BE673998A - - Google Patents

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BE673998A
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    PERFECTIONNEMENT   AUX MOTEURS A ALLUMAGE COMMANDE 
 EMI1.1 
 ET A ALTMEt" :TICN HETEROGENE 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
La présente invention a pour objet un perfectionnement aux moteurs à allumage   oommandé   et à alimentation hétérogène permettant le fonctionnement de ces moteurs par la combustion de mé- langes carbures hétérogènes globalement pauvres, c'est-à-dire de mélanges comburant-carburant dans lesquels la proportion de   carbu.   rant est inférieure à celle d'un mélange   stoeohiométrique.   lequel correspond, lorsque le comburant est de l'air et le carburant de l'essence, à environ   15g   d'air pour un gramme d'essence,

   ces pro- portions variant quelque peu avec la nature du oarburant (une ri-   chesse   égale à l'unité correspond par définition, au mélange stoe-   ohiométrique) .    



   La combustion des mélanges pauvres peut être rendue plus complète que celle des mélanges riches qui ne brûlent   qu'im-   parfaitement . 



   Par suite, l'utilisation des mélanges pauvres peut présenter de nombreux avantages par rapport à l'emploi des mélan- ges riches, en particulier : 
1 / une économie de carburant   @  
2 / une réduction de la teneur des gaz d'échappement en imbrûlés nocifs , ,     
3 / une réduction des dépôts de calamine dans le mo- teur, ces dépôts résultant d'une mauvaise   combus-   tion . 



   Dans les moteurs à allumage commandé, la difficulté essentielle provient du fait qu'il n'est guère possible d'enflam- mer dans de bonnes conditions des mélanges carbures homogènes 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 dont la richesse est inférieure à une valeur-limite de l'ordre de   0,80,   cette valeur-limite variant quelque peu avec les conditions de fonctionnement du moteur . 



   Parmi les solutions proposées dans   l'art   antérieur pour pallier cette difficulté, l'une consistait à séparer matériellement l'espace de combustion en deux parties communicantes respectivement une chambre principale de combustion et une préchambre, les électrodes de la bougie d'allumage étant situées dans cette dernière . 



   On réalisait une alimentation de la préohambre en un mélange plus riche en carburant que celui alimentant la chambre principale par l'intermédiaire d'un dispositif tel qu'une soupape d'admission ou un Injecteur débouchant à l'intérieur même de la préchambre . 



   L'inflammation par   l'@@@@celle   de la bougie du mélange plus riche contenu dans la préchambre devait permettre la combustion du mélange pauvre emplissant la chambre principale . 



   Les auteurs de la présente/invention ont découvert que l'alimentation d'une préchambre en mélange de richesse supérieure à celle du mélange introduit dans la chambre principale pouvait être obtenue autrement qu'en réalisant cette alimentation en mélange plus riche par cette préchambre   même .   



   L'expérience a en effet montré qu'il était possible d'obtenir à l'intérieur d'une préchambre présentant au moins un orifice de communication avec'la chambre principale, et dans laquelle débouche exclusivement la bougie d'allumage, c'est-à-dire qui ne comporte aucun dispositif séparé d'alimentation en mélange comburant-carburant, un mélange de richesse supérieure à la ri- 

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   ohesse   moyenne du mélange emplissant la chambre principale de combustion en combinant à l'utilisation de cette préchambre celle d'une alimentation hétérogène de la chambre principale, c'est-àdire un mode d'alimentation créant dans cette chambre principale au voisinage du ou desdite orifices de la   préohambre,

     un mélange carburant-comburant de richesse supérieure à la richesse moyenne dans le reste de la chambre principale . 



   Dans ces conditions la richesse du mélange dans la préchambre est sensiblement la même que celle de la partie du mélange de la chambre principale situé au voisinage du ou des orifices de la préchambre et l'utilisation d'une préchambre, peut paraître inutile, puisque son emploi n'a été préconisé dans l'art antérieur, qu'exclusivement en vue de maintenir au voisinage des électrodes de la bougie un mélange plus riche que celui se trouvant dans la chambre   pré@cipale   A proximité même de la   préchambre .   



   Il a cependant été observé qu'en opérant dans les conditions de l'invention indiquée ci-dessus l'utilisation d'une préchambre non alimentée directement en mélange combustible, combinée à une alimentation hétérogène de la chambre principale de combustion, pouvait permettra d'abaisser la limite inférieure de richesse moyenne dans l'espace de combustion (chambre + préchambre) permise par la seule alimentation hétérogène, sans la préchambre, c'est-à-dire de faire fonctionner le moteur avec des mélanges globalement plus pauvres qu'en l'absence de la préohambre . 



   La préchambre utilisée selon l'invention devra être d'un type peu ouvert, les meilleurs résultats étant obtenus lorsque le ou les orifices de cette préohambre offrent une section de passage entre préchambre et chambre principale ne dépassant pas la moitié de la surface de la partie de paroi exté- 

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 rieure de la préchambre en contact avec les gaz contenus dans la chambre principale . 



   L'alimentation hétérogène de la chambre principale de combustion dans les conditions de l'invention pourra être avantageusement obtenue en utilisant le procédé décrit dans le brevet n 593.186 sans que l'invention soit pour autant liée à ce procédé particulier d'alimentation hétérogène d'une chambre de   combus-   tion, indiqué à titre d'exemple non limitatif . 



   Ce procédé consiste à admettre dans la chambre de combustion d'un moteur deux flux de richesses différentes (le plus pauvre pouvant être constitué par de l'air) par deux canalisations dont les orifices sont simultanément découverts par une même soupape pendant la phase d'aspiration . Selon ce procédé, la canalisation d'admission du mélange le plus riche se termine par une tubulure créant un flux directionnel de ce mélange, orienté vers les électrode de la bougie d'allumage . 



   Lorsqu'on fera usage, dans la mise en oeuvre de l'invention, du procédé selon le brevet n 593.186, on placera les électrodes de la bougie d'allumage dans une préchambre de faible volume interne comportant au moins un orifice situé sensiblement sur le trajet du flux de mélange riche dirigé vers les électrodes . 



   Un tel exemple de mise en oeuvre de l'invention sera décrit ci-dessous plus en détail en se référant aux figures annexées   où :   - la figure 1 représente un mode de réalisation du perfectionnement selon la présente invention, - la figure 2 illustre une variante de ce mode de 

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 réalisation , - la figure 2 a est une vue partielle suivant la coupe a du dispositif représenté à la figure 2 . 



   Dans l'exemple de réalieation de l'invention représenté à la figure 1, on utilise pour la création d'une alimentation hétérogène selon le procédé décrit'dansle brevet n 593.186, une soupape conforme à celle décrite dans le brevet n    660.250*   
Cette soupape 1.comprend une canalisation intérieure 2, de même axe que la tige de la   soupape@   et se prolonge dans la tête de la soupape par une seconde canalisation 3 formant un ooude avec la première et qui est ici sensiblement perpendiculaire à   celle-ci .   



   La canalisation 2 communique avec la canalisation 9 d'amenée du mélange le plus riche par l'intermédiaire des orifices 8 et 10, lorsque le premier est en regard du second, c'est-à-dire uniquement lorsque la soupape est en position d'ouverture . 



   L'ergot 7 appuyant sur un méplat 6 de la tige de soupape empêche la soupape de tourner . 



   De cette manière, la canalisation 3 conserve une direction fixe et, dans la position d'ouverture de la soupape dessinée en tirets, alla est, conformément   à   l'invention, sensiblement dirigée vers l'ouverture 12 de faible diamètre ménagée à la base   d'une   préchambre 13 de capacité faible par rapport au vo- lume mort du cylindre, et dans laquelle sont logées les élec- trodes4 de la bougie d'allumage 5, cette préchambre étant oy- 

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 lindrique dans ce mode de réalisation . 



   Le volume libre de la ohambre 13 autour des électrodes peut être par exemple de l'ordre de 0,7 cm3 pour un volume mort du cylindre de l'ordre de 73 cm3, le diamètre de l'orifice 12 étant d'environ 4 mm, ces valeurs n'étant données, bien entendu, qu'à titre d'exemple . 



   La surface de la partie de paroi extérieure de la préchambre 13 en contact avec les gaz contenus dans la chambre principale est ici celle de la base de cette préchambre 13 dans laquelle est ménagé l'orifice 12 . Le reste de la paroi extérieure de cette préchambre est en effet englobé dans la culasse du cylindre . 



   On a cependant constaté expérimentalement que les meilleurs résultats étaient obtenus avec un volume libre intérieur de la chambre 13 n'excédant   @@s   10   %   du volume mort du cylindre (piston au point mort haut), en particulier inférieur ou égal   à   5 % et, par exemple, voisin de 2 % . 



   La canalisation 11 est la canalisation d'amenée du mélange carburé pauvre ou de l'air . 



   On pourra éventuellement incliner la canalisation 3 dans la tête de la soupape par rapport au plan perpendioulaire à l'axe de la canalisation 2, comme dans le mode de réalisation représenté à la figure 2 . L'embouchure de la canalisation 3 peut par ailleurs prendre des formes variées comme la forme lien bec de canard" du mode de réalisation selon les figures 2 et 2 a qui donne une veine de mélange riche d'épaisseur plus réduite pour un débit sensiblement identique de ce mélange . 

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   Le fond de la chambre 13 pourra être plat comme représenté ou être intérieurement conique, tout autre dessin étant bien entendu, possible . 



   Il pourra y avoir plus d'une ouverture 12 à la base de la chambre 13 . 



   Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, la chambre 13 est formée dans une pièce distincte de la bougie 5, celle-ci se vissant suivant le filetage 14, avec interposition du Joint de bougie 16 . La chambre 13 est elle-môme vissée dans la paroi de la culasse , le joint 15 assurant l'étanchéité . Il est bien évident cependant que l'on pourra, sans sortir du cadre de l'invention, utiliser, pour réaliser l'ensemble bougie-préchambre, des bougies spéciales dans lesquelles les électrodes sont   ent@@rées   d'une chambre de faible volume intérieur et comportant une ou plusieurs ouvertures de faible diamètre ménagées dans sa base . 



   La préchambre pourra également être constituée par une cavité ménagée dans la culasse elle-même . 



   Les résultats expérimentaux qui vont être donnés montrent le progrès réalisé selon l'invention par rapport à oe que l'on obtient avec le procédé selon le brevet   n   593.186 pris séparément . 



   Dans cette série d'essais, on a déterminé à chaque fois la limite inférieure de la richesse globale Rgm qu'il était possible d'atteindre, sans que les conditions de fonctionnement deviennent mauvaises . 



   Pour avoir des essais comparatifs, on   s'est   fixé une teneur-limite en hydrocarbures imbrûlés dans les gaz d'éohappe- 

 <Desc/Clms Page number 9> 

   ment .    



   Cette teneur a été déterminée avec un appareil classique très aen- sible connu sous le nom de "détecteur à flamme ionisante" .       



   Dans un tel détecteur, un débit constant des gaz à , analyser est introduit dans une flamme pilote (flamme d'hydrogène), d'où il résulte un courant d'ionisation recueilli entre deux élec- trodes au contact de la flamme. Préalablement aux essais, on a éta-üi- lonné le détecteur avec un gaz renfermant des quantités variables   d'hexane .    



   La teneur en hydrocarbures des gaz d'échappement   est   alors exprimée en   ppm d'hexane   (parties par million) représentant la teneur d'hexane qui produirait le même courant d'ionisation que le mélange   dosé .   



   L'expérimentation a été conduite sur un seul cylindre d'un moteur de série à   4     cylindres   fonctionnant à 3000   tr/mn .   Les conditions d'alimentation et de fonctionnement de trois des oylin- dres, fonctionnant à pleine admission, étaient maintenues sensible- ment constantes tout au long des expériences . 



   ' Le quatrième cylindre était alimenté en mélange carbu- ré selon le procédé du brevet n 593.186, avec un taux de remplissa- ge très voisin du taux de remplissage à pleine admission lorsque le cylindre est alimenté en mélange carburant de   frçon     classique   (carburation homogène) . 



   Chaque essai a été effectué en faisant varier dans ce quatrième cylindre la richesse globale du mélange carburé, tout en maintenant constante l'hétérogénéité H de celui-ci, définie com- me étant le rapport de la quantité de carburant (essence) introduite dans la vaine de mélange riche à la quantité totale de carburant con- sommée . 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 



   On a ainsi déterminé quelle était la valeur minima R de gm la richesse globale dû mélange carburé lui permet de maintenir la te- 
 EMI10.1 
 neur en hydrocarbures des jaz1 t J. 1 cl1èifJPèfnent. 'dt; 'ce quatrième cylindre à une valeur n'excédant pas celle qui équivaut   à   500 ppm d'hexane . 



    Cette détermination*de Rgm a été effectuée deux fois    pour chaque valeur de H : - une première fois, dans les conditions   co@   .$pondant à la mise en oeuvre du procédé décrit au trêven 593.186 mais sans utilisation du perfectionnement faisan. l'objet de la présente invention (valeur de   R gm   donnée dans la colonne a) , - une seconde fois, dans des conditions identiques, mais en utilisant le perfectionnement objet de la présente inven- tion, tel qu'il est représenté à la figure 1 et avec les données numériques indiquées ci-après :volume libre de la préchambre 0,7 cm3 pour un volume mort du cylindre de 73 cm3 et un diamètre de l'orifice 12 de4 mm (valeur de   R gm   donnée dans la colonne b) . 



   - TABLEAU 
 EMI10.2 
 #.1 # # # #- .H 
 EMI10.3 
 
<tb> 
<tb> H <SEP> 10% <SEP> 20% <SEP> 35% <SEP> 50%
<tb> a <SEP> b <SEP> a <SEP> b <SEP> a <SEP> b <SEP> a <SEP> b
<tb> Rgm <SEP> 0,76 <SEP> 0,74 <SEP> 0,75 <SEP> 0,66 <SEP> 0,71 <SEP> 0,65 <SEP> 0,67 <SEP> 0,64
<tb> 
 
A titre de comparaison, l'alimentation du cylindre en mélange carburant selon un procédé classique de carburation réalisant l'alimentation de la chambre principale de combustion par un mélange carburé homogène ne permet pas, dans les mêmes conditions 

 <Desc/Clms Page number 11> 

   @   que les essais précédents, de diminuer la richesse du mélange carburé au-dessous de 0,80 et, en pratique,le fait d'équiper la bougie d'une chambre de.

   faible capacité entourant les électrodes, toujours sans utiliser un procédé d'alimentation hétérogène, ne permet nullement de reculer cette limite . 



   Le tableau précédent montre l'intérêt du perfectionnement faisant l'objet de la présente invention .

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS 1 - Moteur à allumage commandé et à alimentation hétérogène suivant laquelle la richesse du mélange comburant-carburant au voisi- nage de la partie de l'espace de combustion dans laquelle dé- bouche la bougie est supérieure à la richesse correspondante dudit mélange dans le reste de l'espace de combustion, de ma- nière à permettre la combustion de mêlâmes globalement pauvres caractérisé en ce que l'espace de combustion renferme une pré- ohambre de faible volume dans laquelle débouche exclusivement la bougie d'allumage et qui présente au moins un orifice de communication avec @ reste de l'espace de combustion consti- tuant la chambre principale , 2 Moteur à allumage commandé selon la revendication 1,
    dans le- quel le ou les orifices de la préohambre offrent une section de passage de la préchambre à la chambre principale au plus égale à la moitié de la surface de la partie de paroi exté- rieure de la préchambre en contact avec les gaz contenus dans la chambre principale .
    3 - Moteur à combustion interne à allumage commandé, comportant au moins un cylindre alimenté par deux flux de richesses dif- férentes par deux canalisations dont les orifices de oommuni- catior avec le cylindre sont simultanément découverts par une <Desc/Clms Page number 13> m$me soupape pendant la phase d'aspiration, la canalisation d'admission du mélange le plus riche se terminant par une tu- bulure créant un:flux directionnel de ce mélange orienté sen- siblement vers les électrodes de la bougie d'allumage, ce cy- lindre comportant une préchambre de faible volume dans laquelle débouche exclusivement la bougie et qui présente au moins un orifice situé sensiblement sur le trajet du flux directionnel de mélange riche .
    4 - Moteur selon les revendications 1 ou 2, dans lequel le volume libre intérieur de la préohambre est inférieur! 10 % du vo- lume mort du cylindre .
    5 - Moteur selon les revendications 1 ou 2, dans lequel le volume libre intérieur de la'préchambre est inférieur à 5 % du vo- lume mort du cylindre .
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