Brevet FR2604748A1 — publié le 19880408

La présente invention concerne les moteurs Diesel équipés d'une préchambre dite "de Rîcardo" et plus particulièrement la position de la bougie de préchauffage dans cette préchambre. Un moteur Diesel à préchambre de Ricardo se compose essentiellement d'un bloc-cylindres au-dessus duquel se trouve placée une culasse dans laquelle est ménagée une préchambre approximativement sphérique. 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-à-vis du cylindre). Ce canal de préférence tangentiel communique avec la chambre principale et avec la préchambre par des embouchures. Dans la pré- chambre se trouvent placés un injecteur le plus sou- vent 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 particu- lièrement lorsque ce dernier est froid. Comme il est bien connu, la qualité du fonctionnement d'un moteur Diesel a préchambre est essentiellement liée à la manière dont le mélange de l'air comprimé par le piston et du combustible pul- vérisé par l'injecteur se fait et à la manière dont les gaz enflammés passent dans la chambre principale. En particulier le fluide se déplaçant dans la préchambre est animé d'un mouvement tourbillonnaire selon un axe passant pratiquement par le centre de la cavité de la chambre. La bougie de préchauffage fai- sant saillie dans la préchambre constitue un véritable obstacle aérodynamique qui perturbe le champ de vites- se de l'air refoulé par le piston au voisinage de l'injecteur; le jet de carburant est donc perturbé ce qui nuit à la combustion ainsi qu'indiqué précédem- ment. Pour remédier aux inconvénients liés à la présence indispensable de la bougie on a proposé de modifier la position de cette dernière en agissant soit sur sa localisation, soit sur sa profondeur de pénétration en vue de dégager le débouché du canal de transfert dans la préchambre. On a par exemple reporté la bougie en aval de l'injecteur, l'air refoulé par le piston rencon- trant ainsi la bougie après son passage devant l'in- jecteur. On a aussi remplacé la bougie unique rela- tivement grosse par plusieurs petites bougies situées de part et d'autre du plan de symétrie de la précham- bre, Ou bien encore on a disposé l'axe longitudi- nal de la bougie dans un plan parallèle au plan de symétrie de la préchambre. Ces solutions ont pour inconvénients de ne pas offrir un bon compromis entre la surface mouillée de la bougie dans la préchambre, la perturbation ae- rodynamique et la position de l'injecteur. En effet, dans le cas du report de la bougie, il est nécessaire de déplacer l'injecteur vers l'amont par rapport à sa position initiale optimale. Si l'on utilise plusieurs petites bougies, on obtient une surface mouillée de la bougie dans la préchambre plus faible que celle of- ferte par une bougie unique de plus grandes dimen- sions, ce qui peut donc conduire à une dégradation de la qualité du démarrage. La disposition de la bougie dans un plan parallèle au plan de symétrie conduit aussi à une surface mouillée réduite ou à une modi- fication importante de la culasse. En conséquence, la présente invention a pour but de réaliser une préchambre de turbulence (ou préchambre de Ricardo) pour moteur Diesel présentant une bonne qualité de démarrage tout en évitant que la bougie de préchauffage constitue un obstacle aérody- namique important. L'invention a donc pour objet un moteur a allumage par compression comportant au moins un cylin- dre et une préchambre de turbulence o débouche un ca- nal de transfert qui relie la préchambre au cylindre. Cette préchambre présente un plan de symétrie et com- porte une bougie de préchauffage et est caractérisée en ce que la bougie est centrée sur un axe qui forme un angle avec ledit plan de symétrie et en ce que cette bougie est placée sur son axe de manière à ce que son extrémité située à l'intérieur de la préchambre constitue le point le plus éloigné de ce plan de symétrie. D'autres caractéristiques de l'invention ap- paraitront au cours de la description qui va suivre faite en référant aux dessins annexes donnés unique- ment à titre d'exemple et dans lesquels: - la Fig.1 est une vue partielle schématique en coupe d'un moteur Diesel selon la technique anté- rieure; - la Fig.2 est une vue partielle, à échelle différente d'une projection orthogonale de la pré- chambre de la Fig.1 sur un plan perpendiculaire à l'axe de translation du piston; et - la Fig.3 est une vue partielle, à échelle différente d'une projection sur le plan diamétral de la préchambre, montrant la position de la bougie selon l'invention. 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 compréhen- sion. On a représenté sur la Fig.1, un mode de réalisation d'un moteur Diesel à chambre de Ricardo selon la technique antérieure. Comme on le voit, sur cette coupe schéma- tique partielle, le moteur comprend un bloc-cylindres sur lequel se trouve placée une culasse 20 qui en est séparée par un joint de culasse 12 thermoplasti- que. 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 dernière une préchambre 200. Dans cette préchambre 200 débouchent l'injecteur 50 et la bougie 60. La tête du piston, le cylindre et la partie de la culasse qui leur fait face délimitent une cham- bre de combustion principale 100. Cette chambre de combustion principale 100 et la préchambre 200 sont mises en communication par un canal de transfert 300 dont l'extrémité 301 débout che dans la chambre principale 100 et dont l'extrémité 302 débouche dans la préchambre 200. La préchambre 200 se présente généralement comme une cavité délimitée par une partie supérieure approximativement sphérique raccordée à une partie inférieure approximativement tronconique, comme cela apparait à l'examen du dessin. Elle présente un plan de symétrie P dans lequel est situé l'axe 65 de la bougie. s 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 embou- chures 301, 302 et la bougie 60 d'axe 65 dans la préchambre 200 et par rapport au plan P de symétrie de la préchambre. Le canal de transfert 300 arrivant tan- gentiellement dans la préchambre 200, 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 pré- chambre 200 s'y comporte comme un corps étranger dont l'intrusion perturbe l'aérodynamique et le champ de vitesse au voisinage de l'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, on place la bougie dans la préchambre dans un plan P1 ou P2 qui est incliné d'un angle ' par rapport au plan de sy- métrie P de la préchambre (voir Fig.3). Comme dans le cas de la Fig.2, le plan de symétrie P considère est un plan parallèle a l'axe du piston et qui contient l'axe longitudinal 305 du canal de transfert 300. De préférence, l'inclinaison de la bougie 60 est telle que, si l'on considère une projection orthogonale sur un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre du moteur (par exemple plan diamétral de la préchambre), la trace de la bougie est complètement en dehors de la trace du débouché 302 du canal de transfert 300 dans la préchambre 200 (voir Fig.3). La position de la bougie dans le plan P1, ou P2- dont les traces sont clairement dessinées Fig.3, est déterminée de manière à avoir le meilleur compromis entre surface mouillée, perturbation aéro- dynamique et position de l'injecteur. L'invention permet d'organiser une bonne turbulence dans la préchambre tout en conservant une qualité satisfaisante de démarrage du moteur. Par ailleurs, cette meilleure organisation de la turbu- lence permet de réduire l'intensité de cette dernière et par là de perméabiliser le canal de transfert, c'est-à-dire d'y rendre plus facile l'écoulement du fluide, ce qui contribue à diminuer notablement la consommation spécifique. De plus, il n'y a pas lieu de prévoir d'investissement particulier pour l'usinage de la culasse, il suffit simplement de modifier l'orien- tation relative des outils par rapport à la pièce sur la machine usinant la culasse sans aucun autre chan- gement. Grâce à l'invention, on voit qu'il est non seulement possible d'obtenir un moteur fiable, mais de diminuer la consommation spécifique en carburant tout en satisfaisant aux normes anti-pollution de plus en plus sévères car les émissions de fumées et d'hydro- carbures imbrûlés sont notablement diminuées, sans qu'il soit nécessaire de recourir a des dispositifs auxiliaires complexes, coûteux et souvent mal adaptés aux moteurs automobiles. REVENDICATIONS 1. Moteur à allumage par compression compor- tant au moins un cylindre (30) et une préchambre (200) de turbulence o débouche un canal de transfert (300) qui relie la préchambre (200) au cylindre (30), cette préchambre présentant un plan de symétrie (P) et com- portant une bougie de préchauffage (60) qui y fait saillie, caractérisé en ce que ce la bougie (60) est centrée sur un axe qui forme un angle avec ce plan de symétrie (P) et en ce que cette bougie (60) est placée sur son axe (65) de manière à ce que son extrémité située à l'intérieur de la préchambre constitue le point le plus éloigné de ce plan de symétrie (P). 2. Moteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que dans une projection orthogonale sur un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre (30), la trace de la bougie (60) est en dehors de la trace de l'embouchure (302) du canal de transfert (300) dans la préchambre (200).