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PROCEDE DE FONCTIONNEMENT DE MOTEURS DIESEL A CHAMBRE DE PRECOMBUSTIONo
Les moteurs Diesel à chambre de précombustion fonctionnent de manière telle que le combustible est injecté dans la chambre de pré- combustion, et que le contenu de la chambre de précombustion est in- jecté dans la chambre de combustion principale, grâce à l'augmentation de pression due à la combustion partielle, et y est brûlé en communi- quant de l'énergie au piston.
Les résultats les plus favorables, en ce qui concerne la consommation de combustible et le rendement,sont obtenus lorsque le contenu de -la. chambre de précombustion, entrant dans la. chambre de combustion principale, est réparti le plus régulièrement possible dans l'air comprimé dans la chambre de combustion principale, c'est-à-dire, par conséquent, lorsque tout l'air est utilisé pour la formation du mélange et qu'ainsi une combustion très complète et très rapide est réalisée.
La présente invention consiste en ce que l'air comprimé dans le cylindre est chassé, à la fin de la course de compression, des parties de la chambre de combustion situées vers l'extérieur, radialement vers l'embouchure de la chambre de précombustion, et qu'en cet endroit il dé- vie vers un renfoncement pratiqué dans le fond du piston. La chambre de précombustion et le renfoncement sont alors disposés l'un par rapport à l'autre de façon telle que le jet de la chambre de précombustion est insufflé à l'endroit, ou approximativement à l'endroit, de contact des courants d'air radiaux dans la direction, ou partiellement dans la direc- tion de leur déviation vers le fond du piston et, de ce fait, est entraî- né dans le renfoncement du piston par l'air chassé.
Par suite des tour- billons produits au-dessus du fond du renfoncement du piston, on réalise un mélange efficace de l'air avec le combustible et les gaz de combustion.
Cet effet est encore spécialement renforcé par le fait que la partie non évidée du fond du piston vient le plus près possible de la tête de cylin- dre, de telle sorte que, d'une part, il se forme un courant radial inten-
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se, dirigé vers l'embouchure de la chambre de précombustion, et que, d'au- tre part, la fraction la plus importante de l'air comprimé dans le cy- lindre est chassée dans le renfoncement du piston.
De préférence, en vue de faciliter le démarrage, on peut, à la vitesse de rotation du dé- marrage ou, le cas échéant, pendant le fonctionnement régulier, injecter une fraction du combustible, à travers la chambre de précombustion, di- rectement dans le renfoncement du piston, c'est-à-dire dans les parties les plus chaudes de la chambre de combustion, de sorte qu'une telle ma- chine possède aussi bien les caractéristiques d'une machine à chambre de précombustion que celles d'une machine fonctionnant selon le procédé par injection directe.
Selon la présente invention, la chambre de précombustion peut déboucher dans le renfoncement du piston perpendiculairement ou en fai- sant un certain angle par rapport au fond du piston. Pour une disposi- tion de la chambre de précombustion centrale ou approximativement centra- le par rapport à l'axe du cylindre (par exemple., entre- quatre soupapes disposées dans la tête de cylindre), le renfoncement du piston est éga- lement disposé centralement ou à peu près centralement par rapport à l'em- bouchure de la chambre de précombustion.
Par contre, dans le cas d'une disposition excentrique de la chambre de précombustion (par exemple à côté des soupapes), le renfoncement du piston et l'embouchure de la cham- bre de précombustion sont utilement décalés l'un par rapport à l'autre, dans le but de s'adapter aux courants asymétriques de Iair chassé. Dans le cas d'une disposition oblique de la chambre de précombustion ou de l'embouchure de la chambre de précombustion, l'axe du renfoncement du piston peut également être incliné. Le renfoncement du piston peut avoir toute forme appropriée au courant. Il peut par exemple s'évaser en cône vers la chambre de combustion du cylindre.
Le procédé suivant la présente-invention présente l'avantage que le jet de la chambre de précombustion peut se déployer librement après sa sortie de la chambre de précombustion et peut se répartir ainsi dans l'air qui est chassé dans le renfoncement du piston et y tourbillon- neo Par suite de l'échappement dans la même direction du jet de la cham- bre de précombustion, ce mouvement de l'air est encore renforcé. La com- bustion et la consommation sont ainsi rendues plus favorables. En même temps, on évite un contact direct du jet très chaud de la chambre de pré- combustion avec le fond du piston et ainsi une sollicitation thermique locale du piston est empêchée. Une liaison.non étranglée du renfoncement du piston avec la chambre du cylindre favorise encore le rendement de la machine.
Le dessin représente schématiquement, aux figures 1 à 4, qua- tre exemples de réalisation de l'objet de l'invention.
Dans le cylindre a, par exemple d'un moteur Diesel à quatre temps, se déplace le piston b, qui, à son point mort haut, se rapproche le plus possible de la tête de cylindre c, par exemple refroidie à l'eau, comportant les soupapes d, et qui chasse ainsi (comme l'indiquent les flè- ches) l'air se trouvant au-dessus des parties périphérique? du piston, de la fente étroite e, radialement vers l'intérieur dans le renfoncement f du piston. Ge dernier reçoit alors utilement la partie principale de l'air de combustion, au point mort haut du piston.
Le combustible est injecté à travers une tuyère g, dans une chambre de précombustion h, dans laquelle il est brûlé partiellement, de telle sorte que le contenu de la chambre de précombustion, par suite de l'augmentation de pression dans la chambre de précombustion, est injecté dans le renfoncement f du piston (dans la direction de la flèche centrale), à travers le canal de liaison ou d'admission i. La chambre de précombustion et le renfoncement du pis- ton sont toujours disposés l'un par rapport à l'autre de façon telle que le contenu de la chambre de précombustion est injecté dans les courants
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d'air qui se rencontrent, et ce dans la direction de leurs trajectoires déviées, et de ce fait, est réparti par l'air dans le renfoncement du piston.
En outre, la tuyère g et le canal de liaison i, ayant par exemple la forme d'une tuyère, sont toujours coaxiaux, de telle sorte qu'avec une pression d'injection suffisante, le combustible, spécialement aux faibles vitesses et lors du démarrage, peut traverser la chambre de précombustion et parvenir jusque dans le renfoncement du piston et arri- ver ainsi aux endroits les plus chauds de la chambre de combustion prin- cipale (spécialement lors du démarrage) et peut y amorcer l'allumage ini- tial.
Dans le but de. réaliser un courant d'air particulièrement intense, dirigé contre l'embouchure de la chambre de précombustion, le renfoncement f du piston peut faire un angle aigu ou relativement aigu avec la partie périphérique du piston.
A la figure 1, la chambré de précombustion h, par exemple de forme sphérique, et, en conséquence, le renfoncement f du piston sont dis- posés tous deux centralement par rapport à l'axe du cylindre du moteur.
La chambre de précombustion débouche, à travers un canal de liaison ou d'admission, ayant par exemple la forme d'une tuyère, dans la chambre de combustion principale ou mieux dans le renfoncement du piston.
A la figure 2, la chambre de précombustion (disposée par exem- ple à côté des soupapes dans la tête de cylindre refroidie à l'eau) est disposée excentriquement et obliquement par rapport à l'axe du cylindre.
Le renfoncement f du piston est, dans ce cas, également décalé vers l'axe du cylindre. Etant donné que des courants d'air asymétriques par rapport à l'axe du renfoncement du piston sont ainsi produits, la chambre de pré- combustion débouche de préférence excentriquement dans le renfoncement du piston,.en correspondance avec les courants d'air qui se rencontrent en dehors du centre de ce renfoncement.
A la figure 3, le renfoncement f du piston est disposé obli- quement, en correspondance avec l'inclinaison de la chambre de précombus- tion h, les axes de la chambre de précombustion et du renfoncement du piston pouvant coïncider à peu près ou être décalés l'un par rapport à l'autre, compte tenu des conditions'asymétriques d'écoulement. En compa- raison des formes de réalisation suivant les figures 1 et 2, le renfonce- ment f a, en outre, une plus grande profondeur par rapport au diamètre, de telle sorte que le jet de la chambre de précombustion, arrivant dans le renfoncement, peut se répartir encore plus librement.
Dans la forme de réalisation suivant la figure 4, le renfon- cement du piston s'élargit quelque peu, en cône, vers la chambre de com- bustion principale. La chambre de précombustion débouche, en raison de la disposition excentrique par rapport à l'axe du cylindre, à nouveau avec une légère excentricité par rapport à l'axe du renfoncement, dans celui-cio
La machine peut fonctionner à d temps ou à quatre temps et peut servir à n'importe quel usage, spécialement comme moteur Diesel à grande vitesse pour véhiculeso La chambre de précombustion peut être coulée dans la tête de cylindre ou peut être montée dans celle-ci. Le canal d'échappement de la chambre de précombustion peut aussi être con- stitué par une pièce spéciale ou bien par une chemise séparée.
La chambre de précombustion a, en principe, une forme quel- conque et peut être reliée à la chambre du cylindre ou mieux déboucher
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dans le renfoncement du piston, par une ou plusieurs ouvertures. La sec- tion de passage du canal de liaison peut aussi être séparée en plusieurs canaux de passage, qui peuvent de nouveau se réunir en une ouverture d'échap- pement commune avant de déboucher dans le renfoncement du piston.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fonctionnement de moteurs Diesel à chambre de précombustion, dans lequel le combustible est injecté dans la chambre de précombustion et dans lequel le contenu da la chambre de précombustion est injecté dans la chambre de combustion principale, grâce à l'augmenta- tion de pression, lors de la combustion partielle, caractérisé en ce que l'air comprimé à l'intérieur du cylindre est chassé à la fin de la course de compressioh, surtout radialement, des parties situées vers l'extérieur, vers l'ouverture de la chambre de précombustion, et en ce qu'il est dévié dans un renfoncement dans le fond du piston, de façon telle que le conte- nu de la chambre de précombustion est injecté dans la direction du cou- rant d'air dévié et est entraîné par ce dernier, complètement ou partiel- lement, dans le renfoncement du piston.
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PROCESS FOR OPERATING DIESEL ENGINES WITH PRECOMBUSTION CHAMBER
Pre-combustion chamber diesel engines operate in such a way that fuel is injected into the pre-combustion chamber, and the contents of the pre-combustion chamber are injected into the main combustion chamber, thanks to the increase in fuel efficiency. pressure due to partial combustion, and is burned there by imparting energy to the piston.
The most favorable results, with regard to fuel consumption and efficiency, are obtained when the content of -la. precombustion chamber, entering the. main combustion chamber, is distributed as evenly as possible in the compressed air in the main combustion chamber, that is to say, therefore, when all the air is used for the formation of the mixture and thus a very complete and very rapid combustion is achieved.
The present invention consists in that the compressed air in the cylinder is expelled, at the end of the compression stroke, from the parts of the combustion chamber located outwardly, radially towards the mouth of the precombustion chamber, and that at this point it exits towards a recess made in the bottom of the piston. The precombustion chamber and the recess are then arranged with respect to each other such that the jet of the precombustion chamber is blown at the place, or approximately at the place, of contact of the currents of radial air in the direction, or partially in the direction of their deflection towards the bottom of the piston and hence is drawn into the recess of the piston by the expelled air.
As a result of the vortices produced above the bottom of the piston recess, efficient mixing of air with fuel and combustion gases is achieved.
This effect is further especially reinforced by the fact that the non-recessed part of the bottom of the piston comes as close as possible to the cylinder head, so that, on the one hand, an intense radial current is formed.
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se, directed towards the mouth of the precombustion chamber, and that, on the other hand, the greater fraction of the compressed air in the cylinder is expelled into the recess of the piston.
Preferably, in order to facilitate starting, it is possible, at the starting rotational speed or, where appropriate, during regular operation, to inject a fraction of the fuel, through the precombustion chamber, directly into the fuel. the recess of the piston, that is to say in the hottest parts of the combustion chamber, so that such a machine has both the characteristics of a pre-combustion chamber machine and those of a pre-combustion chamber machine. a machine operating according to the direct injection process.
According to the present invention, the precombustion chamber can open out into the recess of the piston perpendicularly or at a certain angle with respect to the bottom of the piston. For a central or approximately central pre-combustion chamber arrangement with respect to the cylinder axis (eg, between four valves arranged in the cylinder head), the piston recess is also arranged. centrally or nearly centrally with respect to the mouth of the precombustion chamber.
On the other hand, in the case of an eccentric arrangement of the precombustion chamber (for example next to the valves), the recess of the piston and the mouth of the precombustion chamber are usefully offset relative to one another. other, in order to adapt to the asymmetrical currents of the forced air. In the case of an oblique arrangement of the precombustion chamber or of the mouth of the precombustion chamber, the axis of the recess of the piston may also be inclined. The recess of the piston can have any shape appropriate to the current. It can, for example, flare in a cone towards the combustion chamber of the cylinder.
The method according to the present invention has the advantage that the jet from the precombustion chamber can be deployed freely after leaving the precombustion chamber and can thus be distributed in the air which is expelled in the recess of the piston and therein. tourbillon- neo As a result of escaping in the same direction of the jet from the pre-combustion chamber, this air movement is further enhanced. Combustion and consumption are thus made more favorable. At the same time, direct contact of the hot jet from the pre-combustion chamber with the piston bottom is avoided and thus local thermal stress on the piston is prevented. A non-choked connection of the recess of the piston with the cylinder chamber further promotes the efficiency of the machine.
The drawing shows schematically, in Figures 1 to 4, four embodiments of the object of the invention.
In cylinder a, for example of a four-stroke diesel engine, moves piston b, which at its top dead center comes as close as possible to cylinder head c, for example water-cooled, with the valves d, and which thus expels (as indicated by the arrows) the air located above the peripheral parts? of the piston, from the narrow slot e, radially inwardly into the recess f of the piston. The latter then usefully receives the main part of the combustion air, at the top dead center of the piston.
The fuel is injected through a nozzle g, into a precombustion chamber h, in which it is partially burnt, so that the contents of the precombustion chamber, as a result of the increase in pressure in the precombustion chamber, is injected into the recess f of the piston (in the direction of the central arrow), through the connection or intake channel i. The pre-combustion chamber and the piston recess are always arranged relative to each other such that the contents of the pre-combustion chamber are injected into the streams.
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of air which meet, and this in the direction of their deflected paths, and therefore, is distributed by the air in the recess of the piston.
Furthermore, the nozzle g and the connection channel i, having for example the shape of a nozzle, are always coaxial, so that with sufficient injection pressure, the fuel, especially at low speeds and during start-up, can pass through the pre-combustion chamber and reach into the recess of the piston and thus reach the hottest places of the main combustion chamber (especially during start-up) and can initiate the initial ignition there .
In order to. achieve a particularly intense current of air, directed against the mouth of the precombustion chamber, the recess f of the piston can make an acute or relatively acute angle with the peripheral part of the piston.
In FIG. 1, the precombustion chamber h, for example of spherical shape, and, consequently, the recess f of the piston are both arranged centrally with respect to the axis of the engine cylinder.
The precombustion chamber opens, through a connecting or intake channel, for example in the form of a nozzle, into the main combustion chamber or better still into the recess of the piston.
In Figure 2, the precombustion chamber (arranged for example next to the valves in the water-cooled cylinder head) is arranged eccentrically and obliquely to the cylinder axis.
The recess f of the piston is, in this case, also offset towards the axis of the cylinder. Since asymmetric air currents with respect to the axis of the piston recess are thus produced, the pre-combustion chamber preferably opens eccentrically into the recess of the piston, corresponding to the air currents which occur. meet outside the center of this recess.
In figure 3, the recess f of the piston is arranged obliquely, in correspondence with the inclination of the pre-combustion chamber h, the axes of the pre-combustion chamber and of the recess of the piston being able to roughly coincide or be offset from each other, taking into account asymmetric flow conditions. In comparison with the embodiments according to Figures 1 and 2, the recess has, moreover, a greater depth compared to the diameter, so that the jet from the precombustion chamber, arriving in the recess, can be distributed even more freely.
In the embodiment according to Figure 4, the recess of the piston widens somewhat, in a cone, towards the main combustion chamber. The precombustion chamber opens, due to the eccentric arrangement with respect to the axis of the cylinder, again with a slight eccentricity with respect to the axis of the recess, in it cio
The machine can run d-stroke or four-stroke and can be used for any purpose, especially as a high speed diesel engine for vehicles o The pre-combustion chamber can be cast in or mounted in the cylinder head . The exhaust channel of the precombustion chamber can also be made up of a special part or of a separate jacket.
The pre-combustion chamber has, in principle, any shape and can be connected to the cylinder chamber or better still lead to
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in the recess of the piston, through one or more openings. The passage section of the connecting channel can also be separated into several passage channels, which can again meet in a common exhaust opening before opening into the recess of the piston.
CLAIMS.
1. Method of operating pre-combustion chamber diesel engines, in which fuel is injected into the pre-combustion chamber and in which the contents of the pre-combustion chamber are injected into the main combustion chamber, thanks to the increase. pressure, during partial combustion, characterized in that the compressed air inside the cylinder is expelled at the end of the compression stroke, especially radially, from the parts located outwards, towards the opening of the precombustion chamber, and in that it is deflected into a recess in the bottom of the piston, so that the content of the precombustion chamber is injected in the direction of the deflected air flow and is driven by the latter, completely or partially, in the recess of the piston.