Brevet FR2359987A1 — publié le 19780224

La présente invention concerne un moteur à allumage par compression du type dans lequel du combustible liquide est injecté dans un volume de précombustion du moteur, ce volume étant mis en communication par intermédiaire d'un passage avec le cylindre respectif du moteur. On sait que de tels moteurs ont un démarrage difficile et qu'il est nécessaire de prévoir dans le volume de précombustion une certaine forme de dispositif d'aide au démarrage, chauffé électriquement, pour faciliter ce démarrage. La difficulté rencontrée avec la plupart des modes de réalisation d'organes d'aide au démarrage est qu'ils-doivent autre alimentés pendant un certain temps avant de tenter de faire démarrer le moteur pour permettre à la surface de cet organe qui est exposée dans la chambre de combustion d'ail teindre la température convenable. Après que le moteur a démarré, ils peuvent être coupés et le moteur continuera à tourner, On connait des organes d'aide au démarrage dans lesquels le chauffage de la surface est pratiquement instantané et cet organe peut être alimenté pendant la même durée que le démarreur du moteur. Cependant, une fois que le moteur a démarré, si la température est particulièrement basse, il peut caler de sorte que le démarreur doit être actionné à nouveau.On pense que ceci est du au fait que les organes d'aide au démarrage dont la surface s'échauffe rapidement ont une inertie thermique très faible et se refroidissent par conséquent très vite si on les compare aux organes dont la surface nécessite un certain temps pour atteindre sa température convenable. Cette dernière forme d'aide au démarrage peut par conséquent continuer à fournir de la chaleur à la chambre de combustion après que son alimentation ait été coupée, ce qui tend à empêcher le calage du moteur, sauf dans des conditions de démarrage particulièrement difficiles, Le but de cette invention est de fournir un moteur du type précité sous une forme particulièrement simple et commode. Elle a pour objet un moteur à allumage par compression, du type indiqué en tête de ce mémoire et caractérisé notamment en ce qu'il comprend un organe électrique d'aide au démarrage comportant une surface exposée dans un volume de précombustion du moteur, cette surface étant chauffée pratiquement instantanément lorsque l'organe est relié à une source de courant électrique, un commutateur étant prévu pour relier cet organe d'aide au démar- rage à une source de courant électrique lorsque le démarreur du moteur est alimenté, ainsi que des moyens pour retarder la coupure de l'alimentation de l'organe d'aide au démarrage pendant un certain temps après que cet organe ait été relié à la source. L'invention va etre décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en coupe latérale d'une partie de la culasse d'un moteur à allumage par compression - et les Fig. 2 et 3 montrent deux circuits électriques permettant de commander le fonctionnement d'un dispositif d'aide au démarrage faisant partie du moteur. En se référant à la Fig. 1 du dessin, on peut voir un moteur Diesel du type à injection indirecte et comprenant un bloc cylindre 10, une culasse 11 fixée au bloc d'une façon classique,une chemise 12 de cylindre maintenue en position dans le bloc par la culasse et un piston 13 coulissant dans cette chemise. La culasse 11 délimite un volume 14 de précombustion et ce volume est relié par un passage 15 à des volumes relativement plus faibles délimités entre la culasse et le piston.Le passage 15 est forme dans une pièce 16 rapportée dans la culasse. Un injecteur 17 est agencé de façon à projeter du combustible dans le volume 14, cet injecteur étant alimenté en combustible liquide à partir d'une pompe d'injection, de façon connue. L'agencement est tel que lorsque du combustible est fourni au volume précite, l'allumage du combustible se produit dans ce volume et les gaz résultant de la combustion traversent le passage 15 pour agir sur la tête du piston.L'utilisation d'un tel volume de précombustion confrère certains avantages au moteur Diesel et à son fonctionnement, par opposition au système dans lequel le combustible est injecté directement dans le cylindre du moteur. Pour faire démarrer un moteur du type à injection indirecte, il est nécessaire de prévoir dans le volume de combustion 14 une surface chauffée et dans l'agencement représenté à la Figure 1, il est prévu un organe 18 d'aide au démarrage, qui comporte un corps 19 et une parti e chauffée 20 dont l'extrémité se trouve dans le volume ou la chambre de combustion. L'aide au démarrage représenté est du type nécessitant une période notable après liaison à une source de courant électrique, pour que la surface de la partie chauffée et en particulier celle qui se trouve dans la chambre de précombustion, atteigne une température convenable de nature à pouvoir faciliter le démarrage du moteur.Dans la version représentée, la partie chauffée est réalisée sous forme dTun tube métallique dans lequel est logé l'élément de chauffage,un matériau isolant vis à vis de l'électricité étant prévu pour isoler cet élément du tube. Un autre type d'organé d'aide au démarrage auquel l'invetion peut être appliquée comporte une partie à peu près tubulaire présentant une extrémité ouverte dans laquelle est reçu l'élément chauffant, Cet élément est enroulé en hélice ou en spirale autour de l'axe du tube, de sorte qu'au moins un côté de cet élément est exposé au volume de combustion. Lorsque l'organe d'aide au démarrage est relié à une source de courant électrique, l'élément chauffant devient pratiquement instantanément incandescent et par conséquent avec ce type d'aide au démarrage l'élément peut être monté en parallèle avec le démarreur du moteur de sorte qu'il n'est alimenté que lorsque ce démarreur est lui-même alimenté. Ceci permet d'éviter le retard nécessaire avec le type d'organe d'aide au démarrage représenté. Avec un organe d'aide au démarrage dans lequel l'élément chauffant devient chaud pratiquement instantanément, cet élément se refroidi t très vite et on a pu constater que par température très basse, le moteur à tendance à caler après son démarrage. De plus, dans de telles conditions de fonctionnement, l'échappement du moteur est très fumeux même si le moteur ne cale pas. La fumée demeure dans la tubulure d'échappement du moteur pendant un certain temps jusqu'à ce que le moteur devienne suffisamment chaud pour que la combustion soit correcte. Même avec le type d'organe d'aide au démarrage représenté sur la Figure 1, il existe encore une tendance à produire de la fumée, et cette production de fumée peut avoir lieu même si l'organe d'aide au démarrage est maintenu alimenté, Pour résoudre le problème du calage, on propose de prolonger la durée pendant laquelle du courant est fourni à l'organe d'aide au démarrage, étant entendu qu'il s'agit alors d'un organe d'aide dont l'élément actif est chauffé pratiquement instantanément après avoir été relié à la source de courant. La façon dont est maintenue l'alimentation de l'élément chauffant est essentielle. Cela peut être réalisé sur une base de temps à partir soit de l'alimentation du démarreur, soit de la coupure de cette alimentation lorsque le moteur a démarré. Ces durées doivent cependant être choisies très soigneusement car, lorsque le moteur tourne, les conditions de température dans la chambre de précombustion sont très strictes. I1 est par conséquent pré férable, lorsque l'alimentation du démarreur est coupée, que l'alimentation de l'élément chauffant de l'organe d'aide au démarrage s'effectue par l'intermédiaire d'une résistance chutrice. Sur la Figure 2 du dessin, on peut voir une borne 21 destinée à être reliée à la borne positive de la batterie d'accumulateur du véhicule, dont la borne négative est reliée de façon classique au châssis de ce véhicule. La home 21 est reliée à l'un des contacts d'un commutateur 22 actionné par un électro-aimant, l'autre contact de ce commutateur étant relié à l'une des bornes du démarreur 23. L'autre borne de ce démarreur est reliée au châssis du véhicule. L'électro-aimant ou la bobine du commutateur 22 a une extrémité reliée au châssis du véhicule et son autre extrémité peut être reliée par un interrupteur 24 à commande manuelle à la borne 21. Le circuit que l'on vient de décrire constitue un circuit classique de démarrage et l'agencement est tel que lorsque l'interrupteur 24 est fermé, les contacts du commutateur 22 sont également fermés pour relier le démarreur à la batterie. Lorsque l'interrupteur 24 est ouvert, l'interrupteur 22 s'ouvre et le démarreur 23 n'est plus alimenté. L'organe d'aide au démarrage est représenté schématiquement en 25 et se trouve relié à un dispositif de commande 26. Ce dispositif de commande comprend deux connexions,l'une avec laborne 21 et l'autre avec un point intermédiaire entre l'interrupteur 24 et la bobine de l'interrupteur 22. Lorsque l'interrupteur 24 est fermé, le dispositif de commande 26 provoque l'alimentation de l'organe d'aide au démarrage 25, le courant étant prélevé directement à partir de la borne 21. Lorsque l'interrupteur 24 est ouvert, le dispositif de commande 26 est agencé de façon à poursuivre l'alimentation du ou de chaque organe d'aide au démarrage pendant un temps prédéterminé. Ce temps peut être compté à partir de l'ouverture de l'interrupteur 24 ou à partir du moment où l'interrupteur 24 est initialement fermé. Une résistance chutrice 27 peut être incorporée entre le dispositif de commande 26 et la borne 21. Cette résistance chutrice 27 est destinée à limiter le courant fourni à organe 25 lorsque le démarreur n'est plus ali menté. La résistance chutrice protège ainsi les organes d'aide au démarrage lorsque la tension de la batterie augmente, au moment où la charge imposée par le démarreur 23 est supprimée. Afin que la tension disponible maximale puisse être fournie à l'organe 25 lorsque le démarreur est alimenté , une liaison supplémentaire indiquée en 28 est prévue entre le dispositif de commande 26 et un point intermédiaire entre l'interrupteur 22 et le démarreur 23. Si on le désire, au lieu que ce soit le dispositif de commande qui introduise un retard, de façon à couper l'alimentation de l'organe d'aide au démarrage un certain temps après que le démarreur ne soit plus alimenté, on peut prévoir un organe détecteur désigné schématiquement en 29 et sensible à la température du moteur, En pratique, le dispositif de commande comporte une certaine forme de minuterie qui agit pour couper l'alimentation des organes d'aide au démarrage dans le cas d'un mauvais fonctionnement du détecteur 29 et des composants associés, ou bien si le moteur refuse de démarrer par exemple à la suite d'un mauvais fonctionnement du système d'alimentation. Le détecteur de température 29 peut être sensible à la température du fluide de refroidissement, à la température de l'huile ou à la température des gaz d'échappement ou bien peut encore être sensible à la température d'une partie métallique du moteur, L'agencement représenté sur la Fig. 3 est très proche de celui représenté à la Fig. 2, avec toutefois les modifications suivantes il comprend un autre dispositif 30 qui fournit un signal de commande au dispositif de commande. Le dispositif 30 peut être un interrupteur qui est actionné lorsque le frein à main du véhicule est desserré ou que le levier de vitesse est amené dans une position d'engagement d'un rapport.L'interrupteur 30 protège ainsi les organes d'aide au démarrage vis à vis de températures excessi ves auxquelles ils pourraient être soumis du fait de l'effet de chauffage combiné dû à la combustion du carburant dans la chambre de précombustion et également au chauffage dû à l'énergie électrique qui leur est fournie. On suppose que l'interrupteur 30 est actionné lorsque l'utilisateur du véhicule augmente l'alimentation en combustible du moteur, ce qui aurait pour effet d'augmenter la température dans la chambre de précombustion. Dans tous les agencements décrits, il est possible de prévoir un autre interrupteur ou commutateur sensible à la température ambiante. Cet autre commutateur a pour effet d'assurer que les organes d'aide au démarrage ne sont pas alimentés lorsque la température ambiante est supérieure à une valeur prédéterminée. Avec un agencement tel que décrit ci-dessus, on a pu obtenir des caractéristiques de démarrage pour un moteur Diesel qui correspondent à celles d'un moteur à essence,même par basse température, tout en assurant simultanément que le moteur ne cale pas après avoir démarré et en maintenant le niveau de fumée dans les gaz d'échappement à une valeur très faible après que le moteur a démarré et jusqu'à ce qu'il atteigne sa température de fonctionnement normale. - REVENDIC:ATIONS - 1 - Moteur à allumage par compression du type dans lequel du combustible liquide est injecté dans une chambre de précombustion du mo teur,qui communique avec le cylindre respectif par l'intermédiaire d'un passage, caractérisé en ce qu'il comprend un organe d'aide au démarrage dont une surface est exposée dans la chambre de précombustion du moteur, cette surface étant chauffée pratiquement instantanément lorsque ledit organe d'aide au démarrage est relié à une source de courant électrique, un commutateur pour relier ledit organe d'aide au démarrage à une source de courant électrique lorsque le démarreur du moteur est alimenté et des moyens pour retarder la coupure entre l'organe d'aide au démarrage et la source pendant une certaine durée après que cet organe a été relié à la source. 2 - Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens maintiennent l'alimentation de l'organe d'aide au démarrage pendant une certaine durée après que ledit commutateur a été fermé. 3 - Moteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens maintiennent l'organe d'aide au démarrage alimenté pendant une certaine durée après que ledit commutateur a été ouvert, à la suite de sa fermeture et du démarrage du moteur. 4 - Moteur suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend une résistance chutrice à travers laquelle le courant est fourni à l'organe d'aide au démarrage lorsque ledit commutateur s'est ouvert et pendant que lesdits moyens maintiennent l'alimentation de l'organe d'aide au démarrage. 5 - Moteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur sensible à un paramètre de fonctionnement du moteur pour fournir un signal auxdits moyens, ce signal indiquant le nomment où l'organe d'aide au démarrage peut ne plus être alimenté, avant expiration de ladite durée indéterminée. 6 - Moteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit détecteur est sensible à la température. 7 - Moteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend d'autres moyens pour fournir un signal auxdits moyens précités, ce signal étant indicatif de 11 instant où le fonctionnement du moteur correspond à une action d'où résulterait une augmentation de l'alimentation en combustible de ce moteur.