Brevet FR2439300A1 — publié le 19800516

La présente invention concerne tous les secteurs de la construtiondes moteurs à explosion ou à combustion interne. I1 est bien connu que ces moteurs - ont un rendement et une puissance relativement faibles,en raison notamment d'un remplissage qui décroit avec l'augmentation de la vitesse de rotation; - qu'ils font un bruit d'échappement qui domine tous les autres bruits qu'ils émettent,s'ils ne sont pas munis d'un dispositif antibruit,lequel concourt à diminuer le rendement; - qu'ils sont polluants (en particulier les moteurs à explosion,faute d'une combustion complete du carburant); - que l'adjonction d'un compresseur permet d'augmenter le rendement et la puissance,mais les dispositifs employés sont délicats et souvent gros consommat-eurs eux-mêmes d'énergie. Les gaz compressés doivent être refroidis avant leur admission au cylindre. L'invention vise à obtenir dans les moteurs à 4 temps un remplissage complet des cylindres - et même une surpression si on le désire quelle que soit la vitesse de rotation du moteur, en vue d'un meilleur rendement et donc d'une économie de carburant,à puissance égale. Subsidiairement,elle conduit à l'absence naturelle de bruit d'échappement si on renonce à la surpression,et à une moindre pollution par oxyde de carbone. En appelant g le rapport C des chaleurs spécifiques à pression et à volume constant,on sait que le travail produit par la détente adiabatique d'une masse de gaz (c'est pratiquement le cas dans un moteur au delà d'une certaine vitesse) a pour expression: P' V' - P V W = g -1 D'autre part P' V'g= p V g et V' est plus petit que V On a donc avantage à détendre dans un grand volume jusqu'à la pression atmosphérique si possible. Exemple : Pour g = 1,30 ; P' = 50kg; V' = 1 et un rapport vrai de compression V 8 8, le calcul montre que le travail de détente est 77 V p our le moteur de conception normale et qu'il serait 99, soit 28% de mieux si la détente s'était effectuée jusqu'à la pression atmosphérique (peu diffé,,ente de Ikg) dans un volume V tel que Y = 20,25 soit 2,25 fois le rapport de compression théorique qui est sensiblement 9 pour 1. Mais à grande vitesse,le moteur normal se remplit incomplétement et P' nbst plus 50kg mais 35 kg par exemple et V tombe à 54. Si l'on trouve le moyen,dans un moteur à détente compléte,d'assirer toujours le remplissage optimum,le calcul montre que l'on obtient W=54 pour un tel moteur si sa cylindrée est supérieure de moins d'un tiers à celle du moteur normal,avec une chambre de compression qui n'est égale qu'a 0,55 de celle de ce moteur. Ce moyen est le suivant: IO) mettre le carburateur ou l'air extérieur en communication, par une soupape commandée( ce peut être par le même mécanisme que la soupape d'échappement: came,etle cas échéant,poussoir et tige de culbuteur) avec une chambre de prè-admission elle-même en communication avec le cylindre par la soupape d'admission normale; 20) après fermeture de la soupape de pré-admission,ouverture de la soupape d'admission. Le gaz ou l'air de répartit dans le volume "chambre de prè-admis- sion + cylindre". Il est aisé,par la simple application de la loi de ARIOTT,de calculer le volume de la chambre de pré-admision de telle manière que la masse de gaz enfermée dans le cylindre après fermeture de la soupape d'admission,présente les mêmes caractéristiques de pression et de température en fin de compression que dans le moteur normal pleinement alimenté ( 50kg dans l'exemple précédent). 30) Mais à grande vitesse de rotation,ce remplissage du cylindre par simple transfert pourrait aussi être incomplet. I1 faut donc prévoir un transfert plus important au fur et à mesure que la vitesse de ro tatiotaugmente. Pour celà,deux voies s'offrent a) maintenir plus ou moins ouverte la soupape de pré-admis- sion pendant le transfert par tout système que l'on veut (exemple cale présentant une épaisseur variable qui se déplace entre queue de soupape et came ou culbuteur,ou bien écrou borgne et denté se vissant et se dévissant sur la queue de soupape et manoeuvré par une crémaillère,cette dernière se déplaçant en fonction dc la vitesse de rotation sous l'effet d'unc commande mécanique,électrique,électronique ou pneumatique). b) prévoir une chambre de prè-admission de volume variable en fonction de la vitesse (exemple: l'une des parois est constituée par un piston se déplaçant en fonction de la vitesse sous l'effet d'une commande mécanique,électronio,ue,électrique ou pneuratique-Voir dessin). Dans les deux cas,on peut aller au delà d'un remplissage normal et passer au stade de la surpression. L'inconvénient et que le moteur redeviendra bruyant à l'échappement et il sera nécessaire de recourir à nouveau à un dispositif anti-bruit avec toute la nuisance qui en découle. Mais on augmentera le rendement et la puissance du moteur et ce dernier avantage permettra, pour une puissance maximum souhaitée,de diminuer encore le volume de la cylindrée et de la chambre de compression. C'est ainsi que dansl'exemple exposé plus haut,si la surpression permet d'atteindre une pression de 60kg au lieu de 50,on obtiendra le travail W = 54 avec un moteur à chambre de pré-admission de cylindrée inférieure à celle du moteur normal de base et une chambre de compression égale à moins de 40% de celle de ce moteur de base. En définitive,l'invention permet bien à une puissance maximum identique de cnnstruire des moteurs de cylindrée sensiblement égale, voire inférieure,à celle des moteurs actuels,mai avec une économie très sensible de carburant et sans bruit dtéchappement si on ne recherche pas la surpression. En outre,la double vaporisation/évaporation du carburant,qui résulte de la double dépression(carburateur/pré-admission puis préadmission/cylindre)est un facteur de Reillcure combustionet,par conséquent,de moindre production d'oxyde de carbone dans les moteurs à explosion. Il faut aussi noter l'auto-refroissement important qui provient notamment de la dépression de transfert , ainsi que de la basse température des gaz d'échappement (inférieure de 2500 environ à celle existant à l'ouverture de l'échappement dans un moteur normal). I1 faut enfin noter que le facteur encombrement de la chambre de pré-admission est atténué par le fait que cette chambre paut prendre n'importe quelle forme. REVENDICATIONS. I- Disposition consistant à faire passer les gaz carburés (ou l'air. pour les moteurs à injection directe)avant admission dans le cylindre, dans une chambre de pré-admis-ion complétée par un dispositif permettant de régler la quantité de gaz (ou d'air) admise en fonction de la vitesse de rotation du moteur. 2- Disposition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif permettant de régler la quantité de gaz (ou d'air) admise en fonction de la vitesse de rotation du motcur,comprend une calc d'épais seur variablc placée entre la queue de la soupape de pré-admission et. la came ou le culbuteur commandant l'ouverture de cette soupape. 3- Disposition selon la revendication X, caractérisée par le fait que le dispositif permettant de régler la quantité de gaz (ou d'air) en fonction de la vitesse de rotation du moteur comprend une pièce qui se visse et se dévisse sur la queue de la soupape de pré-admission,pour augmenter nu diiinuer la longueur de cette queue. 4- Disposition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif permettant de régler la quantité de gaz (o d'air),en fonction de la vitesse de rotation du moteur est basé qur la variation di volume de la chambre de pré-admission.