FR2530730A1 - Moteur a allumage par compression et a turbocompresseur, pouvant fonctionner avec un faible taux de compression - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MOTEUR A ALLUMAGE PAR COMPRESSION. A CE MOTEUR EST ASSOCIE UN TURBOCOMPRESSEUR 40, POUR LE SURALIMENTER, UN MECANISME 56, 59 POUR COMMANDER LE TEMPS DE FERMETURE DU PASSAGE D'ADMISSION 42 DU MOTEUR, ET UNE CAME AUXILIAIRE POUR OUVRIR LA SOUPAPE D'ECHAPPEMENT DU MOTEUR EN UN POINT VOISIN DU POINT MORT INFERIEUR CORRESPONDANT A LA COURSE D'ASPIRATION. LA SECTION DE LA TUYERE DE LA TURBINE DU TURBOCOMPRESSEUR PEUT ETRE CONTROLEE PAR UN MECANISME 69, DU TYPE A ROTOR. UN PASSAGE FORME DANS CE MECANISME S'OUVRE DU COTE AVAL DU MECANISME, ET COMMUNIQUE AVEC LA TUBULURE D'ADMISSION DU MOTEUR PAR UN PASSAGE 42A. L'INVENTION EST APPLICABLE PAR EXEMPLE A LA REALISATION DE MOTEURS DIESEL A SURALIMENTATION.

Description

La présente invention concerne un moteur a allumage par compression et à

turbocompresseur, du type

à faible taux de compression.

Il est bien connu que la pression de combustion, etpar suite, la puissance d'un moteur sont accrues lorsque la pression de suralimentation est accrue, si bien que la puissance maximale du moteur

est déterminée par la pression maximale admissible.

Il est possible d'accroitre la puissance tout en maintenant la pression maximale de combustion en-dessous de la pression maximale admissible, en diminuant le taux de compression Cependant, ceci conduit a des problèmes tels que des difficultés pour le

démarrage du moteur, des ratés pendant son fonctionne-

ment à faible charge etc Dans le cas d'un moteur Diesel qui est conçu pour fonctionner avec un taux de compression voisin de 8: 1 il est possible d'obtenir une pression effective moyenne d'environ 32 kg/cm Dans la région des ratés, qui a été représentée hachurée sur la figure 1 du dessin annexé, le niveau de la charge appliquée au moteur est cependant peu élevé, si bien que le turbocompresseur ne ne peut pas exercer sa puissance Par suite, la pression et la température

de l'air envoyé sont abaissées, si bien que la tempé-

rature désirée d'allumage n'est pae atteinte pendant la course de compression Dans un tel cas, une fumée blanche ou bleue, ayant une odeur désagréable, est émise par l'échappement du moteur et celui-ci cesse de

fonctionner par suite des ratés.

Pour résoudre ce problème, on a proposé deux contre-mesures: notamment, une méthode du type à compression variable, et une méthode hyperbare Ces contre-mesures ne sont cependant utilisées que dans des armes, parce que la première nécessite un mécanisme compliqué de commande, tandis que la seconde est entachée d'une chute inacceptablement importante du rendement thermique.

Le but principal de la présente invention est.

par suite de réaliser un moteur à allumage par-com-

pression et à turbocompresseur, qui peut fonctionner

d'une façon stable même avec un faible taux de compres-

sion, de façon à éviter les problèmes ci-dessus indiqués,

qui se posaient avec les réalisations de l'art antérieur.

La présente invention concerne un moteur à

allumage par compression et -à turbocompresseur pour sur-

alimenter le moteur en air comprimé; le moteur selon la présente invention est caractérisé

par le fait qu'il comporte en outre des moyens pour-

commander le temps de fermeture d'un passage d'admission

du moteur, des moyens pour ouvrir une soupape d'échappe-

ment du moteur en un point voisin du point mort infé-

rieur de la course d'aspiration, des moyens pour faire

varier la section d'une tuyère dans la turbine du turbo-

compresseur, ces derniers moyens définissant un passage qui peut 8 tre ouvert vers le c 8 té aval desdits moyens, et une tubulure d'admission, communiquant avec ledit

passage.

A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé, une forme de réalisation d'un moteur à allumage par compression

selon la présente invention.

la figure 1 est un diagramme représentant les caractéristiques de fonctionnementd'u moteur du type à

allumage par compression, ce diagramme montrant en par-

ticulier la zone des ratés, les coordonnées étant le

couple et la vitesse du moteur.

La figure 2 est une vue en coupe d'une turbine d'échappement d'un moteur à turbocompresseur selon la

présente invention.

La figure 3 est une vue en coupe suivant la

ligne III-III de la figure 2 -

La figure 4 représente la partie gauche de la turbine d'échappement de la figure 2, pour une autre

position de fonctionnement.

La figure 5 est un diagramme PV.

La figure 6 est une vue en coupe d'une partie

d'un moteur à quatre temps selon la présente invention.

La figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6. Les figures 8 et 9 sont des graphiques montrant comment la section d'entrée de la soupape d'admission et la pression dans le cylindre varient

en fonction de l'angle du vilebrequin.

La figure 10 est une vue en élévation frontale

d'une came.

La figure 11 est une représentation schémati-

que d'un moteur à allumage par compression et'turbo-

compresseur selon la présente invention.

La figure 12 est un graphique illustrant la relation entre la vitesse du moteur et l'indice polytropique

pendant la course de compression.

La figure 13 est un diagramme illustrant le

fonctionnement d'un turbocompresseur.

En référence aux figures 2 à 4, un carter de turbine 1, d'un turbocompresseur, comporte une tuyère 2, qui est pourvue de plusieurs aubes ayant un profil aérodynamique Dans la forme de réalisation illustrée, la tuyère 2 comporte trois aubes 2 a, 2 b et 2 c Des gaz d'échappement provenant d'une tubulure d'admission 3 sont accélérés et guidés lors de leur écoulement

à travers la tuyère 2, puis ils entraînent une turbine 4.

Un rotor 5 est pourvu d'arbres 5 c et 5 d (voir la figure 3), qui sont montés tournants dans des

paliers du carter I de la turbine et d'un couvercle 6.

Un levier 7 est fixé à l'arbre 5 d Lorsque le levier 7 occupe une position représentée en traits pleins,le rotor 5 occupe également une position représentée en traits pleins La tuyère 2 peut être d'une construction classique Lorsque le levier 7 est pivoté dans le sens des aiguilles d'une montre, comme indiqué par une flèche sur la figure 2, le rotor 5 est également entralné en rotation de façon à déplacer l'une de ses extrémités, a, dans la tuyère 2, de façon à réduire la section de ladite tuyère En conséquence, la pression à la tubulure d'admission des gaz d'échappement, 3, c'est-à-dire la pression d'échappement du moteur, est accrue de façon à accroltre la vitesse des gaz qui s'écoulent dans la tuyère 2, et à accroître ainsi la puissance produite par la turbine 4 Par suite, la puissance disponible pour entraîner le compresseur est accrue de façon à

élever la pression de l'air d'alimentation.

Lorsque le levier 7 est entraîné en rotation jusqu'à la position représentée en traits mixtes sur la figure 2, l'extrémité 5 a du rotor 5 peut 9 tre déplacée jusqu'à la position illustrée de façon à former une tuyère de section extrêmement petite Dans cette position, le rendement de la turbine est faible, et la pression à l'admission de la turbine est beaucoup

plus élevée que la pression à la sortie du compresseur.

Comme on va le comprendre à partir du diagramme PV de

la figure 5, le moteur doit produire un travail corres-

pondant à la surface hachurée pour expulser les gaz que d'échappement si bien/la consommation de carburant

est inévitablement accrue Dans les conditions de fone-

tionnement du-moteur à faible vitesse et faible charge, ce travail est essentiel pour faire fonctionner le turbocompresseur, et la pression d'alimentation peut 9 tre accrue au prix d'une réduction du rendement ther mique. le rotor 5 est pourvu d'un passage 5 b, qui est maintenu fermé en fonctionnement normal, comme visible sur la figure 2 La section de la tuyère, cependant, est diminuée lorsque le rotor 5 est entraîné

en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre.

En même temps, le passage 5 b assure une communication entre la tuyère 2 et un passage 8, qui est relié à la sortie du compresseur du turbocompresseur par un

orifice de liaison 9.

Lors du fonctionnement du moteur à vitesse élevée et sans charge, le travail correspondant à la surface hachurée de la figure 5, c'est-à-dire le travail

négatif, peut être utilisé comme un frein sur l'échappe-

ment. La figure 4 montre une position dans laquelle le rotor 5 a été tourné en sens inverse des aiguilles d'une montre Comme on le comprendra à partir de cette figure 4, dans cette position, le rotor produit le même effet que lorsqu'il a été tourné dans le sens des

aiguilles d'une montre.

Le turbocompresseur selon la présente

invention peut entretenir une pression élevée d'alimen-

tation même lorsque le débit d'air est faible, grâce à une utilisation efficace de la pression élevée des gaz

à l'admission de la turbine Comme on le décrira ulté-

rieurement en détail, il est possible d'éviter les ratés pendant le fonctionnement à faible charge,

en mettant efficacement à profit cette caractéristique.

La figure 6 représente un moteur à allumage par compression et à turbocompresseur selon la présente invention Ce moteur comporte plusieurs cylindres 10 (dont un seul est illustré), dans chacun desquels est monté, de façon à pouvoir effectuer un mouvement de va-et-vient par translation, un piston 11, qui est articulé à l'extrémité supérieure d'une tige de piston 12 L'extrémité inférieure de la tige de piston 12 est reliée à un vilebrequin(non représenté) Le cylindre porte une tête de cylindre 13, dans laquelle sont

formés un orifice d'admission 14 et un orifice d'échappe-

ment 15 Une soupape d'admission 16 et une soupape d'échappement 17 sont aménagées respectivement dans

les orifices 14 et 15.

Une valve tournante 19 est disposée dans une

tubulure d'admission 18, insérée entre l'orifice d'admis-

sion 14 et le turbocompresseur (qui n'est pas représenté sur cette figure 6) La valve tournante 19 est entraînée par le vilebrequin du moteur, par l'intermédiaire d'un engrenage, de façon à servir de valve de commande;

un exemple d'un tel engrenage sera expliqué ultérieure-

ment en référence à la figure 7.

La valve tournante 19 est fixée par une cla- vette 21 à un arbre d'entraînement 20, sur lequel elle est serrée entre des douilles 22 et 23 Une autre

douille 24 est également portée par l'arbre d'entrai-

nement 20 Cet arbre d'entraînement est monté tournant -dans des systèmes de paliers à billes 25, 26 et 27, -qui sont disposés respectivement entre les douilles 22,

23 et 24, d'une part, et la paroi de la tubulure -

d'admission 18, d'autre part Un arbre tournant 32 est supporté de façon à pouvoir tourner, par un support 28, par l'intermédiaire de système de paliers à billes, 29 et 30, et cet arbre 32 est adapté pour être entralné par un pignon de synchronisation, 31, qui est relié positivement au vilebrequin (non représenté) par-l'intermédiaire d'un engrenage L'arbre d'entraînement 20 est relié à l'arbre tournant 32 par l'intermédiaire d'un organe 33 constituant un moyen

pour régler les temps d'ouverture et de fermeture.

Comme on peut le voir sur la figure 9, la valve tournante 19 est conçue de façon à s'ouvrir et à

se fermer avec/intervalle angulaire d'environ 90 degrés.

La valve tournante 19 est entraînée à une vitesse qui

est la moitié de la vitesse de l'arbre du vilebrequin.

D'autre part, la période de la course d'aspi-

ration du moteur est d'environ 180 degrés, en fonction de l'angle du vilebrequin Par suite, la valve tournante 19 a une période d'ouverture d'environ 180 degrés en fonction de l'angle du vilebrequin, comme dans le cas

de la soupape d'admission 16.

On va expliquer ci-après la réalisation des moyens pour régler les temps d'ouverture et de fermeture de la valve tournante 19, en se référant spécialement

à la figure 7.

Les extrémités en regard de l'arbre d'entraine-

ment 20 et de l'arbre tournant 32 sont pourvues de

cannelures hélicoïdales, 20 a et 32 a, de sens opposés-.

Les cannelures 20 a et 32 a engrènent avec des saillies formées sur la surface périphérique interne de l'organe de réglage 33 La disposition est telle que,lorsque l'organe de réglage 33 est déplacé axialement dans un sens, l'arbre d'entraînement 20 se déplace angulairement dans un sens prédéterminé par rapport à l'arbre tournant 32, tandis qu'un déplacement de l'organe de réglage 33 dans le sens axial opposé provoque un déplacement angulaire de sens contraire de l'arbre d'entraînement Il est ainsi possible de faire modifier la phase de la rotation de l'arbre d'entraînement 20 par le mouvement de l'organe de réglage 33, de façon à régler les temps d'ouverture et de fermeture de la valve tournante 19. Le mouvement axial de l'organe de réglage 33 est produit par le mouvement de basculement d'un levier de réglage 34, dont une extrémité est logée dans une gorge annulaire 33 a, formée dans la surface périphérique externe de l'organe de réglage 33 Le levier de réglage 34 est monté pivotant sur un axe L'autre extrémité du levier 34 est accouplée avec un mécanisme de commande (non représenté sur la

figure 7).

On va expliquer ci-après le cycle de fonctionne-

ment de la soupape d'admission 16 et de la valve tour-

nante 19, en se référant aux figures 8 et 9 ainsi qu'au

diagramme PV.

Sur les figures 8 et 9, les courbes Aen traits pleins, de la partie supérieure, montrent la levée ou la section d'ouverture de la soupape d'admission 16 par rapport à l'angle du vilebrequin du moteur, tandis que les courbes B, en traits interrompus, montrent comment

varie l'angle d'ouverture ou la section d'ouverture.

Lors du fonctionnement du moteur à pleine charge, comme illustré sur la figure 8, la soupape d'admission 16 et la valve tournante 19 commencent

toutes deux à s'ouvrir au début de la course d'aspira-

tion, sensiblement au-point(a),voisin du point mort supérieur correspondant à l'aspiration Dans la partie finale de la course d'aspiration, la soupape d'admission 16 et la valve tournante 19 commencent toutes deux à se fermer en un point proche du point (b) -Le diagramme PV pour le fonctionnement à pleine charge est ainsi identique

à celui obtenu avec un moteur classique.

Comme illustré sur la figure 9, pendant le fonctionnement à faible charge, que concerne la présente invention, la valve tournante 19 commence à s'ouvrir, comme indiqué par la courbe B en traits interrompus, avant l'ouverture de la soupape d'admission 16, grtce au mouvement axial de l'organe de réglage 33, et par l'intermédiaire de l'action du mécanisme de réglage

qui sera expliqué ultérieurement Ainsi, aucune aspira-

tion n'a lieu lorsque la valve tournante 19 s'ouvre initialement, puisque la soupape d'admission 16 est

encore fermée à cet instant Lorsque la soupape d'admis-

sion 16 commence à s'ouvrir, la valve tournante 19

est presque complètement ouverte, et, en un point inter-

médiaire (c) de la course d'aspiration, la valve tournante 19 se ferme La soupape d'admission 16 se ferme à la

fin de la course d'aspiration, près du point mort infé-

rieur correspondant à cette course du piston 11.

Lorsque la soupape d'admission 16 commence à s'ouvrir, pendant la période initiale de la course d'as piration, la valve tournante 19 a été complètement

ouverte, si bien que de l'air est introduit dans le cy-

lindre 10 En un point intermédiaire ( 1) de la course d'aspiration, cependant, la valve tournante 19 est fermée comme le montre la courbe située à la partie inférieure de la figure 9, et comme on le comprendra

en comparant avec la courbe B en traits interrompus.

* A cet instant, la soupape d'échappement, qui est désignée par 17 sur la figure 6, est ouverte * par -l'action d'une came auxiliaîre-d'échappement, qui sera décrite ultérieurement à l'aide de la figure 10, si bien que les gaz d'échappement chauds, dont la pression a été accrue par le turbocompresseur, commencent à être aspirés dans le cylindre Les gaz d'échappement sont introduits seulement pendant la période comprise entre les points ( 1) et ( 2), indiqués

-10 sur la figure 9.

-Dans cet état, le passage d'admission a été fermé par la valve tournante 19, si bien que les gaz d'échappement a pression et température élevées ne s'échappent pas vers l'admission du moteur, Les gaz d'échappement sous pression élevée, qui sont introduits dans le cylindre 10, chauffent et augmentent la pression de l'air dans ledit cylindre 10, de façon à former un mélange ayant une température et une pression extrêmement élevées au point ( 2) de la figure 9, o commence la course de compression A cet instant, les soupapes d'admission et d'échappement, 16 et 17, sont toutes deux fermées, de façon à permettre l'allumage

qui a lieu à la fin de la course de compression, mainte-

nant commencée.

La figure 10 montre une came connue d'échappe-

ment, montée sur le moteur selon la présente invention.

Cette came présente deux parties, à savoir une came

principale 36 et une came auxiliaire 37 La came prin-

cipale 36 a la même fonction que les cames d'échappement ordinaire pour ouvrir la soupape d'échappement 17 pendant la course d'échappement, alors que la came auxiliaire 37 a pour fonction d'ouvrir la soupape d'échappement 17 à un instant voisin du point mort inférieur correspondant à la course d'aspiration,

comme on le verra à l'aide de la figure 9.

On va maintenant expliquer la construction

et le fonctionnement d'un moteur à allumage par compres-

sion et à turbocompresseur selon la présente invention,

-À 2530730

1.0

conçu pour fonctionner même avec un faible taux de com-

pression En se référant à'la figure 11, l'air comprimé

ou le mélange refoulé par le compresseur 41 du turbo-

compresseur 40 est introduit dans les cylindres du moteur (indiqué en 46), à travers une:tubulure d'admission 42, un distributeur d'admission 43, un refroidisseur

d'air et de tubulures de raccordement 45 les gaz d'échappe-

ment produits par le moteur 46 agissent sur une turbine d'échappement 48 (du mgme type que la turbine 4 illustrée sur les figures 2 à 4) diu turbocompresseur 40, par l'intermédiaire d'une tubulure d'échappement 47 La turbine d'échappement 48 est pourvue d'une tuyère à section variable, du type illustré sur les figures 2, 3 et 4 Les gaz d'échappement entraînent alors la turbine, et se détendent à la pression atmosphérique

avant de s'échapper dans l' atmosphère.

Un arbre d'entraînement 49,ayant une extrémité réunie au vilebrequin, tourne avec ce dernier lorsque le moteur 46 fonctionne L'arbre d'entra Snement 49 porte à l'une de ses extrémités un pignon 50, qui s'engrène avec un pignon de synchronisation, 51, pour entrafner différents dispositifs, tels qu'un arbre à cames, portant la came d'échappement 36 illustrée sur la figure 10, une pompe pour l'injection du carburant etc.

Le pignon 50 s'engrène également avec le pignon d'entrai-

nement 52 destiné à l'entra nement de la valve tournante qui sert de valve de commande Le pignon 50 entraîne le pignon d'entraînement 52 à une vitesse qui est la moitié

de celle du vilebrequin.

Des valves tournantes 53, du type à deux pales, analogues à la valve tournante 19 représentée sur la

figure 6, sont disposées dans les tubulures de raccorde-

ment d'admission,45, qui aboutissent aux orifices d'admis-

sion des cylindres du moteur 46, ou bien à-l'intérieur des orifices d'admission Ces valves sont portées par

un arbre commun d'entraînement, 54 Les phases du fonc-

il tionnement des valves tournantes 53 sont réglées par un mécanisme pratiquement identique à celui qui a

été expliqué précédemment en relation avec la figure 7.

Ce mécanisme comprend un arbre tournant 55, pouvant tourner avec le pignon d'entraînement 52, qui est disposé coaxialement à l'arbre d'entraînement 54, auquel il est relié par l'intermédiaire d'un organe de réglage 56 Des cannelures hélicoïdales, 54 a et 55 a, sont formées sur les extrémités en regard des deux arbres, et présentent des sens opposés Les cannelures hélicoïdales

coopèrent avec des saillies formées sur la surface péri-

phérique interne de l'organe de réglage 56 L'organe de réglage 56 est pourvu dans sa surface périphérique externe, d'une gorge annulaire 57,o est logée l'une des extrémités d'un levier de réglage 59, monté pivotant sur un axe 58 L'autre extrémité du levier 59 est reliée à une biellette 60, à une barre de connexion 61 et à un

câble flexible 62 La barre de connexion 61 a son extré-

mité droite reliée à l'une des extrémités d'un levier 63, dont l'autre extrémité est montée pivotante sur un axe 64 L'axe 64 est supporté,de façon à pouvoir tourner, par la tubulure d'admission 42 Une valve de commutation , fixée à l'autre extrémité de l'axe 64, peut pivoter, par l'action de l'axe 64, entre une première position,

o elle permet à l'air comprimé de traverser un refroidis-

seur d'air 66, et une seconde position, dans laquelle

elle fait passer l'air à travers une conduite de contourne-

ment 67.

L'extrémité droite du cqble flexible 62 est reliée à un levier 68, qui est pratiquement identique au levier 7 du mécanisme pour faire varier la section de la tuyère, dont est pourvue la turbine illustrée sur les figures 2 à 4 Le rotor 69, qui est pratiquement identique au rotor 5 illustré sur les figures 2 à 4, estdtoyrné par le levier 68, de façon à modifier la section/tuyère de la turbine Comme dans le cas du rotor 5, le rotor 69 est pourvu d'un passage analogue au passage 5 b,illustré sur les figures 2 à 4 Ce passage est pourvu d'une conduite de contournement, 42 a, qui communique avec le passage d'admission 42 Dans un cylindre 70 est monté un piston 71, auquel est reliée une extrémité d'une tige de piston 72, dont l'autre extrémité est reliée à l'extrémité

droite de la biellette 60.

Un ressort 73 est disposé entre le piston 71 et le cylindre 70, comme visible sur la figure 11, de façon à pousser le piston vers la droite de la figure 11 Une admission, formée dans la paroi droite sur la figure Il du cylindre 70, communique avec

la tubulure d'admission 42 à travers le conduit 74.

La chambre illustrée sur la partie droite de la figure 11 et définie par le cylindre 70 et le piston 71, reçoit

de l'air comprimé refoulé par un compresseur 41.

Le turbocompresseur présente des performances

et un rendement élevés dans la gamme normale de fonction-

nement, c'est-à-dire dans les régions autres que la sur-

face hachurée de la figure 1 * Dans la gamme normale de

fonctionnement, par suite, on atteint une pression d'ali-

mentation et une température de l'airsuffisamment élevées pour procurer au moteur de bonnes caractéristiques de fonctionnement. La présente invention offre divers avantages, en particulier dans la gamme de fonctionnement à faible charge, c'est-à-dire la région hachurée sur la figure 1,

comme cela va résulter de la description suivante.

Habituellement, les caractéristiques de fonction-

nement d'un moteur à turbocompresseur sont telles que, lorsque la charge appliquée au moteur est réduite, la pression d'alimentation et la température de l'air sont abaissées On va donner ci-après des explications relativement à la zone 1 des ratés, qui est représentée sur la figure 1 Une réduction de la pression dans la tubulure d'admission 42 provoque une rotation du levier 59, autour de l'axe 58, dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, par l'action du piston 71,

2530; 730

* 13 de la tige de piston 72 et'de la biellette 60 Par suite, le levier 63 est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre par la barre de connexion 61, qui relie les leviers 59 et 63, si bien la valve de commutation 65, reliée au levier 63, est déplacée jusqu'à la position représentée en traits pleins sur la figure 11, ce qui fait passer l'air à travers la conduite de * contournement 67, qui contourne le refroidisseur d'air * * 66 Ainsi, à la différence du cas du fonctionnement à forte charge, il y a suppression de la réduction de la température de l'air de façon à éviter les ratés du moteur. Lorsque la pression et la température de l'air sont encore abaissées dans la zone des ratés 2, le piston 71 est déplacé plus loin vers la droite, de

façon à faire pivoter le levier 68 et le rotor 69.

On va expliquer ces circonstances plus en

détail en se référant à la figure 12 Dans cette condi-

: tion de fonctionnement du moteur, le levier 7 s'est déplacé sur environ la moitié de sa course totale, si bien que la section de la tuyère de la turbine est réduite environ à-la moitié Alors, lorsque la pression d'échappement est augmentée, la turbine 48 (correspondant à la turbine 4 de la figure 4) est actionnée-de façon à accélérer le compresseur 41 de telle sorte que la pression et la température de l'air refoulé sont accrues de façon à éviter les ratés du moteur lia région des ratés qui est désignée par 3 sur la figure 1, correspond au facteur le plus important qui empochait le développement d'un moteur à allumage par compression et à turbocompresseur, susceptible de fonctionner avec un faible taux de compression. La figure 12 illustre la relation entre la vitesse du moteur et l'indice polytropique durant la course de compression Comme le montre cette figure,

lorsque le moteur fonctionne à faible vitesse, l'accrois-

sement de la température de l'air comprimé dans le cylindre

'30730

1.4 n'a pas lieu de façoï adiabatique, mais une quantité considérable de chaleur est perdue dans chaque course=

de compression.

D'autre part, le turbocompresseur associé au moteur présente des performances telles que celles illustrées par la courbe 1-2-3-4 de la figure 13 Plus spécialement, le point 1 correspond à la marche à vide du moteur, tandis que le point 2 indique le taux de pression obtenu lorsque le moteur-fonctionne à pleine charge à la vitesse instantanée La région 3 est la région dans laquelle le taux de compression est faible, tandis que l'indice polytropique, qui montre le transfert de chaleur au cylindre et à d'autres pièces, est élevé, Si bien que l'accroissement de la température provoqué par la compression est faible, le turbocompresseur étant presque sans action Selon la présente invention, cependant, il est possible d'empêcher les ratés m 9 me dans cette

région 3.

Une réduction de la pression d'alimentation fait que le ressort 73 pousse le piston 71 plus loin vers la droite, si bien que le levier 7 et le rotor 5 du turbocompresseur illustré sur la figure 2 sont déplacés jusqu'à la position représentée par la ligne en traits mixtesde façon à diminuer très fortement la section de la tuyère, par l'action du câble flexible

62, relié au levier 59.

Par conséquent, la pression d'échappement est augmentée, de façon à accroître la vitesse du courant de gaz sortant de la tuyère, si bien que la turbine est actionnée de manière à accroître la

puissance d'entraînement du compresseur.

Cependant, lorsque la vitesse du moteur est faible, c'est-à-dire lorsque le débit de l'air alimentant le moteur est faible, le compresseur ne peut pas fournir l'air à un taux de pression élevé, en raison de la présence

de la région d'instabilité, même si la puissance d'entrai-

nement produite par la turbine à gaz est forte.

C'est pourquoi, dans le turbocompresseur selon la présente invention, on s'arrange pour que le passage 5 b du rotor 5 s'ouvre à l'une de ses extrémités dans le passage 8, et, à son autre extrémité, vers le c 8 té aval de la section minimale de la tuyère, qui est définiepar la premièreextrémité 5 a du rotor 5, et par une extrémité la du carter 1 Le passage 8 est relié,par l'intermédiaire d'un orifice de liaison 9 et de la conduite de contournement 42 a, au refoulement du compresseur du turbocompresseur, c'est-à-dire à la tubulure d'admission 42, représentée sur la figure 11, si bien qu'une partie de la tuyère 2 de la turbine

est mise en communication avec l'admission.

La pression élevée d'échappement disponible à l'admission 3 de la turbine est convertie en énergie cinétique lorsque le gaz d'échappement s'écoule à travers la tuyère de faible section, qui est définie entre une extrémité, 5 adu rotor, et une extrémité a, du carter 1, si bien que la pression du gaz est faible du c 8 té aval de la tuyère, Comme le passage 5 b s'ouvre vers le c 8 té à basse pression, il est possible d'introduire de l'air dans le

c 8 té d'échappement.

Si l'on se réfère maintenant à la figure 13, une quantité d'air correspondant à la différence entre 2 a et 2 b, est déviée à travers le passage 5 b (voir la figure 2), si bien que le compresseur 41 comprime l'air à un taux et une pression indiqués en 2 b, en évitant la région d'instabilité,de sorte que le moteur aspire de l'air à une pression et avec un débit indiqués

par 2 a.

D'autre part, selon la présente invention, il est possible d'éviter l'émission de fumée blanche ou bleue, et d'odeur désagréable,ainsi que les ratés, en augmentant la température au début de la course de

compression, comme cela résultera de la description

suivante. Ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, dans cette condition de fonctionnement, l'efficacité du turbocompresseur est faible,-et la pression d'échappement

est augmentée comparativement à la pression d'alimenta-

tion Dans cette condition, le moteur fonctionne sous une charge accrue pour compenser le travail négatif

correspondant à la surface hachurée sur la figure 9.

En conséquence, la consommation du moteur en carburant est augmentée et la température des gaz d'échappement

est également accrue.

La présente invention permet d'élever la tempé-

rature de l'air au début de la course de compression,.

en mettant efficacement à profit les gaz chauds d'échappement En effet, dans le moteur selon la présente invention, le levier 59 (figure 11) est tourné dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, comme on l'a expliqué précédemment, sibien que l'organe de réglage 56, qui coopère avec l'une des extrémités de ce levier, est déplacé vers la gauche En conséquence, l'instant de la fermeture de la valve tournante est

avancé comme illustré sur la figure 9.

En même temps qu'il y a fermeture du passage d'admission de la valve tournante, la came auxiliaire

d'échappement 37, illustrée sur la figure 10, est ouver-

te à un instant 1, indiqué sur la figure 9, si bien que les gaz d'échappement à pression et température

élevées, sont amenés à refluer dans le cylindre.

Ainsi, de l'instant 1 à l'instant 2, l'un et l'autre indiqués sur la figure 9, l'air présent dans

le cylindre est comprimé et chauffé par les gaz d'échappe-

ment introduits dans ledit cylindre, si bien qu'une tem-

pérature élevée est établie à l'intérieur du cylindre au début de la course de compression Le moteur à allumage par compression peut donc fonctionner même avec un taux réduit de compression, sans avoir à souffrir de ratés ni de l'émission d'une fumée blanche ou bleue,

d'odeur désagréable.

Il est clair pour les spécialistes de cette technique que le même avantage peut être également obtenu en décalant l'instant de la fermeture de la soupape d'admission jusqu'à un point (c), indiqué sur la figure 9, grâce à une disposition appropriée connue.

Bien que la présente invention ait été décrite.

dans un cas-particulier, il convient de noter que la forme de réalisation décrite n'est pas exclusive,

et qu'elle peut subir de nombreux changements et modifi-

cations sans sortir du cadre de l'invention.

25.30730

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Moteur à allumage par compression et à turbocompresseur pour suralimenter le moteur en ai r comprimé, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens pour commander le temps de fermeture d'un passage d'admission du moteur, des moyens pour ouvrir une soupape d'échappement du motéur en un point voisin du point mort inférieur de la course d'aspiration, des moyens pour faire varier la-section d'une tuyère dans la turbine du turbocompresseur, ces derniers moyens définissant un passage qui peut être ouvert vers le c 8 té aval desdits moyens, et une tubulure d'admission,

communiquant avec ledit passage.

2 Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un premier arbre, pouvant être entra né par le moteur, et un second arbre relié à une valve tournante, elle-m 8 me disposée de façon à ouvrir ou fermer le passage d'admission, ledit premier arbre étant aménagé de façon à faire tourner ledit second arbre, par l'intermédiaire d'un organe de réglage, qui permet de faire varier la position angulaire

relative des deux arbres.

3 Moteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe de réglage coopère avec des parties cannelées du premier et du second arbres, lesdites parties cannelées ayant des sens opposés, et l 'organe de réglage étant tubulaire et présentant des saillies qui s'engrènent avec lesdites parties cannelées, de manière qu'un mouvement axial de l'organe de réglage

fasse tourner l'un des deux arbres par rapport à l'autre.

4 Moteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'un mouvement axial de l'organe de réglage est produit par un mouvement de pivotement d'un levier, ce mouvement de pivotement étant commandé en réponse à la pression dans-le passage d'admission en aval du

compresseur du turbocompresseur.

Moteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le mouvement de pivotement du levier actionne une valve montée dans le passage d'admission

de manière que l'air arrivant dans ledit passage d'admis-

sion soit traverse un dispositif de refroidissement,

soit circule en contournant ce dispositif de refroidisse-

ment.

6 Moteur selon l'une quelconque des reven-

dications 4 et 5, caractérisé par le fait que le mouve-

ment de pivotement du levier actionne les moyens pour

faire varier la section de la tuyère de la turbine.

7 Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 6, caractérisé par le fait que les moyens pour faire varier la section de la tuyère de la turbine du turbocompresseur comprennent un rotor, qui peut être tourné de façon à augmenter ou à diminuer la section de

ladite tuyère.

8 Moteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'un passage est formé dans ledit rotor et s'ouvre vers son c 8 té aval lorsque le rotor occupe une

position dans laquelle il réduit la section de la tuyère.

9 Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 8, caractérisé par le fait que les moyens d'ou-

verture comprennent une came, comprenant une partie principale, pour ouvrir la soupape d'échappement pendant la course normale d'échappement, et une partie auxiliaire, pour ouvrir la soupape d'échappement près du point mort

inférieur correspondant à la course d'aspiration.

Moteur à combustion interne, comprenant un turbocompresseur pour le suralimenter, des moyens de commande pour commander le temps de fermeture d'un passage d'admission du moteur, des moyens d'ouverture pour ouvrir une soupape d'échappement du moteur en un point voisin du point mort inférieur correspondant à la course d'aspiration,-des moyens pour faire varier la section d'une tuyère de la turbine dudit turbocompresseur, ces moyens définissant un passage qui peut gtre ouvert

vers le côté aval desdits moyens, et une tubulure d'admis-

sion, communiquant avec ledit passage.