Brevet FR2460392A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne les moteurs à combustion interne et a notamment pour objet un procédé d'aménagement d'un moteur à plusieurs compartiments et pistons rotatifs. Il est plus avantageux d'aménager conformément au procédé proposé les moteurs à combustion interne à pistons rotatifs utilisés notamment sur les moyens de transport. On connait un moteur multicylindrique à combustion interne, suivant lequel on met hors jeu une partie des cylindres et on démonte leurs bougies d'allumage pour obtenir une puissance plus faible. Par l'intermédiaire des orifices destinés aux bougies, on relie les cavités des cylindres à un filtrez à air. Le fonctionnement décrit ci-dessus concerne les moteurs combustion interne multicylindriques à pistons. Dans un tel moteur à combustion interne, lorsqu'une partie des cylindre sont constamment au repos, il s'avère impossible de varier en souplesse la puissance à l'arbre de sortie en fonction des régimes de rotation et de charge du moteur. En outre, le nombre de cylindres restés en action développent de faibles puissances indiquées aux régimes de marche à vide et de charges partielles. A son tour, cela augmente la consommation de combustil et le taux de toxicité des gaz d'échappement. On connaît un groupe de moteurs à combustion interne à pistons rotatifs, reliés cinématiquement entre eux afin d'augmenter la valeur du couple à l'arbre de sortie. Chaque moteur de ce groupe a un canal d'adiEEknriE àunoileciur d'admissioz commun, que l'on peut obturer au moyen d'une valve d'étranglement ou papillon Le canal d'admission de chacun des moteurs à piston rotatif est muni d'une valve d'étranglement. Il comporte aussi un régulateur de vitesse de rotation lié cinématiquement à l'arbre de sortie qui, à son tour, est lié cinématique ment aux valves d'étranglement ou papillons des canaux d'échappement. Lorsque la vitesse de rotation de l'arbre de sortie augmente, ce régulateur de vites ouvre la valve d'étranglement du canal d'échappement d'un des moteurs et fen la valve d'étranglement du canal d'échappement de l'autre moteur.Le groupe constitué de ces moteurs est d'une organisation compliquée, présente un encombrement relativement grand et ne peut pas être monté sur les moyens de transport. On connaît un moteur à combustion interne à deux compartiments et pistou rotatifs, dans lequel l'admission du mélange combustible - air est assurée par le carburateur. L'alimentation en combustible des compartiments du moteur consiste à amener dans chaque compartiment du moteur la quantité requise de combustible suivant le régime de charge du moteur. Pendant le fonctionnement d'un tel moteur, le combustible arrive dans tous les compartiments tant aux régimes de charges nominales qu'aux régimes de marche à vide et de charges partielles. Cela aboutit à une consommation élevée de combustible et à sa combustion non efficace aux régimes de marche à vide et de charges partielles. On s'est donc proposé de mettre au point un moteur à combustion interne à plusieurs compartiments et pistons rotatifs, aménagé de façon que le combustible soit amené dans les compartiments du moteur de façon à être brillé efficacement à tous les régimes de fonctionnement, tout en réduisant sa consommation au minimum. Ce problème est résolu gracie à un procédé d'aménagement d'un moteur à combustion interne à plusieurs compartiments et pistons rotatif, du type dans lequel le combustible est amené séparément dans chaque compartiment, caractérisé, selon l'invention, en ce qu'une partie des compartiments sont isolés du système d'alimentation en combustible aux régimes de marche à vide et de charges partielles, et que dans les compartiments restés en action, à la quantité de combustible correspondant à un régime de charge donné est ajoutée une quantité de combustible suffisante pour compenser ou surmonter les pertes mécaniques dans les compartiments isolés du système d'alimentation en combustible. I1 est rationnel d'augmenter l'amenée de combustible dans les compartiments en action dans une proportion d'environ 40 à 70 par rapport à la quantité de combustible indispensable pour le régime de charge considéré. L'augmentation de la quantité de combustible dans les limites qui viennent d'être indiquées permet de compenser totalement les pertes mécaniques dans les compartiments isolés du système d'alimentation. Dans le cas d'un moteur à combustion interne à carburateur, il est non moins rationnel que l'isolement d'une partie des compartiments du système d'alimentation en combustible soit accompagné de leur séparation du système d'échappement des gaz d'échappement. Le fait que les compartiments soient isolés du système d'alimentation et du système d'échappement des gaz d'échappement permet de réduire les pertes de pompage dans le moteur, c'est-à-dire les pertes ayant lieu à l'aspiration de l'air et à sa compression dans les chambres de travail quand le système d'alimentation est coupé, et d'abaisser ainsi la consommation de combustible. Dans le cas d'un moteur à combustion interne à injection directe de combustible, il est aussi rationnel que l'isolement d'une partie des compartiments du système d'alimentation en combustible s'accompagne de l'ouverture simultanée et totale des canaux d'admission d'air dans ces compartiments et des canaux d'échappement des gaz brillés desdits compartiments. L'ouverture totale des canaux d'admission d'air et de ceux d'échappement des gaz brûlés permet d'égaliser la pression dans toutes les chambres de travail séparées du système d'alimentation en combustible des compartiments du moteur, et d'abaisser, par cela même, lesdites pertes de pompage dans le moteur, ce qui permet de réduire la consommation de combustible. L'aménagement proposé du moteur à combustion interne à plusieurs compartiments et pistons rotatifs assure dans le moteur en fonctionnement la combustion la plus efficace du combustible dans les compartiments en action du moteur. La séparation d'une partie des compartiments du système d'alimentation en combustible est partieulièrement avantageuse dans le cas où on doit faire passer le moteur en régime de marche avide ou en régime de charge partielle. La quantité accrue de combustible admise dans les compartiments en action du moteur est calculée de fanon à surmonter ou compenser additionnellement les pertes mécaniques et de pompage dans les compartiments menés non actiis cette quantité augmentée de combustible permet de surmonter ces pertes, d'élever le taux de remplissage des chambres de combustion des compartiments a action et accroître par cela même l'efficacité de la combustion du mélange combustible-air en faisant fonctionner les compartiments à un régime de charge plus élevée et, par conséquent, d'abaisser le taux de toxicité des gaz d'échappement. En comparaison du fonctionnement des moteurs connus, le moteur aménagé conformément à I'invention permet de diminuer de 30 à 60 la consommation globale de combustible aux régimes de marche à vide et de charges partielles et d'abaisser les teneurs en CO et CH des produits de combustion à ces régimes. En outre, il permet d'améliorer l'organisation du processus de combustion, ce qui est lié au taux élevé de remplissage de la chambre de combustion, et d'éliminer les ratés possibles d'allumage de la charge de combustible. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion interne à deux compartiments et pistons rotatifs, suivant l'invention - la figure 2 représente les abaques de variation de la consommation horaire de combustible en fonction de la vitesse de rotation des moteurs au régimes de marche à vide. Le procédé d'aménagement de moteurs, objet de l'invention, du type dans lequel le combustible est amené séparément dans chaque compartiment, consiste en ce que, aux régimes de marche à vide et de charges partielles, ou isole du système d'alimentation en combustible un nombre approprié de compartiments, tandis que dans les compartiments restant en action on ajoute à la quantité de combustible correspondant à un régime de charge donné une quantité suffisantepour surmonter ou compenser les pertes mécaniques dans les compartiments séparés du système d'alimentation en combustible. La quantité de combustible amenée dans les compartiments en action est augmentée de préférence dans un proportion d'environ 40 à 70%. Le mode de fonctionnement proposé va d'abord être décrit d'une faSon plus détaillée à l'aide d'un exemple concret de moteur à combustion interne à deux compartiments et pistons rotatifs, étant bien entendu, toutefois, que l'invention peut s'appliquer à des moteurs comportant un nombre quelconque de compartiments et pistons. Le moteur à pistons rotatifs comprend deux compartiments 1 et 2 séparés l'un de l'autre (figure 1). Dans chaque compartiment, sur un arbre excentrique 3 commun aux compartiments 1 et 2 sont montés des pistons rotatifs 4 et 5, respectivement. Les pistons rotatifs 4-et 5 se trouvent dans les chambres formées respectivement par les surfaces trochoidales 6 et 7 des stators 8 et 9 et par flasques ou analogue (non représentés) du moteur. Chaque compartiment du moteur a une ouverture d'admission du mélange combustible-air et une ouverture d'échappement pour la sortie des gaz brûlés. A ces ouvertures sont reliés respectivement les canaux d'admission 10 et li et les canaux d'échappement 12 et 13. Les canaux d'admission 10 et d'échappement 12 du compartiment 1 sont respectivement dotés de valves telles que des volets ou papillons 14 et 15 destinés à obturer ces canaux. Les canaux 11 et 13 du compartiment 2 sont constamment ouverts. Pour mettre au repos le compartiment 1 aux régimes de marche à vide ou de charges partielles constituant au maximum, par exemple, 25% des charges nominales, on l'isole du système d'alimentation en combustible en obturant le canal d'admission 10 par l'intermédiaire du volet ou analogue 14. En même temps on obture le canal d'échappement 12 au moyen du volet 15, en réduisant ainsi les pertes de pompage du moteur. Les volets 14 et 15 sont reliés cinématiquement par des leviers respectifs 16, 17 et 18 à un mécanisme d'exécution 19 qui, en fonction de la vitesse de rotation "n" du moteur et de la charge "N", débite un signal pour la mise au repos du compartiment 1 autrement dit, il envoie un signal d'obturation des canaux d'admission 10 et d'échappement 12 au moyen des volets 14 et 15.Le combustible est amené depuis le carburateur multiple corps (ou à chambres multiples) 20 commandé par une pédale d'accélérateur 21. Lorsque le moteur est au régime de marche à vide, on augmente de préférence d'environ 40 la quantité de combustible arrivant dans le compartiment 2 restant en action, cette proportion étant celle nécessaire pour surmonter les pertes mécaniques dans le compartiment 1 mis au repos à cet effet, on tourne le papillon du carburateur 20 en le déplaçant de sa position initiale et en augmentant par cela même la quantité de mélange combustible-air arrivant dans le compartiment 2. En cas de fonctionnement en régime de charge partielle, on augmente dans une proportion d'environ 40 à 70 la quantité de combustible arrivant dans le compartiment 2 ladite proportion dépendant de la charge. Le procédé, objet de l'invention, est aussi applicable aux moteurs à combustion interne à injection directe de combustible dans la chambre de combustion. Lorsque le moteur passe au régime de marche à vide ou de charges partielles, l'alimentation en combustible d'une partie des compartiments cesse. Les volets d'étranglement de ces compartiments s'ouvrent totalement et ceux-ci ne reçoivent plus que de l'air. Les autres compartiments reçoivent une quantité supplémentaire de combustible (environ 40 à 70%) et développent des puissances indiquées accrues. Alors la charge des compartiments en action augmente, leurs volets d'étranglement sont ouverts comme en régime de fonctionnement nominal, ce qui aboutit à une diminution des pertes de pompage des compartiments en action et, par conséquent, à une diminution des pertes mécaniques. Le coefficient de gaz résiduels diminue et le processus de combustion s'améliore dans les compartiments en action grâce à l'augmentation de la quantité de combustible amenée dans ceux-ci.La diminution des pertes mécaniques, l'amélioration du processus de combustion et de son efficacité permettent d'élever l'économie totale et de diminuer la toxicité des gaz d'échappement du moteur aux régimes de marche à vide ou de charges partielles. Si le mode de fonctionnement proposé est utilisé sur un moteur à combustion interne à trois compartiments et pistons rotatifs, on sépare deux des compartiments d'avec le système d'alimentation en combustible dans le cas du régime de marche à vide et, en fonction de la charge du moteur, on peut séparer un ou deux compartiments dans le cas du régime de charges partielles. Ci-dessous est décrit le fonctionnement d'un moteur à combustion interne à deux compartiments et pistons rotatifs alimenté par carburateur. En régime de fonctionnement en charge, les deux compartiments i et 2 du moteur fonctionnent. Les volets ou analogues 14 et 15 du compartiment 1 sont totalement ouverts et le combustible provenant du carburateur 20 arrive dans les compartiments 1 et 2 par les canaux d'admission 10 et 11. Lorsque le moteur passe au régime de marche à vide ou de charge partielle, le mécanisme d'exécution 19 reçoit du régulateur de vitesse de rotation "n" et du transmetteur de puissance "N" un signal d'isolement du compartiment 1. D'après ce signal, le système de leviers 18, 16 et 17 fait tourner les volets 14 et 15, qui obturent les canaux d'admission 10 et d'échappement 12 du compartiment 1. En même temps, en agissant sur la pédale d'accélérateur, on fait tourner le papillon du carburateur multiple corps 20 en le mettant dans la position nécessaire pour augmenter dans une proportion d'environ 40 à 70 le débit de combustible arrivant dans le compartiment 2 par le canal d'admission 11. On a appliqué le procédé d'aménagement faisant l'objet de l'invention à un moteur à deux compartiments et pistons rotatifs d'une puissance de 140 ch. Les performances de ce moteur en fonctionnement ont été les suivantes : l'économie de combustible aux régimes de marche à vide et de charges partielles à atteint 30 à 60 de la consommation des moteurs connus du même type, fonetionnant d'une manière classique ; la toxicité des gaz brûlés (d'après leur teneur en CO et CH) a considérablement diminué. Le procédé proposé est très efficace lorsqu'il est appliqué aux moteurs à pistons rotatifs montés sur les automobiles exploitées dans les conditions urbaines et qui, la moitié du temps, fonctionnent aux régimes de charges partielles et de marche à vide. La figure 2 représente les courbes de consommation G de combustible en fonction de la vitesse de rotation "n" en marche à vide. La courbe A caractérise un moteur à deux compartiments et pistons rotatifs fonctionnant d'après le mode connu. La courbe B caractérise le moteur à deux compartiments et pistons rotatifs aménagé conformément à l'invention. Comme on le peut voir, le procédé proposé permet d'économiser le combustible à tous les régimes de rotation. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisatiot décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé d'aménagement d'un moteur à combustion interne à plusieurs compartiments et pistons rotatifs du type consistant à admettre le combustible séparément dans chaque compartiment du moteur, caractérisé en ce qu'aux régimes de marche à vide et de charges partielles une partie des compartiments sont isolés du système d'alimentation en combustible, et en ce que dans les autres compartiments continuant à fonctionner la quantité de combustible correspondant à un régime de charge donné est augmentée d'une quantité suffisante pour surmonter ou compenser les pertes mécaniques dans les compartiments qui ont été isolés du système d'alimentation en combustible. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'admission de combustible dans les compartiments continuant à fonctionner est augmentée d'environ 40 à 70% par rapport à la quantité de combustible indispensable, au régime de charge considéré, pour le fonctionnement de tous les compartiments. 3. Procédé conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans un moteur à combustion interne à carburateur, l'isolement d'une partie des compartiments du système d'alimentation en combustible s'opère simultanément avec leur séparation du système d'échappement des gaz brûlés. 4. Procédé- -conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans les moteurs à combustion interne à injection directe du combustible l'isolement d'une partie des compartiments du système d'alimentation en combustible s'opère simultanément avec l'ouverture complète des canaux pour l'admission d'air dans ces compartiments et la sortie des gaz brûlés de ces compartiments. 5. Dispositif formant moteur à combustion interne à au moins deux compartiments et pistons rotatifs, comportant application du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, et utilisant notamment des volets, papillons ou valves analogues associés à l'un des compartiments et reliés einématiquement à un mécanisme d'exécution sensible à la vitesse de rotation ciàla charge.