Brevet FR2483010A1 — publié le 19811127

La présente invention concerne les moteurs Diesel et plus spécialement des procédés et appareils destinés à améliorer l'atomisation et la vaporisation du carburant dans de tels moteurs Diesel. Au cours des dernières années, l'humanité s'est rendu compte des limitations des-réserves mondiales du pétrole, en particulier de l'essence. Par suite, un inté- rêt grandissant s'estmanifesté pour les moteurs Diesel en raison de leur plus grand rendement et de leur faculté de brûler différents carburants. Malheureusement, la com- bustion du carburant dans les moteurs Diesel de l'art an- térieur a été incomplète,ce qui en a réduit le rendement possible dans de tels moteurs et a favorisé l'émission de substances particulaires qui ont contribué dans une large mesure à la pollution de l'air. La présente invention permet de surmonter ces inconvénients de l'art antérieur et concerne des procédés et appareils qui sont destinés à améliorer l'atomisation et la vaporisation du carburant dans les moteurs Diesel et donc d'accroître le rendement du carburant et de ré- duire les émissions de substances particulaires. Les avantages de la présente invention sont atteints de préférence en mettant en oeuvre un moteur Diesel comportant un cylindre de compression, un piston mobile dans ce dernier, une préchambre de combustion, un orifice établissant une communication entre la préchambre et le cylindre, un injecteur destiné à délivrer le car- burant d'une manière prédéterminée dans la préchambre, une soupape qui ferme normalement l'orifice et qui est ac- tionnée vers la fin du temps de compression du piston pour permettre à l'air comprimé de passer du cylindre dans la préchambre afin de favoriser l'atomisation du car- burant délivré par l'injecteur, et un dispositif destiné à enflammer le carburant atomisé. Grâce à l'appareil de la présente invention, l'ouverture de la soupape soumet le carburant à un jet massif d'air sous forte pression au repos qui atomise ledit carburant sous forme de très fines gouttelettes favorisant une combustion complète, en augmentant ainsi le rendement du combustible et en dimi- nuant l'émission de substances particulaires. f En conséquence, la présente invention a pour objet des moteurs Diesel perfectionnés. L'invention concerne également des procédés et appareils destinés à améliorer le rendement du combustible dans de tels moteurs Diesel. Lesdits procédés et appareils sont destinés à réduire la quantité des substances particulaires contenues dans les gaz d'échappement des moteurs Diesel. Selon une caractéristique essentielle, la pré- sente invention concerne un moteur Diesel comportant un cylindre, un piston mobile dans ce dernier, une préchambre de combustion, un orifice établissant une communication entre la préchambre et le cylindre, un injecteur destiné à délivrer du carburant d'une façon prédéterminée dans la préchambre, une soupape fermant normalement l'orifice et actionnée vers la fin du temps de compression du piston pour permettre à l'air comprimé de passer du cylindre dans la préchambre afin de favoriser l'atomisation du carburant délivré par l'injecteur, et un dispositif pour enflammer le carburant atomisé. L'invention sera décrite plus en détail en re- gard des dessins annexés à titre d'exemples nullement li- mitatifs et sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement un moteur Diesel selon la présente invention; la figure 2 représente schématiquement une va- riante du moteur Diesel de la figure l; la figure 3 représente schématiquement une autre variante du moteur Diesel de la figure l; et la figure 4 est une vue schématique représentant une variante supplémentaire du moteur Diesel de la figure 1. La figure l représente une forme de réalisation de la présente invention choisie à titre illustratif et comportant un moteur Diesel, désigné d'une façon générale par 2, présentant un cylindre 4 dans lequel un piston 6 est mobile sous l'action d'un vilebrequin approprié (non représenté). A l'extrémité 8 de compression du cylindre 4, un orifice 10 établit une communication avec une pré- chambre 12 de combustion et une soupape 14 est positionnée de manière à fermer normalement ledit orifice 10. Un dis- positif convenable, tel qu'un injecteur 16, est destiné à délivrer le carburant d'une façon prédéterminée dans la préchambre 12 -à partir d'une source appropriée (non re- présentée). Un dispositif convenable, tel qu'une bougie de préchauffage 18, est également prévu pour enflammer le carburant contenu dans la préchambre 12. Des soupapes appropriées 20 se trouvent à l'extrémité 8 de compression du cylindre 4 et sont actionnées d'une façon classique pour permettre l'admission de l'air comprimé et l'échap- pement des produits de combustion. En fonctionnement, lorsque le piston 6 s'ap- proche de l'extrémité 8 du cylindre 4, l'injecteur 16 pulvérise une quantité prédéterminée de carburant dans la préchambre 12. A peu près au même moment, la soupape 14 s'ouvre pour permettre à l'air comprimé contenu dans le cylindre 4 de jaillir par l'orifice 10 dans la pré- chambre 12. Cela engendre un jet.massif d'air sous forte pression au repos qui sert à mieux atomiser et vaporiser le carburant délivré par l'injecteur 16. Ensuite, la bougie de préchauffage 18 enflamme le carburant atomisé et vaporisé qui se détend pour repasser par l'orifice 10 dans le cylindre 4 et repousser le moteur 6 vers le bas pour qu'il effectue sa course de travail. La soupape 14 peut être actionnée mécaniquement, par exemple par des poussoirs et des dispositifs de syn- chronisation (non représentés), comme on le sait en pra- tique, ou bien elle peut être maintenueen position nor- malement fermée par un organe élastique tel qu'un ressort (non représenté) ,qui cède lorsque le piston 6 comprime l'air dans le cylindre 4 à une pression voulue. La figure 2 est analogue à la figure 1 mais, dans cette forme de réalisation, il est prévu une plaque poreuse ou grille 22 disposée en diagonale en travers de la préchambre 12. La grille 22 se-trouve sur le trajet du carburant délivré par l'injecteur 16 et favorise l'ex- position de ce carburant au jet d'air comprimé provenant du cylindre 4, lors de l'ouverture de la soupape 14,afin d'améliorer encore la vaporisation du carburant. La forme de réalisation de la figure 3 est ana- logue à celle-de la figure 1, excepté que la soupape 14, qui s'ouvre vers l'extérieur sur la figure 1, est rem- placée sur la figure 3 par une soupape 24 qui s'ouvre vers l'intérieur. La soupape 24 de la figure 3 remplit la même fonction que la soupape 14 de la figure 1, mais est solli- citée en position fermée par l'air comprimé contenu dans le cylindre 4 et,par suite,elle peut être actionnée mé- caniquement alors que la soupape 14 de la figure 1 peut être ouverte par la pression régnant dans le cylindre 4, comme on l'a décrit plus haut. La soupape 24 a l'avantage de pouvoir être partiellement ouverte pendant la dernière partie du temps de compression du piston 6 pour faire passer du cylindre 4 dans la préchambre 12 le jet d'air fortement comprimé qui favorise l'atomisation du carbu- rant, et de pouvoir être entièrement ouverte, au début de la course de travail du piston 6, pour atténuer la perte de puissance de pompage lorsque les produits de combustion passent de la préchambre 12 dans le cylindre 4. La figure 4 représente une variante du moteur Diesel de la figure 1, qui comporte une première soupape 26 fermant normalement l'orifice 10 et une seconde soupape 30 fermant normalement un second orifice 28 établissant une communication entre la préchambre 12 et le cylindre 4. Le fonctionnement du moteur Diesel de la figure 4 est analogue à celui du moteur de la figure 1, excepté que la soupape 26 s'ouvre pendant la dernière partie du temps de compression du piston 6 afin de permettre à l'air comprimé contenu dans le cylindre 4 de jaillir dans la pré- chambre 12 pour favoriser l'atomisation du carburant. Ensuite, la soupape 26 se ferme et, après inflammation du carburant atomisé par la bougie de préchauffage 18, la soupape 30 s'ouvre pour permettre aux produits de combustion de passer par l'orifice 28 dans le cylindre 4 afin d'amorcer la course de travail du piston 6. Eventuellement, la soupape 26 pourrait être du type s'ouvrant vers l'extérieur, comme la soupape 14 de la figure 1, et pourrait être actionnée par pression comme on l'a décrit pour la soupape 14 de la figure 1. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au moteur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Moteur Diesel caractérisé en ce qu'il com- porte un cylindre (4), un piston-(6) mobile dans ce der- nier, une préchambre de combustion (12), un orifice (10) établissant une communication entre le cylindre (4) et la préchambre (12), un injecteur (16) destiné à délivrer le carburant d'une façon prédéterminée dans la préchambre (12), une soupape (14) qui ferme normalement l'orifice (10) et qui peut être actionnée pour ouvrir ce dernier, et un dispositif (18) destiné à enflammer le carburant dans la préchambre (12). 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape (14) est actionnée vers la fin du temps de compression du piston (6) pour permettre à l'air comprimé de jaillir du cylindre (4) par l'orifice (10) dans la préchambre (12) afin de faciliter l'atomisation et la vaporisation du carburant dans cette dernière. 3. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape (14) est montée élastiquement et est actionnée en réponse à la pression pneumatique régnant dans le cylindre (4) au-dessus d'une valeur prédéterminée. 4. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un organe poreux (22) monté dans la préchambre (12) et placé sur le trajet du carburant pro- venant de l'injecteur (16) afin de mieux exposer le car- burant à l'air comprimé passant par l'orifice (10). 5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe poreux (22) est sous la forme d'une grille montée en diagonale en travers de la préchambre (12). 6. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite soupape est une soupape (24) qui s'ouvre vers l'extérieur de la préchambre (12), c'est-à-dire vers l'intérieur du moteur, et qui est actionnée de la posi- tion normalement fermée à une première position partiel- lement ouverte,pour provoquer une forte baisse de pres- sion entre le cylindre (4) et la préchambre (12), puis à une seconde position entièrement ouverte, afin d'atténuer la perte de puissance de pompage lorsque les produits de combustion passent de la préchambre (12) dans le cylin- dre (4). 7. Procédé de mise en oeuvre d'un moteur Diesel comportant un cylindre et une préchambre de combustion procédé caractérisé en ce qu'il consiste à admettre une certaine quantité d'air dans le cylindre; à comprimer cette quantité d'air dans ledit cylindre; à délivrer d'une façon prédéterminée une cer- taine quantité de carburant dans la préchambre de combus- tion; à empêcher l'air contenu dans le cylindre de passer dans la préchambre jusqu'à ce que cet air soit comprimé à une valeur prédéterminée; à laisser passer l'air, qui a atteint une pres- sion supérieure à la valeur voulue, dans la préchambre pour faciliter l'atomisation et la vaporisation du car- burant; et à enflammer le carburant vaporisé dans ladite préchambre.