Moteur à combustion interne pour hydrocarbures liquides injectés, sans le secours d'air de pulvérisation, dans l'air réchauffé par une haute compression. La. présente. invention est relative à la classe des moteurs à combustion interne pour hydrocarbures liquides dans lesquels ces hy drocarbures sont injectés sans le secours d'air de pulvérisation et ce dans<B>là</B> chambre de combustion dont l'air est devenu chaud par sa haute compression.
Le moteur à combus tion interne qui fait l'objet de cette invention comporte une pompe de gavage en air de combustion pour le cylindre moteur, permet tant de donner à la chambre de combustion de celui-ci une capacité plus grande que clans un moteur ordinaire, un injecteur-pulvérisa- teur mécanique, associé au cylindre moteur et dont la partie d'injection est disposée pour être alternativement traversée par un hydro carbure liquide et par de l'eau pour réaliser la combustion en présence d'eau et maintenir en même temps la propreté constante de l'in jecteur-pulvérisateur_ et des moyens pour maintenir le combustible liquide et l'eau à in jecter constamment sous une très haute pres sion élastique.
Le dessin annexé .représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2, qui sont toutes deux simplement schématiques, montrent, respec tivement en coupe axiale verticale transver sale à l'axe de son; vilebrequin et en coupe axiale verticale suivant ledit axe, un moteur Diesel monocylindrique, vertical et à deux temps, établi suivant l'invention;
Les fig. 3 et 4, qui, elles, ne sont plus schématiques, de même que les suivantes montrent, de manière semblable aux deux précédentes (la seconde correspondant à. la coupe suivant 3-3 fig. 6). un moteur de même espèce que celui que les fig. 1 et 22 ne montrent que schématiquement; Les fig. 5, 6 et 7, qui sont à plus grande échelle de même que les suivantes, montrent, respectivement en vue de face, en vue moitié en plan et moitié en coupe horizontale sui vant 6---6 fig. 5 et en vue par en clessouF#, la culasse dudit moteur;
La fig. 8 montre, cri coupe suivant 8-8 fïg. 4, la pompe de gavage en air dudit inu- teur; La fig. 9 en montre, en coupe suivant 9-10 fig. 3, un arbre à cames de ce moteur.
Les fi-. 10, 11 et 12 en montrent, respee- tivement en coupe suivant 9-10 fig.. 3, cri coupe suivant 11-1l fig. 10 et 1.2 et en coupe suivant 12-12, fig. 11, 1111 système de pompes d'alimentation en liquides, Les fig. 13 et 1.1. enfin, montrent, l'une, le tracé de l'un des organes du moteur des fil-. 3 et .l, l'autre le tracé des cames de son arbre à cames.
Les moteurs représentés sur le dessin fonctionnent en deux temps. Ils comportent des moyens pour fournir a.11 moteur alterna tivement du combustible liquide et de l'eau servant de réfrigérant.
Sur les fig. 1 et 2, a b c <I>et</I> d désignent. respectivement, un cylindre moteur vertical, un piston moteur, un vilebrequin et un vo lant. agencés pour laisser, au point mort haut du piston, une chambre de combustion plus ,grande qu'il n'est d'usage dans les moteur Diesel ordinaires. La forme de la, chambre de combustion est, de préférence, adaptée -à l,î forme du brouillard que projette l'in,jec- teur-pulvérisateur mécanique utilisé.
Ce moteur comporte, à côté du cylindre moteur n, une pompe de gavage en air per mettant a.11 piston moteur b de commencer sa course de compression en agissant sur de l'air déjà partiellement comprimé. Sur la. fin-. 2, on voit un coude supplémentaire du vilebrequin agissant par une bielle sur un piston t' coulissant dans le cylindre <I>t</I> de la pompe de gavage. dont la, soupape d'admis sion t4 est placée dans ledit piston. <I>t'.</I> La.
soupape de transvasement t\, s'ouvrant vers 1n cylindre moteur a, est montrée sur la, fig. 2 comme soupape commandée par une tige r et ce à. partir d'une came rota:tic-e u. placée sur un arbre 1 (fig. 2) tourillonné an sommet du eviindre et entraîné par un arbre de trans mission approprié 1'.
L'air de gavage entre dans le cylindre a par des lumières n pla cées plus près de la chambre de combustion que les lumières d'échappement (c qui don- nent dans la. buse d'échappement a'. Avec cette disposition la surcompression préalable peut s'établir correctement.
L'injecteur-pulv érisateur rnécaniquf, com prend une pièce femelle f à surface interne conique, à pointe tournée vers le piston mo teur, ci; une pièce mâle f remplissant exac tement ladite pièce femelle et. dans la sur face ext; rrie de ladite pièce mâle il existe une rainure ou gorge hélicoïdale g fermée vers le dehors et aboutissant dans la. cham bre de combustion. Le combustible liquide sous pression est. amené par un earial à un certain point de la gorge g.
Un peu plus loin de la terminaison libre de ladite gorge, donc en amont. débouche un canal d'eau. L'arrivée de l'un et l'autre liquide est com mandée par des aiguilles le' et k\ (fig. 1), elles-mêmes commandées par des nez ii' et ir\ prévus sur la surface de deux corps dr@ cames cylindriques m' et in'.
Les deux liquides à. injecter sent < @ons- tamment maintenus sous une très haute pres sion élastique. La: fig. 1. montre, comme exemple schématique. deux bouteille;
Ii.' et h.= comprenant un coussin de gaz agissant. comme ressort, l'origine des tuyaux .j' <I>et</I> j\ allant vers le moteur étant placée au-dessous de ce ccussin. ('f5 bouteilles sont alimentées, l'une par de l'eau, l'autre par le liquide com bustible, au moyen de pompes à piston, aspi rantes et foulantes,
de disposition telle due leur débit diminue automatiquement dès due la. résistance opposée à leur piston dépasse une certain(- force, ce qui équivaut a.11 main- tien d'une pression constante dans les doux bouteilles<I>la'</I> et M.
Sur la fit,,,. 1, les deux pompes à liquide utilisées sont identiques, la pompe gra.uche seule sera décrite dans ce qui, suit. La pompe comporte un cylindre q' dans lequel coulisse un plongeur q", qu'un ressort q2' pous- constamment vers le dehors pour lui faire ac complir sa course d'aspiration.
L'intérieur dudit cylindre q' possède dans une chapelle latérale tc' une soupape d'aspiration iv" et une soupape de refoulement w" s'ouvrant vers la bouteille h'. Le débit,de la, pompe est assuré :comme suit: Un levier oscillant pousse le plongeur q\ penchait sa course de refoulement. Ce levier r', oscillant autour d'un pivot, est commandé par un excentrique s' calé sur l'arbre de commande s".
Un res sort convenablement taré s' est placé sur la, tige s12 de la bielle de l'excentrique s' et l'ex trémité dudit levier r' est entraînée par une douille r" susceptible de glisser sur la tige s12 et ce au moment, où la. résistance opposée par le plongeur q" est assez forte pour que le ressort s'3 se comprime et diminue, voire supprime, ainsi là ,course dudit plongeur.
Les quantités de liquide injectées (eau et combustible) sont réglées par un régulateur représenté -en fig. 2 sous la forme d'un régu lateur centrifuge p susceptible de déplacer amalement les cames d'injection nyt' et mt2 dont les nez sont de nature à déterminer des durées d'injection variables pour chaque posi tion axiale des cames. De préférence, on s'ar range pour que l'aiguille pour l'eau 7e' s'ou vre un peu avant la fermeture de l'aiguille pour le combustible k 1, -de façon à entretenir une coulée continue de liquide à, travers l'in jecteur-pulvérisateur.
Le moteur représenté sur les fig. 3 à 14 ne se distingue de celui représenté sur les fig, 1. et 2 que par des détails qu'il suffira d'indiquer sommairement, d'autant plus qu'il y a correspondance entre les lettres de réfé rence utilisées. La description qui suit se rapporte aux fig. 3 à 14.
La chambre de combustion est conique et son angle de conicité correspond à celui du cône de l'injecteur-pulvérisateur (fig. 3 et 4). le sommet de son cône étant opposé à celui de l'injecteur-pulvérisateur; elle offre ainsi une forme de volume qui sera bien remplie par le brouillard sortant de l'injecteur-pul- vérisateur.
Une pompe de gavage en air de combus tion alimente le cylindre moteur par sa cu lasse et ce au moyen d'une soupape comman- dée t2 (fig. 4) dont le siège ct constitue la lumière de gavage pour l'entrée de l'air de gavage, t3 étant le tuyau de transvasement reliant ladite soupape t2 à la soupape de re foulement de la pompe de gavage.
(La. fig. î montre tout particulièrement la lumière de gavage ct et le tuyau de transvasement t'.) Le cylindre t de la pompe de gavage -et son piston t' sont bien visibles sur la fig. 4. La soupape d'aspiration de la pompe -de gavage, désignée par t4 est commandée; elle est mon trée sur la fig. 8.
La même figure montre la soupape de refoulement t2 qui est automa tique et s'ouvre dans: le tuyau de transvase ment t3. Des deux aiguilles qui commandent l'é- -coulement du combustible et de l'eau sous pression dans l'inj.ecteur-pulvéiisateur, on ne peut avoir sur la fig. 3 qu'une seule aiguille, celle du combustible, désignée par 7c'. Elle est logée -clans une -cavité il.
L'autre aiguille, celle pour l'eau, est logée parallèlement à la première, clans une autre cavité cylindrique i2. On voit ces deux cavités<I>i' et</I> i2 sur les fig. 5 et 6.
La commande des deux aiguilles paral lèles s'effectue à partir d'un arbre de com mande situé dans le haut du carter ainsi que le montre nettement la fig. 3, où la tige o' commande l'aiguille k'. La fig. 9 montre la disposition de la, commande qui comprend un arbre rotatif 1, qui entraîne les quatre cames suivantes: la came nt actionne. par la tige<I>v,</I> la. soupape de gavage t2 placée dans la. paroi de la chambre de combustion.
La came t6 actionne, par la tige t5, la. soupape d'aspira tion t' de la. pompe de gavage. Les deux aiguilles<I>k'</I> et k2 sont actionnées par des tiges <I>o'</I> et o2, elles-mêmes actionnées par les nez n' et n2 que porte une douille montée à clavette longue,
cette douille étant coulissa ble sur l'arbre b et portant les deux .corps de came cylindrique 7n' et mat, le régulateur dé plaçant cette douille axialement pour modi fier l'action des nez. 7t1 et rte dont la, construc- tioü est indiquée sommairement par la fig. 14. Cette figure permet de saisir que l'injec tion d'eau (nez n2) suit toujours i;
,mmédiate- ment l'injection du combustible (nez n') on même commence un peu avant la. fin de l'in jection du combustible. La. fi,. 13 montre la surface (développée en plan) de la, pièce mâle j' de l'injecteur-ptilvérisateur, sur la quelle on voit bien, que l'entrée de l'eau,dans la gorge g (orifice g2) est située plus loin de la sortie de cette gorge g (plus en amont) que l'entrée du combustible (orifice g')
. (les orifices g' et g2 sont, en outre, bien vi sibles sur la, fïig. G qui indique l'amenée tan gentielle des liquide.
Les pompes d'alimentation pour l'eau et pour le combustible sous pression sont com mandées par un arbre désigné par #"--s2' et visible par exemple sur la fi-. 11. Cet arbre #"- <B>3</B>21 est entraîné par une roue libre (par des cliquets) au moyen d'une roue pour vis sans fin. La fig. 10 montre ces cliquets et la roue à rochet y sur laquelle ils agissent.
L'arbre s"-s2' porte deux excentriques ou (cames s' et s2 (fig. 11) pour agir sur des poussoirs r" et r' qui sont, destinés à action ner les plongeurs .des pompes. La pompe pour le combustible (qui est identique à la pompe pour l'eau) est représentée sur la fig. 12. On remarque l'excentrique s', le poussoir ri' qui agit sur un levier oscillant )-'; ce dernier pousse le plongeur q".
Le réglage .du débit est obtenu du fait que le point d'appui du le vier oscillant r' est arrangé pour pouvoir cé der dès que la pression requise sur le plon geur est atteinte. A cet effet, le point de pivotement central dudit levier r' se trouve sur une tige coulissable et soumise. à l'in fluence d'un ressort taré s\ d'une façon que cette tige peut céder et par là diminuer, voire supprimer, la course du plongeur g". Le fonctionnement du dispositif correspond à ce lui du dispositif des fig. 1. et 2, seuls les moyens utilisés diffèrent.
Un encliquetage (roue à rochet y, fig. 11 et 10) est prévu pour que l'on puisse agir à la main sur les pompes pendant que le moteur est à l'arrêt. II suffit d'appliquer une manivelle à main sur l'extrémité libre carrée (g', fi-.<B>11)</B> de l'arbre commandant les pompes.
Quant ait régulateur, il peut être quel conque, pourvu qu'il déplace axialement la douille ria'-r)t,2 (fig. 9). La, fig. 3 montre un levier à main p) susceptible (l'effeetuci- ce déplacement axial; mais la douille pourrait tout aussi bien être- déplacée par un régulateur automatique.
Si clans les moteurs décrits, on elioisit cor rectement les calages respectifs des diverses parties actives (choc que pourra toujours réaliser, on ne peut. plus aiséniciit, tout bommu de l'art), le fonctionnement aura lieu comme suit, étant supposé qu'il a été lancé (auquel effet on pourra. avoir recours à toutes dis positions appropriée;
) et qu'on l'examine au moment. où, son piston b étant arrivé à bas (le course, ce piton remonte.
Aussitôt le., lumières d'échappement <I>ri'</I> obturées par le. piston 1), la soupape de ga- vage 12 est tiinené(1 < < . se lever et il est ainsi introduit dan:
le cylindre (par la pompe 1) la. quantité (l'air voulu(, pour que, quand l(# piston b arrive aux environs de sa fin (le course supéri(=ur(-, la (@oinpression volumétri- que de cette même quantité d'air soit suffi sante pour permettre l'auto-inflammation du mélange qu'on va constituer avec (:11e.
Le piston allant arriver à sa dite fin de course supérieure, il est donné lieu ii l'injec- tion cl'hydrocai'1)iir(-. et, la compression deve nant de plus en plus forte. le mélange ob tenu est amené à s'enflammer et. à brûler, cela tandis que l'injection d'hydrocarbur(@ continue.
Puis, siiôl- que l'injection d'hydrocarbure est terminée, ou pendant qu'elle se termine. il se produit l'injection d'eau ay a.nt les ef fets suivants:
D'une pari. élimination totale de dedans l'injecteur de toute trace d'"hydrocarbure, donc suppresio)i dit risque que de semblables traces se transforment simplement en ma tières charbonneuses et. que celles-ci n5ob- turent ledit injecteur; d'autre part, combus- l;
ion de la sorte r1'éinulsion constiuée par la petite quantité d'hydrocarbure qui était res tée dans l'injecteur et les première: partie de l'eau injectée et a@-:int servi à l'éliminer.
donc prolongation (l(@ la durée de la combus- tion; et, d'autre part encore, transformation de la quantité d'eau injectée en supplément auxdites premières parties de cette eau en de la vapeur d'eau, donc, d'un côté, et vu les frigories produites par la vaporisation de cette dernière quantité d'eau, possibilité con férée, aux parties du combustible utilisé qui n'avaient pas encore brûlé, clé brûler inté gralement et ce sans qu'il en résulte une élé vation de température exagérée, et, de l'autre côté,
et vu le fait de la tendance de ladite vapeur d'eau à se maintenir au-dessus des gaz brûlés, possibilité conférée à. ces der niers clé s'échapper ensuite dans de meilleures conditions, le tout ayant lieu pendant que le piston se trouve chassé vers le Bade sa course.
Enfin, et lorsque le piston est, redescendu assez 'bas pour démasquer les lumières<B>d,</B> il y a, échappement par celles-ci et. ce de la ma jeure partie, sinon de la totalité, des gaz hrîilés que refoule en quelque sorte la vapeur d'eau. Le, piston remonte après cela. et. le jeu d'opérations se reproduit comme pr6cédem- meut.
Il est avantageux d'avoir recours, en plus (les dispositions susindiquées, à des disposi tions supplémentaires, telles que celles que voici.
Choix pour le serpentin de la gorge. de l'injecteur-pulvérisateur conique d'une courbe hélicoïdale soit à pas -constant, soit à pas! pro gressif, l'augmentation de cc pas pouvant être régulière ou non.
Etablissement tel, des cames -na' et ïïe, que leurs parties actives ou nez W<I>et</I> w que montrent les fi-. \? et. 14 soient déplacées de concert selon leur axe, les durées d'ouverture des deux aiguilles<I>fie'</I> et k= restent toujours proportionnelles et puissent elles-mêmes être modifiées à volonté.
Utilisation, comme eau pour l'injection d'eau, d'eau distillée, cela de manière à sup primer tout risque de transformation d'im puretés de ladite eau en matières susceptibles d'obturer l'injecteur, cette eau distillée pou vant être obtenue, avantageusement, en em pruntant, au moteur, et en particulier à son échappement, la chaleur nécessaire à sa distil lation.
Emploi, en plus de l'hydrocarbure pour l'alimentation normale, d'un hydrocarbure phis facilement inflammable que celui-ci. qui pourra être introduit dans le cylindre moteur par- le même injecteur pulvérisateur, au moyen d'une gorge supplémentaire de ce lui-ci, ou par un injecteur séparé.