FR2763638A1 - Moteur a combustion interne de type a allumage par etincelle avec chambre de sous-combustion - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose un moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle avec chambre de sous-combustion, dans lequel la quantité de carbure d'hydrogène rejetée est moindre et qui permet d'obtenir un rendement élevé. Le moteur à combustion interne (1), comprend la chambre de sous-combustion (17) qui communique avec une chambre de combustion principale (16), un moyen d'injection de gaz de mélange (18) destiné à injecter par intermittence un gaz de mélange dans la chambre de sous-combustion (17) et un moyen d'allumage agencé dans la chambre de sous-combustion (17). La chambre de sous-combustion (17) est excentrée latéralement à partir d'un axe longitudinal de la direction d'injection du moyen d'injection de gaz de mélange (18) et elle est mise en communication avec la chambre de combustion principale (16).
Description
MOTEUR A COMBUSTION INTERNE DE TYPE A ALLUMAGE PAR
ETINCELLE AVEC CHAMBRE DE SOUS-COMBUSTION
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle comprenant une chambre de sous-combustion dans laquelle un gaz de mélange ayant un rapport air-carburant adapté à un état de fonctionnement du moteur sur une large plage de fonctionnement du moteur est introduit dans une chambre de combustion ; la quantité de carbure d'hydrogène rejetée est moindre et il offre un rendement élevé en fonctionnement.
ETINCELLE AVEC CHAMBRE DE SOUS-COMBUSTION
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle comprenant une chambre de sous-combustion dans laquelle un gaz de mélange ayant un rapport air-carburant adapté à un état de fonctionnement du moteur sur une large plage de fonctionnement du moteur est introduit dans une chambre de combustion ; la quantité de carbure d'hydrogène rejetée est moindre et il offre un rendement élevé en fonctionnement.
Techniaue antérieure
On connaît un moteur à combustion interne dans lequel le gaz introduit est agencé en couches à l'intérieur d'une chambre de combustion, allant d'un gaz de mélange riche à un gaz de mélange pauvre dans un état de fonctionnement à faible charge d'un moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle le gaz de mélange riche est allumé par une bougie, de sorte que le gaz de mélange ayant un rapport aircarburant moyen ou pauvre est entièrement allumé d'une façon telle qu'aucun gaz non encore allumé n'est produit (se référer au bulletin officiel de publication du brevet japonais NO Sho 47-43368).
On connaît un moteur à combustion interne dans lequel le gaz introduit est agencé en couches à l'intérieur d'une chambre de combustion, allant d'un gaz de mélange riche à un gaz de mélange pauvre dans un état de fonctionnement à faible charge d'un moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle le gaz de mélange riche est allumé par une bougie, de sorte que le gaz de mélange ayant un rapport aircarburant moyen ou pauvre est entièrement allumé d'une façon telle qu'aucun gaz non encore allumé n'est produit (se référer au bulletin officiel de publication du brevet japonais NO Sho 47-43368).
Dans le cas du moteur à combustion interne décrit dans le bulletin officiel susmentionné, une chambre d'accumulation de pression remplie d'air pressurisé, une chambre de sous-combustion, une chambre de combustion principale, une ouverture de communication pour faire communiquer entre elles la chambre de souscombustion et la chambre de combustion principale, et une soupape en champignon mettant en communication la chambre d'accumulation de pression et la chambre de sous-combustion d'une façon telle qu'elles peuvent être ouvertes ou fermées sont agencées sur un axe linéaire, le gaz de mélange dans la chambre d'accumulation de pression étant injecté dans la chambre de souscombustion au travers de la soupape en champignon relâchée lorsqu'un piston arrive près d'un point mort supérieur.
Problèmes pue l'invention srosose de résoudre
Le moteur à combustion interne décrit dans le bulletin officiel de publication du brevet japonais NO
Sho 47-43368 présente un inconvénient en ce sens que le gaz de combustion à l'intérieur de la chambre de souscombustion ne génère pas de flux tourbillonnaire mais peut facilement y être stationnaire ; un balayage n'est pas réalisé de manière suffisante pour créer un état de combustion plus homogène dans une plage de fonctionnement à charge élevée qu'un état de combustion laminaire dans la plage de fonctionnement à faible charge en particulier ; le gaz de mélange n'est pas homogène et on atteint difficilement une forte puissance souhaitée du fait que l'ouverture de communication mettant en communication la chambre de sous-combustion avec la chambre de combustion principale et une partie centrale de la chambre de sous-combustion sont agencées sur un axe longitudinal central de la soupape en champignon.
Le moteur à combustion interne décrit dans le bulletin officiel de publication du brevet japonais NO
Sho 47-43368 présente un inconvénient en ce sens que le gaz de combustion à l'intérieur de la chambre de souscombustion ne génère pas de flux tourbillonnaire mais peut facilement y être stationnaire ; un balayage n'est pas réalisé de manière suffisante pour créer un état de combustion plus homogène dans une plage de fonctionnement à charge élevée qu'un état de combustion laminaire dans la plage de fonctionnement à faible charge en particulier ; le gaz de mélange n'est pas homogène et on atteint difficilement une forte puissance souhaitée du fait que l'ouverture de communication mettant en communication la chambre de sous-combustion avec la chambre de combustion principale et une partie centrale de la chambre de sous-combustion sont agencées sur un axe longitudinal central de la soupape en champignon.
Par ailleurs, puisque la chambre de sous-combustion est de forme sensiblement cylindrique, le carburant dans le gaz de mélange est injecté en cane de la soupape en champignon jusque dans la chambre de souscombustion de forme sensiblement cylindrique, l'ouverture de la soupape en champignon étant considérée comme un sommet ; il peut donc adhérer à la surface de la paroi de la chambre de sous-combustion et produire aisément de la suie ; le gaz de mélange n'est pas suffisamment en contact avec l'électrode au niveau de la bougie, ce qui produit à cet endroit un allumage irrégulier.
Movens et actions pour résoudre le problème
La présente invention concerne un perfectionnement du moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle avec chambre de sous-combustion, surmontant divers inconvénients tels que ceux décrits ci-avant, qui comprend une chambre de sous-combustion communiquant avec une chambre de combustion principale, un moyen d'injection de gaz de mélange pour injecter directement et par intermittence un gaz de mélange dans la chambre de sous-combustion, et un moyen d'allumage agencé dans la chambre de sous-combustion, caractérisé en ce que la chambre de sous-combustion communique avec la chambre de combustion principale en un emplacement excentré par rapport à un axe longitudinal d'une direction d'injection du moyen d'injection de gaz de mélange.
La présente invention concerne un perfectionnement du moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle avec chambre de sous-combustion, surmontant divers inconvénients tels que ceux décrits ci-avant, qui comprend une chambre de sous-combustion communiquant avec une chambre de combustion principale, un moyen d'injection de gaz de mélange pour injecter directement et par intermittence un gaz de mélange dans la chambre de sous-combustion, et un moyen d'allumage agencé dans la chambre de sous-combustion, caractérisé en ce que la chambre de sous-combustion communique avec la chambre de combustion principale en un emplacement excentré par rapport à un axe longitudinal d'une direction d'injection du moyen d'injection de gaz de mélange.
La présente invention, telle que définie ci-dessus est telle que le gaz de mélange injecté par le moyen d'injection de gaz de mélange ne soit pas agité par du gaz s'écoulant à partir de l'intérieur de la chambre de combustion principale, mais soit formé en un flux laminaire allant d'un gaz de mélange riche à un gaz de mélange pauvre ; le gaz de mélange est allumé de manière certaine au niveau de l'électrode de la bougie où se trouve le gaz de mélange riche et en même temps, sa flamme est transmise au gaz de mélange pauvre ; le gaz introduit entièrement maintenu à l'état pauvre peut être allumé facilement et de manière certaine, ce qui permet de réduire suffisamment la production de carbure d'hydrogène.
Dans une plage de fonctionnement à charge élevée, le gaz de mélange à l'intérieur de la chambre de souscombustion augmente brusquement et se heurte au flux de balayage entré par l'intérieur de la chambre de combustion principale jusque dans la chambre de souscombustion et, en même temps, un flux tourbillonnaire est généré sous l'effet du caractère relativement excentré du flux de gaz de mélange injecté à partir du moyen d'injection de gaz de mélange et du flux de balayage qui entre dans la chambre de sous-combustion par l'ouverture de communication entre la chambre de combustion principale et la chambre de souscombustion ; le gaz de mélange et le gaz de balayage sont mélangés de façon homogène, et le gaz d'alimentation relativement riche peut être allumé de manière stable et certaine, ce qui permet d'atteindre aisément une puissance élevée.
Dans ce cas, aucun composant spécial n'est nécessaire et on peut atteindre à faible coût le degré de performance souhaité.
Dans une forme de réalisation préférée, le moyen d'injection de gaz de mélange comprend une chambre d'accumulation de pression adjacente à ladite chambre de sous-combustion et dans laquelle de l'air pressurisé est introduit, une soupape d'ouverture ou de fermeture pour mettre en communication ladite chambre d'accumulation de pression et ladite chambre de souscombustion dune façon telle qu'elles peuvent être ouvertes ou fermées, et une soupape d'injection de carburant pour injecter du carburant dans ladite chambre d'accumulation de pression. Il est alors possible d'effectuer une injection aisée du gaz de mélange par le moyen d'injection de gaz de mélange à l'intérieur de la chambre de sous-combustion en surmontant une pression dans la chambre de souscombustion au moment de l'injection du gaz de mélange.
De préférence, la soupape d'ouverture ou de fermeture est une soupape en champignon. Le gaz de mélange peut ainsi être injecté en cône de façon homogène dans la chambre de sous-combustion avec le minutage souhaité.
Avantageusement, la chambre de sous-combustion est alors de forme allongée et divergente en au moins une section longitudinale le long d'un axe central longitudinal de ladite soupape en champignon. Le gaz de mélange injecté à partir du moyen d'injection de gaz de mélange peut alors être dispersé dans la chambre de sous-combustion sans qu'il adhère localement et notablement à la surface de la paroi de la chambre de sous-combustion.
En outre, de préférence la soupape d'ouverture ou de fermeture et ladite chambre de sous-combustion sont agencées en série sur un axe linéaire, une paroi d'impact est formée à partir d'une surface latérale de la chambre de sous-combustion vers une ouverture de communication excentrée prévue entre ladite chambre de combustion principale et ladite chambre de souscombustion, et un moyen d'allumage est agencé au niveau de la surface latérale de sous-combustion de ladite ouverture de communication excentrée à partir d'une surface latérale de la chambre de combustion vers une ouverture de communication excentrée prévue entre ladite chambre de combustion principale et ladite chambre de sous-combustion et un moyen d'allumage est agencé au niveau de la surface latérale de souscombustion de ladite ouverture de communication excentrée. Le gaz de mélange injecté dans la chambre de sous-combustion et introduit dans la chambre de combustion principale est ainsi appliqué avec une caractéristique directionnelle, ce qui permet d'éviter à l'avance une décharge du gaz de mélange à travers l'orifice d'échappement ou la soupape d'échappement et, en même temps, de former aisément l'ouverture excentrée décrite précédemment. Le gaz de mélange injecté à partir du moyen d'injection de gaz de mélange peut donc être dirigé vers le moyen d'allumage de façon à effectuer une combustion stable.
Par ailleurs, avantageusement, une surface latérale dans ladite chambre de sous-combustion près de ladite ouverture de communication excentrée est inclinée selon un grand angle par rapport à une direction d'agencement de ladite soupape d'ouverture ou de fermeture et de ladite chambre de sous-combustion et une surface opposée de ladite chambre de sous-combustion au niveau d'une surface latérale proche de l'ouverture de communication excentrée est inclinée d'un petit angle par rapport à ladite direction d'agencement. Le gaz de mélange injecté à partir du moyen d'injection de gaz de mélange dans la chambre de sous-combustion et projeté contre la paroi d'impact peut alors être guidé en douceur vers l'ouverture de communication entre la chambre de sous-combustion et la chambre de combustion principale pour être ensuite introduit dans la chambre de combustion principale.
Par ailleurs, de préférence, la chambre de souscombustion est de forme divergente selon un angle d'inclinaison non symétrique à mesure qu'elle s'approche de ladite chambre de combustion principale le long d'un axe d'injection longitudinal dudit moyen d'injection de carburant, une paroi d'impact fait saillie à partir d'un bord aval de la surface latérale à inclinaison progressive de la chambre de souscombustion progressivement inclinée par rapport à l'axe longitudinal d'injection dudit moyen d'injection de carburant le long d'un bord aval de la surface latérale à forte pente de la chambre de sous-combustion fortement inclinée, et un moyen d'allumage est agencé au niveau de ladite surface latérale à forte pente de la chambre de sous-combustion. Le gaz de mélange injecté à partir du moyen d'injection de gaz de mélange est ainsi projeté contre la paroi d'impact sans adhérer localement en grande quantité à la surface de la paroi de la chambre de sous-combustion ; ensuite, le gaz de mélange peut être introduit en douceur par l'ouverture de communication entre la chambre de sous-combustion et la chambre de combustion principale dans la chambre de combustion principale et, en même temps, le gaz de mélange peut alors être autant que possible mis en contact avec l'électrode au niveau de la bougie et être allumé de manière certaine.
En outre, l'ouverture de communication entre ladite chambre de combustion principale et la chambre de souscombustion a une forme allongée latéralement dans une direction croisant à angle droit une direction d'inclinaison des surfaces latérales à pentes forte et progressive de ladite chambre de sous-combustion, la surface supérieure de ladite chambre de combustion principale fait saillie à partir de ladite ouverture de communication vers ladite direction allongée latéralement, une partie du gaz de mélange injecté de ladite chambre de sous-combustion vers ladite chambre de combustion principale à travers ladite ouverture de communication s'écoule en flux tourbillonnaire vers un axe central de l'alésage. Il est ainsi possible de générer un flux tourbillonnaire dans le gaz de mélange à l'intérieur de la chambre de combustion principale le long d'un axe central de l'alésage et d'obtenir un état de combustion plus élevé.
Par ailleurs, le moteur à combustion interne est avantageusement un moteur à combustion interne à deux temps (appelé ci-après "moteur à combustion interne à deux temps" selon la dénomination habituelle dans cette technique) où une décharge du gaz peut facilement se produire, de façon à réduire une quantité rejetée de carbure d'hydrogène contenu dans les gaz d'échappement et, en même temps, à améliorer sa puissance ainsi que son rendement.
Brève description des dessins
On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatif, des modes de réalisation préférés de l'invention, en se référant aux dessins annexés.
On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatif, des modes de réalisation préférés de l'invention, en se référant aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en plan de dessus schématique qui représente un mode de réalisation préféré d'un moteur à combustion interne à deux temps de type à allumage par étincelle avec chambre de souscombustion selon la présente invention.
La figure 2 est une vue en coupe prise le long d'une ligne II-II sur la figure 1.
La figure 3 est une vue arrière en coupe longitudinale prise le long d'une ligne III-III sur la figure 2.
La figure 4 est une élévation latérale en coupe longitudinale prise le long d'une ligne IV-IV sur la figure 2.
La figure 5 est un diagramme caractéristique qui représente la synchronisation de l'injection d'air pressurisé et de carburant dans le mode de réalisation préféré représenté sur la figure 1 en fonction de la variation d'une pression effective moyenne indiquée.
La figure 6 est un diagramme caractéristique qui représente la quantité de carbure d'hydrogène rejetée dans le mode de réalisation préféré représenté sur la figure 1 et la quantité de carbure d'hydrogène rejetée dans un moteur à combustion interne selon la technique antérieure en fonction de la variation d'une pression effective moyenne indiquée.
La figure 7 est une élévation latérale en coupe longitudinale qui représente un autre mode de réalisation préféré de la présente invention.
La figure 8 est une élévation latérale agrandie en coupe longitudinale qui représente une partie importante représentée sur la figure 7.
La figure 9 est une vue telle qu'observée au niveau d'une flèche IX sur la figure 8.
La figure 10 est une vue en coupe dont les parties (A), (B), (C) et (D) sont prises le long de chacune des lignes A-A, B-B, C-C et D-D sur la figure 8, respectivement.
La figure 11 est une vue en perspective qui représente une partie importante représentée sur la figure 8.
Modes de réalisation Dréférés de l'invention
Les paragraphes suivants décriront un mode de réalisation préféré de la présente invention en référence aux figures 1 à 4.
Les paragraphes suivants décriront un mode de réalisation préféré de la présente invention en référence aux figures 1 à 4.
Un moteur à combustion interne à deux temps de type à allumage par étincelle 1 avec chambre de souscombustion est construit de telle façon qu'il est assemblé en une seule pièce dans un bloc moteur oscillant 0 pour une motocyclette de type scooter (non représentée) en même temps qu'une transmission à réglage continu à courroie trapézoïdale 2, une culasse 4 est assemblée en une seule pièce à la partie supérieure d'un bloc-cylindre 3 du moteur à combustion interne à deux temps de type à allumage par étincelle 1 avec chambre de sous-combustion et, en même temps, le carter gauche 5 et le carter droit 6 séparés en sections gauche et droite sont tous deux assemblés en une seule pièce à la partie inférieure du bloc-cylindre 3.
Par ailleurs, le carter gauche 5 mentionné ci-avant s'étend vers l'arrière, un boîtier pour la transmission à réglage continu à courroie trapézoïdale 2 est constitué du carter gauche 5 et d'un carter de transmission 7 relié de manière amovible au côté extérieur gauche du carter gauche, une roue arrière 9 est fixée en une seule pièce à un essieu de roue 8 qui forme l'arbre de sortie de la transmission à réglage continu à courroie trapézoïdale 2 et une force motrice d'un vilebrequin 10, supporté de manière pivotante au niveau du carter 6 et du carter gauche 5 du moteur à combustion interne à deux temps de type à allumage par étincelle 1 ayant une chambre de sous-combustion, est transmise à la roue arrière 9 par l'intermédiaire de la transmission à réglage continu à courroie trapézoïdale 2.
Par ailleurs, comme le représente la figure 3, un piston 12 est inséré de manière coulissante dans un alésage 11 du bloc-cylindre 3 dans le moteur à combustion interne à deux temps de type à allumage par étincelle 1 avec chambre de sous-combustion, les deux extrémités d'une bielle 15 sont reliées de façon pivotante, d'une manière permettant la rotation, à un axe 13 lié au piston 12 et à un maneton 14 lié au vilebrequin 10, et le vilebrequin 10 est ainsi entraîné en rotation tandis que le piston 12 monte et descend.
En outre, une chambre de sous-combustion 17, située à côté d'une chambre de combustion principale 16 dans la partie supérieure de l'alésage 11 et communiquant avec la chambre de combustion principale 16, est formée en un matériau ferreux comme de l'acier. La chambre de sous-combustion 17, représentée sur la figure 4, est formée de façon à diverger progressivement lorsqu'elle approche de la chambre de combustion principale 16 une ouverture de communication 17a est décalée en un emplacement excentré vers le côté droit, tel qu'observé sur la figure 4, par rapport à un axe central de la chambre de sous-combustion 17 de façon à communiquer avec la chambre de combustion principale 16 ; une bougie 36 est installée au niveau de l'ouverture de communication 17a et, en même temps, une bougie 37 est agencée d'un côté opposé à la bougie 36, en amont dans la chambre de sous-combustion 17 (elle peut être agencée d'une façon telle que la bougie 37 soit dirigée vers la bougie 36 à angle droit tel qu'observé sur la figure 2).
De plus, une paroi d'impact 17b est formée dans le prolongement d'un axe central de la chambre de souscombustion 17 ; le gaz de mélange injecté par une électrovanne d'injection de gaz de mélange 18 heurte la paroi d'impact 17b de façon à changer de direction vers la bougie 36.
En outre, l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 18 est agencée à l'extrémité supérieure de la chambre de sous-combustion 17 et un passage d'air sous pression 20 est formé de façon à être dirigé vers le centre de la chambre d'accumulation de pression 19 de l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 18.
En outre, comme le représente la figure 2, une pompe à air à piston alternatif 22 est fixée à la culasse 4, une poulie menée 24 est montée sur une extrémité droite d'un vilebrequin 23 de la pompe à air à piston alternatif 22 et, comme le représente la figure 1, une poulie menante 25 est montée sur le vilebrequin 10 du moteur à combustion interne à deux temps de type à allumage par étincelle 1 avec chambre de sous-combustion, une courroie 26 s'étend entre la poulie menée 24 et la poulie menante 25 et lorsque le vilebrequin 10 tourne, le vilebrequin 23 de la pompe à air à piston alternatif 22 est mis en rotation.
Par ailleurs, un piston (non représenté) dans le cylindre 27 de la pompe à air à piston alternatif 22 est entraîné de façon à fonctionner selon un mouvement alternatif grâce à la rotation du vilebrequin 23.
De plus, comme le représente la figure 2, un passage d'air sous pression 28 est formé dans la culasse 4 dans une direction croisant à angle droit la partie d'extrémité d'une soupape d'injection de carburant 21. Une extrémité d'un tuyau de communication 29 est montée sur le passage d'air sous pression 28 selon l'axe longitudinal de ce passage 28 et l'autre extrémité du tuyau de communication 29 est mise en communication avec une chambre de décharge 30 de la pompe à air à piston alternatif 22. L'air sous pression comprimé par la pompe à air à piston alternatif est transféré de la chambre de décharge 30 à la chambre d'accumulation de pression 19 par l'intermédiaire du tuyau de communication 29, du passage d'air sous pression 28 et d'un passage d'air sous pression 20.
Lorsque l'électrovanne d'injection directe 18 est relâchée et la soupape d'injection de carburant 21 activée, le carburant est injecté par la soupape d'injection de carburant 21 dans le flux d'air sous pression s'écoulant à grande vitesse au niveau du passage d'air sous pression 20 vers la chambre d'accumulation de pression 19, il s'y mélange ; le gaz de mélange dans la chambre d'accumulation de pression 19 est introduit de force dans la chambre de souscombustion 17 par une ouverture de relâchement 18a de l'électrovanne d'injection directe 18.
Par ailleurs, l'électrovanne d'injection directe 18 est composée d'un fourreau de soupape 31, d'un élément formant soupape en champignon 32 monté de manière coulissante dans le fourreau de soupape 31 et pouvant ouvrir ou fermer l'ouverture 18a de l'électrovanne d'injection directe 18, d'un ressort hélicoïdal 33 pour déplacer l'élément formant soupape en champignon 32 dans une direction de fermeture de l'ouverture 18a de l'électrovanne d'injection directe 18, d'un élément d'attraction magnétique 34 dont une extrémité est montée sur une extrémité supérieure de l'élément formant soupape en champignon 32, et d'une bobine solénoïde 35 attirant l'élément d'attraction 34 vers le bas pendant son fonctionnement de façon à faire relâcher l'électrovanne d'injection directe 18, lorsque la bobine solénoïde 35 est traversée par un courant électrique pour être activée ; l'électrovanne d'injection directe 18 jusque là en position fermée est ainsi relâchée.
En outre, l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 18 est ouverte ou fermée en réponse à un signal de commande produit par un dispositif de commande électronique (non représenté) avec une synchronisation d'angle de manivelle telle que représentée sur la figure 5 par une ligne continue en fonction d'une pression effective moyenne indiquée PMI (=K.W/Ne.Vst, où W: puissance, Ne: nombre de tours du moteur, Vst: quantité du rejet du moteur, K: constante proportionnelle) qui est une quantité de variation de régime du moteur à combustion interne à deux temps de type à allumage par étincelle 1 avec chambre de souscombustion ; et la soupape d'injection de carburant 21 effectue également un début d'injection et une fin d'injection avec une synchronisation d'angle de manivelle représentée sur la figure 5 par une ligne discontinue en réponse au signal de commande issu du dispositif de commande électronique non représenté.
En outre, les bougies 36, 37 sont également activées par un dispositif de commande électronique non représenté avec une synchronisation souhaitée en fonction de la pression effective moyenne indiquée PMI et une étincelle est générée simultanément ou en désynchronisation.
Puisque le mode de réalisation préféré représenté sur les figures 1 à 4 est agencé comme exposé ci-avant, l'air pressurisé dans la chambre d'accumulation de pression 19 est injecté selon une direction radiale dans la chambre de sous-combustion 17 de forme divergente par l'ouverture 18a de l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 18 quand l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 18 est ouverte, puis, selon une synchronisation souhaitée, l'air se transforme en gaz de mélange avec le carburant s'écoulant de la soupape d'injection de carburant 21 et pareillement injecté selon une direction radiale dans la chambre de sous-combustion 17.
Par conséquent, une grande quantité de carburant n'adhère pas localement aux surfaces des parois latérales 17c, 17d de la chambre de sous-combustion 17, ce qui permet d'empêcher une combustion irrégulière ou l'apparition de suie.
De plus, la chambre de sous-combustion 17 elle-même du mode de réalisation préféré assure une rétention thermique supérieure et contribue en outre à éviter l'adhérence du carburant grâce au fait que tout le corps principal du moteur à combustion interne 1 qui l'entoure est en alliage d'aluminium et que la chambre de sous-combustion est en matériau ferreux.
Par ailleurs, le gaz de mélange injecté dans la chambre de sous-combustion 17 est mis en contact avec l'électrode de la bougie 37 dans la partie centrale de celle-ci, ensuite le gaz de mélange heurte la paroi d'impact 17b placée dans le prolongement de l'axe central de la chambre de sous-combustion 17 de façon à changer de direction vers la bougie 36, puis le gaz est mis en contact avec la partie d'électrode de la bougie 36, ce qui permet d'allumer de manière certaine le gaz de mélange dans la chambre de sous-combustion 17.
Par ailleurs, le gaz de mélange injecté dans la chambre de sous-combustion 17 n'est pas injecté directement dans la chambre de combustion principale 16 mais il est stoppé par la paroi d'impact 17b et retenu à cet endroit ; il en résulte que le gaz de mélange riche et le gaz de mélange pauvre se recouvrent de façon laminaire dans une plage de fonctionnement à faible charge et qu'une combustion laminaire peut facilement être réalisée.
Par ailleurs, dans une plage de fonctionnement à charge élevée, le gaz de mélange est introduit violemment à l'intérieur de la chambre de combustion principale 16 et se heurte au gaz de balayage s'écoulant dans la chambre de sous-combustion 17 au point que le gaz de mélange et le gaz de balayage se mélangent l'un à l'autre de façon homogène simultanément, le flux de gaz de mélange heurtant la paroi d'impact 17b dans la chambre de sous-combustion 17 et s'écoulant vers la bougie 36 et le flux de gaz de balayage se dirigeant vers le haut peuvent générer un flux tourbillonnaire les amenant tous deux à se mélanger de façon homogène ; il en résulte que le gaz introduit relativement riche peut être brûlé de façon suffisante et comme l'indique le X sur la figure 6, la quantité rejetée de carbure d'hydrogène est réduite comparativement à la quantité de carbure d'hydrogène rejetée par un moteur à combustion interne A, par un moteur à combustion interne B sans chambre de souscombustion et par un moteur à combustion interne C avec chambre de sous-combustion selon la technique antérieure.
Par ailleurs, comme il ressort clairement des figures 2 et 3, il est prévu un orifice d'échappement 38 du côté opposé au côté où est agencée l'ouverture de communication 17a de la chambre de sous-combustion 17 (côté droit sur la figure 4) le gaz de mélange s'écoulant de la chambre de sous-combustion 17 vers la chambre de combustion principale 16 par l'ouverture de communication 17a ne peut donc pas atteindre directement l'orifice d'échappement 38, ce qui permet suffisamment d'éviter la décharge du gaz.
Par ailleurs, un orifice de balayage 39 est agencé d'un côté opposé à l'orifice d'échappement 38 et les deux côtés droit et gauche de celui-ci sont également pourvus d'orifices de balayage 39.
Par ailleurs, puisque la pression à l'intérieur de la chambre d'accumulation de pression 19 est augmentée par la pompe à air à piston alternatif 22 au-delà de la pression dans la chambre de sous-combustion 17, de l'air peut être injecté violemment de l'intérieur de la chambre d'accumulation de pression 19 vers la chambre de sous-combustion 17.
Les paragraphes suivants décrivent un autre mode de réalisation préféré de la présente invention en référence aux figures 7 à 11.
Dans le mode de réalisation préféré représenté sur les figures 7 à 11, la forme de la chambre de souscombustion 40 est conçue pour être plus progressivement divergente que celle de la chambre de sous-combustion 17 du mode de réalisation préféré représenté sur les figures 1 à 4.
Alors que les deux surfaces de parois latérales 40a, 40b de la chambre de sous-combustion 40 sont de forme symétrique, la surface de paroi avant 40c de la chambre de sous-combustion 40 est faiblement inclinée par rapport à l'axe central de l'alésage 11 ; une paroi d'impact 41 fait saillie au niveau du bord inférieur de la surface de paroi avant extérieure 40c vers l'élément d'électrode 36a de la bougie arrière 36 ; une ouverture de communication 42 pour mettre en communication la chambre de sous-combustion 40 et la chambre de combustion principale 16 est positionnée près de la bougie 36 ; le profil en coupe de la chambre de souscombustion 40 est formé comme le représente la figure 10 : la forme au niveau de la partie supérieure de la chambre de sous-combustion 40 est une surface conique, les surfaces des parois droite et gauche 40a, 40b et la surface de paroi arrière 40d deviennent des surfaces pyramidales à mesure qu'elles progressent vers le bas et seule la surface de paroi avant 40c conserve sa forme conique.
Par ailleurs, les côtés droit et gauche 42a, 42b de l'ouverture de communication 42 font tous deux saillie plus vers l'extérieur à partir de la paroi d'impact 41 comme le représentent les figures 9 et 10 ; l'ouverture de communication 42 a une forme de cercle sensiblement allongé ; le flux de gaz le long des deux surfaces de parois latérales 40a, 40b de la chambre de souscombustion 40 dans l'air pressurisé ou le gaz de mélange injecté par l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 43 s'écoule le long des lignes discontinues (a), (b) ; le flux de gaz le long de la surface de paroi avant 40c de la chambre de sous-combustion 40 s'écoule le long de la ligne discontinue (c) ; enfin le flux de gaz le long de la surface de paroi arrière 40d de la chambre de sous-combustion 40 s'écoule le long de la ligne discontinue (d).
En outre, l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 43 ; qui a une structure fondamentalement similaire à celle de l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 18 ; est agencée selon l'axe central de l'alésage 11 au-dessus de la chambre de sous-combustion 40 ; la partie d'extrémité du passage d'air sous pression 47 est ouverte au niveau de la chambre d'accumulation de pression 46, mettant en communication l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 43 avec la soupape d'injection de carburant 45 ; l'extrémité de base du passage d'air sous pression 47 est reliée à une pompe à air de pressurisation par l'intermédiaire d'un tuyau de connexion et d'un réservoir de compensation non représentés ; il y a toujours de l'air pressurisé à pression constante à l'intérieur de la chambre d'accumulation de pression 46 ; la soupape d'injection de carburant 45 est activée pendant que l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 43 est relâchée afin d'injecter du carburant.
En outre, la bougie 36 est agencée au niveau de la surface de paroi arrière 40d de la chambre de souscombustion 40 et la bougie 37 est agencée au niveau de la surface de paroi latérale droite 40b de la chambre de sous-combustion 40.
Comme le mode de réalisation préféré représenté sur les figures 7 à 11 est pourvu de la même paroi d'impact 41 que le mode de réalisation préféré représenté sur les figures 1 à 4, le gaz de mélange injecté dans la chambre de sous-combustion 40 adopte - une forme laminaire avec des gaz de mélange de différentes concentrations dans un état de fonctionnement à faible charge, ce qui permet une combustion stable de la charge stratifiée.
Par ailleurs, puisque l'ouverture de communication 42 est décalée en un emplacement excentré par rapport à l'axe central de la chambre de combustion principale 16 et de l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 43 vers la bougie 36, presque tout le gaz de mélange injecté par l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 43 s'écoule selon (c) et (d) et entre en contact avec la partie d'électrode 36a de la bougie 36 ; le gaz de mélange injecté par l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 43 s'écoulant le long des surfaces de parois droite et gauche 40a, 40b s'écoule le long des surfaces latérales droite et gauche de l'alésage 11 vers un côté inférieur de la chambre de combustion principale 16, reflue à la surface supérieure du piston 12 et remonte pour atteindre la partie d'électrode 36a de la bougie 36 ; le gaz de mélange s'écoulant le long de la surface de paroi latérale droite 40b est mis en contact avec la partie d'électrode 37a de la bougie 37, ce qui autorise la présence de gaz de mélange allumable près des électrodes 36a, 37a des bougies 36, 37 et permet la combustion stable de la charge stratifiée.
En outre, puisque l'ouverture de communication 42 a sur les côtés droit et gauche une forme circulaire allongée, le flux de gaz de mélange le long des surfaces de parois droite et gauche 40a, 40b de la chambre de sous-combustion 40 dans le gaz de mélange injecté par l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 43 ne heurte pas la paroi d'impact 41 mais atteint la partie inférieure de la chambre de combustion principale 16 le long des surfaces latérales droite et gauche de l'alésage 11 et reflue à la surface supérieure du piston 12 de façon à générer un flux tourbillonnaire dans une direction longitudinale et à assurer un remplacement suffisant du gaz.
Par ailleurs, le gaz de mélange injecté par l'électrovanne d'injection de gaz de mélange 43 s'écoule vers la bougie 36 et ne s'écoule pas vers l'orifice d'échappement 38, ce qui empêche suffisamment la décharge du gaz.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir de la portée de l'invention.
Claims (9)
1. Moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle (1) comprenant une chambre de souscombustion (17) communiquant avec une chambre de combustion principale (16), un moyen d'injection de gaz de mélange (18) pour injecter directement et par intermittence un gaz de mélange dans ladite chambre de sous-combustion (17) et un moyen d'allumage (36, 37) agencé dans ladite chambre de sous-combustion (17), caractérisé en ce que ladite chambre de sous-combustion (17) communique avec ladite chambre de combustion principale (16) en un emplacement excentré par rapport à un axe longitudinal d'une direction d'injection desdits moyens d'injection de gaz de mélange (18).
2. Moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle (1) ayant une chambre de sous-combustion (17) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'injection de gaz de mélange (18) comprend une chambre d'accumulation de pression (19) adjacente à ladite chambre de sous-combustion (17) et dans laquelle de l'air pressurisé est introduit, une soupape d'ouverture ou de fermeture (32) pour mettre en communication ladite chambre d'accumulation de pression (19) et ladite chambre de sous-combustion (17) d'une façon telle qu'elles peuvent être ouvertes ou fermées, et une soupape d'injection de carburant (21) pour injecter du carburant dans ladite chambre d'accumulation de pression (19).
3. Moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle (1) ayant une chambre de sous-combustion (17) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite soupape d'ouverture ou de fermeture (32) est une soupape en champignon.
4. Moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle (1) ayant une chambre de sous-combustion (17) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite chambre de sous-combustion (17) est de forme allongée et divergente en au moins une section longitudinale le long d'un axe central longitudinal de ladite soupape en champignon (32).
5. Moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle (1) ayant une chambre de sous-combustion (17) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite soupape d'ouverture ou de fermeture (32) et ladite chambre de sous-combustion (17) sont agencées en série sur un axe linéaire, une paroi d'impact (17b) est formée à partir d'une surface latérale de la chambre de sous-combustion (17) vers une ouverture de communication excentrée (17a) prévue entre ladite chambre de combustion principale (16) et ladite chambre de sous-combustion (17), et un moyen d'allumage (36, 37) est agencé au niveau de la surface latérale de sous-combustion de ladite ouverture de communication excentrée (17a).
6. Moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle (1) ayant une chambre de sous-combustion (40) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une surface latérale (40d) dans ladite chambre de souscombustion (40) près de ladite ouverture de communication excentrée (42) est inclinée selon un grand angle par rapport à une direction d'agencement de ladite soupape d'ouverture ou de fermeture (32) et de ladite chambre de sous-combustion (40) et une surface opposée (40c) de ladite chambre de sous-combustion (40) au niveau d'une surface latérale proche de l'ouverture de communication excentrée (42) est inclinée d'un petit angle par rapport à ladite direction d'agencement.
7. Moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle (1) ayant une chambre de sous-combustion (40) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite chambre de sous-combustion (40) est de forme divergente selon un angle d'inclinaison non symétrique à mesure qu'elle s'approche de ladite chambre de combustion principale (16) le long d'un axe d'injection longitudinal dudit moyen d'injection de carburant (21), une paroi d'impact (17b) fait saillie à partir d'un bord aval de la surface latérale à inclinaison progressive de la chambre de sous-combustion (40) progressivement inclinée par rapport à l'axe longitudinal d'injection dudit moyen d'injection de carburant (21), le long d'un bord aval de la surface latérale à forte pente de la chambre de sous-combustion (40) fortement inclinée, et un moyen d'allumage (36, 37) est agencé au niveau de ladite surface latérale à forte pente de la chambre de sous-combustion (40).
8. Moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle (1) ayant une chambre de sous-combustion (40) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'une ouverture de communication (42) entre ladite chambre de combustion principale (16) et la chambre de sous-combustion (40) a une forme allongée latéralement dans une direction croisant à angle droit une direction d'inclinaison des surfaces latérales à pentes forte et progressive de ladite chambre de sous-combustion (40), la surface supérieure de ladite chambre de combustion principale (16) fait saillie à partir de ladite ouverture de communication (42) vers ladite direction allongée latéralement, une partie du gaz de mélange injecté de ladite chambre de sous-combustion (40) vers ladite chambre de combustion principale (16) à travers ladite ouverture de communication (42) s'écoule en flux tourbillonnaire vers un axe central de l'alésage (11).
9. Moteur à combustion interne de type à allumage par étincelle (1) ayant une chambre de sous-combustion (17) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit moteur à combustion interne (1) est un moteur à combustion interne à deux temps.
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