Brevet FR2343891A1 — publié le 19771007

Il faut noter que les moteurs à combustion interne souffrent d'une déficience fonctionnelle lors du dernier temps de leur cycle complet de travail, c'est-à-dire lors de l'é chappement. Même quand on a recours à des retardements dans la fermeture de la soupape dréchappement et de l'avance sur son ouverture (en sacrifiant une partie de la force expansive de l'explosion du cylindre considéré), ceci n'est pas suffisant pour soutirer la totalité des gaz brûlés des explosions antérieures. Bes pistons diminuent leur vélocité et finalement n'ont plus de pouvoir atexpulsion, quand ils arrivent au point mort supérieur ou inférieur. Ceci se réfère aux moteurs à vitesse de rotation relativement modérée. De cette façon, le mélange d'air et de carburant,nouveau, qui pénètre par aspiration à l'intérieur des cylindres, y retrouve des gaz brûlés résiduels, en incorporant à la stroe- ture chimique inactive (azote de l'air) de nouveaux éléments inertes, qui ne participent pas à la combustion et qui,par contre, la rendent plus lente. Ceci est connu par contamination de mélange explosif et agit sur la vélocité de l'ignition, en la retardant considérablement,ce quisetraduit par une perte de puissance et de performance du moteur. On sait aussi que les gaz restants, parce qu'ils se trouvent à de hautestempératures, continuent en état de dilatation une fois que la soupape d'échappement est fermée, en exerçant une pression négative vers le carburateur, à travers la soupape d'admission qui se trouve déjà ouverte. Dans ce cas, le piston doit descendre entre 20 et 25 % de son parcours pour égaler la pression atmosphérique et pour pouvoir commencer à réaliser sa fonction, avec retardement, ce qui est connu par temps d'aspirationtt. Le remplissage des cylindres, dans ces cas, est seulement de 75 à 80 % de la capacité cubique du moteur (cylindrée). Â ce phénomène s'ajoute un autre qui dérive du fait que les sorties de l'échappement sont réunies dans un seul tube ou "multiple" commun qui les fait communiquer, en pro duisant un effet de blocage dans les cylindres ,qui sont en train de finir leur temps d'échappement, par l'évacuation des gaz des cylindres qui commencent leur temps d'échappement à la force maximum de propagation. Les causes indiquées déterminent le bas rendement des moteurs à combustion interne en général et les transforment, en plus, en une source dangereuse de contamination du milieu. Ils sont aussi la source d'uncalaminage plus fréquent du moteur et de la durée inférieure de ses soupapes et bougies. La distribution de l'échappement, dans certains moteurs, atteint 210 degrés ou plus, parce qu'ils devancent l'ouverture de la soupape de 29 degrés et retardent sa fermeture de un degré minimum (180 degrés + 29 degrés + 1 degré = 210 degrés)- 'est å cause de cela qu'ils se croisent à 30 degrés et pendant 30 degrés. Il existe d'autres croisements encore plus grands, 73 degrés pour un moteur à essence (Mercedes Benz), par exemple. On connaît aussi une disposition Ptus favorable, appelés "AVALn qui consiste à relier les cylindres 1 et 4 dans un tube de sortie et les cylindres 2 et 3 dans un autre tube indépendant, en réunissant les deux tubes à une distance convenable du moteur, afin que les gaz ne retournent par aucun des deux tubes et qu'ils n'aient pas le temps de bloquer le cylindre qui a encore la soupape d'échappement ouverte. Cependant, cette améliorationintroduite par quelques fabricants d'automobiles d quatre et six cylindres, n'élimine pas quelques gaz qui ne sont pas évacués et le résultat est que chacun des cylindres souffre des pertes de rendement et de puissance déjà indiquées. Le dispositif de l'invention améliore le rendement volumétrique des moteurs, au moyen d'une évacuation des gaz résiduels, par succion ou par éjection, en utilisant pour cet effet la condensation des gaz dans une chambre appropriée, refroidie par courant d'air. Ce courant d'air-n'a pas besoin du déplacement du véhicule pour circuler, puisqu'il est provoqué par les gaz d'échappement en passant par une conformation ou dispositif "Venturi" disposé à l'extrémité de sortie à l'atmosphère du "Condensateur autoéjecteur d'échappement", qui est décrit ci-après. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sontreprésentées, à titre d'exemples, aux dessins annexés. La fig.î est une coupe longitudinale schématique du condensateur autoéjecteur d'échappement. La fig. 2 est une coupe longitudinale schématique d'une variante du dispositif de l'invention La fig. 2b est une coupe longitudinale schématique d'lune autre variante du dispositif de l'invention dans le cas où le moteur comporte deux pots d'échappement. La fig. 2c est une vue de face correspondant à la fig 2b. La fig.3 est une coupe longitudinale schématique d'une quatrième variante avec deux éjecteurs. À la fig. 1, la structure de l'autoéjecteur est la suivante : il est formé par deux tubes concentriques l'intérieur, lettre A, qui a un diamètre plus grand que le tube d'échappement, il reçoit le tube d'échappement par son extrémité a qui constitue l'entrée de l'autoéjecteur. Le tube À constitue une chambre d'expansion pour les gaz et,en meme temps, sert à réduire sa vitesse de déplacement- Cette vélocité tend à se récupérer dans un dispositif d'accélération (lettre a1). Le tube externe, lettre B qui a un diamètre plus grand (à peu près 1,25 fois le diamètre du tube intérieur A),est disposé concentriquement et par conséquent à une distance uniforme du tube intérieur A ; ce tube B constitue un tunnel (lettre T) qui fait passer l'air en l'aspirant par l'action du ''Venturi" qui est formé par le dispositif d'accélération a1 déåà décrit et solidaire au tube intérieur, lettre A,plus un deuxième dispositif d'accélération, lettre b, de diamètre plus grand et solidaire au tube extérieur lettre B. L'air refroidi pénètre dans le condensateur autoéjecteur par les ouvertures b1 indiquées à la figure 1. FONCTION DU C0NDENSÀTEUR AUtOEJECTEUR. L'objectif du courant d'air, qui passe par le tunnel 2 (figure 1) entamé par les gaz d'échappement du fait de la dépression provoquée dans le dispositif Venturi par les deux dispositifs d'accélération situés à cette fin, est de refroidir les gaz qui circulent dans la chambre d'expansion du tube A de la fig. 1, avec en plus l'objectif de les condenser et, en conséquenue,de réduire leur volume. Cette réduction de volume se traduit par une dépression des gaz de sortie, en accélérant, par conséquent, i 'éva- cuation des gaz du moteur, point dans lequel se trouve la plus grande pression de ces gaz d'échappement. Pour les motifs exposés, ce dispositif est un condensateur et également un autoéjecteur parce qu'il utilise la vitesse (énergie des gaz d'échappement) pour faciliter sa propre sortie1 c'est-à-dire il s'autoéjecte. AUTOEJECffiBUR AVEC PLUSIEXRS CHM:RES I > 'EXPSI0N POUR UNE bEILIzGURE CONDENSATION Il est représenté à la fig. 2, où sont indiquées les diverses chambres d'expansion (cinq ou six) désignées par les lettres R. Cas des véhicules avec double tube d'échappement du moteur jusqu'à la sortie de l'atmosphère. Dans les véhicules qui ont un double circuit de tubes de sortie des gaz on peut appliquer les dispositifs Venturi, en formant des éjecteurs d'action réciproque et alternative (voir fig. 2b). Dans le cas de ces véhicules, les sorties d'échappement du moteur sont disposées de façon à réunir les cylindres 1 et 4 dans un tube d'échappement, et les cylindres 2 et 3 dans un autre tube indépendant ; c'est le cas d'un motéur à quatre cylindres, étant donné l'ordre d'allumage avec lequel fonctionnent les moteurs de cette sorte ; les cylindres réalisent leur évacuation, en forme permanente, alternativement, c'està-dire que si un cylindre expulse les gaz par le tube 1, (fig. 2b), le cylindre suivant les expulsera par le tube 2 fig. 2b.Les deux dispositifs Venturi, lettres V fig. 2b, sont enfermés dans une chambre de vide commune F, pour que les gaz d'échappement,qui passent par le tube 1 (fig. 2b), provoquent une dépression dans le dispositif Venturi correspondant qui se traduit par une succion projetée vers le tube 2 (fig. 2b). De cette façon, les deux tubes d'échappement permettent une éjection réciproque et alternative. La représentation schématique par la lettre F, (fig. 2c) est la vue frontale de la disposition décrite, en montrant la chambre de vide F et les deux tubes de sortie 1, 2. À la fig. 3, on a schématisé une dernière disposition des tubes Venturi, en formant un montage de deux éjecteurs, d'action réciproque et alternative, couverts par un condensateur autoéjecteur refroidi à air. Des deux tubes d'échappement indépendants, indiqués par 1 et 2 à la fig. 3, entrent dans les dispositifs Venturi V pour effectuer l'éjection des gaz réciproquement et alternativement enfermés dans la chambre de vide commune C. Cependant, les deux sorties d'échappement entrent simultanément dans un nouve8udispositif Venturi (dispositif d'accélération de sortie final) D, ce qui provoque une dépression et une succion ou courant d'air qui pénètre par les ouvertures E vers le tunnel indiqué par T, avec pour objectif de condenser par surface les gaz qui circulent dans la chambre de vide C et qui, en action secondaire, se comporten*comme un dépit d'expansion pour les gaz d'échappement du moteur avec lequel on utilise cette pièce, dont l'efficacité est améliorée par l'action du condensateur autoéjecteur refroidi à air, puisqu'il ajoute son effet à la sucCion des éjecteurs de fonction réciproque et alternative. On estime que l'action principale du condensateur autoéjecteur ou des dispositifs éjecteurs proposés et décrits est celle d'extraire les gaz résiduels des chambres de combustion en obtenant- un meilleur vide et remplissage des cylindres, ce qui se traduit par un meilleur rendement volumétrique du moteur. Ce fait a pour conséquence de faire fonctionner le moteur avec un mélange qui tend à autre puri et, par conséquent, avec des caractéristiques meilleures de combustion, de rendement et d'économie. Dans la thermodynamique on connatt très bien le fait qu'une combustion plus rapide et complète réduit les sous-produits, tels que : la calamine, les gaz nuisibles , le monoxyde de carbone, l'oxyde d'azote et les résidus du carburant utilisé. MESURES DE VOLUME RELATIVES DU CONDENSATEUR AUTOBJECTEUR Il est bon de signaler que dans les expériences réalisées, on est arrivé à établir les relations de dépendance entre la cylindrée d'un moteur et le volume correspondant du condensateur autoéjecteur appliqué. La relation, pour un résultat satisfaisant, est la proportion de 0,75 fois la capacité cubique du moteur pour le volume ou capacité cubique de la chambre d'expansion du condensateur autoéjecteur. En tout cas, la forme cylindrique de l'autoéjecteur ne constitue pas une caractéristique nécessaire, et peut adopter des profils elliptiques ou rectangulaires. L'invention peut être également utilisée dans d'autres ensembles comprenant une évacuation de gaz telle qu'une station comportant un moteur à combustion interne fixe, une turbine et. même le dispositif peut être utilisé pour augmenter le tirage d'une cheminée. Ce dispositif nouveau, qui n'utilise que des pièces fixes,assure une augmentation de la performance des moteurs comprise entre 10 et 30 %, au moins. De plus, les moteurs ne calaminent plus, et de ce fait on prolonge ainsi la vie des soupapes et des bougies. R E V E N D I C A 2 I O N S 1 - Dispositif d'échappement à silencieux d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'on monte à ltex- trémité du tube d'échappement un éjecteur-réfrigérant constitué par deux chambres concentriques qui utilise l'énergie des gaz d'échappement, au moyen d'un Venturi, pour produire un courant d'air frais qui entoure le tube d'échappement et refroidit les gaz, ce qui a pour conséquence la diminution de pression et la vitesse de ces gaz. 2 - Dispositif d'échappement à silencieux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif comprend deux éléments d'accélération enfermés dans une mEme chambre à vide. 3 - Dispositif d'échappement à silencieux suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre à vide commune est contenue dans un inåecteur-réfrigérant qui entoure cette chambre et les dispositifs d'accélération. 4 - Dispositif d'échappement à silencieux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif comporte deux ou plusieurs inJecteurs disposés en série. 5 - Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il est équipé, sur son pot d'échappement, d'un dispositif décrit dans l'une quelconques des revendications 1 à 4 afin d'obtenir une diminution de la contamination du milieu par la réduction considérable de l'6Jection de monoxyde de carbone, d'hydrocarbures et d'oxydes d'azote contenus dans les gaz d'échappement. 6 - Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il est équipé, sur son pot d'échappement, d'un dispositif décrit dans l'une quelconques des revendications 1 à 4 et qui présente de ce fait une amélioration dans la consommation de carburant et une augmentation de sa puissance, du fait de la bonne évacuation des gaz brûlés.