Brevet FR2337817A1 — publié le 19770805

ta présente invention a essentiellement pour objet des per fectionnements à l'alimentation en mélange combustible d'un moteur à combustion interne et se rapporte également au moteur perfection- né pour la mise en oeuvre de ce procédé. De nombreux essais ont montré l'importance, sur l'allumage et la combustion, du degré de vaporisation du carburant dans ' 'air au moment de l'admission. On sait par exemple, qu'un jet de liquide d'environ 1 millimètre de diamètre, plongé dans une veine d'air circulant à une certaine vitesse ne se résoud en gouttelettes très fines, de tordre du micron, correspondant à la phase dite d'alato- misation1' qu'à partir de vitesses supérieures à 140 mis. Or pour une alimentation correcte d'un moteur à combustion classique, on ne peut dépasser des vitesses dans la tuyauterie d'admisslon de 70 à 80 m/s, ce qui correspond à une phase intermédiaire dite ' sfef- fectue dans le cylindre même sous l'action combinée de la chaleur cédée par les parois et de ltéchauffement dt à la compression. De récents essais ont montré que l'alimentation des cylindres par 'n mélange combustible en phase gazeuse, était an facteur déterminant pour obtenir un moteur peu polluant. On a proposé depuis longtemps de réchauffer le mélange combustible avant son AimiS- sion dans le cylindre pour assurer une vaporisation complète du carburant, la chaleur étant fournie soit par une résistance dtec- trique, soit par les gaz d'échappement, soit par les dellg à la fuis, la résistance étant alors utilisée seulement pendant la période de démarrage jusqu'à ce que les gaz d'échappement aient atteint une température suffisante pour pouvoir réchauffer le mélange combustible avant admission au moteur. Malheureusement, les dispositifs de ce genre se-sont révélés d'un fonctionnement aléatoire en raison de leurs complications et des réglages très précis qu'ils imposait. De plus un réchauffage trop énergique du mélange entraîne une diminution de la densité de ce dernier et par conséquent un mauvais remplissage massique du cylindre. Ce mauvais remplissage conduit lui meme à une perte de puissance importante du moteur. L'invention a pour but de pallierces inconvénients. te procédé d'alimentation en mélange combustible du cylindre d'un moteur à combustion interne conforme à l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'il consiste I) à alimenter les cylindres du moteur essentiellement par un premier flux d'un mélange d'air et de carburant pauvre pour les régimes de fonctionnement en charge faible ou partielle du moteur, à assurer la vaporisation et l'homogénéité optimum du mélange en le faisant circuler à vitesse élevée avant admission au moteur et/ou en le réchauffant par échange thermique avec les gaz d'échappement, 2) a alimenter les cylindres du moteur pour les régimes de fonctionrXeme.nt en charge élevée du moteur essentiellement par un ceuxie'me flux d un mélange d'air et de carburant moins chaud et plus riche que le premier flux, 3) et à passer plus ou moins progressivement du premier au deuxième flux d'alimentation et inversement quai: le régime de fonctionnement du moteur passe du régime de charge partielle au régime de charge élevée et inversement. Grâce à ce procédé on est assuré de fournir au moteur, à char- ge faible ou partielle, un mélange pauvre mais très bien vaporisé 2avorable MC faible consommation spécifique et a une faible pollution atmosphérique, ainsi qu'à un bon comportement de conduite du moteur A régime de charge élevée du moteur on est au contraire assuré de pouvoir développer et obtenir la puissance maximale du moteur sans créer de problème de comportament qui apparaîtrait si le mélange carburé était insuffisamment righe ou insuffisamment froid. Un moteur à combustion interne pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus mentIonné se caractérisé par rapport aux moteurs connus en ce qui comprend deux circuits distincts d'admissinn, à savoir - un premier circuit comprenant un premier carburateur et une première admission d'air délivrant un premier flux carburé pauvre au moteur par l'intermédiaire de premières turbulures d'admission à section de passage réduite et un échangeur de chaleur assurant le réchauffage dudit premier flux en échange de chaleur avec les gaz d'échappement, - et un second circuit comprenant un second carburateur et une seconde admission d'air délivrant au moteur un second flux carburé, moins pauvre que le premier flux, et cela par l'intermédiaire de secondes tubulures d'admission à section plus importante que lesdites premières tubulures d'admission. En fonctionnement, un mécanisme de commande de tout type approprié, par exemple mécanique, hydraulique, pneumatique, é-rectromé- canique ou magnétique, assure le passage progressif du premier circuit d'admission au second circuit d'admission et inversement à partir d'un certain régime de chage du moteur, par exemple aux environs de 80% de la charge. De ~ De cette façon, sans modification très importante du moteur et sans complication rédhibitoire on obtient les avantages de fonctionnement ci-dessus mentionnés, permettant la fabrication d'un moteur économique, peu polluant, de comportement très souple, à faible consommation spécifique à régime de charge faible et moyen et délivrant une puissance maximale tout à fait satisfaisante pour les régimes de charge élevés du moteur. L'invention apparaitra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés illustrant schématiquement - la figure 1 une vue en coupe transversale d'un bloc moteur équipé des perfectionnements de l'invention, cette vue étant faite avec arrachements partiels; - la figure 2 une vue par dessus schémaXquè du bloc moteur. Selon le mode de réalisation illustré aux dessins on a représenté schématiquement un bloc moteur I coiffé d'une culasse 2 comportant quatre cylindres 10, 11, t2 et t3. Chaque cylindre comprend une soupape d'admission 14 et une soupape d'échappement 15. A chaque soupape d'admission telle que 14 abôutissent deux pipes d'admission respectivement d'un premier flux 16,17, 18 et 19 et d'un second flux 20, 21, 22, 23. Avantageusement , comme illustré plus particulièrement à la figure t, les pipes d'admission du premier flux telle que t6 débouchent dans les tubulures d'admission du deuxième flux telle que 20, à leur débouché 20a avant la soupape d'admission t4. Dans l'exemple illustré le moteur est à flux croisé en ce qui concerne les tubulures d'admission second flux 20,21, 22, 23 et les tubulures d'échappement 24, 25, 26, 27 qui sont disposées de l'autre côté du moteur par rapport au plan d'alignement des cylindres. Les tubulures d'admission premier flux de petit diamètre 16, 17, 18 , 19 se placent donc facilement dans l'intervalle laissé libre entre les tubulures d'échappement et sensiblement en regard et dans le plan médian des tubulures d'admission second flux (figure 2). Dans l'exemple illustré le collecteur d'admission premier flux 28 qui réunit les pipes d'admission premier flux 16-19 est du type "rateau" et il y est logé, ainsi qu'une partie des tubulures d'admission 16-19 dans un boîtier 29 formant collecteur des gaz d'échappement du moteur, lequel boîtier 29 est accolé à la culasse 2. Ce boîtier peut éventuellement être calorifuge si l'on désire un réchauffement plus efficace du premier flux d'admission et une meilleur-e postcombustion des gaz d'échappement dans le boîtier 29 formant réacteur thermique. Comme on le voit à la figure 1 le collecteur 28 des tubulures d'admission premier flux 16-19 est alimenté en mélange carburé à partir d'un carburateur 30 et d'un filtre à air 31. Ce carburateur est réglé de façon à fournir au moteur un mélange carburé pauvre. Un autre carburateur 32, qui peut être de type simplifié, dépourvu notamment de dispositif de démarrage à froid alimente quart à lui le collecteur 33 des tubulures d'admission second flux 20-23. L'air nécessaire au circuit second flux peut provenir du même filtre à air 31 que celui qui sert au premier carburateur 30, ce qui permet de gagner de l'encombrement. Le carburateur 32 est réglé de façon à fournir un mélange carburé moins pas pavre que celui fourni par le carburateur 30. En 40 est montrée la pipe d'aspdrUiorkafsillre 31. En outre à la figure 1 on a illustré schématiquement en 34, 35 les papillons de réglage des carburateurs 30 et 32 et en 36 une liaison, par exemple de type mécanique entre les deux papillons 34,35. Le mécanisme 36 peut être de tout type approprié, par exemple mécanique, hydraulique, pnenmatique, électromécanique ou magnétique.Il est ainsi agencé que lorsqu'on actionne la commande dlaccélarateur (non représenée) du moteur, on commande les phases suivantes de fonctionnement des papillons 34, 35 : - dans une première phase de fonctionnement le papillon 34 s'ouvre progressivement, le papillon 35 restant fermé ; le moteur n' est donc alimenté en mélange carburé que par le circuit dit premier flux comprenant les tubulures d'admission 16 - 19 alimenté par le carburateur 30 en un mélange carburé pauvre en combustible; - dans un deuxième temps lorsque la charge du moteur augmente, par exemple au voisinage de 70 à 90 % de la charge du moteur, la commande 36 ouvre progressivement le papillon 35 et ferme progressivement le papillon 34 ; dans cette seconde phase d'alimentation le moteur est donc alimenté parallèlement par le circuit premier flux comprenant les tubulures d'admission 16 à t9 alimenté en mélange pauvre par le carburateur 30 et par le circuit deuxième flux comprenant les tubulures 20 à 23 alimenté en mélange carburé par le carburateur 32; - dans un troisième temps au régime de charge élevé du moteur, par exemple au delà de 80 à 90 % de la charge du moteur la commande ferme le papillon 34 et ouvre le papillon 35, le moteur n'étant plus alimenté alors que par le circuit deuxième flux. Des explications qui précèdent il apparat qu'aux régimes de fonctionnement en charge faible ou partielle du moteur, les cylindres du moteur sont alimentés par le carburateur 30 et les tubulures de faible section 16 à 19 en un premier flux carburé pauvre en combustible, réchauffé par échange athermique dans l'échangeur 29 et circulant à vitesse élevée dans des tubulures 16 - 19 de faible section. Ces conditions sont des conditions optimales pour obtenir un bon fonctionnement très souple du moteur pour ces régimes de fonctionnement.La consommation spécifique du moteur est réduite et les gaz d'échappement sont peu polluants. les éventuels imbr1és sont en outre soumis à une postcombustion dans l'échan geur 29 formant réacteur thermique, la PoStoombuation steffectualt d'autant mieux que le mélange d1alimentation est pauvre, Aux régimes de fonctionnement à charge élevée du moteur, le moteur est au contraire alimenté par le carburateur 32 et les pipes 20 d'admission de section normale en un mélange carburé froid plus riche que celui fourni par le carburateur 30.- Ce régime d'alimenté tation est satisfaisant au régime de charge élevée du moteur car il permet de délivrer la puissance maximale du moteur. Entre les régimes i fonctionnement mentionnés à charge faible ou partielle et charge élevée est réalisé un passage progressif qui permet de conserver toute la souplesse de fonctionnement du moteur comme décrit précédemment. Bien entendu, l'invention n' * nullement limitée au mode de réalisation illustré et décrit qui nta été donné qu'à titre d'exemple, l'invention comprenant tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si ciles-ci sont réalisées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendicati.ons qui suivent. REVENDICATIONS t. Procédé d'alimentation en mélange combustible des cylindres d'un moteur à combustion interne caractérisé en ce qu'il consiste à à alimenter les cylindres du moteur essentiellement par un premier flux d' un mélange d'air et de carburant pauvre pour les régimes de fonctionnement en charge faible ou partielle du moteur, à assurer la vaporisation et homogénéité optimum du mélange en le faisant circuler à vitesse élevée avant admission au moteur et/ou en le réchauffant par échange thermique avec les gaz d'échappement, 2) à alimenter les cylindres du moteur pour les régimes de fonctionnement en charge élevée du moteur essentiellement par un second flux d'un mélange d'air et de carburant moins chaud et plus riche que le premier flux, 3) et à passer plus ou moins progressivement du premier au deuxième flux d'alimentation et inversement quand le régime de fonctionnement du moteur passe du régime de charge partielle au régime de charge élevé et inversement. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'à charge faible et moyenne de fonctionnement du moteur, on effectue un remplissage réduit du moteur en ne libérant qu'une puissance réduite, tandis qutà charge élevée de fonctionnement on effectue un remplissage maximal en libérant une puissance maximale. 3 Procédé selon la revendication 1 ou la revendicatinn 2, caractérisé en ce qu'on réalise une postcombustion des gaz d'échappement du moteur, au moins auxdits régimes deSonctionnement à charge faible ou partielle du moteur, ladite postcombustion ~ étant ef fectiée dans un bottier qui constitue échangeur de chaleur pour le réchauffement dudit premier flux. 4. Moteur à combustion interne pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend deux circuits distincts d'admission, à savoir - un premier circuit comprenant un premier carburateur et un première admission dut air délivrant un premit flux carburé pauvre au moteur par l'intermédiaire de premières turbulures d'admission à section de passage réduite et un échangeur de chaleur assurant le réchauffage dudit premier flux en échange de chaleur avec les gaz d'échappement, - un second circuit comprenant un second carburateur et une seconde admisssion dtair délivrant au moteur un second flux carburé, moins pauvre que le premier flux, et cela par l'intermédiaire de deuxièmes tubulures d'admission à section plus importante que lesdites premières tubulures d'admission. 5 Moteur à combustion interne selon la revendication 4 caractérisé en ce que le moteur est du type "cross-flow" ou à "flux croi sué", en ce qui concerne lesdites deuxièmes tubulures d'admission et tubulures d'échappement qui sont situées de part et d'autre du bloc moteur, et lesdites premières tubulures sont placées du même côtë que lesdites tubulures d'échappement et sensiblement dans le même plan transversal que celui desdites deuxièmes tubulures d'admission. 6. Moteur selon la revendicatinn 5 caractérisé en ce que lesdites premières tubulures d'admission débouchent dans lesdites se condestubulures d'admission à leur débouché avant la soupape d!admission. 7. Moteur selon la revendication 5 caractérizd eice lesdites premières tubulures débouchent dans un collecteur de type rateau qui est logé ainsi qu'une partie dasdites premières tubulures dans un bottier formant échangeur de chaleur qui est traversé par leigaz d'échappement du moteur. 8. Moteur selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce qu'un seul et même filtre à air est prévu pour l'alimentation en air des deux circuits d'admission 9. Moteur selon l'une des revendications 4 à 7 caractérisé en qu'un mécanisme de commande assure le Basage progressif du premier circuit d'admission au second circuit d'admission et inversement, à partir d'un certain régime de charge du moteur, par exemple aux environs de 70 à 90 % de la charge maximale. 10. Moteur selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que le bottier formant échangeur de chaleur est calorifugé.