FR2656036A1 - Moteur a combustion interne a cycle d'otto. - Google Patents
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Abstract
- L'invention concerne un moteur à combustion interne à cycle d'otto à circuit d'admission muni d'une vanne rotative à commande des temps d'actionnement. - L'objet de l'invention est un moteur à combustion interne à cycle d'Otto comprenant un conduit d'admission dans lequel est disposée une vanne rotative (13), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (28,29,35) de réglage des temps d'actionnement de la vanne rotative (13), ladite vanne étant susceptible d'être déplacée vers la position de fermeture avant d'atteindre le point mort bas d'une phase d'admission afin d'obtenir un rapport volumétrique du moteur supérieur au taux de compression, sous pleine charge, et des moyens de détection ou de prévision du cliquetis (31) agissant de façon à détecter un cliquetis à son apparition ou de prévoir le cliquetis, le dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne agissant de façon à avancer le temps de fermeture de la vanne rotative (13), en réponse au signal de sortie provenant des moyens de détection ou de prévision (31), en sorte de régler le taux de compression du moteur. - Application aux moteurs à combustion interne à cycle d'Otto.
Description
MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A CYCLE D'OTTO
La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne à cycle d'Otto et, plus particulièrement, à un moteur qui utilise les cycles de Miller aussi bien que les cycles d'Otto et qui présente un rapport volumétrique de 11/1 à 16/1, comparable à celui d'un moteur diesel, en sorte que le taux de compression peut être accru en fonction des conditions de fonctionnement du moteur et se rapprocher du niveau critique o apparaît le cliquetis de combustion, afin
d'accroître la puissance utile et d'améliorer la combustion.
Les moteurs à cycle d'Otto connus sont conçus de façon que le taux de compression et le rapport volumétrique soient les mêmes Le taux de compression est limité par les cliquetis de
combustion survenant lors du fonctionnement à pleine charge.
Dans un moteur non suralimenté, la valeur maximale du taux de compression est ordinairement d'environ 10/1 Dans un moteur
suralimenté, le taux de compression ne peut pas être accru au-
dessus d'environ 8,5/1 Par suite, le rapport volumétrique atteint une valeur située entre 8,5/1 et 10/1 Les gaz de combustion à haute température et à haute pression engendrés dans le cylindre ne se dilatent pas de manière suffisante et,
ainsi, ne se transforment pas en travail de manière efficace.
Les gaz sont alors évacués sous forme de gaz d'échappement à haute température Par suite, le rendement thermique est faible. Il est bien connu que de tels gaz d'échappement à haute température, non seulement réduisent le rendement thermique, mais également accroissent la contrainte thermique sur la culasse Cette contrainte thermique peut engendrer des fissures dans la culasse et des surchauffes sur la soupape d'échappement au point de réduire la résistance Quelquefois, la soupape casse ou bien est endommagée Dans le cas d'un moteur suralimenté, la réduction du rapport volumétrique entraîne une élévation de la température
des gaz d'échappement Dans le cas d'un moteur à turbo-
compresseur, par exemple, une contrainte thermique excessive est appliquée au carter de la turbine d'échappement ainsi qu'à
d'autres composants Le niveau admissible peut être dépassé.
Pour ces raisons, on aspire un mélange air riche-combustible pour éliminer l'accroissement de la température des gaz d'échappement La conséquence en est un accroissement de la
consommation de combustible.
Dans un moteur à cycle d'Otto utilisant un mélange constitué de parties sensiblement égales de combustible et d'air, il est de pratique commune de réduire la quantité du
mélange air-combustible introduite dans le moteur par la vanne-
papillon de commande des gaz en vue d'alléger la charge La pression négative créée par la vanne-papillon accroit la perte de puissance en charge partielle De plus, la densité du mélange air-combustible comprimé est réduite, ce qui entraîne une combustion incomplète ou une réduction de la vitesse de combustion Il s'ensuit une détérioration du rendement thermique En particulier, lorsqu'on opère un recyclage des gaz
d'échappement et une combustion d'un mélange air pauvre-
combustible en vue de réduire les pertes provenant de la vanne-
papillon afin d'améliorer le rendement thermique et de réduire les oxydes d'azote, il s'établit une combustion pauvre qui entraîne un accroissement de l'émission d'hydrocarbures Des limitations peuvent être imposées à la quantité d'émissions nocives Lorsque l'on fait démarrer un moteur dans des régions froides, il est difficile d'obtenir des émissions réduites du
fait que le taux de compression n'est pas suffisamment élevé.
Dans le moteur à cycle d'Otto conventionnel o le taux de compression et le rapport volumétrique présentent la même valeur, les cliquetis de combustion imposent des limitations du taux de compression maximal comme indiqué ci-dessus En conséquence, le rapport volumétrique est également limité Il s'ensuit divers problèmes tels qu'une diminution du rendement thermique à pleine charge ainsi qu'une diminution de la fiabilité du moteur du fait de la température excessivement élevée des gaz d'échappement Dans le cas de l'utilisation d'un turbocompresseur, et particulièrement dans le cas d'un moteur suralimenté o le taux de compression présente une valeur inférieure, la température des gaz d'échappement est encore trop élevée On utilise alors un mélange air riche-combustible pour abaisser la tempétature Ceci, non seulement accroît la consommation de combustible, mais également accroît la sollicitation thermique sur la turbine à gaz d'échappement du turbocompresseur, et, par suite, la turbine à gaz d'échappement, ainsi que le carter, doivent être réalisés avec
des alliages à haute résistance coûteux.
Par ailleurs, lorsque le moteur est en charge partielle, des diminutions de la densité du mélange comprimé air-combustible entraîne une combustion pauvre ainsi qu'une diminution du rendement thermique Si l'on effectue un
recyclage des gaz d'échappement et un mélange air pauvre-
combustible en vue de réduire les pertes provenant de la vanne-
papillon et les oxydes d'azote, il se produit alors une combustion pauvre Il en résulte qu'on ne peut opérer la proportion requise de recyclage des gaz d'échappement et le mélange air pauvre-combustible suffisant Il est impossible d'augmenter le taux de compression en vue d'élever la température de compression pour obtenir une combustion
meilleure et améliorer ainsi le rendement thermique.
La présente invention a pour objet un moteur à cycle d'Otto capable, à pleine charge, de régler de taux de compression de façon à adopter la plus grande valeur permise par les limitations imposées par les cliquetis de combustion, et d'offrir un rapport volumétrique supérieur au taux de compression en vue d'accroître le rendement thermique et, ainsi, abaisser la température des gaz d'échappement, et également capable, en charge partielle, d'accroître le taux de compression jusqu'au voisinage de la valeur critique à laquelle le phénomène de cliquetis apparaît, en sorte d'améliorer le rendement thermique en assurant une bonne combustion lorsque l'on opère un recyclage des gaz d'échappement ou un mélange
air pauvre-combustible.
L'objet de l'invention est un moteur à cycle d'Otto comportant une vanne rotative ou un obturateur monté dans le passage d'admission du moteur et comprenant un dispositif de réglage des temps d'actionnement de ladite vanne ou obturateur ainsi que des moyens pour détecter ou prévoir le phénomène de cliquetis, capables de détecter l'apparition du cliquetis ou de le prévoir La vanne rotative est fermée avant le point mort bas de chaque phase d'aspiration du moteur pour obtenir un rapport volumétrique du moteur supérieur au taux de compression à pleine charge Le moment de fermeture de la vanne rotative est avancé par le dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne en réponse à un signal de sortie provenant des moyens de détection ou de prévision du
cliquetis Cela a pour effet de régler le taux de compression.
Dans l'agencement ci-dessus, lorsque le moteur est à pleine charge, la vanne rotative devrait normalement être fermée en même temps que la soupape d'admission du moteur Dans ces conditions, le taux de compression se trouve à la même valeur élevée que le rapport volumétrique Normalement, le cliquetis doit apparaître Conformément à l'invention, les moyens de détection ou de prévision du cliquetis détectent immédiatement celui-ci et agissent sur un dispositif d'actionnement qui avance l'instant de fermeture de la vanne rotative Plus particulièrement, la vanne rotative est fermée pendant la phase d'admission afin de réduire cette dernière Il s'ensuit une chute sensible du taux de compression, ce qui évite le cliquetis Dans de telles circonstances, le taux de compression chute à une valeur proche de celle de moteurs normaux. Lorsque le moteur est suralimenté, la densité de l'air comprimé et la tempétature s'accroissent davantage, en
sorte que le cliquetis a encore plus de chances d'apparaître.
Le détecteur de cliquetis coopère avec le dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne en vue d'avancer l'instant de fermeture de la vanne rotative pendant la phase d'admission Il s'ensuit une réduction du taux de compression, mais le rapport volumétrique est supérieur à celui d'un moteur ordinaire et, en conséquence, le rendement thermique est amélioré. Lorsque le moteur est en charge partielle, l'ouverture de la vanne-papillon est réduite afin de diminuer le taux de compression, ce qui évite le cliquetis La fermeture de la vanne rotative est retardée en vue d'accroître de manière sensible le taux de compression Le taux de compression optimal est choisi en fonction de la détection du cliquetis par les moyens de détection de ce dernier On maintient ainsi de bonnes conditions de combustion immédiatement avant le cliquetis En conséquence, on améliore le fonctionnement et le rendement thermique. Le recylage des gaz d'échappement réduit les pertes dues à la vanne-papillon De la même manière, on réduit ces mêmes pertes par l'admission d'un excès d'air en utilisant un mélange air pauvre-combustible Lorsque le cycle se rapproche du cycle d'air pour améliorer le rendement thermique et pour réduire les oxydes d'azote, les moteurs normaux ont une combustion pauvre Conformément à l'invention, le détecteur de cliquetis coopère avec le dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne en vue de retarder l'instant de fermeture de la vanne rotative Ainsi, le taux de compression effectif s'accroît en sorte d'augmenter la densité de compression et la température Il en résulte une combustion
améliorée.
On va maintenant décrire l'invention en se référant à un mode de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels: Figure 1 représente schématiquement un moteur à cycle d'Otto conforme à l'invention; Figure 2 est une vue en coupe des parties essentielles du moteur de la figure 1; Figures 3 et 4 sont des vues en coupe du dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne représenté sur la figure 1, la figure 4 étant une vue agrandie; Figures 5 et 6 représentent des graphiques du cycle
de fonctionnement du moteur de la figure 1.
La figure 2 illustre le principe de l'agencement du moteur à cycle d'Otto conforme à l'invention Il s'agit d'un moteur à quatre temps comprenant un cylindre 1, un piston 2 mobile dans le cylindre 1, une tige de liaison 3, une culasse 4, une bougie d'allumage 5 montée dans la culasse 4, un passage d'admission 6, et un passage d'échappement 9 Le piston 2 est articulé sur un vilebrequin (non représenté) par l'intermédiaire de la tige de liaison 3 Une soupape d'admission 7 et une soupape d'injection de combustible 8 sont agencées dans le conduit d'admission 6 Une soupape
d'échappement 10 est agencée dans le conduit d'échappement 9.
La bougie 5 assure les allumages en synchronisme avec le vilebrequin du moteur Les soupapes d'admission 7 et d'échappement 10 sont ouvertes et fermées par un dispositif d'actionnement de soupape de type connu fonctionnant également en synchronisme avec le vilebrequin Les soupapes 7 et 10 sont ouvertes et fermées suivant un diagramme de temps conventionnel. Une canalisation d'admission 11 communique avec l'orifice d'admission 6 Un collecteur d'admission 12 dessert
les diverses canalisations d'admission 11.
Une vanne rotative 13 fonctionnant en vanne de
commande est agencée dans chaque canalisation d'admission 11.
Cette vanne 13 est commandée par le vilebrequin par l'intermédiaire d'un engrenage Une vanne-papillon 14 est
disposée en amont de la vanne 13.
Le dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne représenté sur les figures 3 et 4 comporte un mécanisme d'actionnement de la vanne rotative 13 logé dans un corps de vanne lla ménagé dans la canalisation d'admission 11, et entraîné par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement 16
solidarisé de la vanne 13 à l'aide d'une goupille 15.
La vanne rotative 13 est maintenue entre une paire de flasques 17 et 18 dans le corps de vanne lla L'arbre d'entraînement 16 est supporté par des roulements à billes 20, 21 et 22 par l'intermédiaire des flasques 17, 18 et, par l'intermédiaire d'un autre flasque 19, dans le corps de vanne ila Des cannelures hélicoïdales à gauche 16 a sont menagées à
une extrémité de l'arbre 16.
Un pignon des temps 23 est relié par engrenage au vilebrequin (non représenté) Un arbre rotatif 24 solidaire du pignon 23 est supporté par l'intermédiaire de roulements à billes 25, 26 par un palier 27 fixé sur le moteur Des cannelures hélicoïdales à droite 24 a sont conformées à une extrémité de l'arbre 24 et en liaison avec les cannelures hélicoïdales à gauche 16 a par l'intermédiaire d'un organe de liaison 28 Des saillies 28 a et 28 b en prise avec les
cannelures sont ménagées sur la surface interne de l'organe 28.
Un levier de réglage 29 est articulé sur un arbre 30.
Une extrémité du levier 29 est reçue dans un logement 28 c ménagé dans l'organe de liaison 28 Dans l'exemple représenté sur les figures 3 et 4, l'arbre d'entraînement 16 peut être déplacé angulairement dans le sens désiré par rapport à l'arbre
rotatif 24 en déplaçant l'organe de liaison 28 vers la gauche.
L'arbre 16 peut être déplacé angulairement en sens opposé en déplaçant l'organe 28 vers la droite De cette manière, on modifie par un déplacement axial de l'organe de liaison 28 la commande des temps par l'arbre d'entraînement 16 On modifie ainsi les temps de commande d'ouverture et de fermeture de la
vanne rotative 13.
Comme représenté sur la figure 2, la vanne rotative 13 est agencée de façon à être ouverte ou fermée chaque fois qu'elle pivote d'environ 900 Cette vanne 13 est entraînée à une vitesse de rotation moitié de celle du vilebrequin par le
pignon des temps 23.
La phase d'admission du moteur se poursuit jusqu'à ce que le vilebrequin tourne d'environ 1800 Par suite, la vanne rotative 13 est maintenue ouverte de la même façon que la soupape d'admission 7 jusqu'à ce que le vilebrequin tourne
d'environ 1800.
La figure 1 représente un moteur à cycle d'Otto à quatre temps conforme à l'invention, le moteur étant équipé du dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne décrit ci-dessus Des moyens de détection ou de prévision de cliquetis tels qu'un détecteur de cliquetis 31 est monté sur la paroi extérieure du moteur désigné par la référence E Le détecteur 31 engendre un signal en réponse à une vibration du moteur provoquée par le cliquetis Le signal est délivré par des conducteurs 32 et 33 à un dispositif d'actionnement 35
alimenté en énergie par un dispositif 34.
Lorsque le dispositif d'actionnement 35 reçoit le signal indicatif de cliquetis, il pousse une tige 36 vers la gauche comme illustré, ladite tige 36 étant munie d'un téton 37 Le levier 29 est en conséquence pivoté dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'arbre 30 en sorte de pousser l'organe de liaison 28 vers la droite de façon à avancer l'ouverture de la vanne 13 comme décrit ci-dessus En conséquence, le taux de compression du moteur est abaissé On a également représenté sur la figure 1 un pignon de vilebrequin 39 monté à l'extrémité du vilebrequin ainsi qu'un collecteur d'échappement 40 Le pignon de vilebrequin 39 agit de manière à entraîner le pignon des temps 23 Un dispositif auxiliaire tel qu'un turbocompresseur ou un suralimentateur, de type
conventionnel, peut être incorporé mais n'est pas représenté.
Les moyens de détection ou de prévision du cliquetis peuvent prendre la forme de moyens de prévision agissant en réponse à des conditions de fonctionnement du moteur, de même que le détecteur de cliquetis 31 Par exemple, les moyens de prévision peuvent comporter un détecteur de la température d'eau du moteur, un détecteur de la vitesse du moteur, un détecteur de la pédale d'accélératueur, un détecteur d'oxygène et d'autres détecteurs (aucun n'étant représenté) qui contrôlent les conditions de fonctionnement du moteur et prévoient le phénomène de cliquetis Les moyens de détection ou prévision peuvent coopérer avec le dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne afin de modifier le temps
d'ouverture de la vanne rotative 13.
Dans un tel moteur à cycle d'Otto à quatre temps, le rapport volumétrique est fixé, par exemple, entre 11/1 et 16/1, ce qui est nettement supérieur à la valeur 10/1 usuelle pour les moteurs à cyle d'Otto normaux En pleine charge, la vanne rotative 13 est ouverte et fermée par le dispositif d'actionnement 35 en même temps que la soupape d'admission est ouverte et fermée Le taux de compression est égal au rapport volumétrique Dans de telles conditions, lorsque le moteur démarre, on ne peut éviter le cliquetis du fait que le taux de compression est trop élevé Cependant, le cliquetis est immédiatement détecté par le détecteur de cliquetis 31 Le signal de sortie provenant du détecteur 31 est envoyé sur le dispositif d'actionnement 35, lequel, à son tour déplace la tige 36 de façon à avancer le moment de fermeture de la vanne rotative 13 comme décrit précédemment Ainsi, la vanne 13 est
fermée avant la fin de la phase d'admission.
On va maintenant décrire le procédé en se référant à la courbe pressionvolume de la figure 5 L'admission du mélange air-combustibe commence au point 1 (point mort haut de la phase d'admission) L'admission s'achève au point 7 (point mort bas) La phase de compression commence au point 7 Si la compression se poursuit de manière normale, la courbe suit la ligne en tiretés Au point mort haut de la phase de compression, le mélange aircombustible est comprimé de manière adiabatique La pression du mélange comprimé est indiquée au point 8 L'excès de pression et la température élevée qui s'ensuit provoquent un cliquetis Le cliquetis est immédiatement détecté par le détecteur 31 Le dispositif d'actionnement 35 avance l'instant de fermeture de la vanne rotative 13, en réponse au signal de sortie provenant du détecteur 31 De cette manière, après la détection du cliquetis, le conduit d'admission est fermé au point 2 pendant la phase d'admission De la sorte, la pression créée au point mort bas de la phase d'admission chute graduellement à partir du point 7 Dans la phase d'admission suivant le point 2, le mélange air-combustible à l'intérieur du cylindre augmente en volume tout en se dilatant de manière adiabatique Au point 3, ou point mort bas de la phase d'admission, la pression devient inférieure à la pression atmosphérique A ce moment, la
température chute également.
Une phase de compression commence au point 3 Au
point 2, la pression devient égale à la pression atmosphérique.
La température s'élève en conséquence Cependant, la phase de compression débute sensiblement au point 2 et se termine au point mort haut de compression au point 4 Il s'ensuit que le taux de compression chute sensiblement La pression de
compression au point 4 est inférieure à la pression au point 8.
Au même moment, la température de compression diminue Par
conséquent, le cliquetis est évité.
Dans un moteur conventionnel o la compression est de /1 pour éviter le cliquetis, le taux de compression d'un
moteur selon l'invention est également de 10/1 comme décrit ci-
dessus La quantité de travail produite dans le cylindre est
donnée par la surface de la partie entourée par les lignes 2-4-
-9 de la figure 5 Dans le moteur selon l'invention la phase d'expansion est représentée par la ligne 5-6 qui est plus longue que la ligne 5-9 indiquant la phase d'expansion d'un moteur conventionnel La quantité de travail est donnée par la
surface de la partie entourée par les lignes 2-4-5-6-7-2.
Eventuellement, la surface correspondant au moteur selon l'invention est supérieure à la surface correspondant au moteur conventionnel, la différence étant représentée par la partie hachurée entourée par les lignes 2-9-6-7-2 En d'autres termes, la quantité de travail produite par le moteur selon l'invention est supérieure à celle du moteur conventionnel Bien que la quantité de mélange air-combustible fournie entre les points 1 et 2, c'est-à-dire la quantité de combustible consommée, n'est pas modifiée, la puissance utile est accrue En conséquence le
rendement thermique est amélioré.
Lorsque le moteur est suralimenté, le cliquetis est susceptible d'apparaître du fait de la forte pression d'aspiration Dans de telles circonstances, le détecteur de cliquetis 31 coopère avec le dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne de façon à avancer la fermeture de la vanne rotative 13 en sorte d'abaisser le taux de compression effectif Le point 2 sur la figure 5 est alors décalé vers la gauche Le rapport volumétrique, qui est important, n'est pas
modifié, bien que le taux de compression effectif chute.
Egalement, on n'observe aucune diminution du rendement thermique ni aucun accroissement de la température des gaz d'échappement. Comme décrit précédemment, la quantité de travail est supérieure pour une même consommation de combustible En d'autres mots, si la dilatation des gaz s'étend du point 9 au point 6, la température des gaz d'échappement chute alors, en sorte de réduire les charges thermiques sur les divers
composants du moteur.
Lorsque les conditions atmosphériques ou bien les conditions de fonctionnement du moteur permettent d'accroître le taux de compression, par exemple lorsque la température de la paroi de la chambre de combustion est basse, comme cela se rencontre lorsque le moteur opère à faible charge, la quantité d'air admise dans le moteur selon l'invention E et la puissance utile peuvent être accrues en retardant le moment de fermeture de la vanne rotative 13 en sorte d'accroître le taux de compression Cela signifie qu'un véhicule peut accélérer à partir de l'arrêt à une vitesse qui, provisoirement, dépasse l'accélération produite lorsque le véhicule fonctionne à pleine il charge et en continu De cette manière, on augmente les
capacités d'accélération du véhicule.
On va maintenant décrire le fonctionnement du moteur à charge partielle en se référant à la courbe pression-volume de la figure 6 dans laquelle la pression négative a été multipliée par 5 par rapport à la pression effective, pour des questions de clarté Dans un moteur conventionnel l'écoulement de l'air aspiré est ralenti par la vanne-papillon Pendant la phase d'aspiration, la pression dans le cylindre chute au point 10 La phase d'aspiration débute au point 12 A ce moment, la température de l'air aspiré baisse à cause de la dilatation
adiabatique survenant entre le point 1 et le point 10.
L'écoulement de l'air est accéléré par la quantité de travail fournie par la surface délimitée par les lignes 1-10-12-13-1, ou par la différence entre la pression au point 1 et la pression au point 10 Dans ces conditions, le mouvement de l'air est transformé en chaleur et la température de l'air est ramené à la température atmosphérique La température au point 12 se rapproche de la température atmosphérique La phase de compression débute au point 12, la pression atteignant la pression atmosphérique au point 13 La ligne 1-13 indique la quantité de mélange air-combustible aspirée exprimée en terme de pression atmosphérique Au point 14, ou point mort haut de la phase de compression, le taux de compression et la température de compression deviennent égales à celles obtenues à pleine charge, mais la densité et la vitesse de combustion sont inférieures à celles en pleine charge Le diagramme pression-volume est donné par la ligne 14-23 constituée par la ligne en traits mixtes de la figure 6 On perd une quantité de travail donnée par la surface hachurée délimitée par les lignes 14-15-23-14 Dans ces conditions, la quantité de travail est
donnée par la surface délimitée par les lignes 13-14-23-18-19-
13 Par suite, on abaisse le rendement thermique.
Une combustion pauvre tend à s'établir, en particulier lorsque l'on opère un recyclage des gaz
d'échappement ou lorsqu'on utilise un mélange air pauvre-
combustible pour éviter la polution de l'air ou pour améliorer le rendement thermique Comme décrit ci-dessus le rendement thermique se détériore Le résultat est que l'amélioration du rendement thermique du moteur à cycle d'Otto en charge
partielle est entravée.
Au cours de la phase d'aspiration du moteur selon l'invention, la pression dans le cylindre est abaissée au point 20 par la vanne-papillon 14 Au point 21 situé dans la phase d'aspiration, la vanne rotative 13 est fermée, mais le piston 2 continue à se déplacer vers le bas La pression et la température du mélange air-combustible sont abaissées tandis que le mélange se dilate de manière adiabatique Le point mort bas de la phase d'aspiration est atteint au point 22 et une phase de compression commence, la pression et la température au
cours de l'aspiration étant retrouvées au point 21.
Pour la raison décrite ci-dessus, la température du mélange aircombustible au point 21 est sensiblement égale à la température au point 12, c'est-à-dire la température atmosphérique La phase de compression débute de manière
effective au point 21 et se termine au point 14.
La ligne 21-14 donnant la phase de compression du moteur selon l'invention est plus longue que la ligne 12-14 donnant la phase de compression du moteur conventionnel Si l'on suppose que les chambres de combustion des deux moteurs sont identiques en volume, le taux de compression du moteur selon l'invention peut être alors supérieur Au point 14, ou point mort haut de la phase de compression, la température du mélange air-combustible peut être accrue Dans ces conditions, si le détecteur de cliquetis 31 ne détecte pas de cliquetis, le dispositif d'actionnement 35 retarde de manière automatique la fermeture de la vanne rotative 13 en sorte de prolonger la phase de compression effective, c'est-à-dire accroit le taux de compression Si le détecteur de cliquetis commence à détecter un cliquetis, le taux de compression est abaissé En concéquence, le moteur selon l'invention atteint la vitesse de
combustion maximale possible Ceci est donné par les lignes 14-
-23 dans le diagramme pression-volume La phase d'expansion se prolonge jusqu'au point 16 La phase d'échappement commence au point 17 La quantité de travail est donnée par la
différence entre la surface délimitée par les lignes 13-14-15-
16-17-13 et la surface délimitée par les lignes 1-20-21-13-1,
cette dernière surface représentant les pertes dues à la vanne-
papillon.
Suivant les techniques de l'art antérieur, lorsque les gaz d'échappement sont recyclés ou lorsqu'un mélange air pauvre-combustible est brûlé par aspiration d'un excès d'air pour empêcher la pollution de l'air ou pour améliorer le rendement thermique, on obtient une combustion pauvre Dans le moteur selon l'invention, l'ouverture de la vanne rotative 13 est retardée jusqu'à ce que l'on arrive presque au cliquetis, afin d'augmenter le taux de compression effectif jusqu'à 16/1, jusqu'à ce que le point 22 de la figure 6 soit atteint On peut ainsi obtenir une bonne combustion et un rendement thermique élevé. Dans le moteur de l'invention, en charge partielle, on peut obtenir un rendement thermique élevé Egalement, lorsquele moteur démarre, le taux de compression peut être accru jusqu'à la valeur du rapport volumétrique en retardant la fermeture de la vanne rotative 13 Ceci rend plus facile l'élévation de la température de compression De plus, on peut faire démarrer le moteur à basse température de manière plus facile. Comme on vient de le dire, conformément à la présente invention, on agence dans le conduit ou passage d'admission du moteur une vanne rotative munie d'un dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne La vanne est fermée avant d'atteindre le point mort bas de la phase d'aspiration du moteur pour obtenir un rapport volumétrique du moteur supérieur au taux de compression à pleine charge Egalement, on prévoit des moyens de détection ou de prévision du cliquetis pour détecter le cliquetis à son apparition ou pour prévoir ce cliquetis Le dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne rotative avance la fermeture de la vanne rotative en réponse au signal de sortie des moyens de détection ou de prévision Ainsi, le taux de compression effectif est réglé et maintenu au voisinage de la valeur critique à laquelle apparaît le cliquetis Le rendement thermique est amélioré du fait qu'on
obtient un rapport volumétrique élevé.
Lorsque le moteur est en charge partielle, il est peu probable que survienne un cliquetis La fermeture de la vanne rotative est retardée par le détecteur de cliquetis et le dispositif d'actionnement Le taux de compression est augmenté jusqu'au voisinage de la valeur critique à laquelle apparaît le cliquetis, afin d'accroître le taux de recyclage des gaz d'échappement Si le mélange air-combustible est riche, le rendement thermique peut être amélioré en accroissant la vitesse de combustion et en obtenant un rapport volumétrique plus élevé Si le rapport volumétrique du moteur selon l'invention est sensiblement égal à ceux des moteurs diesel, le moteur à cycle d'Otto conforme à l'invention présente un rendement supérieur à celui des moteurs diesel Le moteur à cycle d'Otto dans lequel la pression de combustion est basse et moins sujet à des pertes par frottement Par ailleurs, le piston et la tige de liaison qui sont de poids relativement faible, réduisent d'autant les pertes par frottement La consommation en combustible du moteur à cycle d'Otto peut être
rendue inférieure à celle des moteurs diesel.
Les moteurs diesel émettent des quantités d'oxydes d'azote, d'hydrocarbures, d'oxydes de carbone ainsi que d'autres substances, supérieures à celles d'un moteur à cycle d'Otto utilisant un convertisseur catalytique au rhodium Pour le moment il n'y a pas d'espoir de mettre au point une technique pour éliminer ces substances D'un autre côté, le moteur selon l'invention satisfait aux réglementations en
vigueur de contrôle des rejets atmosphériques.
Claims (8)
1 Moteur à combustion interne à cycle d'Otto comprenant un conduit d'admission dans lequel est disposée une vanne rotative ( 13), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif ( 28,29,35) de réglage des temps d'actionnement de la vanne rotative ( 13), ladite vanne étant susceptible d'être déplacée vers la position de fermeture avant d'atteindre le point mort bas d'une phase d'admission afin d'obtenir un rapport volumétrique du moteur supérieur au taux de compression, sous pleine charge, et des moyens de détection ou de prévision du cliquetis ( 31) agissant de façon à détecter un cliquetis à son apparition ou de prévoir le cliquetis, le dispositif de réglage des temps d'actionnement de vanne agissant de façon à avancer le temps de fermeture de la vanne rotative ( 13), en réponse au signal de sortie provenant des moyens de détection ou de prévision ( 31), en sorte de régler le taux de
compression du moteur.
2 Moteur à combustion interne à cycle d'Otto selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réglage des temps d'actionnement de la vanne rotative ( 13) est constitué de moyens d'entraînement ( 24) reliés à des moyens d'entraînement à arbre à came, de moyens entraînés ( 16) reliés à ladite vanne rotative ( 13) et de moyens de liaison ( 28) pour accoupler lesdits moyens d'entraînement et entraînés afin de les faire tourner ensemble, lesdits moyens d'entraînement et entraînés ( 24, 16) étant disposés coaxialement et un déplacement axial desdits moyens de liaison ( 28) engendrant un déplacement angulaire relatif entre lesdits moyens d'entraînement et entraînés de manière à retarder ou avancer la rotation de la vanne rotative ( 13) en réponse à des
moyens de commande des temps d'actionnement ( 35).
3 Moteur à combustion interne à cycle d'Otto selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement ( 24) sont cylindriques et comportent au moins une rainure hélicoïdale externe ( 24 a), en ce que lesdits moyens entraînés ( 16) sont cylindriques et comportent au moins une rainure hélicoïdale externe ( 16 a) dans le sens contraire de la rainure hélicoïdale des moyens d'entraînement, lesdits moyens d'entraînement et entraînés ( 24,16) ayant le même diamètre, et en ce que lesdits moyens de liaison ( 28) sont tubulaires et comportent des saillies internes ( 28 a,28 b) en prise avec les rainures desdits moyens d'entraînement et
entraînés ( 24,16).
4 Moteur à combustion interne à cycle d'Otto selon la revendication 3, caractérisé en ce que plusieurs rainures ( 24 a,16 a) sont ménagées sur chacun des moyens d'entraînement
et entraînés ( 24,16).
Moteur à combustion interne à cycle d'Otto selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison ( 28) comportent une rainure externe continue ( 28 c) pour sa liaison avec lesdits moyens de commande des temps
d'actionnement ( 35).
6 Moteur à combustion interne à cycle d'Otto selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites rainures sont constituées par des saillies périphériques ( 28 c) ménagées sur
lesdits moyens de liaison ( 28).
7 Moteur à combustion interne à cycle d'Otto selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de liaison allongé ( 29) monté pivotant sur un axe ( 30), comportant une extrémité logée dans ladite rainure ( 28 c) et mobile autour dudit axe ( 30) en réponse auxdits moyens de
commande des temps d'actionnement ( 35).
8 Moteur à combustion interne à cycle d'Otto selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'autre extrémité dudit élément de liaison ( 29) est reliée de manière opérationnelle auxdits moyens de commande des temps ( 35) et ledit axe de rotation ( 30) est disposé entre les extrémités dudit élément
de liaison ( 29).
9 Moteur à combustion interne à cycle d'Otto selon l'une
quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que
lesdits moyens de détection ou de prévision sont constitués
par un détecteur de cliquetis ( 31).
Moteur à combustion interne à cycle d'Otto selon l'une
quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que
lesdits moyens de détection ou de prévision comportent au moins un autre détecteur choisi dans le groupe comprenant les détecteurs de la température d'eau du moteur, les détecteurs de la vitesse du moteur, les détecteurs de pédale d'accélérateur et les détecteurs d'oxygène, lesdits détecteurs contrôlant les conditions de fonctionnement du moteur et étant susceptibles de faciliter et d'améliorer la détection ou la
prévision du cliquetis.
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