FR2652124A1 - Procede et appareil pour refouler a force de l'air dans un moteur a combustion interne apres la phase de combustion. - Google Patents

Abstract

L'appareil pour refouler à force de l'air dans les cylindres du moteur à combustion interne est prévu spécialement pour les moteurs à combustion interne munis d'un système d'injection de carburant. Il comporte une soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en air 12 pour chaque cylindre 1 du moteur et des moyens 36, 37, 38 pour commander l'ouverture et la fermeture de la soupape en synchronisme avec la course de compression du cylindre correspondant. Application à des moteurs à combustion interne dont la fin de la course de détente ne fournit pratiquement plus aucune force motrice au vilebrequin du moteur.

Description

-

La présente invention se rapporte aux moteurs à combus-

tion interne, et plus particulièrement à un procédé et à un appareil pour refouler à force de l'air dans la chambre de combustion d'un cylindre du moteur à combustion interne après la phase de combustion, particulièrement conçus pour assurer une utilisation complète et correcte de la course motrice du

piston.

On connaît différents moteurs à combustion interne qui sont utilisés selon l'art antérieur pour convertir en énergie mécanique l'énergie thermique résultant de la combustion d'un

mélange gazeux air-combustible.

En bref, un mélange gazeux air-combustible se détend de facon volumétrique à partir de sa combustion à l'intérieur de la chambre de combustion d'un cylindre et repousse dans ce cylindre un piston vers le point mort bas. Une bielle reliée

au piston et à un vilebrequin convertit le mouvement alter-

natif du piston en un mouvement de rotation du vilebrequin.

Un système d'alimentation en carburant est relié à chaque cylindre du moteur et comporte une soupape d'admission

destinée à commander l'entrée dudit mélange gazeux air/combus-

tible dans la chambre de combustion de chaque cylindre, à l'instant exact. De façon similaire, un système d'échappement pour les gaz brûlés résultant de la combustion dudit mélange

gazeux air/combustible est relié à chaque cylindre et compor-

te une soupape d'échappement destinée à contrôler, à l'ins-

tant exact, la décharge des gaz brûlés de chaque cylindre.

La plupart des moteurs à combustion interne utilisés actuellement sur les véhicules fonctionnent selon le cycle à quatre temps que l'on va décrire brièvement ci-après, bien que l'on connaisse également des moteurs fonctionnant selon un cycle à deux temps. La présente invention peut être

utilisée avec ces deux types de moteur.

Au cours du premier temps ou course d'aspiration, la soupape d'aspiration est ouverte et la soupape d'échappement est fermée, de telle manière que le déplacement vers le point mort bas du piston produise une dépression dans la chambre de combustion du cylindre, cette dépression aspirant le mélange gazeux air/combustible dans ledit système d'alimentation en carburant. A la fin du premier temps, la soupape d'admission est fermée et, la soupape d'échappement étant également fermée, le piston commence à se déplacer vers le haut. Ce déplacement

vers le haut du piston comprime le mélange gazeux air/combus-

tible à l'intérieur de la chambre de combustion du cylindre pour le vaporiser grâce à la chaleur qui est provoquée par la

compression. Ceci constitue le deuxième temps appelé égale-

ment course de compression.

Le troisième temps ou course motrice est également

réalisé avec les deux soupapes fermées. Une étincelle engen-

drée par une bougie d'allumage allume le mélange air/combus-

tible vaporisé à l'intérieur de la chambre de combustion du cylindre, de manière que celui-ci se détende et repousse le

piston vers le point mort bas.

A la fin de cette course, la soupape d'échappement est ouverte et le quatrième et dernier temps commence. Au cours

de ce temps appelé également course d'échappement, le dépla-

cement vers le point mort haut du piston refoule hors du cylindre les gaz brûlés résultant de la combustion du mélange

vaporisé air/carburant.

Il est important de noter, à partir de la description

ci-dessus des quatre temps d'un moteur à combustion interne fonctionnant selon le cycle à quatre temps, que ce n'est qu'au cours de l'un de ces temps que le piston convertit réellement de l'énergie thermique en énergie mécanique qui est transférée au vilebrequin par les bielles. Au cours des

temps restants, le piston est tiré ou poussé par le vilebre-

quin et il n'engendre pas de travail.

Il est donc extrêmement important que la course motrice du piston soit correctement exploitée afin de permettre au

moteur de fournir plus de puissance.

Dans ce type de moteur à combustion interne, la puis-

sance qu'il est capable de fournir est directement liée à deux paramètres principaux: le volume du mélange gazeux air/carburant aspiré dans la chambre de combustion de chaque cylindre et son taux de compression, c'est-à-dire le rapport entre le volume dudit mélange gazeux avant et après sa compression. Il est évident même pour ceux qui ne connaisse pas spécialement l'art antérieur, qu'il existe un nombre infini de combinaisons possibles entre ces deux paramètres, à savoir le volume de la chambre de combustion du cylindre et la course du piston, et qui peuvent être utilisés pour concevoir des moteurs présentant différentes caractéristiques. Selon l'objet de la présente invention, le terme "course du piston" doit être compris comme étant la distance parcourue par un point à la surface supérieure du piston lorsqu'il se déplace du point le plus élevé de sa course (point mort haut) au

point le plus bas de sa course (point mort bas).

Dans un moteur à combustion interne fonctionnant selon le cycle à quatre temps, tel que décrit ci-dessus, on peut supposer que les soupapes d'admission et d'échappement ne

s'ouvrent et ne se ferment que lorsque les pistons se trou-

vent placés respectivement à leurs points morts haut et bas.

Cependant, en pratique, ceci ne se produit pas.

En réalité, du fait que les soupapes ne peuvent pas s'ouvrir et se fermer instantanément, elles s'ouvrent et se

ferment de façon légèrement décalée dans le temps. En d'au-

tres termes, chaque soupape s'ouvre légèrement avant l'ins-

tant exact (c'est-à-dire en avance) et se ferme légèrement

après l'instant exact (c'est-à-dire en retard).

Cette ouverture et cette fermeture des soupapes de façon légèrement décalée dans le temps imposent cependant de sérieuses restrictions en ce qui concerne la réalisation de la course du piston, qui ne peut pas être augmentée afin d'augmenter le taux de compression du moteur et d'augmenter en conséquence la puissance fournie. En dehors de cela, dans les moteurs à combustion interne connus actuellement dans l'art antérieur, la course motrice du piston n'est en fait

pas complètement utilisée.

Comme décrit ci-dessus, la détente du mélange gazeux air/carburant au cours de sa combustion repousse le piston

vers le point mort bas et ceci constitue la meilleure défini-

tion du phénomène physique qui se produit à l'intérieur de la chambre de combustion car la poussée est réalisée par une

force soudaine.

En pratique, ce n'est qu'au cours de la partie initiale du déplacement vers le point mort bas, au cours de la course motrice que le piston transfère effectivement de la puissance au vilebrequin, ayant été fait remarqué que la force motrice initiale engendrée par la combustion et la détente dudit

mélange air/combustible perd de sa puissance lorsque le pis-

ton se déplace vers le point mort bas, jusqu'au point o dans la partie finale de la course vers le bas, la force motrice a

complètement cessé.

Cette diminution progressive de la puissance de la force motrice, ajoutée au fait que les soupapes d'admission

et d'échappement sont encore fermées, se termine en trans-

formant la partie finale du déplacement vers le bas du piston au cours de la course motrice qui devrait être une course de génération de puissance, en un mouvement de traction du piston, qui est tiré et poussé par le vilebrequin et la bielle, de telle manière que l'on peut dire que le piston applique réellement au vilebrequin une force antagoniste dans

la partie finale de sa course vers le bas.

La demande de brevet brésilien PI 8807016, déposée le 28 décembre 1988 par la requérante décrit une solution à ce problème en prévoyant une soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en air, reliant la chambre de combustion de

chaque cylindre directement à l'atmosphère.

Selon la description de la demande de brevet brésilien

citée ci-dessus, lorsque la force initiale motrice engendrée

par la combustion et la détente du mélange gazeux air/carbu-

rant agissant sur le piston perd de sa puissance, on crée une dépression à l'intérieur du cylindre qui provoque l'ouverture d'une soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en

air et l'aspiration d'un volume d'air qui remplit complète-

ment le cylindre et élimine la dépression qui y règne, de telle manière que le piston n'applique pas une force opposée

à son déplacement sur le vilebrequin.

En plus de l'élimination des restrictions dont on a discuté ci-dessus et qui sont imposées par la conception de la course du piston, du fait qu'il cesse d'appliquer une force opposée au déplacement du vilebrequin, nonobstant le fait qu'il y est encore tire, l'air fourni dans la chambre de combustion du cylindre après la combustion est également utilisé pour balayer les gaz brûlés afin de réduire de façon significative ou d'éliminer complètement la décharge de monoxyde de carbone dans l'atmosphère. En fait, le monoxyde de carbone réagit avec l'air frais pour se transformer en

dioxyde de carbone.

Ainsi, l'invention décrite dans la demande de brevet brésilien citée cidessus provoque une augmentation de la puissance fournie engendrée par le moteur, simplement en éliminant les forces opposées au déplacement moteur du vilebrequin et qui sont provoquées par l'entraînement des pistons, sans avoir à prévoir de variations de la course du piston ou du taux de compression du moteur, tout en réduisant en même temps la consommation en carburant et en améliorant

le refroidissement et la lubrification du moteur.

Cependant, il s'est avéré en pratique que l'utilisation de la soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en

air mentionnée ci-dessus et reliant chaque cylindre à l'at-

mosphère dans un moteur Diesel ne provoque pas les mêmes avantages qu'elle le faisait lorsque cette soupape est

utilisée dans un moteur à allumage commandé.

Cette performance différente et plus réduite s'explique fondamentalement du fait de la grande différence que l'on peut aisément remarquer entre les cycles de fonctionnement de ces moteurs. En fait, alors que dans un moteur à combustion interne à allumage commandeé, le mélange gazeux air/carburant est aspiré dans le cylindre, dans un moteur Diesel, l'air est aspiré dans les cylindres séparément du carburant qui est injecté par un injecteur sous une pression très élevée peu de temps avant la fin de la course de compression, la combustion se produisant lorsque le carburant atteint une température

correspondant à son point de combustion.

Pour cette raison, les taux de compression dans un moteur Diesel sont considérablement plus élevés que ceux d'un moteur à allumage commandé. En fait, alors que les taux de

compression d'un moteur à allumage commandé sont habituelle-

ment de l'ordre de 9/1, dans un moteur Diesel, les taux de

compression peuvent atteindre 22/1.

Ainsi, nonobstant le fait que dans un moteur Diesel, on doit remarquer que la force d'entraînement initial engendrée par la combustion perd de sa puissance lorsque chaque piston approche de la partie finale de son déplacement vers le point

mort bas au cours de la course motrice, la pression à l'inté-

rieur de la chambre de combustion de chaque cylindre ne per-

met pas à des soupapes supplémentaires indépendantes d'alimen-

tation en air d'être ouvertes par la pression atmosphérique.

De facon similaire, des essais réalisés avec des moteurs à allumage commandé, munis de systèmes d'injection de

carburant ont montré que la soupape supplémentaire indépen-

dante d'alimentation en air, reliant à l'atmosphère chaque cylindre correspondant, ne présente pas les mêmes avantages que ceux qu'elle présente lorsqu'elle est utilisée dans un moteur comportant un système d'alimentation en carburant dans

lequel le carburant est aspiré dans les cylindres.

Ainsi, le fait de prévoir un appareil pour refouler à force de l'air dans la chambre de combustion d'un cylindre d'un moteur Diesel ou dans un moteur à allumage commandé

comportant un système d'injection de carburant, est néces-

saire afin d'éviter que les pistons n'appliquent une contre-

pression s'opposant au déplacement moteur du vilebrequin,

dans la partie finale de leurs courses.

L'un des buts de la présente invention est en conse-

quence de proposer une solution au problème exposé ci-dessus, en prévoyant un procédé et un appareil pour refouler à force de l'air dans la chambre de combustion d'un cylindre d'un moteur comportant un système d'injection de carburant. Selon la présente invention, ce but est réalisé en prévoyant un procédé pour refouler à force de l'air dans un moteur à combustion interne, après la phase de combustion et qui comprend les étapes consistant à fournir un volume d'air dont le volume est au moins capable de remplir le cylindre dudit moteur, à mettre sous pression ledit volume d'air jusqu'à pression supérieure à la pression régnant dans la chambre de combustion du cylindre, et à refouler à force ce volume d'air dans ladite chambre de combustion, après la phase de combustion, lorsque la force initiale motrice

engendrée par la combustion commence à disparaître.

Selon la présente invention, on prévoit également un appareil pour refouler à force de l'air dans un moteur à combustion interne, après la phase de combustion, et qui est

en particulier prévu pour mettre en oeuvre le procédé ci-

dessus, comprenant une soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en air, reliant la chambre de combustion d'un cylindre audit moteur et à une source d'air sous pression, et des moyens pour ouvrir et fermer ladite soupape de manière qu'un volume dudit air sous pression soit refoulé à force dans ledit cylindre, dans la partie finale de la course motrice, afin d'éviter que le piston ne soit soumis à une

contre-pression s'opposant à la force motrice du vilebrequin.

D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaî-

tront à la lecture de la description de divers modes de

réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en référence du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une représentation schématique avant d'un moteur à combustion interne muni d'un système d'alimentation en carburant à injection, selon la présente invention;

8 2652124

- la figure 2 est une représentation schématique à plus grande échelle d'un cylindre du moteur représenté à la figure 1; - la figure 3 est une représentation schématique à plus grande échelle et en vue en plan de la partie de culasse du cylindre représenté à la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un premier mode de réalisation de la présente invention; - la figure 5 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un second mode de réalisation de la présente invention; et - la figure 6 est une représentation schématique à plus grande échelle du circuit de transfert d'air, selon le mode de réalisation de la

présente invention représenté à la fi-

gure 4.

En faisant référence maintenant plus particulièrement au dessin, on va décrire ci-après le procédé et l'appareil pour refouler à force de l'air dans la chambre de combustion d'un cylindre d'un moteur à combustion interne, après la phase de combustion du mélange gazeux air/carburant, selon la présente invention, en se référant plus particulièrement à un

moteur Diesel, bien que l'on doive comprendre que les pré-

sents procédé et appareil peuvent également être utilisés

dans un moteur à allumage commandé muni d'un système d'ali-

mentation en carburant à injection.

La figure 1 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'un moteur Diesel à quatre cylindres 1, 2, 3, 4 reliés à un vilebrequin 5 à l'aide de bielles 6, 7, 8, 9, comme ceci est bien connu de l'homme de l'art. Chacun de ces cylindres comporte une soupape d'admission 10 et une soupape d'échappement 11 reliées mécaniquement entre elles et est

muni additionnellement, également, d'une soupape supplémen-

taire indépendante d'alimentation en air 12. Seul le collec-

teur 13 reliant les soupapes indépendantes supplémentaires à

chaque cylindre est représenté sur la figure 1.

Les figures 2 et 3 représentent de façon plus détaillée

comment les soupapes supplémentaires indépendantes d'alimen-

tation en air 12 sont disposées par rapport aux soupapes

d'admission et d'échappement 10, 11, de façon à être entraî-

nées par un arbre à cames 14 comme on va les décrire ci- apres.

La figure 2 représente une partie de culasse 16 rigi-

dement montée par des vis 17 sur la partie supérieure du bloc cylindre 15 du moteur représenté à la figure 1. Un joint d'étanchéité 18 est disposé entre la culasse 16 et la partie

supérieure du bloc 15, afin d'assurer, en plus de l'étan-

chéité, l'intervalle nécessaire entre le bloc et la partie de culasse. Un cylindre 1 dudit moteur à combustion interne est représenté de façon plus détaillée à la figure 2. Ce cylindre est muni d'une chemise formée avec des passages 19 dans lesquels circule du fluide réfrigérant afin de refroidir le moteur de la façon connue dans l'art antérieur. Un piston 20 dudit cylindre 1 est relié au vilebrequin 5 par une bielle 6 montée sur un axe de piston 21 logé dans un alésage 22 formé dans ledit piston 20. Une butée 23 sert à maintenir en position l'axe de piston et on a représenté des segments 24,

, 26 dans ledit piston.

La partie de culasse 16 représentée à la figure 2 est munie d'une chambre d'injection 27 présentant une forme conçue de façon spéciale pour provoquer une turbulence dans

un jet de carburant qui est injecté à partir d'un injec-

teur 28 prévu dans ladite chambre d'injection. Un passage 29 pour les gaz brûlés résultant de la combustion du mélange air/carburant est également représenté à la figure 2, ledit

passage étant usiné dans ladite partie de culasse 16. L'é-

chappement des gaz brûlés est contrôlé par la soupape d'é-

chappement 11.

La soupape d'échappement 11 est munie d'une tige de soupape 30 qui traverse un alésage 31 formé dans une partie de la culasse à l'aide d'une garniture 32 destinée a réduire l'usure de ces parties sous l'effet du frottement. La tige 30 est munie d'un ressort hélicoïdal 34 disposé autour de son extrémité supérieure 33 avec un organe d'appui 35 placé en haut de ladite extrémité supérieure, cet organe d'appui venant en contact avec une came 36 ménagée sur l'arbre à cames 14 afin d'y être entraînée en rotation. La came 36 et l'organe d'appui 35 sont utilisés pour convertir le mouvement de rotation de l'arbre à cames en un mouvement alternatif de ladite tige 30 qui commande l'ouverture et la fermeture de la

soupape 11.

La soupape indépendante supplémentaire 12 selon la présente invention et qui va maintenant être décrite de façon plus détaillée ci-dessous, en référence particulière aux figures 4 et 5, est reliée à un levier d'actionnement ou culbuteur 37 muni d'un suiveur de came 38 disposé à son

extrémité distale afin de commander l'ouverture et la ferme-

ture de ladite valve à l'aide d'une autre came formée sur

l'arbre à cames 14.

Comme on peut mieux le voir à l'aide de la figure 3, l'arbre à cames 14 est muni d'un premier organe d'appui 35 venant en contact avec la première came 36 pour actionner la soupape d'échappement 11, d'un second organe d'appui 40 venant en contact avec une seconde came 39 pour actionner la soupape d'admission 10 et d'une troisième came 41 disposée entre lesdites cames précédemment citées, afin d'actionner ladite soupape supplémentaire indépendante 12 à l'aide d'un suiveur de came 38 monté à l'extrémité distale du levier

d'actionnement ou culbuteur 37.

L'arbre à cames 14 est monté sur ladite culasse 16 à l'aide de paliers à chapeau 42 régulièrement espacés et muni de garnitures 43 qui sont utilisés pour éviter l'usure due au

frottement entre lesdits paliers et ledit arbre d'actionne-

ment de soupape. L'arbre à cames 14 est entraîné par une courroie crantée (non représentée) qui vient s'engager sur un pignon de chaîne 44 prévu à l'une de ses extrémités, le nombre de dents du système de roues dentées étant choisi de manière à assurer le rapport indispensable de 2/1 entre la vitesse angulaire du vilebrequin 5 et celle de l'arbre à

cames 14.

il 2652124 En se référant plus particulièrement à la figure 4, on

a décrit un premier mode de réalisation de la soupape sup-

plémentaire indépendante d'alimentation en air 12, selon la présente invention. La soupape 12 comporte une tige de soupape 45 munie d'un plateau de soupape 46 à sa partie infé- rieure alors que sa partie supérieure fait saillie vers le haut pour venir en contact avec une extrémité du levier

d'actionnement 37.

Le plateau de soupape 46 coopère avec un siège de soupape 47 formé à la surface inférieure d'un carter de soupape 49. Une rondelle 50 munie d'une pluralité d'alésages ou de passages 51 est également reçue dans l'ouverture du siège de soupape afin de servir de dispositif de sécurité

pour éviter que la tige de soupape 45 ne tombe accidentelle-

ment dans les cylindres. La surface périphérique extérieure du carter de soupape 49 est munie d'un filetage extérieur 52 à son extrémité inférieure 48 pour permettre le montage de la

soupape équipée dans la partie de culasse 16.

Deux paliers 53 sont disposés entre la tige de soupa-

pe 45 et la paroi intérieure du carter de soupape 49, chacun venant en contact avec des butées 55 usinées dans ladite paroi pour recevoir lesdits paliers. Les paliers 53 sont munis d'ouvertures 54 afin de permettre le passage de l'air autour de la tige de soupape 45 et de positionner ladite tige lorsqu'elle se déplace axialement à l'intérieur du carter de

soupape 49.

L'extrémité supérieure de la tige de soupape 45 est entourée d'un ressort hélicoïdal 56 dont une extrémité est supportée par un palier 53 alors que son autre extrémité vient en butée sur un flasque de butée 57 qui fait saillie radialement à partir de deux enveloppes hémi-circulaires 58

qui sont reçues dans une gorge périphérique usinée à l'ex-

trémité supérieure de la tige de soupape 45. Le ressort 56 maintient ladite soupape supplémentaire indépendante 12

fermée en permanence.

L'extrémité supérieure 59 du carter de soupape 49 comporte une partie extérieure filetée qui coopère avec un

filetage interne de l'une des branches d'un organe de cou-

plage en forme de T 60 muni d'une garniture d'étanchéité 61 réalisée en un matériau convenable et qui est comprimé entre ledit carter et ledit organe de couplage. Lesdits filetages coopérants sont usinés de telle façon que la paroi extérieure dudit carter de soupape 49 et de l'organe de couplage 60

viennent sensiblement s'aligner.

Une branche opposée de l'organe de couplage en forme de T 60 est également munie d'un filetage interne afin de recevoir un raccord de montage 62, qui en retour, constitue un siège pour le collecteur 13 reliant lesdites soupapes supplémentaires indépendantes d'alimentation en air 12. Un écrou 63 et une garniture d'étanchéité 64 sont utilisés pour

assurer l'étanchéité à l'air de cette liaison.

Une branche centrale dudit organe de couplage en forme de T 60 comporte également une paroi intérieure usinée pour définir un siège 65 pour un joint sphérique 66 monobloc avec le levier d'actionnement 37. Un raccord de montage 67 coopère avec un filetage interne prévu dans une paroi usinée afin d'assurer le positionnement correct dudit joint sphérique 66, tout en prévoyant un jeu suffisant pour permettre audit joint 66 de se déplacer en réponse au déplacement dudit levier d'actionnement 37 par ladite came 41. Un écrou 68 et une garniture d'étanchéité 69 servent à assurer l'étanchéité à l'air de cette liaison. Le suiveur de came 38 à extrémité distale du levier d'actionnement 37 comporte une tige filetée

maintenue en position par un écrou 70.

La structure ci-dessus permet à ladite soupape supplé-

mentaire indépendante d'alimentation en air 12 de s'ouvrir à

l'encontre de la force d'obturation du ressort de fermetu-

re 56 lorsque la came 41 déplace le suiveur de came 38 et l'extrémité distale du levier d'actionnement 37 vers le haut, en faisant pivoter ledit joint sphérique 66 autour de son axe central de façon à appliquer une force vers le bas sur ladite tige de soupape 45 et à pousser le plateau de soupape 46 à distance du siège de soupape 47. Une rainure 71 usinée à l'extrémité intérieure du levier d'actionnement 37 reçoit l'extrémité supérieure de la tige de soupape 45 afin de

faciliter son déplacement vers le bas.

Selon le procédé pour refouler à force de l'air dans la

chambre de combustion d'un cylindre selon la présente inven-

tion, les cames 36 et 39 pour l'actionnement des soupapes d'admission et d'échappement sont placées dans leur position angulaire radiale habituelle, alors que la came 41 pour l'actionnement de la soupape supplémentaire indépendante 12 d'alimentation en air est positionnée dans une position

angulaire radiale différente, de telle manière que le pro-

cessus d'alimentation en air se produise de la façon qui va

être décrite ci-après.

Lorsque le piston, à l'intérieur du cylindre ou s'est produite la dernière phase de combustion, approche de la partie finale de sa course vers le bas, la force motrice

initiale provoquée par la combustion commence, en consé-

quence, à perdre de sa puissance, notamment dans le cas d'un moteur fonctionnant selon le cycle à deux temps. Une came

correspondant au cylindre suivant selon la séquence d'allu-

mage ou d'injection du moteur, et dont le piston se déplace alors vers le haut pour comprimer l'air aspiré dans la chambre de combustion à travers la soupape d'admission, produit pendant un temps bref l'ouverture puis la fermeture de la soupape supplémentaire indépendante correspondant à ce

cylindre suivant, de telle manière qu'un volume d'air compri-

mé en provenance de ce cylindre suivant soit refoulé à force dans ledit premier cylindre. Ce volume d'air achève le remplissage du premier cylindre et évite que son piston ne soit éventuellement soumis à une contre-pression agissant à

l'encontre de la force motrice exercée sur le vilebrequin.

Des essais ont montré que la pression du jet d'air

comprimé déplacée d'un cylindre à l'autre est approximative-

ment de 0,703 bar au ralenti et de 2,812 bars lorsque le moteur tourne à pleine vitesse et qu'il est suffisant pour assurer le remplissage complet du premier cylindre, dont la soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en air est

ouverte par la pression du jet.

De façon similaire, des essais ont montré de façon très nette que le volume de l'air déplacé d'un cylindre à l'autre

ne présente pas d'effet nocif en ce qui concerne les perfor-

mances du moteur, du fait que ce volume est relativement faible et nemodifie pas de façon significative le taux de

compression du moteur.

On a également noté que les meilleurs résultats ont été obtenus lorsque la came utilisée pour entraîner la soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en air était positionnée de façon à démarrer l'ouverture de la soupape

dans une position radiale correspondant à un angle d'approxi-

mativement 45 avant le point d'injection de carburant et

lorsque cette ouverture ne s'étend pas sur un angle supé-

rieure à environ 22,5 de rotation du vilebrequin.

La figure 6 représente schématiquement la circulation de l'air comprimé d'un cylindre à l'autre dans un moteur Diesel comportant quatre cylindres et une séquence d'allumage ou d'injection 1, 3, 4, 2. Il s'agit en principe d'un moteur

fonctionnant selon le cycle à deux temps.

La figure 5 représente un second mode de réalisation de la présente invention, dans lequel la soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en air 12 de chaque cylindre est reliée à un réservoir d'air comprimé (non représenté) utilisé

pour stocker de l'air comprimé.

Selon ce mode de réalisation, une branche de l'organe

de couplage en forme de T 60 est reliée à l'extrémité supé-

rieure 59 du carter de soupape 49 alors qu'une branche opposée est reliée à un second carter de soupape 72 similaire

au premier mais fonctionnant en position inverse.

Le carter ou ensemble de soupape inverse 72 est muni d'une tige de soupape 73 guidée par des paliers 74 similaires

aux paliers 53 et munis de passages d'air 75 afin de permet-

tre le passage de l'air autour de ladite tige, tandis qu'un ressort hélicoïdal 76 est utilisé pour maintenir fermement l'ensemble de soupape inversé 72 en position fermée en

repoussant le plateau de soupape 77 sur le siège de soupa-

pe 78.

Comme dans le précédent mode de réalisation représenté

à la figure 4, le carter de soupape 72 est muni d'un file-

tage 80 à l'une des extrémités du corps 79 afin d'assurer une liaison vers un collecteur (non représenté) qui relie ledit ensemble de soupape au réservoir de stockage d'air comprimé. Le fonctionnement de ce mode de réalisation selon la

présente invention est similaire à celui du mode de réalisa-

tion représenté à la figure 4, excepté le fait que ladite came d'entraînement de soupape 41 est munie, en plus de son excentricité normale, d'une cavité pour ouvrir ledit ensemble

de soupape 72.

Grâce à cette structure, lorsque la soupape supplémen-

taire indépendante d'alimentation en air 12 est ouverte par la came 41, un certain volume d'air est évacué du cylindre et est stocké dans ledit réservoir de stockage d'air comprimé, ce volume étant sous une pression suffisamment élevée pour

ouvrir l'ensemble de soupape 72.

D'autre part, lorsqu'il est nécessaire de transférer l'air comprimé du réservoir de stockage d'air comprimé dans l'un des cylindres, afin de compléter le remplissage de ce cylindre afin d'éviter que son piston ne soit soumis à une contre-pression s'opposant à la force motrice, la cavité usinée dans ladite came d'entraînement 41 oblige ledit levier

d'entraînement 37 à pivoter vers le bas afin d'ouvrir l'en-

semble de soupape 72. La pression de l'air comprimé à l'in-

térieur du réservoir de stockage est suffisamment élevée pour

ouvrir la soupape 72.

En plus des modes de réalisation décrits ci-dessus, dans lesquels c'est le moteur qui comprime l'air utilisé pour compléter le remplissage de ses cylindres, il est également possible d'utiliser un compresseur pour remplir le réservoir

de stockage.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de

l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1.- Procédé pour refouler à force de l'air dans un moteur à combustion interne, après la phase de combustion, plus particulièrement destiné à être utilisé dans un moteur muni d'un système d'injection de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à fournir une quantité

d'air dont le volume est au moins égal au volume d'un cylin-

dre dudit moteur, à mettre sous pression ladite quantité d'air jusqu'à une pression supérieure à la pression régnant dans ce cylindre, et refouler à force ledit volume d'air dans la chambre de combustion du cylindre, après la phase de

combustion, lorsque la force motrice engendrée par la combus-

tion commence à disparaître.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de fourniture et de mise sous pression dudit volume d'air comporte, dans ledit moteur, l'étape de retrait d'un volume d'air mis sous pression de l'un des cylindres dont le piston se déplace vers le point mort haut au cours de

la course de compression.

3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit cylindre dont le piston se déplace vers le point

mort haut au cours de la course de compression est le cylin-

dre suivant selon la séquence d'allumage ou d'injection du moteur.

4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

à 3, caractérisé en ce que chaque cylindre dudit moteur

comporte une soupape supplémentaire indépendante d'alimenta-

tion en air, et en ce que ladite étape de fourniture dudit

volume d'air sous pression comporte l'ouverture et la ferme-

ture d'une soupape supplémentaire indépendante d'alimentation

en air.

5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en air s'ouvre pour une position angulaire du vilebrequin dudit moteur qui correspond à un angle de 40 à 50 avant le

point d'injection de carburant.

6.- Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé

en ce que ladite soupape supplémentaire indépendante d'alimen-

tation en air s'ouvre pour une position angulaire du vilebre-

quin dudit moteur qui correspond sensiblement à 45 avant le

point d'injection du carburant.

7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 4

à 6, caractérisé en ce que ladite soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en air reste ouverte pendant une période de temps correspondant à une rotation du vilebrequin

d'environ 20 à 25 .

8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 4

à 7, caractérisé en ce que ladite soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en air reste ouverte pendant une période de temps correspondant à une rotation du vilebrequin

d'environ 22,5 .

9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 4

à 8, caractérisé en ce que ladite étape de refoulement forcé dudit volume d'air mis sous pression dans ledit cylindre

comporte l'ouverture de ladite soupape supplémentaire indé-

pendante d'alimentation en air par ledit air mis sous pres-

sion.

10.- Appareil pour refouler à force de l'air dans un moteur à combustion interne, après la phase de combustion, plus particulièrement prévu pour être utilisé dans un moteur à combustion interne muni d'un système d'alimentation en carburant par injection, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape supplémentaire indépendante d'alimentation en air (12) pour chaque cylindre (1, 2, 3, 4) dudit moteur, et des moyens (36, 37, 38, 66) pour commander l'ouverture et la fermeture de ladite soupape en synchronisme avec la course de

compression du cylindre correspondant.

11.- Appareil selon la revendication 10, caractérisé en

ce que ladite soupape supplémentaire indépendante d'alimen-

tation en air (12) comporte une tige de soupape (45) munie d'un plateau de soupape (46) à l'une de ses extrémités, ledit plateau de soupape étant repoussé par un ressort (56) sur un

siège de soupape (47) prévu dans ladite soupape (12).

12.- Appareil selon la revendication 10 ou 11, caracté-

risé en ce que lesdits moyens pour commander l'ouverture et la fermeture de ladite soupape (12) comportent un levier

18 2652124

d'actionnement (37) muni d'un suiveur de came (38) à son extrémité distale, ledit suiveur de came coopérant avec une

came (36) prévue sur un arbre à cames (14).

13.- Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit levier d'actionnement (37) pivote autour d'un joint sphérique (66) monobloc avec lui et logé dans un organe

de couplage (65) qui coopère avec un corps de soupape (45).

14.- Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 10 à 13, caractérisé en ce que les soupapes supplémen-

taires indépendantes d'alimentation en air (12) sont reliées les unes aux autres en un circuit parcourant chaque cylindre

par une tubulure collectrice (13).

15.- Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 10 à 14, caractérisé en ce que lesdites soupapes supplémentaires indépendantes d'alimentation en air de chaque cylindre sont des soupapes doubles munies de deux organes de soupape (46, 77) actionnés par lesdits moyens (36, 37, 38, 66) pour commander l'ouverture et la fermeture desdites

soupapes et assurer la liaison à une source d'air comprimé.