Brevet FR2005739A1 — publié le 19691219

r pressente inventioei concerne un moteur à combustion in terne à plusieurs cylindres du genre de ceux qui sont, par exemple, utilisés pour automotrices sur rails et autobus. Il s'agit en l'occurence tout particulièrement de moteurs Diesel à quatre temps ou à deux temps à invention directe. Comme on le sait, de tels moteurs émettent, lorsqu'ils fonctionnent au ralenti ou sous charge partielle, des fumées bleuâtres qui irritent les organes respiratoires et les yeux.De telles manifesta- tions indésirables, qui peuvent titre éventuellement nuisibles pour la santé, se produisent par exemple avec les automotrices sur rails dont les moteurs travaillent en marche à vide pendant une grande partie du temps de fonctionnement, et ceci a) au cours des arrêts de longue durée le long des quais sur lesquels attendent de nombreux voyageurs et surtout dans les halls de gare, et lorsque le moteur a tourné un certain temps sans char ge avant d'entrer en gare :: b) au moment où le train accélère pour sortir de la gare, lorsque, par suite de l'élévation de la température des gaz deux chappement et de l'augmentation du régime du moteur, les résidus qui s'étaient déposés dans le système d'échappement pendant le fonctionnement au ralenti de longue durée se détachent des parois intérieures des conduites l'ori- fice d'échappement ; c) au moment de la préparation de l'automotrice dans des hangars d'entretien fermés lorsque, par exemple après la mise en marche du moteur, le système de freinage à air comprimé doit être rempli d'air comprimé par le compresseur mQ par le moteur, avant que l'automotrice ne puisse quitter son poste de stationnement. La cause du dégagement de fumée bleue réside dans la formation de mélange défectueuse avant la combustion proprement dite du carburant injecté. En particulier, lorsque le moteur tourne au ralenti, les températures des parois de la chambre des gaz et de la chambre de combustion ne sont pas suffisantes pour permettre, dans l'intervalle de temps disponible, d'atteindre la température nécessaire pour la vaporisation complète du carburant0 Aux températures de combuetion relativement basses obtenue@ à ce état de fonctionnement du moteur, la quantité de carburant qu sest pas mélangée à l1air de la chambre de combustion est t@@ formée en éléments constituants de la fumée bl@ue. A cela vient s'ajouter le fait que, dans ces mêmes cond@@ior de travail, le fonctionnement du moteur est compromis dans um certaine mesure En effet, aux températures réalisées dans l@ chambre à gaz et dans la chambre de combustion quand le moteur tourne au ralenti, il se forme par polymérisation des substa@@ visqueuses dont les éléments constitutifs peuvent être trouvas dans la fumée bleue.Les substances visqueuses qui durcissent lorsque le moteur s'arrête, puis se refroidit, se déposent sur soupapes et les tiges de soupapes en particulier quand le mot @r a été arrêté après avoir tourné assez longtemps au ralenti0 prochaine mise en marche du moteur refroidi, il peut arrivér une partie des soupapes reste si fortement collée qu'aux pre@@@@@ tours du moteur les tigesbpoussoirs de soupape correspondantes se courbent. Pour les mêmes raisons, les segments de piston vent rester collés dans les gorge annulaires des pistons. ha présente invention se propose d'éviter les inconvénie@ susdits. L'invention, qui s'applique à un moteur à combustion interre du type susdit, est caractérisée en ce qu'au ralenti ou en cas @ fonctionnement Sous faible charge partielle, l'arrivée du carb rant est totalement coupée pour une partie des cylindres. E@ @@ il est également prévu selon l'invention que, dan 7' d'échappement ou dans les eonduites d'échappement des cylindr@ dont' l'alimentation en carburant est coupée, est disposé de connue en soi un clapet d'étranglement actionné à la main o w-t a@ @@ matiquement ou de n'importe quelle autre manière. Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce q@@, dans chacun des tuyaux de carburant menant de l'élément de d'injection aux soupapes d'injection, destinés aux cylindres lesquels il a été prévu de couper l'arrivée de carburant, e@ monté un organe d'arrêt avec un orifice d'évacuation pouvant @@@@ fermé et ouvert. De plus, il est proposé suivant l'invention que, pour couper l'arrivée du carburant aux différentes soupapes d'injection, on arrête le piston de pompe d'injection correspondant @ ces sonpa- pes d'injection. Enfin, un autre point remarquable de l'invention consiste en ce que, pour couper l'arrivée de carburant aux soupapes d'injection, l'organe de réglage de débit correspondant à ces soupa- pes d'injection et monté sur l'élément de pompe d'injection est réglé pour un débit nul. Ainsi, lorsque le meteur tourne à vide, la combustion qui s'effectue dans le reste des cylindres où le carburant arrive maintenant en plus grande quantité s'élève à un niveau de température supérieur par suite d'une transformation d'énergie plus importante, du fait qu'on élève la pression moyenne indiquée. En d'autres termes, par suite des mesures propesées par l'in@ vention, les cylindres dont l'alimentation en carburant a été coupée jouent le rôle de compresseur de sorte que les cylindres dont l'alimentation en carburant n'a pas été coupée travaillent mainte- nant en marche à vide sous une charge augmentée de façon correspendante. Dans ces derniers cylindres, la combustion se trouve donc améliorée, ce qui entraîne une réduction sensible de l'expulsion de constituants gênants et nuisibles des gaz d'échappement. Une autre réduction ds ces constituants nuisibles des gaz d'échap- pement par rapport à la marche à vide dans laquelle tous les cylindres sont alimentés de façon uniforme en carburant s'effec@ tue sn fonction du rapport entre le nombre de cylindres qui travaillent et le nombre total de cylindres. Le niveau de charge des cylindres qui travaillent peut être réglé en faisant varier le nombre de cylindres jouant le rôle de compresseur a@nsi que par le réglage de leur dispositif d'étranglement de obté échappement. IF liiite supérieure de charge ou de l'alimentation en carbura@ correspondante est donnée par exemple dans le m@teur Diesel par le début d'éiission de fumée noire. Un autre avantage de l'invention réside dans la consommation en carburant légèrement supérieure avec un échauffement plu rapide du moteur lancé. L'énergie supplémentaire donne proportionnellement une chaleur d'échappement plus élevée à l'eau de refroidissement du c8té moteur et apparaît en outre sous forme d'une part de l'énergie de l'eau de refroidissement pro@uite en tant que "travail utile" dans le compresseur. Par conséquent, en marche à vide et en particulier lorsque la température extérieure est basse, non seulement le moteur se maintient lui-même chaud, mais il fournit encore de la chaleur à l'eau de refroidissement.Une partie du carburant supplémentaire consommé en marche à vide peut être par exemple mise en ligne de compte avec la consommation d'huile pour le système de chauffage des voitures qui est relié au dispositif de refroidissement du moteur, par exemple par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur. En outr@, par suite de la formeture du clapet d'étranglement, une quantité sensiblement inférieure d'huile est introduite dans l'échappement, tandis qu'en cas de circulation remorquée libre peuvent se présenter d'importantes quantités de carburant qui, lors du fonctionnement sous charg ultérieur, brtleront avec un dégagement de fumée intense et de courte durée. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 représente schématiquement un moteur à injection à douze cylindres, à compression d'air ; - la figure 2 représente schématiquement un moteur à injection à six cylindres à compression d'air. Dans le moteur de la figure 1 qui comporte les cylindres 1 à 12, l'aimentation en carburant s'effectuant au moyen des pom p@s d'injection 13 et 14, est coupés pour le groupe de cylindres 7 à 12 avec sa pompe d'injection 13, de sorte que la puissance de retenue de l'ensemble du moteur 15 tournant à vide est uniquement fournie par le groupe de cylindres 1 à 6. Un régulateur de vites- so 16 et un levier d'admission 17 avec commutateur ds fin do course la sont prévus Sur la pompe d'injection 14. Pour augmenter la pression moyenne indiquée pour le groupe de cylindres 1 à 6, on ferme en outre un clapet d'étranglement 20 disposé dans la conduite collectrice d'échappement 19 et analogue à celui qui est utilisé dans les moteurs de poids. lourds comme frein moteur. Butant donné que les deux groupes de cylindres 1 à 6 et 7 à 12 travaillent séparément comme deux moteurs à six cylin dres en ligne normaux ayant un vilebrequin commun, on a de cette façon réalisé à l'intérieur d'un moteur un ensemble motocompres- seur. Le travail de compression de la rangée de cylindres 7 à 12 fonctionnant comme compresseur est absorbé par étranglement dans la fente annulaire du dispositif d'étranglement de l'échappement. lia pression antagoniste moyenne d'air d'échappement en avant du clapet d'étranglement 20 est dans ce cas d'environ 1,8 atm eifective. On obtient une pression moyenne indiquée encore supérieure si on ne fait exécuter le travail en course à vide que par trois cylindres. Dans ce cas, les autres cylindres n'ont pas besoin d'étranglement. L'expulsion de gaz d'échappement peut ainsi etre à nouveau diminuée de moitié. me iode de réalisation suivant la figure 2 représente un moteur Diesel à six cylindres désigné par le nombre de référence 150, avec ses cylindres 1 à 6. Les éléments de ce dispositif, analogues à ceux du dispositif de la figure 1, ont été désignés par les d mes nombres de référence0 Dans ce mode de réalisation, les cylindres 1 2 et 3 se réunissent par leurs trois tubulures d'échappement dans une conduite collectrice d'échappement commune 21. De même, les cylindres 4, 5 et 6 sont raccordés à une conduite collectrice 22. Dans la conduite collectrice 22 est disposé un clapet d'étranglement d'échappement 20.Les deux conduites collectrices 21 et 22 débouchent dans dans une conduite collectrice principale d'échappement 23. Dans ce mode de réalisation, les cylindres 1, 2 et 3 travaillent uniquement en fonctionnement moteur, le carburant étant envoyé au moyen de la pompe d'injection 140 par l'intermédiaire des conduites 24, 25 et 26 aux injecteurs 27, 28 et 29. Les cylindres 4, 5 et 6 avec leurs conduites d'injection 30, 31 et 32 et avec leurs injecteurs 33 > 34 et 35 peuvent ici travailler au choix comme moteur ou comme compresseur. A cet effet, la pompe d'injection 130 est précédée par un dispositif 36 permettant de couper et de remettre en marche l'injection de carburant au moyen d'un levier 37 actionné à la main. Dans sa position figurée en trait continus ce levier 37 est en position de coupure d'arrivée de carburant (fonctionnement en compresseur) et dans sa position figure en traits interrompus, il correspond à l'ou- verture de l'arrivée de carburant (fonctionnement comme moteur). Le travail de compression des cylindres 4 à 6 du moteur 150 agissant en tant que compresseur est absorbé par étranglement dans la fente annulaire 38 du dispositif d'étranglement d'échappement 20, de l'air comprimé passant dans ce cas par la conduite collectrice 22. On a figuré en 39 - 44 les conduites d'aspiration pour les cylindres i & 6. L'invention est applicable avec tous les procédés de fonctionnement des moteurs à combustion, en particulier le procédé dit "procédé XI. De plus, les mesures proposées par l'invention peuvent outre utilisées de façon analogue avec les moteurs à com- bustion à réglage quantitatif, par conséquent avec les moteurs Otto, qu'ils soient à carburateur ou à injection, ou également avec d'autres moteurs à combustion à compression de mélange, par exemple avec les moteurs actionnés aveo un carburant gazeux. Dans ce dernier cas, on ferme ou on ouvre l'arrivée du gaz combustible. REVENDICATIONS 10) Moteur à combustion interne 'à plusieurs cylindres en particulier pour automotrices sur rails et autobus, caractérisé en ce que, lorsque le moteur fonctionne en marche à vide ou sous faibles charges partielles, l'arrivée du carburant est coupée pour une partie des cylindres, soit à la main, soit antomatiquement, soit de toute autre manière. 2 ) Meteur à combustion interne à plusieurs cylindres suivant revendication 1 caractérisé on ce que, dans la conduite d'échap pement ou dans les conduites d'échappement des cylindres dont l'alimentation en carburant est coupée est disposé de façon connue en soi un clapet d'étranglement actionné à la nain ou automati- quement ou de toute autre manière. 3 ) Meteur à combustion interne à plusieurs cylindres du type moteur à injection, suivant les revendications 1 à 2, caractérisé en ce que dans chacune des conduites de carburant allant de l'élément de pompe d'injection aux soupapes d'injection et appartenant aux cylindres pour lesquels est prévu l'arrêt de l'ar- rivée du carburant est disposé un organe d'arrêt avec orifice d'évacuation pouvant être ouvert et fermé. 4 ) Moteur à combustion interne à plusieurs cylindres du type moteur à injection suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que, pour couper l'arrivée du carburant aux différentes soupapes d'injection, on stoppe le piston de pempe d'injection cor respondant à ces soupapes d'injection. 5 ) Moteur à combustion interne à plusieurs cylindres du type moteur à injection suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour couper l'arrivée du carburant aux soupapes d'injection, on règle pour un débit nul l'organe régulateur de débit prévu sur l'élément de pompe d'injection et correspondant à ces soupapes d'injection.