordinaire, et lorsque le moteur a atteint sa température normale, on branche le gasoil. L'installation de la pompe d'injection est pratiquement résolue par le montage sur la face du moteur d'une nouvelle botte de distribution, avec deux engrenages supplémentaires, l'un intermédiaire et l'autre à l'extrémité de l'arbre de la pompe d'in jection; en ce qui concerne son fonctionnement, cette pompe est du type généralement utilisé sur les moteurs Diesel, et il est donc inutile de la décrire en détail.Les injecteurs 3 utilisés sont du type Bosch, avec des ajutages de la même marque du type tige qui assurent une bonne gazéification du combustible; ni le type d'injecteur ni le type d'ajutage ne sont limitatifs, puisque avec d'autres appareils similaires on obtient les mimes ré sultats. L'antichambre 2'-2" décrite ci-dessus n'est pas limitative en ce qui concerne sa forme ou les matéraaux à partir desquels elle peut titre réalisée. En remplacement du carburateur d'origine, on installe une gorge avec diffuseur et raccordement au régulateur de la pompe d'injection, qui est toujours pneumatique. Le filtre de combustible est du type à unité étalonnée et écran d'eau. La pompe qui fournit le combustible aux filtres et à la pompe d'injection est celle d'origine du moteur.Les buses d'injection sont du type commun sur les moteurs Diesel. Il faut remarquer également quten ne modifiant pas le taux de compression dans le moteur, on utilise la même batterie du véhicule et le même dispositif de démarrage. Ce système, au cours des essais réalisés avec des moteurs à essence et en utilisant des combustibles du type gasoil, a permis d'obtenir des rendements similaires aux rendements obtenus dans les conditions précédentes, avec une économie de combustible d'environ 30% par litre. Les moteurs ne sont en aucun cas remplacés ou transformés en ce qui concerne leurs pièces fondamentales telles que vilebrequin, pistons, bielles, coussinets, etc; leurs formes et leurs mesures S.T.A. sont conservées. Cycle du moteur : comme on peut le constater à la lecture de l'exposé qui précède, le cycle de ce moteur n'est exactement ni celui du Diesel ni celui des moteurs à explosion, mais participe des avantages inhérents aux deux systèmes. Ceci est une des raisons pour lesquelles ce système est le plus pratique pour un véhicule rapide et léger. FONCTiONNEMENT : Pendant la course d'admission, l'air pé- nètre dans le cylindre par suite de l'aspiration provoquée par la descente du piston. La compression commence immédiatement; sa valseur finale est inférieure à celle des moteurs Diesel, car elle n'atteint qu'environ 10 kg/cm2. Presque à la fin de la course de compression, on injecte le combustible en utilisant une pompe Diesel du type ordinaire.Etant donnée la forme de l'antichambre (qui n1 est pas limitative) ménagée dans la culasse, l'air est comprimé à la façon d'un tourbillon dirigés et ce tourbillon prend le combustible finement pulvérisé par l'injecteur, provoquant un mélange parfait de combustible et d'air, qui est enflam- me par une bougie électrique. La combustion développe son action pendant la course d'expansion, la soupape d'échappement s'ouvre ensuite, et le piston retourne à son point mort supérieur. il est possible d'introduire de nombreuses modifications de détail dans 11 exemple de réalisation décrit; on peut, par exemple, modifier la forme de l'antichambre, la position de llinjec- teur, de la bougie d'allumage, etc, mais ces modifications doivent s'inscrire dans le cadre de l'invention déterminé par la revendi cation qui suit. REVENDICATION Moteur à combustion interne comprenant un bloc-cylindres, une culasse, des pistons et d'autres éléments classiques, caractérisé en ce que dans la culasse 1 est creusée, latéralement par rapport à l'axe de chaque cylindre 10, une partie 2' d'ure antichambre 2'-2" pour chaque cylindre, munie d'un passage 7 qui la fait communiquer avec le cylindre correspondant, l'au- tre partie 2" de l'antichambre étant creusée dans une pièce rapportée 6, fixée sur la culasse par des vis 5' et percée de trous taraudés 3", 4 dans lesquels sont logés un injecteur de combustible 3 et une bougie 4 génératrice d'étincelles, les axes longitudinaux de l'injecteur et de la bougie formant un angle aigu.