Brevet FR2829527A1 — publié le 20030314

Etat de la technique L'invention concerne un moteur à combustion interne à piston rotatif, notamment à section trochoïdale, dans un bloc moteur avec une surface enveloppe intérieure et un piston rotatif porté de manière excentrée en rotation sur un arbre excentré, et qui délimite avec la surface enveloppe intérieure, des chambres augmentant et diminuant de volume pendant la rotation du piston, ainsi qu'au moins un canal d'admission d'air pour aspirer l'air comburant, au moins un canal d'échappement pour expulser les gaz brûlés ainsi qu'une station d'injection de carburant avec au moins un injecteur logé dans la paroi enveloppe du canal d'admission d'air. On connaît un moteur à combustion interne à piston rotatif, par exemple, selon le document US 3.699. 929. Dans ce moteur, il est prévu une installation d'injection de carburant dans la chambre de travail pendant la phase de compression de l'air comburant. Le piston rotatif intègre un canal de tir dans lequel on injecte directement le carburant pour générer un mélange riche. Comme pour un moteur à turbulence ou à préchambre, on allume le mélange riche et on le conduit dans une autre chambre par un canal de débordement, pour la poursuite de l'oxydation et de l'expansion. Du fait du débordement, on a toutefois des pertes d'écoulement, gênantes et ainsi des inconvénients sur le plan de la combustion. Le document DE-OS 15 26 379 décrit le moteur à combustion interne à piston rotatif plongé dans un bloc moteur ayant une surface enveloppe intérieure et un piston rotatif monté à rotation sur l'excentrique d'un arbre excentrique ; le piston délimite avec la surface enveloppe intérieure des chambres qui augmentent ou diminuent pendant la rotation du piston. Il est également prévu un canal d'admission d'air pour aspirer l'air comburant et au moins un canal d'échappement pour expulser les gaz brûlés ainsi qu'une installation d'injection de carburant avec au moins un injecteur. Selon une première variante, l'injecteur est logé dans la paroi enveloppe du bloc moteur et en dehors du canal d'admission d'air ; l'injection de carburant se fait pendant la phase d'aspiration avec le canal d'admission d'air en liaison avec la chambre, dans la direction opposée à la direction d'admission d'air. Cela se traduit par une répartition très homogène du carburant dans l'ensemble de l'air aspiré dans la chambre ; cela suppose l'existence d'un mélange susceptible d'être allumé par la bougie d'allumage correspondant à une quantité de carburant relativement importante. De plus, l'injecteur n'étant pas éloigné de la bougie d'allumage, il est sollicité thermiquement et mécaniquement d'une manière relativement importante si bien qu'il faut le réaliser en une matière réfractaire, coûteuse ce qui se répercute de manière négative sur le coût de fabrication. Selon une seconde alternative du moteur à combustion interne à piston rotatif, connue, l'injecteur est logé dans la paroi enveloppe du canal d'admission d'air, essentiellement perpendiculairement à son axe central. Ainsi l'injection se fait directement dans le canal d'admission d'air, transversalement à la direction d'écoulement de l'air aspiré. On risque ainsi que des gouttelettes de carburant se déposent sur la paroi enveloppe du canal d'admission d'air. Avantages de l'invention. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un moteur à piston rotatif du type défini ci-dessus caractérisé en ce que le jet de l'injecteur est dirigé sans contact avec la paroi enveloppe du canal d'admission d'air essentiellement dans la direction d'écoulement de l'air aspiré et directement dans la chambre qui communique avec le canal d'admission d'air pendant la phase d'aspiration de l'air comburant. Ainsi, on évite d'une part les dépôts gênants de gouttelettes de carburant sur la paroi enveloppe du canal d'admission d'air. D'autre part, du fait des caractéristiques de la chambre d'aspiration, il se forme un nuage de mélange limité localement. Ce nuage est rattrapé par la compression du piston de rotation pour être ainsi transporté. Du fait de l'inertie du nuage de mélange et de la vitesse de rotation relativement élevée du piston rotatif, il n'y aura pas de diffusion du mélange dans la masse d'air en amont du piston rotatif selon son sens de rotation. On évite ainsi que le carburant ne se mélange de façon homogène avec toute la quantité d'air présente dans la chambre. Au contraire, il se produit une charge stratifiée en ce que le nuage de mélange enrichi est transporté par le piston rotatif qui tourne jusque vers la bougie d'allumage. Cela garantit l'allumage. Mais d'autre part, on ne peut avoir une combustion avec un mélange appauvri. Comme l'injecteur est logé dans la paroi enveloppe du canal d'admission d'air, il n'est soumis à aucune pression ou température élevées, ce qui permet de le fabriquer avec des matières plus avantageuses. Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, l'air comburant arrive dans les chambres du moteur à combustion interne à piston rotatif par le canal d'admission d'air non étranglé quel que soit le mode de fonctionnement. Comme le canal d'admission d'air n'est pas étranglé, on évite les pertes de charge et de remplissage, défavorables. Selon une autre caractéristique avantageuse, la pression d'injection se situe dans une plage de l'ordre de 4 x 105 Pa jusqu'à 5 x 105 Pa. En utilisant un niveau de pression relativement faible pour l'injection de carburant (injection basse pression) on aura une profondeur de pénétration du carburant, faible dans la chambre du fait de la faible impulsion d'injection. On évite ainsi un mélange homogène du carburant injecté avec l'air de la chambre et cela favorise le développement d'une charge stratifiée. Comme injecteur on utilise de préférence un injecteur à plusieurs trous habituel dans le domaine des moteurs à combustion interne à piston alternatif ; cet injecteur permet d'injecter, le carburant en formant avec l'air comburant un nuage de mélange qui s'allume de manière optimale. Dessin La présente invention sera décrite ci-après d'une manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - les 5 figures montrent un exemple de réalisation préférentielle d'un moteur à combustion interne à piston rotatif dans différents états de fonctionnement. Description de l'exemple de réalisation La figure 1 montre, selon une vue en coupe schématique, le mode de réalisation préférentielle d'un moteur à combustion interne à piston rotatif 1, pour des raisons d'échelle, seulement avec le bloc moteur 2 et un piston rotatif 4 tournant dans celui-ci. Le bloc moteur 2 a en section une surface enveloppe intérieure 6 engendrée par un courbe épitrochoïde à l'intérieur de laquelle tourne, par exemple dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, un piston rotatif 4 en forme de triangle curviligne. Les sommets du piston rotatif 4 forment avec la surface enveloppe intérieure trois chambres de travail 8,10, 12 qui se déplacent ; ces chambres sont délimitées par les arêtes d'étanchéité 14. La délimitation latérale, des chambres 8 10, 12 est faite par des parties latérales non représentées, fixées au bloc moteur 2. Le guidage du piston rotatif 4 est assuré par l'intermédiaire d'une ouver- ture cylindrique centrale 16 à denture intérieure qui roule sur un pignon 18. À la figure 1, le piston rotatif 4 est représenté dans une position dans laquelle une chambre 8 communique avec un canal d'admission d'air 20 débouchant sensiblement perpendiculairement dans la surface enveloppe intérieure 6 du bloc moteur 2. Le canal d'admission d'air 20 n'est pas étranglé c'est-à-dire que l'air comburant passe par un canal d'admission d'air 20 de section inchangée quel que soit l'état de fonctionnement. De plus dans la position représentée, une chambre 12 communique avec un canal d'échappement 22 pour expulser les gaz de combustion, comprimés pendant la phase précédente hors du boîtier 2. Une chambre intermédiaire 10 qui se trouve entre la chambre 8 et la chambre 12 dans le sens de rotation du piston rotatif 4, sert à la combustion du mélange carburant-air formé et comprimé préalablement. Dans chacune des trois chambres 8,10, 12, pendant une rotation du piston rotatif 4, on a un cycle complet de fonctionnement avec aspiration, compression, explosion et expulsion. Il est également prévu une installation d'injection de carburant 24 qui comporte au moins un injecteur basse pression 28 logé dans la paroi enveloppe 26 du canal d'admission d'air 20 ; la pression d'injection est égale ou supérieure à 4 x 105 Pa. L'injecteur 28 est fixé dans la paroi enveloppe 26 du canal d'admission d'air 20 de façon que sa buse 30 soit entourée complètement par la surface périphérique radiale intérieure et que son jet d'injection 32 soit dirigé sans contact avec cette surface périphérique, essentiellement dans la direction d'écoulement de l'air d'admission, directement dans la chambre d'aspiration 8 qui communique en phase d'aspiration de l'air comburant avec le canal d'admission d'air 20. Il se forme ainsi un mélange carburant-air dans la chambre d'aspiration 8 sous la forme d'un nuage de mélange local 34 représenté par une surface noire à la figure 2. La commande de la charge du moteur à combustion interne à piston rotatif 1 se fait par l'importance du nuage de mélange 34 c'est-à-dire la quantité de carburant injecté. Le nuage de mélange 34 est séparé ensuite du canal d'admission d'air 20 lors de la poursuite de la rotation du piston rotatif 4 et il est transporté par l'arête d'étanchéité 14 du piston rotatif 4 appliqué le long de la surface enveloppe intérieure 6 du bloc moteur 2 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, par la rotation du piston 4. Le mélange et la diffusion du carbu- rant dans la masse d'air en amont du nuage de mélange 34 selon le sens de rotation du piston rotatif ne se produit toutefois pas car la vitesse de rotation du piston 4 est plus grande que la vitesse de diffusion du carburant dans l'air. Lors la poursuite de la rotation du piston 4 arrivant dans la position représentée aux figures 3 et 4, le volume de la chambre 8 qui transporte le nuage de mélange 34 diminue si bien que le nuage de mélange 34 lui-même est également comprimé. Lorsque le nuage de mélange comprimé 34 a atteint la bougie 36 associée à la paroi enveloppe 6 (figure 5) il y a allumage suivi de l'explosion du mélange combustible qui entraîne le piston rotatif 4 dans une position dans laquelle la chambre 8 communique avec le canal d'échappement 22 pour expulser les gaz de combustion. REVENDICATIONS 1 ) Moteur à combustion interne à piston rotatif (1), notamment à section trochoïdale, dans un bloc moteur (2) avec une surface enveloppe intérieure (6) et un piston rotatif (4) porté de manière excentrée en rotation sur un arbre excentré, et qui délimite avec la surface enveloppe intérieure (6), des chambres (8,10, 12) augmentant et diminuant de volume pendant la rotation du piston, ainsi qu'au moins un canal d'admission d'air (20) pour aspirer l'air comburant, au moins un canal d'échappement (22) pour expulser les gaz brûlés ainsi qu'une station d'injection de carburant (24) avec au moins un injecteur (28) logé dans la paroi enveloppe (26) du canal d'admission d'air (20), caractérisé en ce que le jet de l'injecteur (28) est dirigé sans contact avec la paroi enveloppe (26) du canal d'admission d'air (20) essentiellement dans la direction d'écoulement de l'air aspiré et directement dans la chambre (8) qui communique avec le canal d'admission d'air pendant la phase d'aspiration de l'air comburant. 2 ) Moteur à combustion interne à piston rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air comburant arrive dans les chambres (8, 10, 12) par un canal d'admission d'air (20) non étranglé quel que soit l'état de fonctionnement. 3 ) Moteur à combustion interne à piston rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur (28) est un injecteur basse pression dont la pression d'injection est égale ou supérieure à 4 x 105 Pa. 4 ) Moteur à combustion interne à piston rotatif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'injecteur (28) est un injecteur à plusieurs orifices. 5 ) Moteur à combustion interne à piston rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande de la charge se fait par la quantité de carburant injectée.