Brevet FR2257793A1 — publié le 19750808

La présente invention concerne les dispositifs permettant d'accroltre le rendement des moteurs à explosion par l'amélioration de l'homogénéité du mélange gazeux carburé. Avec des dispositifsconnus de ce genre, le brassage, devant favoriser la diffusion du mélange gazeux, est obtenu par l'écoulement forcé de celui-ci au travers d'orifices ou d'une disposition d'obstacles de dimensions non négligeables, dont la configuration a été établie de façon à modifier la ciculation du fluide; en 'général ils provoquent des changements locaux de direction par rapport à celle du mouvement moyen. Ces dispositifs restreignent trop fortement la section de la veine gazeuse et créent une perte de charge d'importance non négligeable, affectant le taux de remplissage des cylindres de sorte que 1'économise de carburant pouvant être réalisée s'opère au détriment de la puissance utile.Ou bien, avec ce4 dispositifs, l'écoulement reste ou redevient trop rapidement laminaire, l'entretien de tourbillons permanents et prolongés n'est pas réalisé et il en résuite un brassage trop peu efficace. Le dispositif suivant I1 invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci en effet ce sont des surfaces de dimensions treks réduites qui donnent naissance et permettent d'entretenir des tourbillons marginaux, lesquels vont en s'amplifiant' vers l'aval. La turbulence ainsi engendrée au sein de la veine gazeuse, du mélange formé de l'air de combustion et des vapeurs d'hydrocarbures, pouvant se propager à l'intérieur des cylindres dans certains cas, provoque le déplacement en toutes directions des particules fluides d'une manière désordonnée et chaotique par rapport à la veine conductrice du mouvement moyen. Ces particules ne conservent pas leur individualité, elles se fondent ou se divisent.Entre particules il y a des gradients de vitesses élevées avec des tourbillons intenses réalisant un brassage qui améliore la diffusion des composants du mélange et lie intimement l'air-et les vapeurs de carburant. La perte de charge, qui resul- te de 1 'obstruction minime-que ces dispositifs occasionnent et de l'accroissement par la turbulence des résistances de frottement dans les conduites ainsi que le prélèvement d'énergie du à la dissipation supplémentaire provoquée par l'agitation se superposant au mouvement moyen, ne se traduisent que par une perteade puissance très faible en comparaison de celle qu'ils permettent de gagner. Le dispositif objet de l'invention fait intervenir des éléments de dimensions réduites, dont la partie principale est une surface interposée dansa veine fluide de façon à donner naissance sur ses arêtes à des tourbillons marginaux. Ces surfaces peuvent être disposées normalement au sens de l'écoulement, présenter une courbure ou une inclinaison ou encore une forme spéciale, et être établies de façon à favoriser la naissance et l'entretien des tourbillons pour une gamme étendue de vitesses d'écoulement.Ces générateurs de tourbillons peuvent être disposés à la périphérie, sous réserve de dépasser la frontière de la couche limite, ou bien vers le centre de la; veine fluide; leur réalisation peut se faire sous forme de plaques planes ou présentant des formes diverses ou bien de volumes selon des considérations d'efficacité et de résistance mécanique,mais dans la plupart des cas leur configuration et leur disposition devront être e déterminés exnérinientalement. I,e modèle le plus simple pouvant être utilisé en montage périphérique est constitué d'une languette rectangulaire légèrement inclinee sur ia vitesse d'écoulement. IJn montage particulièrement intéressant met e oeuvre une surface en forme de delta dont la pointe est dirigée vers l'amont et placée suivant une certaine incidence de manière à developper des tourbillons d'apex avec des nappes en cornet. I.e dessin annexé illustre, à titre d'exemple, les principes de génération des tourbillons ( figures 1 & 2 ) ainsi que que ques modes de réalisation de dispositifs conformes à la présente invention. Selon une réalisation de l'invention les genérateurs de tourbillons sont portés par un élément adaptable au moteur. Un premier cas de montage est constitué par un élément se substituant aux joints du circuit d'admission, soit entre le carburateur et la tubulure (t'ig 3), soit entre la tubulure et la culasse. Le dispositif est dans ces cas formé d'une plaque de métal montée en sandwich entre deux feuilles de matériau assurant l'étanchéité, l'ensemble présentant un détourage analogue à celui du joint qu'il remplace. La plaque de métal porte les générateurs de tourbillon de forme choisie se prolongeant à l'intérieur de la veine du conduit gazeux.Selon une variante l'ensemble est réalisé en un seul matériau, par ex-eirrple en une matière plastique moderne u résistant à la température,et aux vapeurs de carbrant tout en étant dotée de propriétés mécaniques convenables, combinant les fonctions de support des générateurs de tourbillons et d'étanchéité. line autre variante prévoit l'adaptation aux joints métalloplastiques usuels, les générateurs de tourbillons etant formés n ou portés par le métal d'enrobage ou par une pièce additionelle. Dans d'autres cas de montage moins favorables les générateurs de tourbiîl:ons sont supportés par un ou plusieurs éléments se fixant à l'intérieur de la veine d'admission des gaz; il s'agit de clips maintenus par élasticité ou de pièces à fixation par vis ou enco- re de supports emmanchés à force. Selon une autre réalisation de l'invention les générateurs de tourbillons sont incorporés à des organes constitutifs du moteur, faisant partie du circuit d'admission des gaz. Il s'agit d'él- ments pouvant être soit rapportés, soit pris dans la masse, faisant saillie à l'intérieur du conduit d'admission. Leur forme peut être celle d' une simple languette ou devenir plus élaborée M la suite d'ewpériences en soufflerie. Ces éléments peuvent être pLacés sur le diffuseur du carburateur ou sur son canal de sortie (fig.4), dans la tubulure d'admission, dans le conduit d'admissi oa en culasse-, sur les sièges de soupapes (fig. > , sur les guides de soupapes et sur les soupapes(fig.6). Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé sur les moteurs à explosion à pistons ou rotatifs, à carburateur ou à injeoetioa de carburant dans tous les cas ou les avantages suivants sont recherchés: - Augmentation du rendement et par conséquent accroissement de la puissance ou diminution de la consoMstion. - Amélioration des reprises. - Amélioration des démarrages à froid. - Diminution de la toxicité des gaz d'échappement. R E V E ND I C A T I O N S 1. Dispositif permettant d'améliorer l'homogénéité du mélange gazeux carburé utilisé dans les moteurs à explosion, caractérisé par le fait qu'il permet de provoquer des tourbillons à l'intérieur de la veine de mélange gazeux alimentant les cylindres de manière à améliorer la diffusion des vapeurs d'hydrocar bures 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les géné- rateurs de tourbillons sont constitués par un ou plusieurs élé- ments de faibles dimensions, dont la disposition et la eonfigu- ration sont établies de façon à engendrer et entretenir des tourbillons marginaux dans une gamme étendue de vitesses découlement du fluide gazeux. 3. I)ispositif selon la revendication 2 caractérisé par Se fait que ces élé- ments peuverrt faire partie de certàins organes du circuit d ad- mission du moteur ou bien être portés par un système adaptable.