Brevet FR2493404A1 — publié le 19820507

i La présente invention concerne un dispositif d'homogénéisation du mélange d'air et d'essence aspiré par un moteur à combusthn interne, capable de provoquer un mouvement de turbulence dans le flux de ce mélange. La tendance actuelle qui consiste à alimenter les moteurs à combustion interne avec des mélange pauvres dans le but de limiter la consommation s'accompagne d'une recherche des moyens aptes à favoriser la combustion, de manière à éviter les gaz îmbr lés et polluants à l'échappe- ment et des pénalisations au niveau des performances des moteurs. Parmi les différentes interventions possibles, celles qui s'avèrent la plus avantageuses sont celles qui tendent à améliorer les caractéristiques du mélange aspiré et en particulier celles qui favorisent la pulvérisation de l'essence en gouttelettes microscopiques de manière à former avec l'air un mélange bien homogène. En plus de favoriser la combustion totale du mélangQ dans la chambre de combustion, un bon brassage de l'essence avec l'aLir permet d'éviter les irrégularités de fonctionnement du moteur d'un cycle à l'autre par suite d'une alimentation inégale due à des dép8ts d'essence sur les parois des conduits d'aspiration ou d'un allumage acciden- tellement décalé par rapport à l'înstant o jaillit l'étincelle sur la bougie. Dans le but de pulvériser l'essence et de la remélanger avec l'air ont été proposés aussi bien des dispositifs à action mécanique qu'à action pneumatique. Les premiers sont généralement dotés de parois fixes convenablement façonnés ou d'éléments mobiles du type à palettes, tandis que les seconds font généralement appel à un jet d'air supplémentaire introduit avec une vitesse élevée dans le conduit d'aspiration. Alors que les dispositifs du premier type ont l'inconvénient d'engendrer des pertes de charge plus ou moins élevées dans le flux de mélange ou d'air qui parcourt le conduit d'aspiration, en particulier dans le cas de débits élevés, ceux du deuxième type ne présentent aucune contre-indication particulière et se révèlent particulière- ment avantageux. Ils demandent seulement, lors du réglage du débit de mélange aspiré par le moteur et du rapport air-essence de ce mélange, que l'on tienne compte du débit d'air supplémentaire qui parvient au moteur. Le but de la présente invention est ceui de réaliser de manière simple un dispositif d'homogénéisation à action pneumatique capable de provoquer une turbulence du mélange d'air et d'essence aspiré par un moteur à com- bustion interne dans lequel les différents conduits d'aspiration qil alimentent les cylindres sont dotés d'un papillon de dosage respectif. Ainsi qu'il est connu, dans les moteurs de ce type, la dépression dans chaque conduit d'aspiration en aval du papillon de dosage est fortement pulsatoire et oseille entre une valeur proche de celle de l'atmosphère, que l'on atteint dans l'intervalle entre les phases d'aspiration successives du cylindre correspondant, et les crttes de dépression que l'on observe pendant les phases d'aspiration de ce cylindre et qui atteignent des valeurs très élevées avec le papillon fermé ou presque fermé. Par conséquent, on a pensé à exploiter ce phénomène pour réaliser un dispositif capable d'engendrer un mouvement de turbulence dans le flux de mélange ou d'air aspiré par le moteur et, à cet effet, on a prévu dans chaque conduit d'aspiration, en aval du papillon, une capacité d'accumu- latIon communiquant par un passage de section réduite avec ledit conduit, A cause de l'évolution par puisions de la pression dans chaque conduit d'aspiration, le mélange ou l'air d'alimentation remplit ladite capacité d'accumulation dans l'intervaàle entre les phases d'aspiration successives du cylindre correspondant, pour ensuite ressortir de cette capacité pendant la phase d'aspiration du cylindre, appelé par la forte dépression qui se produit dans le conduit d'aspiration. Grâce à la présence dudit passage de section réduite, la différence de pression entre la capacité d'accumulation et le conduit d'aspiration provoque la sortie d'un jet de mélange ou d'air à une vitesse extrêmement élevée, qui peut atteindre celle du son, tout au moins durant une fraction de la phase d'aspiration du cylindre, grâce à un dimensionnement convenable de la capacité et du passage de section réduite. Ce jet a pour effet de provoquer un vigoureux brassage du mélange aspiré par le moteur, en favorisant la nébulisation de l'essence dans l'air. Le volume de cette capacité d'accumulation est modeste par rapport au volume total du cylindre et du conduit d'aspiration en aval du papillon des gaz; par conséquent, ce dispositif présente l'avantage, par rapport à ceux qui prévoient un jet d'air supplémentaire, de n'avoir pratique- ment aucune influence sur > débit de mélange ou d'air aspiré par le moteur et sur le rapport air-essence du mélange, qui sont contr8lés par le papillon des gaz et par le système de dosage de l'essence sans qu'il soit nécessaire de procéder à des modifications du tarage. La description qui va suivre, en regard du dessin, annexé à titre d'exemple. non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. L'unique figure 1 représente une forme de réalisation préférée du dispositif selon l'invention. Sur la figure 1 est désigné dans son ensemble par la référence 10 le conduit d'aspiration d'un cylindre (non représenté) d'un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres. Ce conduit est constitué par un tronçon 11 doté d'une bride 12 au moyen de laquelle il peut être relié directement au fIltre à air si le moteur est alimenté par injection. Si au contraire le moteur est alimenté par carburation, la portion de conduit 11 comprend le carburateur habituel, c'est-à-dire, en plus du papillon des gaz 17, le système de dosage de l'essence. La portion de conduit 11 est ensuite dotée d'une bride 13 grâce à laquelle elle est reliée à la portion de conduit 14 ménagée sur la culasse 15 du moteur (représentée seulement en partie). La référence 16 désigne d'autre part le siège de la soupape d'aspiration (non représentée) par laquelle le conduit d'aspiration communique avec le cylindre correspondant. Dans la portion de conduit 11 est supporté de manière tournante un volet ou papillon 17 qui, conjointement aux autres papillons (non représentés) installés dans les différents conduits d'aspiration des autres cylindres du moteur, est relié à la pédale de l'accélérateur. La portion de conduit 11 est d'autre part reliée, en aval du papillon 17, à une capacité d'accumu- lation 18 par l'intermédiaire d'un canal 19 de section réduite. Naturellement, les autres conduits d'aspiration du moteur, non représentés, sont semblablement pourvus d'une capacité d'accumulation 18 respective et d'un canal de raccordement 19 respectif. Lorsque le moteur est en marche, la dépression dans le conduit d'aspiration 10 en aval du papillon 17 évolue de manière variable entre une valeur supérieure, qui est d'autant plus proche de celle de l'atmosphère que le régime de rotation du moteur est bas, et une valeur inférieure, qui est d'autant plus basse que le papillon 17 est fermé dans l'intervalle entre les phases d'aspiration successives du cylindre intéressé. En m8me temps que dans le conduit d'aspiration 10 la pression s'accrott vers ladite valeur supérieure, le mélange ou l'air d'alimentation du moteur pénètre dans la capacité d'accumulation 18 via le canal 19 tant qu'il existe une différence de pression entre ledit conduit et ladite capacité Puis pendant Z10 glapreasjéon ri' mi nue vérRe ladi;te vl-eur la phase d'aspiration du cylindre, lorsque dans àcrx cai=d inférieure, le mélange ou l'air précédemment emmagasiné dans la capacité 18 ressort de celle-ci par le canal 19 à une vitesse extrêmement élevée à cause de la différence de pres- sion existant entre ladite capacité et le conduit en raison de la section réduite du canal 19. La vitesse du jet atteint une valeur sonique au moins pendant une partie de la phase d'aspiration du cylindre grâce à un dimensionnement convenable de la capacité 18 et du canal 19. Le jet de mélange ou d'air sortant du canal 19 détermine ainsi un mouvement de turbulence dans le flux de mélange ou d'air qui parcourt le conduit 10 sous l'appel du piston en phase d'aspiration. Ce mouvement de turbulence favorise la nébulisation de l'essence dans l'air et rend bien homogène le mélange introduit dans le moteur, en améliorant ainsi la combustion. Cet effet positif se produit également dans le cas o l'essence est inJectée dans l'air en aval de l'orifice d'entrée du canal 19 à l'intérieur du conduit 10. L'efficacité du Jet pour crier la turbulence dépend de son énergie, c'està-dire du produit de son énergie cinétique unitaire _. - - par son débit; par conséquent, comme on e pu l'établir par le calcul et le vérifier expérimentalement, elle dépend du rapport Va entre le volume Va de la capacité supplémentaire 18 et le volume total Vt comprenant le volume du cylindre et le volu- me du conduit d'aspiration 10 en aval du papillon, tout en dépendant également du rapport entre la section Sg du canal 19 et le volume Va de la capacité d'accumulation 18. Selon une solution préférée, ces rapports satisfont aux inégalités suivantes: 2 REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'homogénéisation du mélange d'air et d'essence aspiré par un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres dans lequel les différents conduits d'aspiration sont dotes d'un papillon des gaz respectif, ledit dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comprend une capacité d'accumulation pour chaque conduit d'aspiration, communiquant par un passage de section réduite avec ce conduit d'aspiration en aval dudit papillon des gaz, ladite capacité d'accumulation ayant un volume égal à une petite fraction du volume total du cylindre et dudit conduit d'aspiration en aval du papillon. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport Va/Vt entre le volume Va de ladite capacité d'accumulation et le volume total Vt du cylindre et du conduit d'aspiration en aval du papillon des gaz est compris entre 2/100 et 2/10. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport entre la section Sg dudit passage et] volume Va de la capacité d'accumu- lation est compris entre 1/1000 et 2/1000 cm-1.