Brevet FR2520442A1 — publié le 19830729

La présente invention est relative à une ch-ambre de combustion pour un moteur à combustion inter- ne, et plus particulièrement à une chambre de combustion appropriée pour un moteur supercarré ayant un recoin du genre tub ou baignoire dans une culasse. Une chambre de combustion ayant un recoin en tub dans la culasse est divulguée, par exemple, dans la demande de modèle d'utilité japonais publiée N 054-101205. Le dessus du piston de la technique antérieure possède un avant-corps Cet avant-corps pénètre dans le recoin de la culasse à la fin de la course de compression pour créer une zone de giclement pour expulser vers le haut le mé- lange non-brlé avec un angle oblique de façon qu'un tour- billon vertical soit formé dans la chambre de combustion. Un tel tourbillon vertical sert à mélanger le résidu des gaz dans une partie centrale de la chambre de combustion avec de l'air et à refouler les gaz autour d'une bougie. Cependant, le balayage d'une partie périphérique de la chambre de combustion et le refroidissement des points chauds qui apparaissent souvent dans la partie périphé- rique ne peuvent pas être assurés par le tourbillon ver- tical. Le but de la présente invention est de four- nir une forme de chambre de combustion qui crée un tour- billon horizontal pendant la course d'aspiration en plus d'un tourbillon vertical pendant la course de compression, par lequel le balayage du résidu dans une partie périphé- rique, le refroidissement des points chauds de la paroi interne de la chambre peuvent être réalisés pour amélio- rer de la sorte l'efficacité de la combustion. La présente invention a pour but de fournir une chambre de combustion pour un moteur à combustion in- terne ayant un recoin de type tub dans la culasse Le re- coin est délimité par un plan horizontal supérieur se dé- veloppant dans la direction du vilebrequin du moteur, un plan vertical d'un côté du plan horizontal supérieur, un plan horizontal inférieur périphérique au bord inférieur du plan vertical et un plan incliné à l'autre bord du plan horizontal supérieur Un avant-corps est formé sur le dessus du piston, cet avant-corps comportant un plan incliné qui est sensiblement adjacent au plan incliné du recoin au point mort haut pour former la première zone de giclement Le plan horizontal inférieur et le dessus du piston sont disposés de façon à former une seconde zone de giclement au point mort haut et la soupape d'ad- mission du moteur est disposée à l'extrémité du plan ho- rizontal supérieur à façon à positionner un disque de sou- pape de la soupape d'admission parallèlement au plan ho- rizontal supérieur L'orifice d'admission du moteur est orienté tangentiellement au cylindre et positionné au-des- sus du plan vertical. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés. La Fig 1 est une vue en coupe d'une cham- bre de combustion réalisée conformément à la présente in- vention; la Fig 2 est une vue de dessous d'une cu- lasse suivant la ligne II-II de la figure 1; les Fig 3 a et 3 b sont des vues en coupe de la chambre de combustion représentant les conditions à la course d'aspiration et à la course de compression; et la Fig 4 est une vue semblable à la Fig 2 représentant un tourbillon horizontal. En se référant aux Fig 1 et 2, un bloc cy- lindre 1 possède un cylindre 3 dans lequel un piston 4 est engagé de façon à coulisser et une culasse 2 a un recoin 5 du type baignoire ou tub L'axe longitudinal du recoin 5 est parallèle à la ligne axiale Z-Z du vilebrequin du mo- teur et est défini par un plan central supérieur latéral (horizontal)5 a perpendiculaire à la ligne axiale du cylin- dre 3, au plan longitudinal (vertical) 5 b perpendiculai- re au plan latéral à un de ses bords, un plan latéral (ho- rizontal) inférieur périphérique 5 c au bord inférieur du plan vertical 5 b, et un plan incliné 5 d se développant à partir de l'autre bord du plan horizontal supérieur 5 a jusqu'à la périphérie du recoin 5 Le plan périphérique horizontal 5 c est sensiblement adjacent au-dessus 4 a du 1 o piston 4 au point mort haut pour former une zone de gicle- ment 6 Un avant-corps 4 b est formé sur le dessus 4 a pour approcher de près le plan incliné 5 d au point mort haut. L'avant-corps 4 b a une section triangulaire et s'étend le long du plan incliné 5 d L'avant corps 4 b a un plan incliné 4 c correspondant au plan incliné 5 d pour former une zone de giclement 7. Une soupape d'admission 8 et une soupape d'échappement 9 sont montées sur le plan horizontal 5 a en alignement sur la ligne axiale Z-Z du vilebrequin La soupape d'admission 8 est disposée verticalement de façon que le disque de soupape 8 a ait sa surface horizontale parallèle au-dessus 4 a du piston La course de la soupa- pe d'admission 8 est choisie à une valeur légèrement in- férieure à-la hauteur du plan vertical 5 b. Comme représenté en figure 2, un orifice d'admission 10 est orienté tangentiellement à la chambre de combustion et positionné au-dessus du plan vertical b. Une paire de bougies il et 12 sont placées le long d'une ligne Y-Y perpendiculaire à la ligne Z-Z du vilebrequin dans les parties supérieures du plan vertical b et du plan incliné 5 d Les deux bougies sont éloignées d'une distance de 0,3-0,7 fois le diamètre de l'alésage du cylindre. Pendant la course d'aspiration, le disque 8 a de la soupape d'admission se soulève jusqu'à une posi- tion adjaéente au bord inférieur du plan vertical 5 b com- me représenté en figure 3 a; de façon que le mélange air- combustible introduit dans la chambre de combustion en pas- sant par l'orifice d'admission 10 soit dévié dans la direc- tion horizontale par le disque de soupape horizontal 8 a, et un tourbillon horizontal du mélange est engendré par l'agencement tangentiel de l'orifice d'admission 10 com- me le représente la figure 4 Le tourbillon horizontal du mélange balaye la partie périphérique de la chambre de combustion et les zones à l'entour des bougies o les gaz brnlés sont susceptibles de rester, et de plus refroidit les points chauds dans sa partie périphérique. Pendant la course de compression, les sou- is papes d'admission et d'échappement 8 et 9 se ferment pour former un plan plat supérieur confondu avec le plan hori- zontal supérieur 5 a comme représenté à la figure 3 b Au fur et à mesure que le piston 4 se soulève, le mélange est com- primé par le plan incliné 5 d, de façon que le mélange dans -la zone de giclement 7 soit expulsé vers le haut le long des plans inclinés 4 c et 5 d L'écoulement du mélange est dévié dans la direction horizontale par le plan supérieur plat et ensuite dévié dans la direction verticale par le plan vertical 5 b Ainsi,un tourbillon vertical est créé dans le mélange pour activer le brassage du mélange avec le résidu. Le tourbillon vertical est favorisé par l'effet de gicle- ment par la zone de giclement 6 à la fin du temps de com- pression pour, de cette façon, augmenter la vitesse du tour- billon vertical pour accroître l'effet de brassage Ainsi, les conditions pour une combustion complète du mélange sont établies. L'allumage du mélange est rapidement fait grâce à une paire de bougies Le tourbillon vertical à gran- de vitesse propage vers le bas l'étincelle produite par la bougie il et vers le haut l'étincelle produite par la bougie 12 Ainsi, la propagation de l'étincelle est assurée de fa- çon effective, de façon qu'une propagation de l'étincelle à haute vitesse et une combustion uniforme puissent être réalisees. Conformément à la présente invention, un tourbillon horizontal du mélange est créé pendant la course d'aspiration malgré le type en baignoire de la chambre de combustion, et assure le balayage de la partie périphérique de la chambre de combustion et le refroidissement des points chauds dans cette partie périphérique Ainsi, on peut per- mettre un taux de compression élevé et une teneur importan- te en RGE (recyclage des gaz d'échappement) afin de réali- ser une amélioration de la consommation en combustible et une réduction des oxydes d'azote (N Ox) De plus, la propa- gation de la flamme à haute vitesse par un tourbillon vio- lent du mélange permet d'utiliser un mélange air/combusti- ble pauvre et d'améliorer ainsi la consommation en combus- tible et le contrôle de l'émission. Il est évident que la forme de réalisation de l'invention décrite cidessus n'a été donnée qu'à titre d'exemple et que de nombreux changements et modifications peuvent être faits sans s'éloigner de l'esprit et de la portée de l'invention telle que décrits, dans les revendi- cations annexées. REVENDICATIONS - 1 Chambre de combustion pour moteur à com- bustion interne, comprenant un cylindre ( 3), une culasse de cylindre ( 2) , un piston ( 4), une soupape d'admission ( 8) une soupape d'échappement ( 9) et une paire de bougies ( 11 et 12) caractérisée en ce que: la culasse de cylindre ( 2) comporte un re- coin ( 5) le recoin ( 5) est délimité par un plan horizontal supérieur ( 5 a) se développant dans la direc- tion du vilebrequin du moteur, un plan vertical ( 5 b) d'un côté du plan horizontal supérieur, un plan horizontal in- férieur ( 5 c) périphérique au bord inférieur du plan verti- cal ( 5 b), et un plan incliné ( 5 d) de l'autre côté du plan horizontal supérieur ( 5 a); un avant-corps ( 4 b) est formé sur le des- sus du piston ( 4), cet avant-corps ( 4 b) ayant un plan in- cliné ( 4 c) qui est sensiblement adjacent au plan incliné ( 5 d) du recoin ( 5) au point mort haut pour former une zone de giclement ( 7); le plan horizontal inférieur ( 5 c) et le dessus du piston ( 4 a) sont disposés de façon à former une zone de giclement ( 6) au point mort haut; la soupape d'admission ( 8) est disposée à l'extrémité du plan horizontal supérieur ( 5 a) de façon à positionner un disque de soupape ( 8 a) de la soupape d'ad- mission ( 8) parallèlement au plan horizontal supérieur ( 5 a); l'orifice d'admission ( 10) est orienté tangentiellement au cylindre ( 3) et positionné au-dessus du plan vertical ( 5 b). 2 Chambre de combustion suivant la revendi- cation 1, caractérisée en ce que les bougies ( 11 et 12) sont disposées dans les parties supérieures respectivement du plan vertical ( 5 b) et du plan incliné ( 5 d . 3 Chambre de combustion suivant la reven- dication 1, caractérisée en ce que l'avant-corps ( 4 b) a une section triangulaire. 4 Chambre de combustion suivant la revendi- cation 1, caractérisée en ce que la soupape d'admission ( 8) a une course verticale sensiblement égale à la hauteur du plan vertical ( 5 b).