Brevet FR2321044A1 — publié le 19770311

a présente invention concerne un moteur à combustion interne à quatre tenps à allumage externe, à compression du mélange et séparation de la charge, dans lequel la plus grande partie de la charge est envoyée par au moins une soupape d'ad @ission, sous la forme d'un mélange air-carburant pauvre en carburant a une chambre de combustion principale, et le reste de la charge, sous la forme d'un mélange air-carburant riche en carburant, par un injecteur , directement à une chambre de combustion auxiliaire. On contact des moteurs à combustion interne à quatre temps à compression ou mélange et allumage externe du type cite (brevet allemand n 1 926 474) dans lesquels la chambre de combustion principale reçoit, par une soupape d'admission, un mélange carburant-air qui varie, selon la charge (le résine) du moteur à combustion interne, entre O '- et environ 140 5-S des proportIons stoechiométriques. Par contre, la chambre de con- bustion auxiliare reçoit directement, par un injecteur, de réfCrence pour tous les régimes du moteur à combustion interne, un mélange air-carburant pratiquement constant.Il s'est avéré cependant dans ce cas particulièrement gênant cue, lors qu'on obtient un bon rendement du moteur à combustion interne, l'émission de gaz d'échappement ne puisse entre réduite à un degré écologiquement satisfaisant et correspondant aux pres criptions légales pr-visibles de sorte qu'il est indispensable d'utiliser un catalyseur ou un réacteur supplémentaire L'invention a pour but de réaliser un moteur à combustion interne à quatre temps à conpression du mélange, à allumage externe et à séparation de la charge, dans lequel on puis se optimiser l'émission de gaz d'échappement, rien que par un réglage approprié du mélange carburant-air destiné à la Chambre de combustion principale et à la chambre de combustion auxili aire, en tenant compte de la puissance du moteur à combustion interne. Four atteindre ce but selon l'invention, le mélange air carburant: riche en carburant envoyé dans la chambre de combustion auxiliaire est sensiblement constant dans tout le do maine de charge du moteur à combustion interne et le mélange carburant-air pauvre en carburant est envoyé à la chambre de combustion principale avec réglage quantitatif pour le régime inférieur et qualitatif pour le régime supérieur.On obtient ainsi l'amélioration de la consommation de carburant dans le régime inférieur du moteur, ainsi qu'une diminution d'émission de CO (par combustion avec insuffisance d'air du monoxyde de carbone qui se forme) et de l'émission de HC (carbures d'hy drogène non brillés ou partiellement oxydés), l'indice d'air total N ( #= rapport du mélange carburant-air effectif au mélange carburant-air stoecbiométrique) est compris dans un intervalle de 1,1 à 1,3 @e gui est optimum pour la consommation et les gaz d'échapp@me@t, Lorsqu'er se rapproche du régime de pleine charge, on obtient pour obtenir la puissance maximale, l'indice d'air # optimisé pour la puissance qui est inférieur à 1. On peut envoyer l@ mélange carburant-air à la chambre de combustion interne au moyen d'une pompe d'injection mécanique et effectuer le réglage qualitatif du mélange carburant-air au moyen d'une in@tallation d'injection sans entraînement , à dosage d'air, à afflux de carburant continu. Lorsqu'on utilise une installation d'injection sans entraînement à dosage d'air, qui comperte i-.:n doseur de quantités d'air coopérant avec un diviseur de quantités de carburant et que le diviseur de quantités de carburant est réglé, entre autres, par une pression de commande pouvant être influencée par un disque à came, on peut réaliser l'alimentation en mélange carburant-air de façon particulièrement simple et avec une fiabilité de fonctionnement particulièrement importante, en provoquant le réglage quantitatif du mélange carburant-air dans la chambre de combustion principale par le doseur de quantités d'air et le diviseur de quantités de carburant, et le réglage qualitatif du mélange carburant-air par un disque à came actionné par la pédale d'accélérateur, qui règle indépendamment du doseur de quantités d'air, sous l'influence de la pression de commande de l'installation d'injection, le diviseur de quantités de carburant, le réglage auantitatif-du mélange carburant-air dans la chambre de combustion principale ayant lieu dans un domaine de charge allant de la ferneture de l'organe de réglage de puissance du moteur à combustion interne à sa position complètement ouverte, et le réglage qualitatif du mélange carburant-air dans la chambre de combustion principale, lorsque l'organe de réglage de puissance est entièrement ouvert, ayant lieu par l'intermédiaire du disque à came actionné par la pédale d'accélérateur, par un enfoncement ultérieur de la pédale d'accélérateur. I1 St est avéré alors particulièrement approprié que le disque à came soit immobilisé en rotation sur la tige de la pédale d'accélérateur en même temps qu'un disque conportant une glissière, -le disque à glissière étant relié, pour régler l'ouverture de l'organe de réglage de puissance, à la tige dudit organe par un coulisseau guidé dans la Glissière du disque et calé en rotation sur la tige de ltorgane de réglage de puissance, et ledit disque à glissière coopérant avec une soupape de réglage agissant sur la pression de commande de l'installation d'injection le disque à came est, selon la structure de l'installation 'injec- tion à dosage d'air sans entranement, réalisé de façon que, dans le domaine de charge du moteur à combustion interne, correspondant au réglage quantitatif du mélange carburant-air s la soupape de réglage soit moins ouverte que dans le domaine de réglage du moteur à combustion interne correspondant au réglace qualitatif du mélange carburant-air, de sorte, dans le domaine de réglage du moteur à combustion interne à réglage quantitatif du mélange carburant-air, la quantité de carburant est considérablement augmentée pour une quantité d'air pratiquement constante. Un autre exemple d'exécution de l'invention consiste en ce que le réglage du mélange carburant-air pour la chambre de combustion auxiliaire est effectué par une pompe d'injection mécanique, et le réglage quantitatif et qualitatif du mélange carburant-air pour la chambre de combustion principale par un carburateur. Au carburateur est alors rattaché un dispositif de commande oui effectue le réglage quantitatif du mélange carburant-air dans la chambre de combustion principale. dans un domaine de charge allant de la fermeture à l'ouverture complète de l'organe de réglage de puissance du moteur à combustion interne, et le réglage qualitatif du mélange carburant-air dans la chambre de combustion principale, lorsaue l'organe de réglage de puissance est entièrement ouvert, par 11 intermédiaire d'un dispositif d'actionnement coopé raidît avec la pédale d'accélérateur, par un enfoncement ultérieur de ladite pédale d'accélérateur. le dispositif d'actionnement est alors formé par un levier de contact immobilisé en rotation sur a tige de la pédale d'accélérateur et un pont de contact coopérant avec lui. L'invention sera mieux. comprise à laide de la description ci-après de deux exemples dtexofficution non limitatifs de 11 invention et du dessin annexé dans lequel la figure 1 représente schématiquement le moteur à combustion interne avec le système d'amenée de mélange carburantair selon l'invention à la chambre de combustion principale et à la chambre de combustion auxiliaire, lorsoue l'organe de réglage de puissance du moteur à combustion interne est fermé' réglage du mélange carburant-air destiné à la chambre de combustion auxiliaire étant effectué par une pompe d'injection mécanique et le réglage quantitatif et qualitatif du mélange carburant-air destiné à la chambre de combustion auxiliaire par une installation d'injection non entraînée à dosage d'air, à afflux de carburant continu ;; la figure 2 représente l'enzemble d'amenée du mélange carburant-air pour la chambre de combustion principale,lorsque l'organe de réglage de puissance du moteur à combustion interne est entièrement ouvert, mais la pédale d'accélérateur ne se trouvant pas dans la position de pleine charge la figure 3 représente l'ensemble d'amenée du mélange carburant-air pour la chambre de ccmbustion principale, lorsque l'organe de réglage de puissance du moteur à combustion interne est complètement ouvert et que la pédale d'accélérateur est en position de pleine charge ;; la figure 4 représente schématlquement un moteur à combustion interne comportant l'ensemble d'amenée de mélange aircarburant pour la chambre de combustion principale et la chambre de combustion-auxiliaire selon l'invention , le réglage du mélange carburant-air destiné à la chambre de combustion auxiliaire étant effectué par une pompe d'injection mécanique et le réglage quantitatif et qualitatif du mélange carburant-air destiné à la chambre de combustion principale étant effectué par un carburateur. On a indiqué sur la figure 1, par la référence 1, un moteur à combustion interne dont les culasses 2 comportent chacune une chambre de combustion principale 3 et une chambre de combustion auxiliaire 4. tes chanvres de combustion principales 3 reçoivent le mélange air-carburant pauvre en carburant par un injecteur 5 et une soupape d'admission 6 et les chambres de combustion auxiliaires 4 cul sont reliées aux cam- bres de combustion principales 3 par une section de canalisation 7 aux chambres de combustion principales 3, un mélange carburant-air riche en carburant par un injecteur 8 .Les injecteurs 8 reçoivent dans tous les domines de charge (pour tous les régimes) du moteur à combustion interne un mélange carburant-air de quantité constante et de composition constante, de façon connue, grâce a une pompe d'injection mécanique 9. Cette alimentation en mélange carburant-air est représentée par les conduites d'amenée de carburant représentées en traits mixtes 10. Le dosae du mélange carburant-air pour les chambres de combustion principales est effectué par une installation d'in- Section non entraînée a dosae d'air 11 connue à a:: de carburant continu. t' installation d'injection 11 comprend un doseur de quantités d'air 13 coopérant avec un diviseur de quantités de carburant 12 qui coopère avec l'air de combustion provenant du filtre à air 14. 'air de combustion passe, après le doseur 13, par exemple dans une hotte de liaison 15, dans un tuyau 18 contenant un clapet d'étranglement (ou papillon des gaz) 17 immobilisé en rotation sur l'arbre 16 et dans les tubes d'aspiration séparés 19 dans lesquels le carburant est injecté selon la quantité d'air dosée.Par rapport à cette installation d'injection 11 connue, le mode d'exécution reprsenté comporte encore un disque à came 20 supplémentaire et un disque à glissière 21 qui sont immobilisés en rotation sur Ia tige 22 de la pédale d'accélérfteur 34 représentée en traits mixtes. le disque à glissière 21 est relié par un coulisseau 24 guidé dans une glissière 23 du disque 21 à la tige 16 du clapet d'étranglement 17 sur laquelle il est immobilisé en rostation Le dis eue à came 2C coopère avec une soupape de pression de commande 25 connue dans les installations d'injection de ce type par ses surfaces de guidage 26 et 27, la surface de guidage 27 présentant par rapport à l'arbre 22 une distance plus faible oue la surface de guidage 26.La soupape de commande 25 comporte un diaphragme 29 soumis à l'action d'un ressort, coopérant avec un tuyau 2E, ainsi Qu'un tuyau 30 Le tuyau 28 coopère .par une conduite de retour 31 sans pression représentée en traits mixtes avec le réservoir a carburant non représenté et le tuyau 50 par une conduite de pression de commande 32 également représente en traits mixtes avec le diviseur de quantités de carburant 12. Les injecteurs 5 recoi- vent du carburant du diviseur de quantités de carburant 12 par des conduites d'amenée de carburant 33 représentées en traits mixtes. Le dispositif selon l'invention fanctionne ae la façon suivante. Lorsque le moteur tour@e a vide (ligure 1) , la soupape de pression de commande 23 ësl ouverte de la valeur a, la section d'ouverture sur le tuyau 28 @tant faible, la pression de commande de l'installation d'i@jection 11 élevée et, pr suite, le mélange envoy@ aux c@ambres de combustion principales 3 pauvre. Lorscuton fait tasser la pédale d'accélérateur 34 dans la position dans leguelle @e clapet d'étranglement 17 a atteint la position représent e sur na figure 2, les disques à came et le disque à glissière tournent également dans le sens de la flèche A, mais la soupape 2@ est encore réglée par la surface de guidage 26. La section d'ouverture sur le tuyau 28 reste de mAeme grandeur par rapport au fonctionnement à vide, de sorte que la pression ae commande de l'installation d'in- jection et le mélange carburant-air destiné aux chambres de combustion principales restent également constants, Si l'on fait passer la pedale d'accélérateur 34 en position de pleine charge, le disque à glissière 21 et le disque à came 20 passent, en tournant, dans la position représentée sur la figure 3, le clapet d'étranglement 17 restant dans la position représentée sur la figure 2 en raison de la conformation de la glissière 23. Par contre, la surface de guidage 27 active dans cette position du disque à came augmente la distance entre le diaphragme 29 et le tuyau 28 à la valeur b et la section droite d'ouverture du tuyau 28 augmente. Par suite, la pression de commande de l'installation d'injection 11 diminue de façon connue et, par suite, le mélange air-carburant destiné aux chambres de combustion principales 3 s'enrichit.Le mélange air-carburant destiné aux chambres de combustion auxiliaires reste constant dans tous les domaines de charge du moteur à combustion interne 1, comme on l'a déjà mentionné0 On a représenté, sur la figure 4, le moteur à combustion interne 1 décrit en regard de la figure 1, le réglage du mélange carburant-air destiné aux chambres de combustion auxiliaires 4 étant effectué, de façon connue, par la pompe a ijection mécanique 9, tandis que l'on prévoit, pour le réglane du mélange carburant-air destiné aux chambres de combus- tion principales 3, un carburateur qui est relié par une ligne de commande électrique 36 à un dispositif de commande 37, et à partir duquel le mélange carburant-air passe dans les chambres de combustion principales ,, par l'intermédiaire des conduites d'amenee de carburant 38. sur la tige 22 la pédale d'accélé- rateur 34 est immobilisé en rotation, un levier de contact 41 relié par des conduites de commande 39 ou 40 avec le carburateur 35 ou respectivement avec le dispositif de commande 37. le levier de contact 41 coopère avec un pont de contact 42. net exemple d'exécution de l'invention fonctionne de la façon suivante. Lorsque le moteur 1 fonctionne à vide, la pédale d'accélérateur 34 a la position désignée par a. te mélanbe carbu- rant-air envoyé par le carburateur aux chambres de combustion principales 3 est pauvre. Lorsqu'on fait passer la pédale d'ac accélérateur 34 dans la position désignée par b, représentée en traits mixtes, l'organe de réglage de puissance 17 du moteur à combustion interne passe en tournant dans la position repré sensée sur la figure 2. Le mélange carburant-air destiné aux chambres de combustion principales 3 reste encore pauvre, seule la quantité de mélange carburant-air est enrichie de façon connue par le carburateur.Lorsqu'on fait passer la pédale d'accélérateur 34 dans la position représentée en traits mixtes , correspondant à la pleine charge et désignée par c, le levier de contact 41 coopère avec le pont de contact 42, de sorte que le dispositif de commande 37 est actionné par l'intermédiaire de la conduite de commande 40. Celle-ci agit sur le carburateur 35 par l'intermédiaire de la conduite de commande 36 de telle facon que celui-ci provoque, dans le domaine du levier de pédale d'accélérateur allant de b à c,la position de l'organe de réglage de puissance restant constante (fig. 2) un réglage qualitatif du mélange carburant-air destiné aux chambres de combustion principales 3. Dans ce cas; l'agencement de commande 37 peut fonctionner, de façon appropriée,électriquement,hydrauliquement ou pneumatiquement. R E V E N D I C A T I O N S 1. Moteur à combustion interne a quatre temps, à allumage externe, à compression du mélange, à séparation de charge, dans lequel la plus grande partie de la charge est envoyée par au moins une soupape d'admission, sous la forme dtun mélange carburant-air pauvre en carburant à une chambre de combustion principale et le reste de la charge, sous la forme d'un mélange carburant-air riche en carburant, par un injecteur, directement à une chambre de combustion auxiliaire, caractérisé en ce que le mélange carburant-air riche en carburant envoyé dans les chambres de combustion principales 4 est sensiblement constant dans tout le domaine de charge du moteur à combustion interne (1) et en ce que le mélange carburant-air pauvre en carburant est envoyé à la chambre de combustion principale (3) dans le domaine de charge inférieur du moteur à combustion interne (1) avec un réglage quantitatif et-dans le domaine de charge supérieur du moteur à combustion interne (1) avec un réglage qualitatif. 2. Moteur selon la revendicaton l,caractérisê en ce que le réglage du mélange carburant-air destiné à la chambre de combustion auxiliaire 4 est effectué par une pompe d'injection mé- cantique (q), et le réglage quantitatif et qualitatif du mélange carburant-air destiné à la chambre de combustion auxiliaire (3) par une installation d'injection (11) sans entratnement à dosage d'air à afflux de carburant continu. 3. Moteur selon les revendications 1 et 2, dans lequel l'installation d'injection sans entraînement à dosage d'air comporte un doseur de quantités d'air coopérant avec un dlvi- seur de quantités de carburant, et le diviseur de quantités de carburant est réglé, entre autres, par une pression de commande sur laquelle peut agir un disque à came, caractérisé en ce que le réglage quantitatif du mélange air-carburant dans la chambre de combustion principale (3) est effectué par le doseur de quantités d'air (13) et le diviseur de quantités de carburant (12), et le réglage qualitatif au mélange air-carburant dans la chambre de combustion principale (3) par un disque à came (20) actionné par la pédale d'accélérateur (34) qui règle indépendamment du doseur d'air 13, par l'effet de la pression de commande de l'installation d'injection (11), le diviseur de quantités de carburant (12). 4. Moteur selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce @ue le réglage quantitatif du mélange air-carburant dans la chambre de combustion principale (3) est effectué dans un domaine de charge allant de la fermeture à l'ouverture complète de 11 organe de réglage de puissance (17) du moteur (i), et en ce que le réglage qualitatif du mélange carburant-air dans la chambre de combustion principale (3) a lieu lorsque l'organe de réglage de puissance (17) est entièrment ouvert, par l'intermé diaire du cîscue à came actionné par la pédale d'accélérateur (34), par er@ @@@ @ent ultérieur de la pédale d'accélérateur (34). 5. Moteur selon les revendications 3 et 4 , caractérise en ce eue le disque à came (20) est immobilisé en rotation avec un disque à glissière (21) comportant une glissière (23) sur la tige (22) de la pédale 71 accélérateur (34), le disque (21) étant, pour régler l'ouverture de l'organe de réglage de puissance, relié à la tige (16) de 11 organe de réglage de puissance (17) par un coulisseau (?4) guidé dans la glissière (23) du disque (21) et immobilisé en rotation sur la tige 16 de l'organe de réglage de puissance (17), et le disque à came (20) coopérant avec une soupape de réglage (25) sur laquelle agit la pression de commande de l'installation d'injection (11). 6. Moteur selon les revendications n à 5, caractérisé en ce que le disque à came (20) est conformé de telle façon que , dans le domaine de charge du moteur à combustion interne (1) correspondant au réglage quantitatif du mélange carburant-air, la soupape de réglage (25) est moins ouverte que dans le domaine de charge du moteur à combustion interne (1) correspondant au réglage qualitatif du mélange carburant-air, de sorte que, dans le domaine de charge du moteur à combustion interne (1) à réglage ge quantitatif du mélange carburant-air, la quantité de carbu rant est augmentée, la auantité d'air restant sensiblement constante. 7. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réglage du mélange carburant-air destiné à la chambre de combustion auxiliaire est effectué par la pompe d'injection mécanique (9) et le réglage quantItatif et qualitatif du mélange carburant-air destiné à la chambre de combustion principale (3) par un carburateur (35). 8o Moteur selon les revendications 1 et 7 , caractérisé en ce au'au carburateur est rattaché un dispositif de commande (37) qui effectue le réglage quantitatif' du mélange carburantair dans la chambre de combustion principale 3 dans un domaine de charge allant de la fermeture à ltouverture complète de l'organe de réglage de puissance (17) du moteur à combustion interne (1) et le réglage qualitatif du mélange carburant-air dans la chambre de combustion auxiliaire (3), lorsque l'organe de réglage de puissance (17) est entièrement ouvert, par l'intermédiaire d'un dispositif d'actionnement (47) coopérant avec la pédale d'accélérateur (34), par un enfoncement ultérieur de la pédale d'accélérateur (34). 9. Moteur selon les revendications 7 et 9 , caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement (43) est formé par un levier de contact (41) immobilisé en rotation sur la tige (22) de la pédale d'accélérateur (54) et un pont de contact (42) coopérant avec lui.