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MOTEUR A COMBUSTION INTERNE ET A COMPRESSION.
Pour faire fonctionner les moteurs à combustion interne et à com- pression, on y fait arriver des mélanges en proportions stoichiométriques ou presque et dans les moteurs à quatre temps on règle la puissance fournie quantitativement,? ce qui a 1'inconvénient de rendre le rendement thermique du cycle inférieur à celui qu'on peut escompter d'un procédé de réglage qualitatif lorsque le moteur fonctionne sous chargé'partielle Des moyens connus permettent d'effectuer un réglage qualitatif partiel en même temps que le réglage quantitatif en faisant varier la composition du mélangec'est- à-dire en rendant le mélange plus pauvre sous charge partielle que sous char- ge totale Mais le degré d'appauvrissement du mélange possible est limité par le phénomène qui consiste en ce qu'au moment où le mélange doit fournir sa
puissanceil ne s'allume pas régulièrement ou même ne s'allume pas du tout Lorsqu'il s'agit de moteurs à compression à deux temps!) on règle la puissance qualitativement en faisant arriver dans le cylindre une quantité plus faible du mélange en proportions stoichiométriques ou presque et en le mélangeant avec une quantité correspondante plus grande supplémentaire de gaz restant dans le cylindre.
Lorsque la charge est faible le- mélange du cylindre devient trop pauvre pour s'allumer après une course motrice et par suite le -mélange ne s9allume pas pendant une ou plusieurs courses motri- cesjusqu'à ce que le mélange du cylindre qui s'est enrichi 4 plusieurs reprises par le mélange qui y arrive et auquel on a donné souvent à cet effet une composition plus riche que les proportions stoichiométriques, soit devenu assez riche pour s'allumer Lorsque la charge est faible, ce défaut 4?allumage pendant les courses motrices annule en totalité ou en par- tie l'avantage au point de-vue de la consommation du combustible,, qui résul- te du réglage qualitatif.
L'invention a pour objet de permettre de réaliser un réglage complètement qualitatif? tout en assurant 11' allumage dans toutes les con- ditions .
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'Ce résultat est obtenu en introduisant un mélange pauvre de combustible et d'air dans le volume du cylindre et en formant un mélange riche dans une antichambre en y injectant du combustible, l'allumage s'ef- fectuant dans l'antichambre au moyen d'un dispositif d'allumage.
Le risque du défaut d'allumage,n'existe pas même sous faible charge, car il existe à l'endroit de l'allumage, c'est-à-dire dans l'anti- chambre un mélange riche., c'est-à-dire s'allumant facilement. Le réglage qualitatif peut être réalisé en agissant sur la composition du mélange pau- vre qui se trouve dans la partie principale de la chambre de compression.
Un autre avantage de l'invention consiste dans une-notable di- minution du risque de détonation, car le gaz qui brûle en dernier lieu, c'est- à-dire la portion dite imbrûlée.. qui pendant que la combustion se propage à partir du point d'allumage se comprime sous l'effet du volume croissant des gaz qui brûlent déjà et continuent à brûler., est pauvre et par suite peut subir une forte compression, sans que sa température et sa pression risquent d'atteindre une valeur assez élevée pour qu'il brûle simultané- ment ou presque dans la totalité de son volume, ce qui provoquerait le "choc de combustion " caractéristique de la détonation.
Un moteur convenant à l'application de ce procédé de combustion comporte une antichambre dans laquelle le mélange riche se forme et l'allu- mage se produit. L'antichambre comporte à cet effet un dispositif d'injec-' tion du combustible et un dispositif d'allumage; le combustible peut être amené dans ce dispositif d'injection par une pompe à combustible à basse pression, car le mélange riche se forme à basse pression dans le cylindre ainsi qu'on le verra en détail plus loin.
Le procédé suivant l'invention s'applique aux moteurs à quatre temps ainsi qu'aux moteurs à deux temps.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaî- tront au cours de la description détaillée qui en est donnée ci-après, avec le dessin ci-joint à l'appui, dont les figures.l'et 2 représentent schéma- tiquement des moteurs à deux temps fonctionnant par le procédé suivant l'invention.
Les moteurs des formes de construction représentées comportent un cylindre 1 un piston 2 et une antichambre 3 Les dimensions de l'anti- -chambre sont choisies de préférence de façon que son volume soit compris entre 15 et 13% du volume total de la chambre de compression. L'expression "chambre de compression" doit être considérée comme désignant la portion du cylindre du moteur qui se trouve au-dessus du piston à la fin de la course en dedans plus l'antichambre.
Le mélange pauvre arrive par un tuyau d'arrivée d'air 4 qui com- porte un carburateur avec soupape de réglage 7 disposée dans le tuyau du combustible, figure 1.
Un mélange riche se forme dans l'antichambre 3 vers la'fin de la course en dehors du piston, c'est-à-dire lorsque la pression dans le cylindre est faible. Ce mélange est formé en injectant le combustible au moyen d'une simple pompe à combustible à basse pression 14 figure 1, com- portant une soupape de réglage 11.
La bougie d'allumage 8 qui allume le mélange riche vers la fin de la course de compression est également montée dans l'antichambre 3.
Etant donné que le mélange dans l'antichambre est riche, il s'y allume facilement. La combustion se propage facilement au mélange pauvre, exis- tant dans le reste du volume de compression. Le mélange de gaz brûlant dans l'antichambre se dilate en raison de l'élévation de température et pénètre dans le cylindre du moteur dont le volume augmente au commence- ment de la course en dehors. Il résulte de l'intensité dé la circulation et de la turbulence simultanée que la combustion se propage d'une manière satisfaisante au mélange pauvre.
La composition du mélange pauvre qui arrive par la soupape d'ad-
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mission 5, figure-1., doit être choisie de préférence de façon que la teneur en combustible soit inférieure à 80% de celle qui correspond à la composi- tion stoichiométrique et la quantité de combustible destiné à la formation du mélange riche est choisie de préférence de façon à donner la certitude que la composition du mélange de l'antichambre est conforme ou à peu près conforme aux proportions stoichimériques ce qui, dans ces conditions, correspond à une quantité de combustible comprise entre 15 et 35 % de la consommation de combustible.totale nécessaire à la marche à pleine charge.
Si la quantité de combustible introduite dans l'antichambre est trop forte, il peut en résulter une consommation antiéconomique de combustible. Si.elle est trop faible, 1'allumage est défectueux. Avec la limite précitée de 15 %, lorsque le volume de l'antichambre est faible et que les autres conditions sont avantageuses, on obtient encore un allumage satisfaisant et la combus- tion se propage dans de bonnes conditions au mélange pauvre.
Si la quantité de combustible de formation du mélange riche est trop forte, elle peut provoquer la détonation. La teneur en combustible du mélange total, c'est-à-dire de l'ensemble du mélange riche et du mélange pauvre peut alors être de nature à faire acquérir au mélange pauvre, se mélangeant légèrement avec le mélange riche par diffusion ou de toute autre manière, une composition susceptible de provoquer brusquement la combustion de la portion inbrûlée compriméeen donnant lieu ainsi à détonation. Il y a lieu de remarquer que le-injection du combustible dans l'antichambre doit s'effectuer de préférence au commencement de la course de compression lors- que la pression dans le cylindre est encore faible et que le mélange riche ne peut pas passer de l'antichambre-dans le volume du cylindre.
Si le mé- lange pauvre est trop riche, il est bien évident que la détonation risque également de se produire.
L9invention s'applique aux moteurs à quatre temps ainsi qu'aux moteurs à deux temps. Lorsqu'il s'agit d'un moteur à quatre temps, le mé- lange pauvre est aspiré par le moteur et les produits de la combustion sor- tent de la chambre de compression, par exemple par une soupape d'échappe- ment disposée dans la culasse du cylindre. S'il s'agit d'un moteur à deux temps comme sur la figure 1 l'air nécessaire au mélange pauvre doit être comprimé par un presseur préliminaire, comme d'habitude. Les produits de la- combustion sortent alors du cylindre par des lumières 13 de sa paroi.
La figure 2 représente un moteur à deux temps sous forme sché- matique à balayage dans le carter du vilebrequin. Les dispositifs d'ali- mentation qui comportent des dispositifs de commande et de réglage de forma- tion des mélanges pauvre et riche respectifs sont représentés schématique- ment et désignés respectivement par 19 et 20 Pendant la course de com- pression, le mélange pauvre est aspiré dans la chambre 22 du carter du vilebrequin par un tuyau 4 par l'intermédiaire d'une soupape de retenue 21 et à la fin de la course motrice ce mélange arrive par un tuyau 23 et des lumières dadmission 24 dans le cylindre 1 dans lequel il déplace les produits de la combustion qui sortent du cylindre par une soupape d'é chappement 25.
Le combustible de formation du mélange riche arrive'de pré- férence directement lorsque les lumières d'admission 24 ont été-fermées par le piston 2, c'est-à-dir au commencement de la course de compression.
Le réglage peut toujours s'effectuer au moyen de la soupape de réglage 7 et il est évident que ce réglage n'exerce pas d'influence sur le remplissage du cylindre et par suite s'effectue exclusivement sous forme qualitative Le rendement thermique du cycle est élevée étant donné que le fluide qui parcourt le cycle consiste sous faible charge sensiblement en air qui, en raison de ses propriétés thermiques et principalement. de la valeur du rapport Cp, possède un rendement thermique dans un cycle
Cy périodique plus grand qu'un mélange de combustible et d'air en proportions presque stoichiométriques.
De plus,on supprime les pertes dues au pompage qui, lorsque le réglage est quantitatif, résultent de la réduction de sec- tion du tuyau d'alimentation
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L'invention permet de remédier aux inconvénients d'un réglage qualitatif qui parmi d'autres consistent dans la faible intensité de com- bustion avec des mélanges pauvres donnant lieu à une combustion retardée et dans l'incertitude de l'allumage, ainsi qu'il ressort de ce qui précède.
De plus, lorsqu'il s'agit d'un moteur à deux temps, le procédé suivant l'invention a encore l'avantage de permettre d'effectuer le balayage lorsque la charge est nulle, c'est-à-dire lorsque la soupape 7 est à peu près fermée, avec un mélange très pauvre ou même exclusivement avec de l'air, de sorte qu'il n'existe pratiquement pas de perte de combustible, ce qui en améliore avantageusement la consommation. Le fonctionnement dit "à quatre courses nulles" ne se produit pas non plus sous une charge nulle, car même dans ces conditions, le mélange de l'antichambre est assez riche pour assurer son allumage par la bougie d'allumage 8.
Lorsqu'on emploie une pompe à combustible !4 figure 1, il suf- fit d'une pompe très simple, par exemple une petite pompe à diaphragme, car ainsi qu'il a déjà été dit, cette pompe n'a à assurer l'alimentation qu'à basse pression.
La soupape de réglage 11 sert à régler l'arrivée du combustible de formation du mélange riche et n'est pas destinée à servir d'organe de ré- glage pendant la marche normale, quoique cette possibilité de réglage sup- plémentaire ne soit pas exclue par l'invention.
L'invention n'exclut pas non plus la possibilité d'un réglage supplémentaire au moyen d'une soupape de réduction, non représentée, dispo- sée dans le tuyau d'arrivée d'air 4, dans le but de fournir une puissance négative par le moteur ou d'en stabiliser la marche sous très faible charge.
La diminution considérable du risque de détonation permet de dm- ner aux rapports de compression une valeur élevée, par exemple de 1 : 10, de sorte.que le rendement thermique peut être plus élevé qu'avec un moteur à essence normal, le couple est plus fort à pleine charge et la consommation d'essence est moindre sous toutes les charges.
Il doit être bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux exemples donnés ci-dessus et peut s'appliquer également à d'autres types de moteurs à combustion.