Brevet FR2600718A1 — publié le 19871231

La présente invention concerne les moteurs Diesel et plus particulierement, ceux d'entre eux équipés d'une préchambre dite de "Ricardo" et est relative plus spécialement à la configuration du canal de transfert qui débouche dans cette préchambre. Un moteur Diesel à préchambre de Ricardo se compose habituellement essentiellement d'un bloc-cylindres au-dessus duquel se trouve placée une culasse dans laquelle est'ménagée une préchambre. Cette préchambre est reliée par un canal à une chambre principale qui est délimitée par la tête du piston. le cylindre et la partie adjacente de la culasse (qui est en vis-å-vis du cylindre). Ce canal, de préférence tangentiel, communique avec la chambre principale et avec la préchambre par des embouchures. Dans la préchambre se trouvent placés un injecteur, le plus souvent disposé à l'opposé de l'embouchure du canal. et une bougie qui permet d'assurer l'inflammation du mélange combustible au démarrage du moteur particulierement lorsque ce dernier est froid. Comme on le sait, la qualité du fonctionnement d'un moteur Diesel à préchambre est essentiellement liée à la manière dont le mélange de l'air comprimé par le piston et du combustible pulvérisé par l'injecteur se fait et à la manière dont les gaz enflammés passent dans la chambre principale. Pour améliorer le fonctionnement d'un tel moteur on a déjà proposé d'utiliser des canaux de transfert dont l'axe longitudinal toujours contenu dans un plan n'est pas rectiligne mais est coudé, c'est-à-dire constitué de deux sections extremes rectilignes raccordées par une section intermédiaire en arc de cercle. Pour tenter de - rmédier aux inconvénients causés par la présence indispensable de la bougie de préchauffage qui constitue un obstacle aérodynamique gênant on a proposé de modifier la position de la bougie dans la préchambre en agissant soit sur sa localisation soit sur sa distance de pénétration. Mais aucune des solutions proposées jusqu'à présent ne permet de supprimer les troubles apportés à la turbulence du flux gazeux dans la préchambre. C'est précisément ce que l'invention se propose de réaliser. Elle a donc pour objet un moteur Diesel équipé, entre autres, de pistons, d'une chambre principale de combustion, d'une préchambre de turbulence où débouchent un injecteur et une bougie de préchauffage pour le démarrage et d'un canal de transfert s'ouvrant à chacune de ses extrémités par une embouchure pour mettre en communication chambre et préchambre. Selon l'invention l'axe longitudinal de ce canal de transfert s'étend selon une courbe gauche et notamment selon un arc d'hélice circulaire droite ou gauche. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui suit et à l'examen du dessin annexé, donné seulement a titre d'exemple, ou - la Fig.1 est une vue partielle schématique en coupe d'un moteur Diesel selon la technique antérieure - la Fig.2 est une vue partielle, à échelle différente d'une projection sur un plan orthogonal à 1 axe de translation du piston - la Fig.3 est une vue de détail schématique de la préchambre équipée de sa bougie de préallumage et d'un canal de transfert selon l'invention - la Fig.4 est une vue analogue à celle de la Fig.2 du mode de réalisation dessiné sur la Fig.3 - la Fig.5 est une vue analogue à celle de la Fig.3 d'un autre mode de réalisation de l'invention; et - la Fig.6 est une vue analogue à celle de la Fig.4 du mode de réalisation représenté schématiquement sur la Fig.5. Les moteurs Diesel, en particulier ceux équipés d'une préchambre de Ricardo, étant bien connus dans la technique on ne décrira que ce qui se rapporte à l'invention et qui est nécessaire à sa compréhension. On a représenté sur la Fiv.1, un mode de réalisation d'un moteur Diesel à chambre de Ricardo selon la technique antérieure. Comme on le voit, sur cette coupe schématique partielle, le moteur comprend un bloc-cylindres 10 sur lequel se trouve placée une culasse 20 qui en est séparée par un joint de culasse 12 thermoplastique. Le bloc-cylindres est équipé d'un piston 30 dont la tête 31 est pourvue d'un évidement 32. Ce moteur est aussi équipé d'une soupape 40, d'un injecteur 50 et d'une bougie de préchauffage 60 utilisée pour le démarrage lorsque le moteur est froid. Comme il est classique, la culasse 20 est munie d'un élément 70 qui délimite avec cette derniére une préchambre 200. Dans cette préchambre 200 débouchent 1 injecteur 50 et la bougie 60. La tète du piston, le cylindre et la partie de la culasse qui leur fait face delimitent une chambre de combustion principale 100. Cette chambre de combustion principale 100 et la préchambre 200 sont mises en communication par un canal de transfert 300 qui les relie par une em bouchure 301 qui s ouvre dans la chambre 100 et par une embouchure 302 qui s'ouvre dans la préchambre 200. La préchambre se présente généralement comme une cavité délimitée par une partie supérieure habituellement sphérique ou sphéroidale raccordée à une partie inférieure souvent tronconique, comme cela apparait à l'examen du dessin. La Fig.2 permet de voir la configuration longitudinale de l'axe 305 du canal de transfert 300 et les positions respectives qu'occupent les embouchures 301, 302 et la bougie 60 d'axe 65 dans la préchambre 200. Le canal de transfert arrivant tangentiellement dans la préchambre, le fluide qui s'y déplace est animé de mouvements tourbillonnaires selon un axe 205 qui passe pratiquement par le centre de la partie sphérique de la préchambre, axe qui est perpendiculaire au plan de la Fig,1. L'examen des Fig.1 et 2 permet de comprendre immédiatement que la bougie 60 qui fait saillie dans la cavité de la préchambre 200 s'y comporte comme un corps étranger dont l'intrusion perturbe l aérodynamisme et le champ devitesse au voisinage de 1 injecteur ; le jet 51 de carburant pulvérisé est grandement perturbé ce qui nuit à la combustion, comme on l'a indiqué. Pour remédier à cet inconvénient, selon l'invention, on tire parti de la présence obligatoire de la bougie et l'on utilise pour ajouter une composante à la turbulence centrée sur l'axe de la bougie ; on met à contribution l'existence nécessaire de la bougie dont on tire bénéfice et on ne la con sidére plus comme un obstacle apportant une gène. Pour parvenir à ce résultat, contrairement aux solutions connues, on utilise un canal 300 dont l'axe longitudinal 305 est une courbe gauche et qui s'ouvre dans la préchambre 200 par une embouchure 302 qui y est placée de manière à ne pas contenir la projection de la bougie 60. Grace à la configuration selon une courbe gauche de 1 axe Longitudinal du canal de transfert et à la position de son embouchure dans la préchambre, on dévie d'une maniere parfaitement contrôlée la trajectoire des lignes du courant gazeux et on organise la turbulence autour de la bougie. C'est ce qui est dessiné sur la Fig.3. Pour ce mode de réalisation, on donne à l'axe 305 du canal la configuration d'une hélice circulaire, de coordonnées ç , 8,3- W dont l'axe est pratiquement parallèle à l axe de translation du piston. L'examen de la Fig.4 permet de voir que la projection des centres de courbure de la préchambre et de l'hélice sont disposés de part et d'autre de la projection de l'axe 305 sur un plan orthogonal à l'axe de l'hélice et que, de plus, ces centres sont situés sur la médiatrice du segment 13 qui joint les points d'intersection de la projection du contour de la préchambre et de l'axe de l'hélice. On voit sur la Fig.4 qu'il est possible d'utiliser une hélice circulaire droite ou une hélice circulaire gauche dont les références sont affectées du signe "prime". On a représenté aux Fig.5 et 6, un mode de réalisation suivant lequel les projections des centres de courbure de la préchambre et de l'axe de l'hélice sont toujours situées sur la même médiatrice mais cette fois-ci d'un même côté que la projection de l'axe 305 du canal de transfert. Là encore, sur le Fig.6, on a dessiné une hélice droite et une hélice gauche. La position de l'axe de 1 hélice, son rayon et son pas sont choisis en fonction de la dimension et de la géométrie de la préchambre, de l'épaisseur de l'élément dans lequel est ménagé le canal de transfert et de- l'architecture de la culasse, du cylindre et du bloc-cylindres. Quant au profil de la section transversale du canal de transfert, il est choisi selon la technique classique courante en la matière. Comme on l'a indiqué, l'invention permet donc d'organiser une turbulence réelle selon un deuxième axe autour de la bougie pour tirer bénéfice de la présence de cette dernière et non plus la considérer comme un inconvénient dont il fallait s'accommoder. Comme il ressort de l'examen des Fig.3 et 5, on peut choisir le sens de la rotation du fluide, la position de l'embouchure du canal de transfert dans la préchambre par rapport au plan méridien passant par l'axe de la bougie ainsi que le sens de la courbure du canal. Etant donné que le canal de transfert est ménagé dans un élément 70 indépendant, amovible, rapporté sur la culasse du moteur, il est aisé de modifier ce dernier pour en améliorer le comportement ; en effet, il suffit de remplacer l'élément dans lequel est ménagé le canal dont l'axe longitudinal est d un profil traditionnel plan par un élément substituable dans lequel le canal de transfert est conformé selon l'invention. Cet échange peut se faire facilement sans qu'il soit nécessaire de modifier en quoi que ce soit d'autres constituants du moteur. Grace à l'invention on voit qu'il est non seulement possible d'augmenter le rendement du moteur mais aussi, en améliorant la combustion, de satisfaire aux nouvelles normes très sévères anti-pollution. Cette amélioration de la combustion réduit les émissions de fumées et d'hydrocarbures imbrûlés sans qu'il soit nécessaire de recourir à des dispositifs auxiliaires complexes, coûteux et souvent mal adaptés aux moteurs automobiles, REVENDICATIONS 1. Moteur Diesel équipé, entre autres, d'un piston (30), d'une chambre principale de combustion (100), d'une préchambre de turbulence (200) ou débouchent un gicleur (50) et une bougie (60) de préchauffage pour le démarrage et d'un canal de transfert (300) s'ouvrant à chacune de ses extrémités par une embouchure (301,302) pour mettre en communication chambre et préchambre, caractérisé en ce que l'axe (305) de ce canal est une courbe gauche. 2. Moteur selon la revendication 1, carac térisé en ce que 1 embouchure (302) du canal de transfert (300) qui s'ouvre dans la préchambre (200) est placée de manière à ne pas contenir la projection de la bougie (60) sur un plan normal à l'axe de translation du piston. 3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, ca ractérisé en ce que l'axe (305) du canal de transfert se développe selon une courbe qui organise la turbulence dans la préchambre (200) de manière à lui ajouter une composante suivant l'axe (65) de la bougie (60). 4. Moteur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'axe (305) du canal de transfert (300) se développe selon un arc d'hélice circulaire. 5. Moteur selon la revendication 4, carac térisé en ce que l'axe de l'hélice est parallèle à l'axe de translation du piston (30). 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'en projection sur un plan orthogonal à l'axe de translation du piston (30), le centre de courbure de la préchambr-e et celui de l'axe (305) du canal de transfert sont situés de part et d'autre de la projection de cet axe. 7. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 å 5, caractérisé en ce qu'en projection sur un plan orthogonal à l'axe de translation du piston (30) le centre de courbure de la préchambre et celui de l'axe (305) du canal de transfert sont situés d'un meme coté de la projection de cet axe du canal, 8. Moteur selon l'une quelconque des revedications 1 à 7, caractérisé en ce que ce canal de transfert t300) anime la turbulence dans la préchambre (200) selon une rotation levogire par rapport à l'axe (65) de la bougie (60). 9. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ce canal de transfert (300) anime la turbulence dans la préchambre (200) selon une rotation dextrogire par rapport à l'axe (65) de la bougie (60). 10. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la préchambre (200) est pratiquement -au moins partiellement sphé roÏdale. 11. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ce canal de transfert (300) est ménagé dans un élément (70) amovible rapporté dans la culasse (20). 12. Application du moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 à l'entrainement de véhicules automobiles.