CH517895A - Moteur à allumage commandé et à alimentation hétérogène - Google Patents

Description

  
 



  Moteur à allumage commandé et à alimentation hétérogène
 La présente invention concerne un moteur dans lequel la   charge    est introduite dans le cylindre par l'intermédiaire de deux canalisations distinctes, dont l'une est agencée de façon à diriger un courant de mélange carburé vers les électrodes de la bougie, et pourvu d'un dispositif de carburation permettant de faire passer par cette dernière canalisation un mélange carburé plus riche que celui passant dans le cylindre par la première canalisation.



   Un tel moteur à alimentation hétérogène est décrit dans le brevet suisse 426 371 et peut fonctionner avec des richesses globales d'alimentation inférieures à la richesse minimale nécessaire pour un fonctionnement stable dans le cas d'un remplissage homogène de la chambre de combustion.



   Ce fonctionnement en mélange pauvre est intéressant lorsque le moteur ne doit fournir qu'une fraction de sa puissance maximale puisqu'il permet, par augmentation du rendement de la combustion, une économie de carburant et une notable réduction de la proportion d'eléments nocifs dans les gaz d'échappement.



   L'objet de l'invention est de perfectionner les moteurs à allumage commandé du genre considéré pour diminuer encore la limite inférieure de richesse globale d'alimentation pouvant être atteinte avec ces moteurs sans compromettre la stabilité de fonctionnement.



   Ce résultat est atteint avec un moteur à allumage commandé dans lequel la charge est introduite dans chaque cylindre par l'intermédiaire de deux canalisations distinctes, dont l'une est agencée de façon à diriger un courant de mélange carburé vers les électrodes de la bougie, et pourvue d'un dispositif de carburation permettant de faire passer par cette dernière canalisation un mélange carburé plus riche que celui passant dans le cylindre par l'autre canalisation, ce moteur étant caractérisé en ce que les électrodes sont entourées d'une pré chambre où elles débouchent exclusivement et qui présente au moins un orifice de communication avec le reste de   I'espace    de combustion constituant la chambre principale de combustion, l'un au moins de ces orifices de communication étant, en position d'ouverture de la soupape,

   situé sensiblement sur le trajet du courant de mélange carburé dirigé vers les électrodes.



   L'invention sera illustrée par les exemples non limi   statifs    de réalisation décrits ci-après en se référant aux figures annexées où:
 - la fig. 1 représente un mode de réalisation du moteur selon la présente invention,
 - la fig. 2 illustre une variante de ce mode de   réali-    sation,
 - la fig. 2a est une vue partielle suivant la coupe a du dispositif représenté à la fig. 2.



   Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté à la fig. 1, on utilise pour la création d'une alimentation hétérogène selon le procédé décrit dans le brevet No 426 371 une soupape conforme à celle décrite dans le brevet No 515 414.



   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 coude 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, elle 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 volume mort du cylindre, et dans laquelle sont logées les électrodes 4 de la bougie d'allumage 5, cette préchambre étant cylindrique dans ce mode de   réalisation     
 Le volume libre de la chambre 13 autour des électrodes peut être par exemple de l'ordre de 0,7 cm3 pour un volume mort de 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 principalle 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 pas 100/o du volume mort du cylindre (piston au point mort haut), en particulier inférieur ou égal à   50/o    et, par exemple, voisin de   20/o.   



   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 perpendiculaire à l'axe de la canalisation 2, comme dans le mode de réalisation représenté à la fig. 2. L'embouchure de la canalisation 3 peut par ailleurs prendre des formes variées comme la forme  en bec de canard  du mode de réalisation selon les fig. 2 et 2a qui donne une veine de mélange riche d'épaisseur plus réduite pour un débit sensiblement identique de ce mélange.



   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 fig. 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-même vissée dans la paroi de la culasse, le joint 15 assurant l'étanchéité. Il est bien évident cependant que   l'on    pourra utiliser, pour réaliser l'ensemble bougiepréchambre, des bougies spéciales dans lesquelles les électrodes sont entourées 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 ce que   l'on    obtient avec le procédé selon le brevet
No 426 371 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'échappement. Cette teneur a été déterminée avec un appareil classique très sensible 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 receuilli entre deux électrodes au contact de la flamme.



  Préalablement aux essais, on a étalonné 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 cylindres, fonctionnant à pleine admission, étaient maintenues sensiblement constantes tout au long des expériences.



   Le quatrième cylindre était alimenté en mélange carburé selon le procédé du brevet no 426 371, avec un taux de remplissage très voisin du taux de remplissage à pleine admission lorsque le cylindre est alimenté en mélange carburant de façon 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'hétérogénité H de celui-ci, définie comme étant le rapport de la quantité de carburant (essence) introduite dans la veine de mélange riche à la quantité totale de carburant consommé.



   On a ainsi   détenniné    quelle était la valeur minima   E{gm    de la richesse globale du mélange carburé qui permet de maintenir la teneur en hydrocarbures des gaz d'échappement de 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 correspondant à la mise en oeuvre du procédé décrit au brevet
No 426 371 mais sans utilisation du perfectionnement faisant l'objet de la présente invention (valeur de   Rgm    donnée dans la colonne a) - une seconde fois dans des conditions identiques, mais en utilisant le perfectionnement objet de la présente invention, tel qu'il est représenté à la fig. 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 de   4 mm    (valeur de Rgm donnée dans la colonne b)
 Tableau
H 10    /o      20  /o      35  /o      Soolo   
 a b a b a b a b   Rgm    0,76 0,74 0,75 0,66 0,71 0,65 0,67 0,64
 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 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 moteur faisant l'objet de la présente invention. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Moteur à allumage commandé dans lequel la charge est introduite dans chaque cylindre par l'intermédiaire de deux canalisations distinctes, dont l'une est agencée de façon à diriger un courant de mélange carburé vers les électrodes de la bougie, et pourvue d'un dispositif de carburation permettant de faire passer par cette dernière canalisation un mélange carburé plus riche que celui passant dans le cylindre par l'autre canalisation, caractérisé en ce que les électrodes sont entourées d'une préchambre où elles débouchent exclusivement et qui présente au moins un orifice de communication avec le reste de l'espace de combustion constituant la chambre principale de combustion, au moins un de ces orifices de communication étant en position d'ouverture de la soupape, situé sensiblement sur le trajet du courant de mélange carburé dirigé vers les électrodes.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Moteur à allumage commandé selon la revendication, dans lequel le ou les orifices de la préchambre 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 extérieure de la préchambre en contact avec les gaz contenus dans la chambre principale.

   2. Moteur selon la revendication, dans laquelle le volume libre intérieur de la préchambre est inférieur à lO0/o du volume mort du cylindre.

   3. Moteur selon la revendication, dans lequel lle volume libre intérieur de la préchambre est inférieur à 50/o du volume mort du cylindre.