FR2488653A1

FR2488653A1 - Moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2488653A1
Application number: FR8115680A
Authority: FR
Inventors: Yuzuru Namba; Kenichi Aoyagi; Hiroshi Yokoyama
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1980-08-13
Filing date: 1981-08-13
Publication date: 1982-02-19
Also published as: CA1191402A; GB2085964A; DE3131066A1; US4450803A; FR2549897A1; DE3131066C2; IT1137870B; GB2085964B; US4553514A; IT8123471A0; FR2488653B1

Abstract

DANS CE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPORTANT UN CIRCUIT D'ADMISSION SECONDAIRE 22 QUI DEBOUCHE DERRIERE LA SOUPAPE D'ADMISSION 10 POUR ENGENDRER UN MOUVEMENT TOURBILLONNAIRE DANS LA CHAMBRE DE COMBUSTION PENDANT LA COMBUSTION, L'EXTREMITE DE SORTIE DU CIRCUIT D'ADMISSION QUI PEUT ETRE CONSTITUEE PAR UN TUBE RAPPORTE TERMINE PAR UNE BUSE 22A, EST ORIENTEE DE MANIERE QUE LA PROJECTION DE CETTE DIRECTION SUR UN PLAN PERPENDICULAIRE A L'AXE DU CYLINDRE FORME AVEC LA LIGNE QUI JOINT LE CENTRE DE L'ORIFICE D'ADMISSION 6 A L'AXE DU CYLINDRE UN ANGLE COMPRIS ENTRE 20 ET 110 DE PART ET D'AUTRE DE CETTE LIGNE.

Description

La présente invention se rapporte à un moteur à combus-

tion interne étudié pour réduire la teneur des gaz d'échappe-

ment en substances nocives, notamment en oxydes d'azote (NOX

et pour améliorer la consommation.

Depuis quelque temps, on exige des moteurs à combustion interne pour automobiles, non seulement qu'ils rejettent des gaz d'échappement épurés mais également que leur consommation de carburant soit améliorée. Pour répondre à cette demande, on applique fréquemment les procédés de recyclage des gaz d'

échappement et de combustion d'un mélange pauvre. Il est con-

nu que, pour éviter les fluctuations de combustion et les ra-

tés d'allumage-tout en satisfaisant les deux conditions pré-

citées de fort recyclage des gaz d'échappement et de mélange

pauvre, il est préférable d'accro tre la vitesse de combus-

tion.

Pour obtenir cet accroissement de la vitesse de combus-

tion, il a été proposé récemment plusieurs dispositifs d'ad-

mission dans lesquels un circuit d'admission secondaire prévu séparément d'un circuit d'admission principale est étudié

pour injecter un gaz dans une chambre de combustion d'une ma-

nière capable d'engendrer un tourbillon de gaz d'admission

dans la chambre de combustion.

Toutefois, le circuit d'admission équipé d'un tel cir-

cuit d'admission secondaire en est encore à un stade transi-

toire préliminaire à l'application pratique et on attend en-

core de nombreuses améliorations des études futures. En ef-

fet, dans le circuit d'admission classique, étant donné que l'intensité du mouvement tourbillonnaire n'est pas suffisant, on constate que l'appauvrissement du mélange est affecté d' une limitation et qu'on ne peut pas attendre une amélioration considérable de la consommation de carburant si l'on procède

à un fort recyclage tout en prenant de préférence des mesu-

res pour la réduction des émissions dans les gaz d'échappe-

ment, notamment la réduction des émissions de NOX.

L'invention a donc pour but de réaliser un moteur à

combustion interne dans lequel on puisse réaliser un fort re-

cyclage des gaz déchappement ainsi que la combustion d'un mé-

lange pauvre, en vue d'améliorer la consommation et de rédui-

re les émissions de gaz nocifs, grâce à la formation d'un fort mouvement tourbillonnaire qui est obtenu à l'aide d'un circuit d'admission secondaire prévu séparément du circuit

d'admission principal.

Plus spécialement, l'invention a pour objet de réaliser un moteur à combustion interne dans lequel la direction de l'ouverture de l'extrémité de sortie d'un circuit d'admission

secondaire est contenue dans un intervalle tel que, en pro-

jection sur un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre, la

ligne qui prolonge l'ouverture du circuit d'admission secon-

daire forme un angle de - 20 à 1100 avec la ligne qui joint le centre de l'orifice d'admission à l'axe du cylindre, ce qui permet d'engendrer un tourbillon plus intense dans les

gaz d'admission et de relever ainsi la limite du mélange pau-

vre. L'invention a encore pour objet de réaliser un moteur

à combustion interne dans lequel la distance entre l'extré-

mité de sortie d'un circuit d'admission secondaire et la face de la soupape d'admission située en position de fermeture (cercle de siège de la soupape d'admission qui fait-face à la

soupape) n'est pas supérieure au diamètre intérieur du cir-

cuit d'admission principal, ce qui permet d'engendrer un

tourbillon plus intense dans les gaz d'admission et de rele-

ver ainsi la limite du mélange pauvre.

L'invention a encore pour objet un moteur à combustion

interne dans lequel l'extrémité de sortie d'un circuit d'ad-

mission secondaire est située, d'une part, dans une sphére dont le centre est le point d'éclatement de l'étincelle d'une bougie d'allumage et dont le diamètre est égal au diamètre intérieur du cylindre et d'autre part, à une distance de + 1 mm d'un plan qui contient à la fois l'axe de la tige de la soupape d'admission et le point de contact entre un cercle du siège de la soupape d'admission qui regarde la soupape et

la tangente à ce cercle issue du point d'éclatement de l'é-

tincelle de la bougie d'allumage qui est la plus proche de

la paroi du cylindre, ce qui permet d'engendrer un tourbil-

lon plus intense dans les gaz d'échappement et de relever

ainsi la limite de mélange pauvre.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux

dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: la Fig. 1 est une vue en coupe montrant une forme de réalisation de l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe à plus grande échelle montrant une partie essentielle de la Fig. 1; les Fig. 3 à 5 et la Fig. 8 sont des vues schématiques montrant la direction ouverte de l'extrémité de sortie d'un

circuit d'admission secondaire, vu de l'intérieur de la cu-

lasse; les Fig. 6, 7 et 9 sont des graphiques illustrant les effets de l'invention;

les Fig. 10 à 12 montrent une autre forme de construc-

tion de la partie terminale de sortie d'un circuit d'admis-

sion secondaire, la Fig 10 est une vue montrant la culasse, prise de l'intérieur de cette culasse, la Fig. 11 étant une

vue correspondant à la Fig. 2 et la Fig. 12 une vue en élé-

vation qui montre un tube; la Fig. 13 est une vue en coupe à plus grande échelle

qui montre une partie essentielle d'une autre forme de réa-

lisation de l'invention; les Fig. 14 et 15 sont des graphiques illustrant les effets du moteur à combustion interne représenté sur la Fig. 13; la Fig. 16 est une vue schématique montrant un moteur à combustion interne suivant une autre forme de réalisation de l'invention; la Fig. 17 est une coupe longitudinale montrant une partie essentielle du moteur à combustion interne de la Fig. 16; la Fig. 18 est une coupe longitudinale à plus grande échelle montrant les relations de position entre le circuit

d'admission secondaire et le point d'éclatement de l'étincel-

le d'une bougie d'allumage représenté sur la Fig. 17; la Fig. 19 est une vue de dessus montrant les relations de position entre le circuit d'admission secondaire et le cy- lindre représenté sur la Fig. 18; la Fig. 20 est un graphique montrant la relation qui lie le rapport air/carburant (A/F) à une distance dans lés

limites de combustion stable d'un moteur à combustion inter-

ne suivant l'invention; et la Fig. 21 est un graphique illustrant la relation qui lie le rapport air/carburant( A/F) à une distance n dans les limites de combustion stable du moteur à combustion interne

suivant l'invention.

_ 15 L'invention sera décrite ci-après dans les formes de réalisation qui sont représentées aux dessins annexés. Sur la

Fig. 1, les références 1 et 2 désignent respectivement un cy-

lindre et une culasse. la référence 3 désigne un piston qui est monté dans le cylindre 1. lia référence 4 désigne la chambre; de combustion définie. par les éléments 1, 2 et 3 du

moteur et dans laquelle débouche un circuit d'admission prin-

cipal 5. Ce circuit d'admission principal 5 est réalisé sous la forme d'un passage qui mène d'un orifice d'admission 6 formé dans la culasse 2 à un filtre à air 9 en passant par un collecteur d'admission 7 et un carburateur à double corps

8 qui constitue un dispositif d'alimentation en carburant.

L'extrémité de sortie de l'orifice d'admission 6, c'est

-à-dire l'extrémité ouverte qui donne dans la chambre de com-

bustion 4 est équipée d'une soupape d'admission 10 qui ouvre

ou ferme l'orifice d'admission 6. De l'autre côté, un orifi-

ce d'échappement 11 formé dans la culasse 2 peut être ouvert ou fermé par une soupape d'échappement 12. Ces deux soupapes

et 12 sont commandées par l'action d'un mécanisme de com-

mande qui comprend des ressorts de rappel 13 et 14, des cames 16 et 17 et des culbuteurs 18 et 19 qui sont entraînés par un arbre à cames 15, etc.. de manière à être appliqués sur leurs sièges de soupapes respectifs 20 et 21 lorsqu'elles sont fermées.

La référence 22 désigne un circuit d'admission secon-

daire qui possède une section de passage effective plus pe-

tite que celle du circuit d'admission principal 5. le circuit d'admission secondaire 22 est composé d'un tube 22A emmanché à force dans la culasse 2, pour constituer ainsi la partie terminale de sortie du circuit d'admission secondaire; d'un passage 22B qui est formé dans le collecteur d'admission;

d'un passage 22C qui est formé dans le corps 8a du carbura-

teur 8 et de deux extrémités d'entrée 22D et 22E qui sont ra-

mifiées sur la partie de passage 22C et débouchent dans le passage principal 8b du carburateur 8. Les deux extrémités d'entrée 22D et 22E sont espacées l'une de l'autre dans le sens de l'écoulement dans le passage 8b. Plus précisément, l'extrémité d'entrée amont 22D débouche entre une partie principale 8c du Venturi et le papillon 8d du carburateur 8 tandis que l'extrémité aval 22E débouche dans une position telle qu'elle soit fermée par le papillon principal 8d dans

la position de fermeture (ou de ralenti) de ce papillon.

D'un autre côté, et ainsi qu'on l'a également repré-

senté sur la Fig. 2, le tube 22A qui constitue la partie ter-

minale de sortie (c'est-à-dire la partie terminale du cÈté

de la chambre de combustion 4) du circuit d'admission secon-

daire 22 comprend une partie 22a formant buse d'injection,

de diamètre réduit, qui est montée dans la culasse 1 de ma-

nière qu'elle s'ouvre en faisant saillie dans l'orifice d'ad-

mission 6 en amont de la soupape d'admission 10. D'autre part, la partie terminale restante ou partie de base du tube 22A forme une partie d'alésage 22b qui est emmanchée à force dans un trou de montage 2a formé dans la culasse 2. Ce trou

de montage 2a débouche par sa première extrémité dans l'ori-

fice d'admission 6 et par l'autre extrémité dans le côté de montage du collecteur d'admission 7. Le tube 22A peut être

emmanché dans le trou de montage 2a à partir du côté de mon-

tage du collecteur d'admission. En outre, la partie 22a for-

mant buse d'injection du tube 22A ainsi construit est adaptée pour engendrer un tourbillon des gaz d'admission dans la

chambre de combustion 4 autour de l'axe du cylindre 1, lors-

qu'un gaz est injecté par cette buse. L'orientation de la partie 22a formant buse d'injection est choisie de manière à

engendrer un intense mouvement tourbillonnaire du gaz d'ad-

mission ainsi qu'on le décrira plus bas.

Pour la première forme de réalisation, l'orientation de la partie buse d'injection 22a précitée, c'est-à-dire la direction de l'ouverture de l'extrémité de sortie du circuit d'admission secondaire 22 sera décrite en détails en regard de la Fig. 3. Ici, l'axe du cylindre 1 est désigné par 0, le centre de la partie de l'orifice d'admission 6, qui débouche

dans la chambre de combustion 4, est désignée par I et la li-

gne qui joint ces deux centres est désignée par L. Dans un plan P-(qui est indiqué sur la Fig. 2) perpendiculaire à 1' axe 0 du cylindre 1, la partie 22a formant buse d'injection est orientée de manière que la projection sur ce plan de la ligne qui passe par le centre I précité soit inclinée de + 20 à 1100 sur la droite de jonction T. Le secteur d'orientation ainsi défini est représenté par l'angle au centre Q et il est représenté par un quadrillage sur la Fig. 3. D'un autre c8té,

les Fig. 4 et 5 illustrent des arrangements qui sont légère-

ment différents de celui représenté sur la Fig. 3 en ce qui concerne les positions relatives des orifices d'admission et

d'échappement 6 et Il et d'une bougie d'allumage 23. l'orien-

tation de la partie buse d'injection 22a est cependant ana-

logue à celle représentée sur la Fig. 3.

Incidemment, le gaz d'échappement est recyclé du cir-

cuit d'échappement 22 par une valve de recyclage dans le cir-

cuit d'admission principal 5 ou dans le circuit d'admission

secondaire 22. Néanmoins, les constructions du circuit d'é-

chappement et de la valve de recyclage peuvent être identi-

ques ou analogues à celles de la technique antérieure et on

a donc omis d'en donner un exposé.

Dans le moteur à combustion interne possédant la cons-

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truction qu'on vient de décrire, pendant la course d'admis-

sion dans laquelle la soupape d'admission 10 est ouverte, la

chambre de combustion 4 est alimentée en mélange air/carbu-

rant par le circuit d'admission principal 5 tandis qu'un gaz (par exemple cde l'air ou un mélange) est injecté dans la

chambre de combustion 4 par le circuit d'admission secondai-

re 22 à travers le jeu formé entre la soupape d'admission 10 et le siège de soupape 20 ( ce gaz pouvant être également considéré comme aspiré). Sous l'effet de-l'injection de gaz fourni par le circuit d'admission secondaire 22, le mélange

admis dans la chambre de combustion 4 est animé d'un mouve-

ment tourbillonnaire autour de l'axe du cylindre 1, ce qui

détermine une accélération de la vitesse de combustion.

Grâce à l'orientation de la partie buse d'injection

22a réglée de la façon décrite plus haut (suivant l'inven-

tion), l'intensité du mouvement tourbillonnaire engendré pos-

sède une valeur suffisamment élevée pour que le moteur puisse travailler avec un rapport A/F beaucoup plus grand que dans la technique antérieure même dans le cas o le recyclage des

gaz d'échappement se produit avec la même proportion. Cet ef-

fet de l'invention est illustré sur la Fig. 6. Il ressort de cette Fig. 6 que l'on peut effectivement relever la limite du mélange pauvre si le sens du mouvement tourbillonnaire est étudié de manière que le tourbillon pénètre dans l'orifice

d'échappement après avoir balayé la bougie d'allumage 23.

En outre, il est préférable que l'orientation de la

partie buse d'injection 22a soit choisie de la façon suivante.

Sur la Fig. 8, qui est prise dans le plan P perpendiculaire à l'axe du cylindre 1, la zone de la paroi du cylindre qui est la plus proche de la bougie d'allumage 23, c'est-à-dire le point du cercle représenté par la paroi du cylindre qui est le plus proche de la bougie d'allumage est indiqué par X, et la ligne qui joint ce point à la bougie d'allumage à l'extrémité d'injection de la partie buse d'injection 22a

est désignée par L'.

Dans ce cas, il est préférable que l'orientation de la partie buse d'injection 22a soit choisie dans un intervalle

angulaire de 300 par rapport à la ligne de jonction L' pré-

citée. Cet intervalle d'orientation est défini par un angle

P' et illustré par un quadrillage sur la Fig. 8. L'effet ré-

sultant est illustré par la Fig. 9, sur laquelle on peut voir que l'orientation représentée sur la Fig. 8 est préférable

pour le relèvement de la limite du mélange pauvre.

En outre, il est préférable de choisir l'orientation

de la partie buse d'injection 22a dans un intervalle angulai-

re prédéterminé d'inclinaison par rapport au plan P perpen-

diculaire à l'axe du cylindre 1. Sur la Fig. 2, l'orienta-

tion de la partie buse d'injection 22aest choisie dans le secteur incliné de 15 à 300 par rapport au plan P précité,

dans le sens dirigé vers le piston. Incidemment, cet inter-

valle d'orientation est défini par un angle c< sur la Fig.

2. L'effet résultant est illustré sur la Fig. 7.

On décrira maintenant en détail dans la suite les cons-

tructions concrètes utilisées pour orienter la partie buse

d'injection 22a suivant les modes précités. Suivant un exem-

ple, le tube 22A est construit de manière que sa partie buse d'injection 22a présente une forme coudée par rapport à la partie alésage 22b, comme on l'a indiqué sur la Fig. 2. Dans

ce cas, la partie alésage 22b du tube 22A peut s'étendre pa-

rallèlement au plan P perpendiculaire à l'axe du cylindre et orthogonalement au vilebrequin (non représenté) qui s'étend perpendiculairement au plan du dessin de la Fig. 2, ce qui a pour résultat avantageux de faciliter l'opération de perçage

du trou de montage 2a dans la culasse 2.

Un autre exemple de construction concrète est repré-

senté sur les Fig. 10 à 12. Dans cet exemple, le tube 22A

présente une forme rectiligne dans son ensemble, c'est-à-

dire qu'il est formé de telle manière que les parties 22a et 22b soient coaxiales. Dans ce cas, le trou de montage 2a est percé dans l'alignement de la direction d'orientation de la

partie buse d'injection 22a. Dans cet exemple, on peut orien-

ter la partie buse d'injection 22a dans la direction désirée simplement en enfonçant le tube 22A dans le. trou de montage 2a sans avoir à faire attention à la direction.de pliage du

tube 22A par rapport à son axe dans la direction circonfé-

rentielle.

Ainsi qu'il ressort de la description donnée ci-dessus,

la limite de mélange pauvre peut être relevée d'une manière

qui contribue largement à améliorer la consommation de car-

burant et également l'épuration des gaz d'échappement.

On décrira maintenant en regard des Fig. 13 à 15 une autre forme de réalisation de l'invention qui a été réalisée à la suite de diverses recherches sur la relation existant

entre la position de l'extrémité de sortie du circuit d'ad-

mission secondaire et le tourbillon de gaz d'admission en-

gendré, forme de réalisation dans laquelle l'extrémité de sortie du circuit d'admission secondaire débouche directement

en amont de la soupape d'admission servant à ouvrir-et à fer-

mer le circuit d'admission principal et dans laquelle la dis-

tance entre la dite extrémité de sortie et la face de la sou-

pape d'admission placée en position de fermeture est étudiée de façon à ne pas être supérieure au diamètre intérieur du

circuit d'admission principal.

Dans cette forme de réalisation, la partie buse d'in-

jection 22a constituant la partie d'extrémité de sortie du circuit d'admission secondaire 22 comprend à une extrémité une partie buse possédant un diamètre réduit et qui débouche

immédiatement en amont de la soupape d'admission 10 précitée.

Par ailleurs, la distance S (voir Fig. 13) qui sépare l'ex-

trémité avant de cette partie buse d'injection 22a de la fa-

ce inférieure 20a du siège 20 de la soupape d'admission est

plus petite que le diamètre intérieur D de l'orifice d'admis-

sion 6, de préférence égale à 10 mm ou moins. Il va sans dire que la partie buse d'injection 22a est dirigée à peu près suivant une tangente au cylindre 1 de manière à engendrer

dans la chambre de combustion 4 un tourbillon de gaz d'admis-

sion autour de l'axe du cylindre 1 et que la direction du mouvement tourbillonnaire est étudiée de manière que les gaz d'admission passent dans l'orifice d'échappement 11 après

avoir balayé la bougie d'allumage (non représentée).

Dans le moteur à combustion interne qui possède la construction décrite jusqu'à présent, pendant la course d' admission, pendant laquelle la soupape d'admission 10 est

ouverte, les gaz mélangés sont acheminés à la chambre de com-

bustion 4 par le circuit d'admission principal 5 tandis qu' un gaz est aspiré et injecté dans cette chambre en provenance

du circuit d'admission secondaire 22. Sous l'effet de l'in-

jection des gaz arrivant par le circuit d'admission secon-

daire 22, le mélange air-carburant arrivant dans la chambre

- de combustion 4 est animé d'un mouvement tourbillonnaire au-

tour de l'axe de cylindre 1, de sorte que la vitesse de com-

bustion est accélérée.

Dans cette application de l'invention, grâce au fait que la distance S précitée est réglée sur la valeur précitée, le tourbillon de gaz d'admission engendré est intensifié de

sorte que la limite de mélange pauvre est relevée c'est-à-

dire que l'on peut obtenir une combustion stable avec un rap-

port air-carburant supérieur à celui adopté dans la technique antérieure. Ces effets de l'invention sont illustrés par les Fig. 14 et 15. Les Fig. 14 et 15 représentent le cas o le calage de l'allumage est de nature à engendrer la puissance

de sortie maximale.

Ainsi qu'il ressort de-la description donnée ci-dessus,

l'invention permet de relever la limite du mélange pauvre d' une façon qui contribue considérablement à l'amélioration de la vitesse de combustion du carburant ainsi qu'à l'épuration

des gaz d'échappement.

Les Fig. 16 à 21 représentent-encore une autre forme de réalisation de l'invention. Cette forme de réalisation est

caractérisée en ce que l'extrémité de sortie du circuit d'ad-

mission secondaire précité est située, d'une part, dans une

sphère dont le centre est le point d'éclatement de l'étin-

celle de la bougie d'allumage et dont le diamètre est égal au diamètre intérieur du cylindre et, d'autre part, en un 1 1 point situé dans un intervalle de - 1 mm, dé part et d'autre

du plan qui contient à la fois l'axe de la tige de la soupa-

pe d'admission et le point de contact entre le cercle du siège de la soupape d'admission qui regarde la soupape et celle des tangentes issue du point d'éclatement des étincel-

les de la bougie d'allumage qui et la plus proche de la pa-

roi du cylindre.

On se reportera maintenant à la Fig. 16 sur laquelle

la référence 101 désigne un moteur à quatre temps. La réfé-

rence 102 désigne un conduit principal jouant le rôle de cir-

cuit d'admission. les références 103 et 104 désignent un car-

burateur et un circuit d'échappement. La référence 105 dési-

gne un cylindre dans lequel débouchent les extrémités de t8te

du circuit d'admission principal 102 et du circuit d'échap-

pement 104. La référence 106 désigne une bougie d'allumage.

Dans l'orifice d'admission du cylindre 1.05 débouche égale-

ment un circuit d'admission secondaire 107 qui est prévu sé-

parément du circuit d'admission principal 102.

Ce circuit d'admission secondaire 107 présente son ex-

trémité ouverte 107a juste en amont d'une soupape 108, comme

on l'a représenté sur la Fig. 17 et orientée dans une direc-

tion tangentielle à la paroi du cylindre 105, comme on l'a représenté sur la Fig. 19. Le positionnement de l'extrémité

ouverte 107a du circuit d'admission secondaire 107 sera dé-

crit en détail à titre d'exemple en regard des Fig. 18 et 19.

L'extrémité ouverte 107a est située dans une sphère 0 dont

le centre est le point P d'éclatement des étincelles (indi-

qué par un petit cercle sur les Fig. 18 et 19) de la bougie

d'allumage 106 et dont le diamètre est égal au diamètre in-

térieur D du cylindre et dans un intervalle de distances de - 1 mm par rapport au plan S qui contient à la fois l'axe de la tige de soupape 10a et le point de contact a entre le

cercle 02 du siège de soupape 109 qui regarde vers la soupa-.

pe et celle des tangentes m à ce cercle issues du point P d' éclatement des étincelles de la bougie d'allumage 106 qui

* est la plus proche de la paroi du cylindre.

En fait, il est prévu des circuits d'admission secon-

daire 107 pour les quatre cylindres 105 et ces circuits sont reliés à un filtre à air 111 par l'intermédiaire d'un tube affluent 107b et d'un dispositif 110 de commande de débit d'air. D'un autre côté, au circuit d'admission principal 102

est connectée l'extrémité de base d'un circuit 113 de recy-

clage des gaz d'échappement qui, à son tour est reliée, par

son extrémité de tête au tuyau d'échappement 104 et, à mi-

longueur, à un appareil 112 de réglage du taux de recyclage des gaz d'échappement. les références 114 et 115 désignent respectivement un pot d'échappement silencieux et un tube d'échappement. Un conduit 116 est relié au tuyau d'échappement 104 de sorte que de l'air secondaire est acheminé par ce conduit au circuit d'échappement.-Ce conduit 116 est équipé, à peu près au milieu de sa longueur, d'un clapet à languette 117 qui s'

ouvre ou se ferme sous l'action des pulsations de la pres-

sion d'échappement, de sorte que l'air secondaire peut ainsi

être introduit efficacement dans le tube d'échappement 104.

En variante, l'air secondaire peut être introduit par une

pompe à air en remplacement du clapet à languette.

le moteur à combustion interne construit suivant l'in-

vention fonctionne de la façon suivante. Plus spécialement, étant donné que les circuits d'admission secondaire 107 sont

reliés à un épurateur d'air 111 par l'intermédiaire du cir-

cuit affluent et de l'appareil 110 de réglage du débit d'air de manière à déboucher dans l'atmosphère, il s'établit une

grande différence de pression pendant la course d'admission.

Par conséquent, dans des conditions de charge faible dans

lesquelles les propriétés du mélange air-carburant sont par-

ticulièrement détériorées en entraînant une dégradation de

la combustion, l'air est injecté à grande vitesse par le cir-

cuit d'admission secondaire avec un effet analogue à celui que l'on obtiendrait si le circuit confluent 107b était relié

à une source de haute pression.

Dans les conditions de fonctionnement normales, le dé-

bit du mélange qui doit etre acheminé du carburateur 103 au

cylindre 105 par l'intermédiaire du circuit d'admission prin-

cipal est au maximum d'un tiers de celui que l'on observe à la puissance maximum. L'ouverture du papillon du carburateur 103 est donc très petite. Il en résulte que la pression rè- gnant dans le circuit d'admission principal 102 est nettement

réduite, à peu près à la moitié de la pression atmosphérique.

En conséquence, la vitesse de l'écoulement de l'air injecté par le circuit d'admission secondaire correspondant 107 est

de l'ordre de la vitesse du son. Le jet injecté à grande vi-

tesse engendre un intense mouvement tourbillonnaire dans ce

cylindre 105.

Pendant le fonctionnement du moteur 101 au ralenti, au contraire, étant donné que le moteur 101 ne fournit pas de travail à l'extérieur, la vitesse de circulation du mélange devient tellement faible que la pression dans le circuit d'

admission principal 102 devient très inférieure à la pres-

sion atmosphérique. De ce fait, sauf si l'on a ajusté le dé-

bit d'air sur le niveau optimum au moyen du dispositif 110 de réglage du débit d'air, il n'est pas possible de fournir

un mélange approprié de sorte que la consommation de carbu-

rant est augmentée. On réduit cette consommation de carburant en ajustant convenablement le rapport air-carburant pour I'

amener au rapport théorique A/F.

lies gaz d'échappement sont partiellement recyclés au

circuit d'admission principal 102, selon l'action de l'appa- reil de réglage 112 qui est intercalé dans le circuit de re-

cyclage des gaz d'échappement 113. Les gaz de combustion con-

tenant des hydrocarbures HC et de l'oxyde de carbone 0O sont rejetés à l'extérieur par le circuit d'échappement 104, après

avoir été débarrassés des HC et du CO par l'action d'un cata-

lyseur d'oxydation qui est monté dans le pot d'échappement silencieux 114. L'air qui peut être nécessaire, en plus ou

moins grande quantité, pour l'oxydation des gaz d'échappe-

ment est fourni par le conduit 116.

Etant donné que, dans cette forme de réalisation de 1' invention, le flux de gaz d'échappement est transformé en un

courant tangent au cylindre 105 par l'action du circuit d'ad-

mission secondaire 107 et étant donné que l'extrémité ouverte 107a du circuit d'admission secondaire 107 est disposée de manière que le flux tangentiel puisse développer sa plus grande efficacité, un intense mouvement tourbillonnaire est engendré dans le cylindre 105 pendant la course d'admission du moteur 101, pour établir un état tourbillonnaire. Bien

que le tourbillon soit affaibli pendant la course de com-

pression, on peut conserver jusqu'à l'instant de l'allumage des turbulences extrêmement fines et capables de garantir la

combustion. Grâce à ces turbulences, la vitesse de combus-

tion du mélange est accélérée, de manière appropriée pour raccourcir remarquablement le temps de combustion de sorte qu'on peut conserver une combustion stable même avec un fort recyclage des gaz d'échappement. Par ailleurs, on peut faire

travailler le moteur même dans l'intervalle pauvre des rap-

ports de mélange.

Les influences des turbulences sur la combustion

jouent un rôle très important. Plus précisément, dans un mo-

teur existant, le taux dé recyclage des gaz d'échappement admissible est au maximum de 10 %a et si le taux de recyclage excède 10 %, on observe des ratésd'allumage, de sorte qu'il n'est plus possible d'entretenir une combustion stable. En

d'autres termes, si le taux de recyclage des gaz d'échappe-

ment est excessivement augmenté, la vitesse de combustion dé-

crolt, de sorte qu'on observe des ratésd'allumage ou qu'il

n'est pas possible de conserver une combustion stable.

Au contraire, si le tourbillon est suffisamment inten-

sifié pour augmenter les turbulences, la stabilité de la com-

bustion peut rester maintenue même avec un taux élevé de re-

cyclage des gaz d'échappement. De cette façon, étant donné que les émissions de 1H0x peuvent ainsi être considérablement c

réduites, comparativement à la technique antérieure, le mo-

teur peut travailler à un rapport air-carburant capable de provoquer la plus forte émission de NOX et à l'instant de combustion le mieux approprié (SET). Le résultat est que la

consommation de combustible du moteur peut ainsi être remar-

quablement améliorée comparativement aux procédés de combus-

tion suivant la techniaue antérieure.

Ce résultat est représenté graphiquement par les Fig. et 21, qui représentent des conditions dans lesquelles le

régime de rotation du moteur est compris dans la majeure par-

tie de l'intervalle correspondant aux conditions de fonction-

nement en ville, l'instant d'allumage est l'instant qui pro-

duit la plus grande puissance de sortie et la charge est com-

prise dans l'intervalle de valeurs correspondant au fonction-

nement en ville.

La Fig. 20 illustre la relation existant dans les li-

mites de combustion stable entre la distance 1 (en ordonnées)

qui sépare le point P d'éclatement de l'étincelle de la bou-

gie d'allumage de l'extrémité ouverte 107a du circuit d'ad-

mission secondaire 107 et le rapport air-carburant (A/F) (en

abscisses). Comme l'indique la Fig. 20, le rapport air-carbu-

rant (A/F) se décale vers le côté pauvre lorsque la distance

1 s'approche de 1/2 D à partir de D et le rapport air-carbu-

rant (A/F) reste à peu près constant depuis 1/2 D jusqu'à une valeur 1s qui est mesurée par rapport au plan S qui contient l'axe de la tige 108a de la soupape, comme indiqué sur la Fig. 18. Suivant l'invention, suivant laquelle l'extrémité ouverte 107a est réglée sur la position mentionnée plus haut, on peut donc faire fonctionner le moteur sur le côté plus pauvre du rapport air-carburant; de sorte qu'on peut ainsi

considérablement améliorer la consommation de carburant.

Si, au contraire, la distance 1 devient supérieure à

1/2 D, l'effet de balayage de la bougie d'allumage est dété-

rioré à un point tel que le retard à l'allumage se trouve augmenté ce qui allonge le temps de combustion et détériore la limite du mélange pauvre. Ceci est dû à la diffusion du jet. La Fig. 21 montre la relation existant dans les limites de combustion stable entre la distance n (portée en ordonnées) qui est mesurée entre le plan S qui contient l'axe de la tige de soupape 108a (représenté sur la Fig. 18) et l'extrémité ouverte 107a du circuit d'admission secondaire 107, le plan

S étant pris pour origine, le côté sur lequel la bougie d'al-

lumagel106 est placée étant pris comme côté "plus" et l'autre côté qui ne contient pas la bougie d'allumage, étant pris comme côté "moins", et le rapport air-combustible (A/F)

(porté en abscisses).

On estime que, plus l'extrémité ouverte du circuit d' admission secondaire 107a est proche du volume intérieur de

la chambre de combustion 107, plus le circuit d'admission se-

condaire a d'efficacité pour la production du tourbillon.

Cependant sur le côté "plus" o cette extrémité est proche de

la chambre de combustion et lorsque cette extrémité est dis-

tante de plus de 1 mm du plan de référence S ("0"), le jet

frappe le siège 109 de la soupape, de sorte qu'il est diffusé.

Au contraire, sur le côté "moins" et lorsque l'extrémité ou-

verte est distante de plus de 1 mm du plan de référence S le jet diffuse avant de passer-entre la soupape et le siège 109

de cette soupape, de sorte que le tourbillon est affaibli.

Dans ce cas, il n'est pas possible d'atteindre la limite de combustion stable lorsque le rapport air-carburant (A/F) se trouve sur le côté pauvre. Au contraire, étant donné que le tourbillon qui doit être engendré par le jet est intense

lorsque l'extrémité ouverte 107a du circuit d'admission se-

condaire est positionné conformément à l'invention, la vi-

tesse de combustion est accélérée à tel point que le moteur

peut travailler au mélange air-carburant (A/F) du côté pau-

vre.

30. Ici, il a été confirmé expérimentalement que le tour-

billon engendré dans le cylindre 105 est intensifié lorsque

le débit du fluide fourni par le circuit d'admission secon-

daire 107 est augmenté. Néanmoins, étant donné que le débit des gaz mélangés est faible dans les conditions de ralenti du

moteur 101, dans lesquelles la pression d'admission est bas-

se, le débit d'air est ramené à un niveau relativement bas dans les conditions de ralenti, au moyen du dispositif 110 de réglage du débit d'air de sorte qu'on peut ainsi éviter

les ratés d'allumage.

Lorsque le moteur suivant l'invention est construit suivant les modes précités, la vitesse de combustion du mé- lange peut être accélérée, pour raccourcir ainsi la durée de la combustion, de sorte que la limite de mélange pauvre peut 8tre améliorée de manière à permettre de réaliser un taux élevé de recyclage des gaz d'échappement, ce qui permet à son tour de réduire la teneur en N0 nocifs et d'améliorer

la consommation de carburant.

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Claims

Revendications

1 - Moteur à combustion interne caractérisé en ce qu' il comprend une chambre de combustion (4) délimitée par un cylindre,(1) et par un piston (3) monté dans ce cylindre un circuit d'admission principal (5), présentant un orifice d' admission (6) formé dans la culasse (2) et adapté pour être ouvert ou fermé par une soupape d'admission (10) placée dans

la partie terminale ouverte de l'orifice d'admission, ce cir-

cuit débouchant dans ladite chambre d'admission; et un cir-

cuit d'admission secondaire (22) prévu séparément du circuit d'admission principal et dont l'extrémité de sortie (22a) débouche immédiatement en aval de la soupape d'admission, ce

moteur étant caractérisé en ce que la direction de l'extré-

mité de sortie du circuit d'admission secondaire est contenue

dans un intervalle tel que, en projection sur un plan perpen-

diculaire à l'axe du cylindre, la ligne qui prolonge l'ouver-

ture du circuit d'admission secondaire forme un angle de 20

à 1100 avec la ligne qui joint le centre de l'orifice d'ad-

mission à l'axe du cylindre.

2 - Moteur à combustion interne suivant la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que la direction du tourbillon du gaz injecté par le circuit d'admission secondaire dans la

chambre de combustion est étudié de manière que le gaz pénè-

tre dans un orifice d'échappement (11) après avoir balayé la

bougie d'allumage (23).

3 - Moteur à combustion interne suivant la revendica-

tion 2, caractérisé en ce que la direction de l'ouverture de l'extrémité de sortie du circuit d'admission secondaire est

en outre orientée dans un intervalle angulaire qui est incli-

né d'un angle de 300,. dans un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre, par rapport à la ligne (I') qui joint le point

(X) de la paroi du cylindre qui est proche de la bougie d'al-

lumage (23) au centre dudit orifice (22a) du circuit d'ad-

mission secondaire.

4 - IKoteur à combustion interne suivant l'une des re-

vendications 1, 2 et 3. caractérisé en ce que la direction 1 9 d'ouverture de l'extrémité de sortie du circuit d'admission

secondaire est en outre inclinée sur le plan (P.) perpendicu-

laire à l'axe du cylindre d'un angle de 15 à 30 en direc-

tion du piston.

5 - Moteur à combustion interne suivant l'une quelcon-

que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie

terminale de sortie du circuit d'admission secondaire est constituée par un tube (22A) qui est emmanché à force dans la culasse et dont la partie terminale de tête fait saillie

dans ledit orifice d'admission (6).

6 - Moteur à combustion interne suivant la revendica-

tion 5, caractérisé en ce que ledit tube (22A) est rectili-

gne sur toute sa longueur.

7 - Moteur à combustion interne suivant la revendica-

tion 5, caractérisé en ce que ledit tube (22A) est conformé de manière que sa partie terminale de tete (22a) qui fait saillie dans l'orifice d'admission soit coudée par rapport à sa partie (22b) qui est contenue dans un perçage (2a) de la

culasse (2).

8 - Moteur à combustion interne comprenant une chambre de combustion (4) délimitée par un cylindre (1), une culasse

(2) et un piston (3) logé dans ce cylindre, un circuit d'ad-

mission principal (5) présentant un orifice d'admission (6) ménage dans la culasse et adapté pour être ouvert ou fermé

par une soupape d'admission (10) prévue dans la partie termi-

nale ouverte de l'orifice d'admission et qui s'ouvre en fai-

sant saillie dans la chambre de combustion, et un circuit d'

admission secondaire (22) prévu séparément du circuit d'ad-

mission principal et dont l'extrémité de sortie (22a) débou-

che immédiatement en amont de la soupape d'admission, ce mo-

teur étant caractérisé en ce que la distance-(S)-séparant 1' extrémité. de sortie (22a) du circuit d'admission secondaire

de face de la soupape d'admission dans sa position de ferme-

ture est non supérieure au diamètre intérieur du circuit d'

admission principal.

9 - Moteur à combustion interne suivant la revendica-

tion 8, caractérisé en ce que ladite distance n'est pas su-

périeure à 10 mm.

- Moteur à combustion interne comprenant une cham-

bre de combustion délimitée par un cylindre, une culasse et un piston montés dans le cylindre; un circuit d'admission principal (102) qui présente un orifice d'admission formé dans la culasse et adapté pour être ouvert ou fermé par une soupape d'admission (108) prévue dans la partie terminale ouverte de l'orifice d'admission et qui s'ouvre en faisant

saillie dans la chambre de combustion; et un circuit d'ad-

mission secondaire (107) prévu séparément du circuit d'admis-

sion principal et dont l'extrémité de sortie débouche immé-

diatement en amont de ladite soupape d'admission, ce moteur étant caractérisé en ce que l'extrémité de sortie (107a) du circuit d'admission secondaire est située, d'une part, dans une sphère dont le centre est le point (P) d'éclatement des étincelles de la bougie d'allumage (106) et dont le diamètre est égal au diamètre intérieur du cylindre, et, d'autre part, à une distance de - 1 mm du plan qui contient à la fois 1' axe de la tige (108a) de la soupape d'admission et le point (a) de contact entre le cercle(02) du-siège de la soupape d' admission qui regarde cette soupape et celle des tangentes à ce cercle issues du point (P) d'éclatement de l'étincelle de la bougie d'allumage qui est la plus proche de la paroi du

cylindre (105).