Procédé d'alimentation de moteurs à combustion interne et installation pour sa mise en aeuvre. La présente invention est relative à un procédé d'alimentation de moteurs à combus tion interne, à explosion ou -du type Diesel, par exemple, et à une installation pour la mise en aeuvre -de ce, procédé.
Ce procédé est caractérisé en .ce qu'à la fin de l'échappement et avant l'admission du gaz frais dans le cylindre, on produit un vide dans la zone d'espace mort de ce cylindre afin -de parfaire l'évacuation des gaz brûlés et d'obtenir ainsi un meilleur remplissage avec le .gaz frais.
L'installation est caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir et un dispositif fai sant le vide dans ce réservoir, et en ce qu'elle est agencée de façon que ce réservoir soit mis en communication avec la zone d'espace mort du cylindre à la fin de l'échappement, cette communication étant interrompue après le passage du piston à son point mort inté rieur et avant le début de l'admission.
On sait que la puissance développée par un moteur à combustion interne est propor- tionnelle au poids de la charge introduite dans le cylindre; il est donc logique de cher cher à augmenter, le plus possible, le poids de cette charge et, dans ce but, on utilise généralement des compresseurs branchés en série sur la canalisation de l'admission et comprimant le gaz admis dans la chambre de compression du cylindre.
Mais ces compresseurs ont l'inconvénient d'absorber une puissance rapidement crois sante avec la surpression obtenue.
Dans la zone d'espace mort du cylindre constituée par la chambre de combustion, il reste, après d'échappement, une certaine quan tité de gaz brûlés et inactifs. Ces gaz sont à une température élevée et à une certaine pres sion du fait de la résistance opposée à l'échappement par le tube d'échappement et le silencieux. Il s'ensuit que, lors du temps d'admission, ces gaz brûlés commencent par se détendre à la pression atmosphérique avant qu'une dépression ne soit créée -à l'intérieur du cylindre par la descente du piston.
Une fraction sensible du temps d'admission se trouve perdue de ce fait.
Le gaz frais admis dans le cylindre se mélange aux gaz résiduels qui le diluent. et diminuent ainsi l'énergie de la cylindrée. En outre, la température du mélange est aug mentée par la présence des gaz résiduels chauds, ce qui, dans un moteur à explosion, limite le taux de compression sous peine d'auto-allumage.
Le procédé selon l'invention permet d'ob tenir une augmentation du poids utile de la charge introduite dans le cylindre en élimi nant du cylindre, avant l'admission du gaz frais, le résidu des gaz brûlés.
En outre, le gaz frais introduit n'est pas échauffé puisque les gaz chauds résiduels ont été préalablement extraits; la température de la charge au début -de la. compression étant plus basse permet ainsi d'augmenter sans danger le taux de compression, dans le cas d'un moteur à explosion.
D'autre part, la température initiale de chaque cylindrée étant sensiblement abaissée, on peut obtenir que le moteur s'échauffe moins que dans les conditions de fonctionne ment usuelles.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exem ple, quelques formes d'exécution du procédé selon l'invention et représente, également à titre d'exemples, trois formes d'exécution ;l'installations pour la mise en oeuvre de ces formes d'exécution du procédé.
La. fig. 1 est un graphique représentant les variations de puissance d'un moteur muni d'un(, forme d'exécution .de l'installation en fonction du degré de vide réalisé dans l'es pace mort du cylindre; la. fig. \) est un graphique représentant le cycle normal d'un moteur à quatre temps; 0 = point mort intérieur; B = point mort extérieur: A=ouverture aspiration ; C=fer- meture aspiration; D = ouverture échappe ment; E - fermeture échappement;
la fig. 3 représente le cycle d'un moteur à quatre temps comprenant une forme d'exé cution de l'installation faisant le vide dans le cylindre au moyen d'un organe de distri bution auxiliaire; la fig. 4 représente le cycle d'un moteur à quatre temps comportant une forme d'exé cution de l'installation faisant le vide dans le cylindre par l'intermédiaire de la soupape d'aspiration qui sert ainsi également de sou pape ii vide; les fig. 5, 6 et 7 sont des vues en coupe, respectivement de la première, la deuxième et la troisième forme d'exécution de l'instal lation:
la fig. 8 est un graphique comparatif des augmentations de puissance totale et réelle obtenues dans im moteur avec un compres seur et au moyen d'une forme d'exécution de l'installation et des puissances absorbées dans les deux cas; la fig. 9 est un diagramme représentatif du fonctionnement d'un moteur à quatre cylindres comprenant l'installation de la, fig. 5;
la fig. 10 est un graphique représentant les courbes caractéristiques d'un moteur en marche ordinaire et avec application d'une forme d'exécution de l'installation.
L'installation représentée à. la fi-. 5 com prend un tuyau 10, sur lequel sont monté un réservoir Il et un éjecteur 12, dont la l)liiç4sance peut être réglée au moyen d'un volet 1 3 monté dans le tuyau d'échappement 14 et commandé automatiquement ou non. L'éjecteur 12 fait le vide dans le réservoir 1.1 et utilise dans ce but, par l'intermédiaire d'un tuyau de dérivation 141, tout ou partie des gaz d'échappement passant dans le tuyau 14.
. Une tubulure 6 présente trois branches dont l'une est reliée au tuyau 10, la seconde à un tuyau 9 la. mettant en communication ,ivec le carburateur non représenté, et la troisième avec un collecteur 1, dans lequel ,'ouvrent les chapelles des soupapes d'a.spira- f-on des cylindres \?, 3. 4 et 5 du moteur;
ceffe dernière branche est fermée, à sa jonc lion avec les deux autres, par une paroi pré sentant deux sièges pour des soupapes 7 et 8 commandées par l'arbre à cames du moteur et pouvant mettre la chambre de ,distribution ainsi constituée par la branche supérieure -de la tubulure 6 en communication, respective ment avec le tuyau 9 et avec le tuyau 10; entre les deux soupapes est placée une paroi empêchant toute communication directe ,du tuyau 9 avec le tuyau 10.
Le fonctionnement de cette installation est décrit en se référant aux fig. 4 et 9; dans cette dernière figure, les différents genres de lignes désignent: G ouverture soupape admission, H com pression, I explosion et détente, J échappe ment, If ouverture soupape 8 (vide), L ouver ture soupape 7 (aspiration .des gaz frais). Le fonctionnement est le suivant: La fig. 4 montre le fonctionnement de l'installation pour un cylindre.
Au passage (lu piston 2 dans la position correspondant au point (F2 <I>A=)</I> de la fig. 4, la soupape 8 s'ouvre et la soupape 7 se ferme; la soupape d'admission du cylindre 2 s'ouvre également; le .cylindre 2, par sa soupape d'admission, la tubulure 6, la soupape 8, et le tuyau 10 est en communication avec le réservoir 11.
Au point H2 (fig. 4), le vide ayant été effectué dans la chambre de compression du cylindre 2, la soupape 8 ,se ferme, la soupape 7 s'ouvre et met le carburateur en communi cation avec le collecteur 1 de manière que le mélange carburant soit violemment aspiré. L'admission pour le cylindre 2 une fois ter minée au point CZ (fig. 4), les temps de com pression, d'explosion et,de -détente, et d'échap pement se produisent comme dans un cycle normal.
La fig. 9 montre les fonctionnements des trois autres cylindres pendant le fonctionne ment ci-dessus décrit -du cylindre 2.
Il -est à, noter que l'ensemble .des deux soupapes 7 et 8 est utilisé tour à tour pour chaque cylindre de telle manière que le fonc tionnement est à peu près: le même que si chaque cylindre était muni d'un .dispositif -de soupapes séparé.
On voit, en effet, qu'au cours -d'un cycle complet des quatres cylin dres, les soupapes 7 et 8 sont à huit reprises ouvertes en même temps mais pendant -un temps trop court (aux points F' A\ et H2, fig. 4) pour que la perte qui en résulte soit importante.
Toutefois, cette installation provoque la perte des gaz frais contenus -dans le collec teur 1 et la partie supérieure .de la tubulure 6, lors de l'évacuation par la soupape 8. C'est là un inconvénient de ce dispositif qui ne sera donc utilisé que pour la transformation de moteurs existants, dans lesquels l'appli cation des dispositifs qui vont être décrits ne peut être faite.
La transformation de moteurs existants; selon la fig. 5, comprendra en outre la modification de leur réglage, de façon qu'il corresponde au diagramme de la fia. 4.
La deuxième forme d'exécution représen tée dans la fig. 6, à laquelle correspond le graphique -de la fig. 3, comprend une sou pape auxiliaire 15 montée sur chaque cylin dre 16 d'un moteur polycylindrique; cette soupape met en communication ce cylindre 16,à la fin de l'échappement et avant l'ou verture -de la soupape d'admission, avec un collecteur de vide 17 relié par une tubulure 7.8 à, un réservoir 19 dans lequel une pompe à vide réglable 20 fait le vide.
Le fonctionnement de cette forme d'exé cution est décrit pour un cylindre en réfé rence à la fig. 3, dans laquelle le secteur A'C' représente le temps d'admission et le secteur D' E' le temps d'échappement. On voit que la soupape d'échappement se ferme un peu avant l'arrivée ,du piston à son point mort intérieur.
En P, un peu avant cette fermeture, .l'organe de vide est entré en ac tion, opérant le vide dans la chambre de com pression en évacuant les gaz brûlés, et il cesse son action en H'. La soupape d'admission s'ouvrant avec le retard H' A', on se rend compte que le vide déjà réalisé est poussé jusqu'à son -extrême limite par la -descente du piston.
L'admission est terminée en Cl et les autres temps se produisent comme dé crit pour la première forme :d'exécution.
Dans la troisième forme d'exécution re présentée en fig. 7, la zone d'espace mort -de chaque cylindre 21 du moteur polycylindri- que est mise en communication à la fin de l'échappement et avant l'ouverture de la sou pape d'admission, avec un réservoir dans lequel une pompe à. vide réglable fait le vide par l'intermédiaire d'une bougie \?\? munie d'un raccord 26 permettant le passage des gaz et d'un collecteur 23 monté sur les cylin dres et dans lequel est monté un distributeur rotatif percé :d'autant de lumières 28 qu'il y a de cylindres au moteur;
le collecteur est relié au réservoir par la tubulure 24. Un mé canisme de commande 25, 27 du distributeur par l'arbre à came du moteur a été repré senté. Le distributeur tourne ainsi en syn chronisme avec le moteur. Dans cette instal lation, il existe un espace nuisible corres pondant au volume du raccord 26 entraînant une perte négligeable de quelques centimètres cubes de gaz. Cette installation est prévue pour la transformation de moteurs existants ne permettant pas l'adjonction d'une soupape auxiliaire dans la: culasse comme dans l'ins tallation de la fig. 6.
On voit que dans les trois formes d'exécution décrites de l'instal lation, le réservoir à vide est en communica tion avec la. zone d'espace mort des cylindres à la fin de l'échappement de chacun de ceux- ci, cette communication étant interrompue après que le piston correspondant a dépassé son point mort intérieur et avant le début de l'aspiration.
La fi-. 1 montre, à titre indicatif, une courbe établie expérimentalement, donnant les augmentations de puissances obtenues sur un moteur comprenant la forme d'exécution de l'installation selon la, fig. 6 et accouplé au banc d'essais à un moulinet Renard. Le zéro du graphique correspond à la, puissance du moteur pour la pleine admission mais sans application du vide. La pompe à vide 20 a ensuite été mise en marche.
Les dépressions engendrées dans le cylindre par la pompe à vide ont été portées en ordonnées, en centi mètres de mercure; les .différentes vitesses de rotation obtenues au moulinet Renard ont été portées en abscisses; au-dessous figurent les puissances correspondant à ces vitesses données par l'abaque du moulinet Renard.
Ces résultats permettent de comparer les puissances obtenues au moyen de cette forme d'exécution de l'installation avec celles qui seraient obtenues sur le même moteur avec un compresseur.
Le graphique de la fig. 8 montre les ré sultats comparés obtenus avec un moteur muni de la forme d'exécution de l'installation selon la fig. 6, d'une part, et d'un compres seur, d'autre part.
Dans cette figure, les courbes représentent: ,1 l'augmentation de puissance totale ob tenue au moyen du compresseur; B l'augmentation de puissance totale ob tenue au moyeu de l'installation à vide; C l'augmentation de puissance réelle ob tenue au moyen de l'installation à vide- D l'augmentation de puissance réelle ob tenue au moyen du compresseur; F la puissance absorbée par le compres seur;
1% la. puissance absorbée par la. pompe à vide de l'installation.
Le rendement admis pour le compresseur rotatif et la pompe à vide est de 0,5.
On voit que, jusqu'à une surpresssion de 250 gr correspondant à<B>25%</B> de vide (18,75 centimètres de mercure de pression), la courbe D se trouve au-dessus de la courbe C; le compresseur est plus avantageux que l'ins- talla.tion à vide. Par contre, pour des surpres sions supérieures, la puissance absorbée par le compresseur devient rapidement prohibi tive, de sorte que. pour 825 gr de surpres sion environ, le gain de puissance est nul, tandi-s que. pour l'installation à vide, le gain correspondant est voisin de 40 CV.
Le mo teur utilisé a une puissance normale de 70<B>CV,</B> qui est aussi sa puissance maximum en mar- ehe ordinaire, c'est-à-dire sans suralimenta tion par compresseur ni par vide.
Le graphique de la fig. 1.0 est relatif à un moteur muni d'une forme d'exécution de l'installation; dans ce graphique, les courbes représentent: <I>Il</I> la. courbe caractéristique de ce moteur, qui est à quatre, cylindres, en marche ordi naire; <B><I>N</I></B> la courbe caractéristique de ce même moteur avec application d'un vide de 90 %.
On se rend compte que pour les mêmes vitesses, le gain de puissance croît avec l'aug mentation de ces vitesses et que la vitesse maximum du moteur est nettement augmen tée.
L'application -des procédés décrits permet, tout en obtenant -de meilleurs résultats que par l'emploi -d'un compresseur, d'employer une pompe à vide qui est moins lourde et, partant, plus économique que ce compresseur. En outre, on pourrait agencer les installa tions décrites de façon que l'application du vide et son intensité puissent être réglées à tout moment par le conducteur du moteur, afin d'accroître la souplesse de marche du mntPnr_