WO1988005861A1

WO1988005861A1 - Method for igniting by compression a gaseous mixture in an internal combustion engine, and engine implementing such method

Info

Publication number: WO1988005861A1
Application number: PCT/EP1988/000070
Authority: WO
Inventors: Stevan Miokovic
Original assignee: Stevan Miokovic
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1988-02-01
Publication date: 1988-08-11

Abstract

Ignition of an air/fuel mixture by compression heating, while eliminating the detonation risk, even with relatively volatile fuels. While atmospheric air is sucked (manifold (38)) into a chamber (35) of a cylinder (31), a mixture rich of fuel and air compressed at a moderate ratio is introduced (conduit (41)) into a prechamber (33). Said prechamber is connected to the cylinder by means of a conduit which is cyclically open and closed by an obturation member (57). At the end of the compression phase, air heated by compression to a high temperature is introduced into the prechamber (33) by means of a rotary distributor (50) and causes the ignition of the mixture. At that time, the obturation member establishes a communication between both chambers (33 and 35) and the combustion is completed in the cylinder (31). Compressed air is provided by means of a compressor which is driven by the engine shaft. It is possible to adapt the engine to various fuels, particularly diesel, and it is possible to adjust the spark advance. The method is also applicable without the prechamber so as to produce ignition directly in the cylinder.

Description

       

  
 



  PROCEDE POUR ALLUMER PAR COMPRESSION UN MELANGE GAZEUX
DANS UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, ET MOTEUR METTANT EN
OEUVRE CE PROCEDE
La présente invention concerne un procédé pour allumer par compression un mélange d'air et de carburant dans un moteur à combustion interne. Elle concerne également un moteur à combustion interne prévu pour la mise en oeuvre de ce procédé et comportant au moins un cylindre dans lequel se déplace un piston alternatif relié à un arbre moteur rotatif, une chambre de combustion associée à ce cylindre, des moyens pour préparer un mélange d'air et de carburant, des moyens d'admission pour introduire ledit mélange dans la chambre de combustion, et des moyens d'échappement des gaz après combustion.



  En fait, l'invention concerne aussi bien les moteurs utilisant du carburant diesel que ceux qui fonctionnent à l'essence. Il est bien connu qu'un procédé du type précité est utilisé dans les moteurs diesel, qui ont notamment pour avantages un rendement thermodynamique assez élevé et l'absence de moyens électriques d'allumage. Toutefois, le fait que dans ces moteurs le mélange d'air et de carburant doit être comprimé à un taux supérieur à 17:1 (et en pratique de l'ordre de 20:1), pour qu'il atteigne sa température d'allumage, entraîne plusieurs inconvénients.   I1    faut employer un carburant peu volatil qui nécessite des moyens relativement complexes et coûteux pour la préparation du mélange air/carburant, notamment une pompe d'injection et des injecteurs soumis à des conditions sévères dans les chambres de combustion.

  Ces moyens d'injection sont sujets à des pannes mécaniques. En outre, la valeur élevée du taux de compression implique une pression d'autant plus élevée après combustion, donc des moteurs dont les organes mécaniques sont particulièrement robustes.



  Dans les moteurs à essence, le système électrique d'allumage est un ensemble coûteux à la fabrication et à l'usage, et il constitue l'une des sources de pannes les plus fréquentes. D'autre part, le taux de compression de ces moteurs est limité par le risque de détonation, ce qui limite aussi le rendement thermodynamique. On peut augmenter quelque peu ce taux en utilisant de l'essence à indice d'octane élevé, mais ce carburant est plus coûteux à la production et il contient souvent des additifs polluants.  



  La présente invention vise à pallier ces inconvénients, en fournissant un procédé du type indiqué en préambule, permettant de réaliser un moteur à combustion interne qui est dépourvu aussi bien des moyens d'injection des moteurs diesel que des moyens d'allumage électriques des moteurs à essence. L'invention-vise aussi à permettre l'utilisation de ce procédé avec différents carburants, notamment le carburant diesel classique et l'essence à faible indice d'octane.



  A cet effet, le principe de base de l'invention consiste à porter de l'air à une haute température grâce à un taux de compression élevé, puis à injecter cet air très chaud dans un mélange air/carburant qui peut avoir été comprimé à un taux inférieur au premier.



  En particulier, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que   l'on    introduit cycliquement dans une première chambre un mélange d'air et de carburant qui est échauffé par compression jusqu'à une température insuffisante pour provoquer l'allumage de ce mélange, en ce que l'on échauffe de l'air par compression dans une autre chambre jusqu'à une température supérieure à la température d'allumage dudit mélange, et en ce que   l'on    injecte cet air dans la première chambre à un moment déterminé du cycle pour provoquer l'allumage du mélange.



  Dans une première forme du procédé, le mélange d'air et de carburant est échauffé par compression directement dans la première chambre, comme c'est le cas dans un moteur classique à essence. Dans une autre forme du procédé, le mélange est échauffé par compression avant d'être introduit dans ladite première chambre.



  Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention prévoit un moteur du type indiqué plus haut, caractérisé en ce qu'il comporte un compresseur entraîné par ledit arbre moteur et fournissant de l'air d'allumage échauffé par compression, et des moyens de distribution pour introduire cycliquement une quantité déterminée dudit air d'allumage dans la chambre de combustion.



  De préférence, le compresseur est un compresseur à piston entraîné mécaniquement par l'arbre moteur.  



  Dans une première forme de réalisation, ladite chambre de combustion se trouve à l'intérieur du cylindre, c'est-à-dire que la combustion s'effectue entièrement dans la même chambre où a lieu la détente des gaz entraînant le piston, comme dans les moteurs à essence classiques.



  Dans une autre forme de réalisation, ladite chambre de combustion est une préchambre reliée cycliquement à l'intérieur du cylindre par un conduit de communication, lequel est pourvu d'un organe d'obturation agencé pour l'obturer cycliquement. Cet organe d'obturation comporte de préférence un corps cylindrique rotatif autour de son axe, disposé transversalement dans ledit conduit de communication et pourvu d'un passage transversal pour les gaz. Le cylindre et la préchambre peuvent avoir chacun leurs propres soupapes d'admission et d'échappement, et être associés à un premier culbuteur commun actionnant leurs soupapes d'admission et à un second culbuteur commun actionnant leurs soupapes d'échappement.



  Dans une forme de réalisation avantageuse, lesdits moyens de distribution comportent un corps stationnaire pourvu d'un logement central sensiblement cylindrique et de trois conduits débouchant sensiblement dans un même plan radial sur le pourtour du logement central pour le relier respectivement au compresseur, à la chambre de combustion et à un dispositif d'échappement, et un distributeur rotatif monté de manière étanche dans ledit logement et pourvu d'une cavité borgne ouverte à la périphérie du distributeur de manière à communiquer successivement avec chacun des trois conduits. De préférence, ce distributeur rotatif est entraîné à la vitesse d'un tour par cycle au moyen d'une liaison mécanique avec l'arbre moteur, et cette liaison mécanique comporte un dispositif de réglage d'avance de l'allumage.

 

  Un aspect important de cette invention est le fait qu'elle permet l'allumage par compression dans un moteur à carburant diesel ou à essence qui, pour le reste, peut être pratiquement semblable aux moteurs répandus actuellement.



  Par rapport à un moteur diesel classique, on élimine ainsi la pompe d'injection et les injecteurs, qui sont des organes coûteux et délicats,   c est-à-dire    que l'invention améliore à la fois la rentabilité et la sécurité de fonctionnement. Par rapport à un moteur à essence classique, on obtient des avantages du même genre grâce à l'élimination de tout le système électrique d'allumage. Mais on obtient aussi un autre grand avantage : tout en utilisant de l'essence à faible indice d'octane grâce à un faible taux de  compression avant allumage, le moteur peut fonctionner avec un taux de compression d'ensemble (après injection de l'air d'allumage) qui est supérieur à celui des moteurs classiques à essence.   I1    en résulte un rendement thermodynamique plus élevé.

  Grâce au faible indice d'octane et aux températures de combustion plus élevées, on escompte une réduction importante des émissions polluantes, permettant de se passer d'installations auxiliaires anti-pollution.



  D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante de divers exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés, dans   lesquels   
La fig. I est une vue en coupe partielle suivant la ligne A-A de la fig. 2, montrant schématiquement la tête d'un cylindre et sa culasse dans une première forme de réalisation d'un moteur utilisant un procédé selon l'invention, la fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne B-B de la fig. 1, la fig. 3 est une vue en coupe partielle analogue à la fig.

  I, représentant une autre forme de réalisation d'un moteur utilisant un procédé selon l'invention, la fig. 4 représente en plan la disposition des soupapes par rapport à un cylindre dans le moteur illustré par la fig. 3, les fig. 5 et 6 représentent en élévation et en plan un culbuteur commandant deux soupapes du moteur de la fig. 3, la fig. 7 représente schématiquement un compresseur incorporé au moteur de la fig.   3, et    la fig. 8 illustre le fonctionnement d'un organe d'obturation prévu dans le moteur de la fig. 3.



  Le moteur illustré par les fig. 1 et 2 a une architecture générale analogue à celle d'un moteur à essence classique à quatre temps, avec un ou plusieurs cylindres 1 renfermant chacun un piston 2 relié à un vilebrequin et pourvu  de segments d'étanchéité 3. Sur le cylindre 1 est fixée une culasse 4 qui délimite, avec le cylindre 1 et le piston 2, une chambre à volume variable comprenant une chambre de combustion 5. De manière connue, des soupapes d'admission 6 et d'échappement 7 permettent respectivement l'entrée dans la chambre 5 d'un mélange gazeux d'air et de carburant par une tubulure d'admission 8, et l'échappement des gaz de combustion (par une tubulure non représentée). Le mélange d'air et de carburant peut être préparé de la même manière que dans un moteur à essence classique, par exemple par aspiration à travers un carburateur.

  On pourrait aussi prévoir un dispositif d'injection d'essence dans la tubulure 8, ainsi qu'un dispositif de suralimentation par un compresseur.



  De manière connue, la culasse 4 est fixée sur le cylindre I avec intercalation d'un joint de culasse 9, et d'autre part elle comporte des conduits 10 et 11 pour un liquide de refroidissement. De leur côté, les soupapes 6 et 7 sont également réalisées de manière classique, chacune d'elle étant montée dans un guide respectif 12 et équipée d'un ressort de rappel 13, tandis que leur ouverture est commandée comme d'habitude au moyen d'un arbre à cames commun.



  Dans le cas présent, la culasse renferme, un peu au-dessus de la chambre de combustion 5, un logement cylindrique 15 dans lequel débouchent trois conduits 16, 17 et   18    situés sensiblement dans un même plan radial et décalés angulairement les uns par rapport aux autres. Le conduit 16 est très court et il relie le logement 15 à la chambre de combustion 5, dans laquelle il débouche par un orifice 19. Le conduit   1 7    est un conduit d'échappement qui peut être relié directement au système d'échappement du moteur.

  Le conduit 18 est raccordé à un compresseur à piston qui est entraîné par l'arbre du moteur pour comprimer de l'air assez fortement pour l'échauffer à une température de l'ordre de 500 à   600"C.    Cet air sera appelé ci-dessous "air d'allumage", et son admission dans la chambre de combustion 5 est commandée par un distributeur rotatif 20 tournant dans le logement 15 à raison d'un tour par cycle des gaz, c'est-à-dire pour deux tours de l'arbre moteur. Le distributeur 20 renferme une première cavité borgne 21 pour l'air d'allumage, ainsi qu'une seconde cavité borgne 22 qui est décalée d'au moins un quart de tour vers l'arrière (par rapport au sens de rotation du distributeur) à partir de la cavité 21.

  Chacune des cavités 21, 22 débouche sur la surface périphérique cylindrique du distributeur 20 par une ouverture  respective suffisamment étroite pour communiquer avec un seul des canaux 16, 17, 18 à la fois. Par ailleurs, le distributeur 20 contient des conduits longitudinaux 23 et 24 pour le passage d'un fluide de refroidissement.



  Dans l'exemple représenté, le distributeur 20 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. Pour mieux faire comprendre son fonctionnement, on a illustré par les flèches I à IV et par les rayons qui leur sont associés la position du débouché de la cavité 21 au début de chacune des phases du cycle à quatre temps : I aspiration,   II    compression, III détente, IV échappement. Pendant ces quatre phases, les mouvements du piston 2 et des soupapes 6 et 7 sont semblables à ceux des éléments correspondants d'un moteur à essence classique.



  Durant la phase d'aspiration I, le mélange d'air et de carburant provenant de la tubulure 8 est aspiré dans la chambre de combustion 5 par la descente du piston 2, tandis que le conduit 16 est obturé. La cavité 21 reçoit de l'air d'allumage du conduit 18, tandis que- les gaz contenus dans la cavité 22 peuvent s'échapper par le conduit 17. En phase de compression   II,    le mélange contenu dans le cylindre est comprimé à un taux inférieur à 9:1, et de préférence de l'ordre de 7:1 si   l'on    utilise de l'essence à faible indice d'octane. Le conduit 16 est toujours obturé, la cavité 21 renferme l'air d'allumage sous forte pression, et la cavité 22 reçoit de l'air comprimé du conduit 18.



  A la fin de la phase   II,    la cavité 21 communique avec le conduit 16, de sorte que l'air d'allumage, dont la température et la pression sont nettement plus élevées que celles du mélange se trouvant dans la chambre de combustion 5, est injecté dans cette chambre et provoque l'allumage du mélange déjà à partir du conduit 16. Comme dans le cas de l'allumage électrique, on peut produire l'allumage avec une certaine avance par rapport au point mort haut du piston 2, grâce à un décalage angulaire approprié du distributeur rotatif 20. Comme le distributeur tourne à la même vitesse que l'arbre à cames, il peut être entraîné par celui-ci au moyen d'un engrenage dont un pignon est réglable en position angulaire grâce à un dispositif connu.

 

  Le conduit 16 est obturé durant la fin de la phase de détente III et le début de la phase d'échappement IV, par la surface périphérique du distributeur 20 se trouvant entre les cavités 21 et 22. Ensuite, l'air comprimé contenu dans  la cavité 22 est déchargé, pendant la phase d'échappement, par le conduit 16 dans la chambre de combustion 5 pour la nettoyer en expulsant les gaz de combustion restés dans la chambre, ce qui contribue à améliorer le rendement du moteur. En même temps, les gaz résiduels se trouvant dans la cavité 21 s'échappent par le conduit 17, puis le cycle recommence.



  Les fig. 3 à 8 illustrent un moteur utilisant une autre forme du procédé selon l'invention et destiné à fonctionner avec un carburant s'enflammant moins facilement que l'essence, en particulier du carburant pour moteur diesel classique. Un cylindre 31, dans lequel circule un piston 32, est surmonté d'une culasse 34 contenant une préchambre 33 formant une première chambre de combustion au-dessus de la chambre de combustion classique 35 située en regard du piston. Comme dans le cas précédent, la culasse 34 comporte aussi, pour chaque cylindre 31 s'il y en a plusieurs, une soupape d'admission 36 et une soupape d'échappement 37 raccordées repectivement à une tubulure d'admission 38 et à une tubulure d'échappement non représentée.

  La préchambre 33 est également équipée d'une soupape d'admission 40 obturant une tubulure d'admission 41, et d'une soupape d'échappement 42, ces deux soupapes étant installées dans une partie amovible 34a de la culasse, afin qu'on puisse les monter et les démonter. Comme les deux soupapes d'admission 36 et 40 doivent s'ouvrir et se fermer pratiquement ensemble, elles sont commandées par une seule came 43 d'un arbre à cames classique 44 (fig. 5) par l'intermédiaire d'un culbuteur commun 45 pivotant sur un arbre fixe 46. Le culbuteur 45 est équipé d'un poussoir réglable respectif 47 et 48 en regard de chaque soupape 36, 40.



  A côté de la préchambre 33, la culasse 34 renferme un distributeur rotatif 50 analogue au distributeur 20 décrit précédemment, mais ne comportant qu'une seule cavité 51 pour de l'air d'allumage. Toutefois, on pourrait également prévoir une seconde cavité jouant le même rôle que la cavité 22 du distributeur 20. Le logement cylindrique renfermant le distributeur communique par un conduit 52 avec la préchambre 33, par un conduit 53 avec le système d'échappement du moteur pour expulser les gaz restés dans la cavité 50, et par un conduit 54 il reçoit de l'air d'allumage très chaud provenant d'un compresseur dans le sens indiqué par la flèche.  



  La préchambre 33 est reliée cycliquement à la chambre 35 par un conduit formé de deux tronçons 55, 56 séparés par un organe d'obturation rotatif 57 représenté plus en détail en fig.   s.    Cet organe est formé d'un corps cylindrique rotatif comportant un passage radial 58 pour relier les conduits 55 et 56, et deux canaux longitudinaux 59 pour un fluide de refroidissement.



     Organe    d'obturation 57 tourne en synchronisme avec l'arbre du moteur, mais à la vitesse d'un demi-tour par cycle.   I1    peut être entraîné par exemple par l'arbre à cames au moyen d'un engrenage réducteur ayant un rapport 1:2. S'il y a plusieurs cylindres 31 disposés en ligne, leurs organes d'obturation 15 peuvent être constitués par un seul arbre cylindrique pourvu de passages correspondants 58 qui sont décalés angulairement de manière appropriée, et il en va de même pour le distributeur rotatif 50.



  La fig. 7 représente schématiquement un compresseur 60 à un cylindre 61 dont le piston 62 est entraîné par le piston 32 du moteur, les deux pistons étant décalés angulairement mais reliés par des bielles respectives 63, 64 au même maneton du vilebrequin de l'arbre moteur. Bien entendu, le dessin n'est que schématique et le piston 32 a une section nettement plus grande que celle du piston 62.



  Le compresseur 60 est à deux étages. Il aspire de   Flair    extérieur par un conduit 66 pourvu d'un clapet 67 qui se ferme pendant la compression. Le premier étage de compression correspond à la course du piston 62 jusqu'à ce que celui-ci obture un conduit de sortie 68 muni d'un clapet anti-retour 69.



  Le compresseur fournit ainsi de l'air comprimé à un taux volumétrique d'environ 1:7. Cet air traverse ensuite un carburateur 70 ou un autre dispositif équivalent où il forme avec le carburant un mélange riche et relativement chaud qui est envoyé dans les tubulures respectives d'aspiration 41 des préchambres 33 correspondant à chacun des cylindres (au nombre de quatre dans l'exemple de la fig.7).   I1    convient de relever que le carburateur 70 peut   etre    remplacé par d'autres dispositifs aptes à produire un mélange dosé d'air et de carburant.



  Le second étage du compresseur correspond au solde de la course du piston 62 et fournit de l'air d'allumage qui est échauffé et comprimé beaucoup plus fortement, par exemple à un taux dépassant 20:1, afin d'atteindre une température suffisante pour provoquer l'allumage du mélange de carburant  et d'air débité par le premier étage. L'air d'allumage passe par un conduit 71 muni d'un clapet anti-retour 72 pour atteindre les quatre conduits respectifs 54 menant au distributeur 50. Bien entendu, ceci n'est qu'un exemple d'un compresseur capable de fonctionner avec le moteur décrit ci-dessus. Bien d'autres formes de compresseur entraîné par le moteur et débitant de l'air d'allumage suffisamment chaud sont dans les compétences d'un homme du métier.



  Dans l'exemple décrit en référence aux figures 1 et 2, l'air d'allumage est fourni par un compresseur actionné comme le compresseur 60, mais dépourvu du premier étage formé par les éléments 68 et 69.



  Le fonctionnement du moteur est décrit ci-dessous en référence aux fig. 3 et 8, lesquelles représentent la position juste avant l'allumage. Sur la fig. 8, les lignes radiales montrent la position angulaire des deux points C (décalés angulairement de   180 )    de l'organe d'obturation 57 au début de chaque phase du cycle à quatre temps des gaz dans le cylindre 31, c'est-à-dire
I aspiration, lI compression, III détente, 1V échappement, pendant la rotation de l'organe 57 dans le sens de la flèche D. On remarque que le conduit 56 est un peu plus large que le conduit 55, de sorte que le passage 58 reste plus longtemps en communication avec la chambre 35 qu'avec la préchambre 33.



  Sa communication avec la préchambre 33 commence dans la position illustrée par la figure et se termine dans la position dessinée en traits mixtes, de sorte que les chambres 33 et 35 communiquent pendant la phase de détente III et une grande partie de la phase d'échappement   IV.   



  Durant la phase 1, les soupapes d'admission 36 et 40 sont ouvertes et le piston 32 descend. De l'air atmosphérique est aspiré dans le cylindre 31 à travers la tubulure 38, tandis que le mélange gazeux de carburant et d'air comprimé à 7:1 par le premier étage du compresseur 60 arrive par le conduit 41 dans la préchambre 33 obturée par l'organe 57. En même temps, la cavité 51 du distributeur 50 se remplit d'air d'allumage très chaud.

 

  Durant la phase   Il,    les quatre soupapes sont fermées, le piston 32 remonte et comprime l'air dans la chambre 35 avec un taux de compression élevé, par exemple de l'ordre de 20:1. A la fin de la phase II, la cavité 51 du distributeur débouche sur le conduit 52 et injecte l'air   d'allumage    dans la préchambre 33, provoquant ainsi l'inflammation du mélange riche pratiquement au moment où le passage 58 de l'organe d'obturation 57 ouvre la  communication entre la préchambre 33 et la chambre 35. Le mélange contenant le carburant est alors chassé par le passage 58 dans la chambre 35 et achève de brûler avec l'air qui s'y trouve, pour chasser le piston vers le bas au cours de la phase III.

  Enfin, dans la phase d'échappement IV, les soupapes 37 et 42 sont ouvertes et permettent aux gaz de combustion de quitter les deux chambres 33 et 35 avant que le cycle recommence.



  Un tel moteur présente de sensibles avantages par rapport à un moteur diesel classique. Le dispositif habituel d'injection directe du carburant sous une haute pression est remplacé par un dispositif de compression et d'injection d'air qui est beaucoup moins délicat. La combustion se déroule d'une manière graduelle, donc sensiblement moins brutale que dans un moteur diesel, de sorte que les organes mécaniques sont moins sollicités. Un autre avantage important est qu'on peut régler l'avance à l'allumage au moyen du distributeur rotatif, comme on l'a décrit dans l'exemple précédent. Enfin, comme le mélange d'air et de carburant n'a pas besoin d'être comprimé jusqu'à son auto-allumage, on peut adapter un tel moteur à l'utilisation de différents types de carburant, en choisissant des taux de compression appropriés dans les cylindres et dans le compresseur.

 

  Bien d'autres formes ou variantes de réalisation de moteurs utilisant un procédé d'allumage tel que décrit ci-dessus pourront être imaginées par un homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention. En particulier, l'organe d'obturation 57 peut être remplacé par toutes sortes de moyens équivalents, notamment par un obturateur coulissant en va-et-vient.



  De même, les distributeurs rotatifs 20 et 50 peuvent être remplacés par d'autres organes permettant d'injecter une quantité déterminée d'air d'allumage à chaque cycle. 

  METHOD FOR IGNITION BY COMPRESSION OF A GAS MIXTURE IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND ENGINE IMPLEMENTING THIS METHOD The present invention relates to a method for igniting by compression a mixture of air and fuel in an internal combustion engine. It also relates to an internal combustion engine provided for the implementation of this method and comprising at least one cylinder in which moves a reciprocating piston connected to a rotary engine shaft, a combustion chamber associated with this cylinder, means for preparing a mixture of air and fuel, intake means for introducing said mixture into the combustion chamber, and exhaust means for the gases after combustion. In fact, the invention relates both to engines using diesel fuel and to those which run on gasoline. It is well known that a method of the aforementioned type is used in diesel engines, which notably have the advantages of a fairly high thermodynamic efficiency and the absence of electrical ignition means. However, the fact that in these engines the air and fuel mixture must be compressed at a rate greater than 17:1 (and in practice on the order of 20:1), in order for it to reach its ignition, has several disadvantages. I1 must use a low volatility fuel which requires relatively complex and expensive means for the preparation of the air / fuel mixture, including an injection pump and injectors subjected to severe conditions in the combustion chambers. These injection means are subject to mechanical failure. In addition, the high value of the compression ratio implies an even higher pressure after combustion, therefore engines whose mechanical components are particularly robust. In gasoline engines, the electrical ignition system is an expensive assembly to manufacture and to use, and it constitutes one of the most frequent sources of breakdowns. On the other hand, the compression ratio of these engines is limited by the risk of detonation, which also limits the thermodynamic efficiency. This rate can be increased somewhat by using high-octane gasoline, but this fuel is more expensive to produce and often contains polluting additives. The present invention aims to overcome these drawbacks, by providing a method of the type indicated in the preamble, making it possible to produce an internal combustion engine which does not have both the injection means of diesel engines and the electric ignition means of gasoline engines. essence. The invention also aims to allow the use of this method with different fuels, in particular conventional diesel fuel and low-octane gasoline. To this end, the basic principle of the invention consists in bringing air to a high temperature thanks to a high compression ratio, then in injecting this very hot air into an air/fuel mixture which may have been compressed to a lower rate than the first. In particular, the method according to the invention is characterized in that a mixture of air and fuel is cyclically introduced into a first chamber which is heated by compression to a temperature insufficient to cause the ignition of this mixture. , in that air is heated by compression in another chamber to a temperature above the ignition temperature of said mixture, and in that this air is injected into the first chamber at a time determined cycle to cause ignition of the mixture. In a first form of the method, the mixture of air and fuel is heated by compression directly in the first chamber, as is the case in a conventional gasoline engine. In another form of the process, the mixture is heated by compression before being introduced into said first chamber. For the implementation of this method, the invention provides an engine of the type indicated above, characterized in that it comprises a compressor driven by said engine shaft and supplying ignition air heated by compression, and distribution means for cyclically introducing a determined quantity of said ignition air into the combustion chamber. Preferably, the compressor is a piston compressor mechanically driven by the motor shaft. In a first embodiment, said combustion chamber is located inside the cylinder, that is to say that the combustion takes place entirely in the same chamber where the expansion of the gases driving the piston takes place, as in conventional gasoline engines. In another embodiment, said combustion chamber is a prechamber cyclically connected inside the cylinder by a communication duct, which is provided with a shutter member arranged to shut it off cyclically. This closure member preferably comprises a cylindrical body rotating around its axis, arranged transversely in said communication duct and provided with a transverse passage for the gases. The cylinder and the pre-chamber may each have their own intake and exhaust valves, and be associated with a common first rocker arm actuating their intake valves and a common second rocker arm actuating their exhaust valves. In an advantageous embodiment, said distribution means comprise a stationary body provided with a substantially cylindrical central housing and with three ducts opening out substantially in the same radial plane on the periphery of the central housing to connect it respectively to the compressor, to the chamber combustion and an exhaust device, and a rotary distributor mounted in sealed manner in said housing and provided with a blind cavity open at the periphery of the distributor so as to communicate successively with each of the three ducts. Preferably, this rotary distributor is driven at the speed of one revolution per cycle by means of a mechanical connection with the motor shaft, and this mechanical connection includes an ignition advance adjustment device. An important aspect of this invention is the fact that it enables compression ignition in a diesel fuel or gasoline engine which, for the rest, can be practically similar to the engines currently in use. Compared to a conventional diesel engine, the injection pump and the injectors are thus eliminated, which are expensive and delicate components, that is to say that the invention improves both profitability and operating safety. Compared to a conventional gasoline engine, similar advantages are achieved by eliminating the entire electrical ignition system. But you also get another great advantage: while using low octane gasoline thanks to a low compression ratio before ignition, the engine can run with an overall compression ratio (after injection of the ignition air) which is greater than that of conventional gasoline engines. This results in a higher thermodynamic efficiency. Thanks to the low octane number and higher combustion temperatures, a significant reduction in polluting emissions is expected, making it possible to dispense with auxiliary anti-pollution installations. Other characteristics and advantages of the present invention will appear in the following description of various exemplary embodiments, with reference to the appended drawings, in which FIG. I is a partial sectional view along line A-A of FIG. 2, schematically showing the head of a cylinder and its cylinder head in a first embodiment of an engine using a method according to the invention, FIG. 2 is a cross-section along line B-B of FIG. 1, fig. 3 is a partial sectional view similar to FIG. I, representing another embodiment of an engine using a method according to the invention, FIG. 4 shows in plan the arrangement of the valves with respect to a cylinder in the engine illustrated by FIG. 3, Figs. 5 and 6 show in elevation and in plan a rocker arm controlling two valves of the engine of FIG. 3, fig. 7 schematically represents a compressor incorporated in the motor of FIG. 3, and fig. 8 illustrates the operation of a shutter member provided in the motor of FIG. 3. The motor shown in figs. 1 and 2 has a general architecture analogous to that of a conventional four-stroke gasoline engine, with one or more cylinders 1 each containing a piston 2 connected to a crankshaft and provided with sealing rings 3. On cylinder 1 is fixed a cylinder head 4 which delimits, with the cylinder 1 and the piston 2, a variable volume chamber comprising a combustion chamber 5. In a known manner, the intake 6 and exhaust 7 valves respectively allow entry into the chamber 5 of a gaseous mixture of air and fuel via an intake pipe 8, and the exhaust of the combustion gases (via a pipe not shown). The air and fuel mixture can be prepared in the same way as in a conventional gasoline engine, for example by suction through a carburetor. It would also be possible to provide a device for injecting gasoline into the pipe 8, as well as a device for supercharging by a compressor. In known manner, the cylinder head 4 is fixed on the cylinder I with the interposition of a cylinder head gasket 9, and on the other hand it comprises ducts 10 and 11 for a cooling liquid. For their part, the valves 6 and 7 are also made in a conventional manner, each of them being mounted in a respective guide 12 and equipped with a return spring 13, while their opening is controlled as usual by means of a common camshaft. In the present case, the cylinder head encloses, a little above the combustion chamber 5, a cylindrical housing 15 into which open three ducts 16, 17 and 18 located substantially in the same radial plane and angularly offset from each other. others. Duct 16 is very short and connects housing 15 to combustion chamber 5, into which it opens through an orifice 19. Duct 17 is an exhaust duct which can be connected directly to the engine exhaust system. . Duct 18 is connected to a piston compressor which is driven by the motor shaft to compress air strongly enough to heat it to a temperature of the order of 500 to 600"C. This air will be referred to as below "ignition air", and its admission into the combustion chamber 5 is controlled by a rotary distributor 20 rotating in the housing 15 at the rate of one revolution per gas cycle, that is to say for two The distributor 20 contains a first blind cavity 21 for the ignition air, as well as a second blind cavity 22 which is offset by at least a quarter turn towards the rear (relative to direction of rotation of the distributor) from the cavity 21. Each of the cavities 21, 22 opens onto the cylindrical peripheral surface of the distributor 20 through a respective opening narrow enough to communicate with only one of the channels 16, 17, 18 at a time Furthermore, the distributor 20 contains longitudinal ducts 23 and 24 for the passage of a cooling fluid. In the example shown, the distributor 20 rotates clockwise. To better understand its operation, the arrows I to IV and the rays associated with them have illustrated the position of the outlet of the cavity 21 at the start of each of the phases of the four-stroke cycle: I suction, II compression, III trigger, IV exhaust. During these four phases, the movements of the piston 2 and of the valves 6 and 7 are similar to those of the corresponding elements of a conventional gasoline engine. During the suction phase I, the mixture of air and fuel coming from the pipe 8 is sucked into the combustion chamber 5 by the descent of the piston 2, while the conduit 16 is closed. Cavity 21 receives ignition air from conduit 18, while the gases contained in cavity 22 can escape through conduit 17. In compression phase II, the mixture contained in the cylinder is compressed to a less than 9:1, and preferably around 7:1 if low octane gasoline is used. Duct 16 is still closed, cavity 21 contains ignition air under high pressure, and cavity 22 receives compressed air from duct 18. At the end of phase II, cavity 21 communicates with the duct 16, so that the ignition air, the temperature and pressure of which is significantly higher than that of the mixture in the combustion chamber 5, is injected into this chamber and causes the ignition of the mixture already from of the duct 16. As in the case of electric ignition, ignition can be produced with a certain advance relative to the top dead center of the piston 2, thanks to an appropriate angular offset of the rotary distributor 20. As the distributor rotates at the same speed as the camshaft, it can be driven by the latter by means of a gear whose pinion is adjustable in angular position by means of a known device. The duct 16 is closed during the end of the expansion phase III and the beginning of the exhaust phase IV, by the peripheral surface of the distributor 20 located between the cavities 21 and 22. Then, the compressed air contained in the cavity 22 is discharged, during the exhaust phase, through conduit 16 into combustion chamber 5 to clean it by expelling the combustion gases remaining in the chamber, which contributes to improving engine efficiency. At the same time, the residual gases found in cavity 21 escape through conduit 17, then the cycle begins again. Figs. 3 to 8 illustrate an engine using another form of the method according to the invention and intended to operate with a fuel which ignites less easily than gasoline, in particular fuel for a conventional diesel engine. A cylinder 31, in which a piston 32 circulates, is surmounted by a cylinder head 34 containing a prechamber 33 forming a first combustion chamber above the conventional combustion chamber 35 located opposite the piston. As in the previous case, the cylinder head 34 also comprises, for each cylinder 31 if there are several of them, an inlet valve 36 and an exhaust valve 37 respectively connected to an inlet pipe 38 and to a pipe exhaust not shown. The prechamber 33 is also equipped with an inlet valve 40 closing off an inlet manifold 41, and an exhaust valve 42, these two valves being installed in a removable part 34a of the cylinder head, so that can assemble and disassemble them. As the two intake valves 36 and 40 must open and close practically together, they are controlled by a single cam 43 of a conventional camshaft 44 (fig. 5) via a common rocker arm 45 pivoting on a fixed shaft 46. The rocker arm 45 is equipped with a respective adjustable tappet 47 and 48 facing each valve 36, 40. Next to the prechamber 33, the cylinder head 34 contains a rotary distributor 50 similar to the distributor 20 described above, but having only one cavity 51 for ignition air. However, one could also provide a second cavity playing the same role as the cavity 22 of the distributor 20. The cylindrical housing containing the distributor communicates via a duct 52 with the prechamber 33, via a duct 53 with the engine exhaust system to expel the gases remaining in the cavity 50, and via a duct 54 it receives air from hot ignition from a compressor in the direction indicated by the arrow. The prechamber 33 is cyclically connected to the chamber 35 by a duct formed of two sections 55, 56 separated by a rotary shutter member 57 shown in more detail in FIG. s. This member is formed of a rotating cylindrical body comprising a radial passage 58 to connect the conduits 55 and 56, and two longitudinal channels 59 for a cooling fluid. Shutter member 57 rotates in synchronism with the motor shaft, but at the speed of half a turn per cycle. I1 can be driven for example by the camshaft by means of a reduction gear having a 1:2 ratio. If there are several cylinders 31 arranged in line, their shutter members 15 can be constituted by a single cylindrical shaft provided with corresponding passages 58 which are offset angularly in an appropriate manner, and the same applies to the rotary distributor 50 Fig. 7 schematically represents a compressor 60 with one cylinder 61 whose piston 62 is driven by piston 32 of the engine, the two pistons being angularly offset but connected by respective connecting rods 63, 64 to the same crankpin of the crankshaft of the engine shaft. Of course, the drawing is only schematic and the piston 32 has a much larger section than that of the piston 62. The compressor 60 is two-stage. It draws in external Flair through a conduit 66 provided with a valve 67 which closes during compression. The first compression stage corresponds to the stroke of the piston 62 until the latter closes an outlet duct 68 provided with a non-return valve 69. The compressor thus supplies compressed air at a volumetric rate of about 1:7. This air then passes through a carburettor 70 or another equivalent device where it forms with the fuel a rich and relatively hot mixture which is sent into the respective suction pipes 41 of the prechambers 33 corresponding to each of the cylinders (four in number in the example of fig.7). I1 should be noted that the carburetor 70 can be replaced by other devices capable of producing a metered mixture of air and fuel. The second stage of the compressor corresponds to the balance of the stroke of the piston 62 and provides ignition air which is heated and compressed much more strongly, for example at a rate exceeding 20:1, in order to reach a temperature sufficient to cause ignition of the fuel and air mixture delivered by the first stage. Ignition air passes through a conduit 71 fitted with a check valve 72 to reach the respective four conduits 54 leading to the distributor 50. Of course, this is only one example of a compressor capable of operating with the motor described above. Many other forms of compressor driven by the engine and delivering sufficiently hot ignition air are within the competence of a person skilled in the art. In the example described with reference to Figures 1 and 2, the ignition air is supplied by a compressor operated like the compressor 60, but without the first stage formed by the elements 68 and 69. The operation of the engine is described below below with reference to Figs. 3 and 8, which represent the position just before ignition. In fig. 8, the radial lines show the angular position of the two points C (angularly offset by 180°) of the shutter member 57 at the start of each phase of the four-stroke cycle of the gases in the cylinder 31, i.e. say I aspiration, lI compression, III expansion, 1V exhaust, during the rotation of the member 57 in the direction of the arrow D. We note that the conduit 56 is a little wider than the conduit 55, so that the passage 58 remains longer in communication with the chamber 35 than with the prechamber 33. Its communication with the prechamber 33 begins in the position illustrated by the figure and ends in the position drawn in phantom, so that the chambers 33 and 35 communicate during expansion phase III and much of exhaust phase IV. During phase 1, the intake valves 36 and 40 are open and the piston 32 descends. Atmospheric air is sucked into the cylinder 31 through the pipe 38, while the gaseous mixture of fuel and air compressed at 7:1 by the first stage of the compressor 60 arrives through the conduit 41 in the closed prechamber 33 by the member 57. At the same time, the cavity 51 of the distributor 50 fills with very hot ignition air. During phase II, the four valves are closed, the piston 32 rises and compresses the air in the chamber 35 with a high compression ratio, for example of the order of 20:1. At the end of phase II, the cavity 51 of the distributor opens into the duct 52 and injects the ignition air into the prechamber 33, thus causing the ignition of the rich mixture practically at the moment when the passage 58 of the organ shutter 57 opens the communication between the prechamber 33 and the chamber 35. The mixture containing the fuel is then expelled through the passage 58 in the chamber 35 and completes burning with the air which is there, to drive out the piston down during phase III. Finally, in exhaust phase IV, the valves 37 and 42 are opened and allow the combustion gases to leave the two chambers 33 and 35 before the cycle begins again. Such an engine has significant advantages over a conventional diesel engine. The usual device for direct fuel injection under high pressure is replaced by a compression and air injection device which is much less delicate. Combustion takes place in a gradual manner, therefore substantially less brutal than in a diesel engine, so that the mechanical components are less stressed. Another important advantage is that the ignition advance can be adjusted by means of the rotary distributor, as described in the previous example. Finally, as the mixture of air and fuel does not need to be compressed until it self-ignites, such an engine can be adapted to the use of different types of fuel, by choosing compression ratios appropriate in the cylinders and in the compressor. Many other forms or variant embodiments of engines using an ignition method as described above could be imagined by a person skilled in the art without departing from the scope of the present invention. In particular, the shutter member 57 can be replaced by all sorts of equivalent means, in particular by a back-and-forth sliding shutter. Likewise, the rotary distributors 20 and 50 can be replaced by other members allowing to inject a determined quantity of ignition air at each cycle.

Claims

1. Method for igniting by compression a mixture of air and fuel in an internal combustion engine, characterized in that a mixture of air and fuel is cyclically introduced into a first chamber (5, 33) which is heated by compression to a temperature insufficient to cause ignition of this mixture, in that air is heated by compression in another chamber (61) to a temperature above the ignition temperature said mixture, and in that this air is injected into the first chamber at a determined moment of the cycle to cause ignition of the mixture.

2. Method according to claim 1, characterized in that said mixture is heated by compression in said first chamber (5).

3. Method according to claim 1, characterized in that said mixture is heated by compression before being introduced into said first chamber (33).

4. Method according to claim 1, characterized in that the fuel is gasoline.

5. Method according to claim 1, characterized in that the fuel is a mineral oil for diesel engines.

6. Internal combustion engine for implementing the method according to claim 1, comprising at least one cylinder in which moves a reciprocating piston connected to a rotary motor shaft, a combustion chamber associated with this cylinder, means for preparing a mixture of air and fuel, intake means for introducing said mixture into the combustion chamber, and means for exhausting the gases after combustion, characterized in that it comprises a compressor (60) driven by said engine shaft and supplying ignition air heated by compression, and distribution means (20, 50) for introducing cyclically a determined quantity of said ignition air into said combustion chamber (5, 33).

7. Engine according to claim 6, characterized in that said compressor (60) is a piston compressor mechanically driven by the motor shaft.

8. Engine according to claim 6, characterized in that said combustion chamber (5) is located inside the cylinder.

9. Engine according to claim 6, characterized in that said combustion chamber (33) is a prechamber connected to the inside of the cylinder by a communication duct, which is provided with a closure member (57) arranged to close it cyclically.

10. Engine according to claim 9, characterized in that said shutter member (57) comprises a cylindrical body rotating around its axis, arranged transversely in said communication duct (55 and 56) and provided with a transverse passage ( 58) for gases.

11. Engine according to claim 9, characterized in that the cylinder (31) and the prechamber (33) each have their own inlet (36, 40) and exhaust (37, 42) valves, and are associated with a first common rocker arm (45) actuating their intake valves and a second common rocker arm actuating their exhaust valves.

12. Motor according to claim 8 or 9, characterized in that said distribution means comprise a stationary body provided with a substantially cylindrical central housing (15) and three ducts (16 to 18; 52 to 54) opening out substantially into a same radial plane around the periphery of the central housing to connect it respectively to the compressor, to the combustion chamber and to an exhaust device, and a rotary distributor (20, 50) mounted in a sealed manner in said housing and provided with at least one blind cavity (21, 22, 51) owerte at the periphery of the distributor so as to communicate successively with each of the three ducts.

13. Motor according to claim 12, characterized in that the rotary distributor (20, 50) is driven at the speed of one revolution per cycle by means of a mechanical connection with the motor shaft, and in that this connection mechanism includes an ignition advance adjustment device.