Brevet FR2499626A1 — publié le 19820813

La présente invention se rapporte à des perfectionnements apportés aux moteurs à combustion interne équipés d'un dispositif de suralimentation qui renforce l'admission de l'air en comprimant l'air qui alimente le moteur, augmentant ainsi la puissance de celui-ci. Parmi les divers moteurs à combustion interne connus, on connaît également des moteurs à combustion interne équipés d'un dispositif de suralimentation comprenant un compresseur installé dans le conduit d'admission afin de comprimer l'air alimentant le moteur, afin de suralimenter ce dernier en air en vue d'augmenter sa puissance. Dans un tel moteur à combustion interne, lorsqu'une valve de réglage se ferme brusquement après avoir été maintenue ouverte et pendant que le dispositif de suralimentation est en action pour comprimer l'air, en même temps que le moteur est en marché, l'air comprimé qui est à l'in- térieur du conduit d'admission et qui a été comprimé, reflue immédiatement vers l'amont du conduit d'ad- mission en traversant le compresseur, ce qui perturbe, évidemment, la circulation de l'air à l'intérieur du conduit d'admission, et en particulier dans le compres- seur, et provoque des perturbations dans l'écoulement, telles que des phénomènes de décollement, en engen- drant des bruits gênants. Dans ces conditions, l'ef- fet de suralimentation recherche ne peut pas être obtenu dans une mesure suffisante, même en faisant marcher à nouveau le moteur pour produire de la puis- 3C sance et, en conséquence, l'amélioration recherchée de la puissance du moteur ne peut pas être réalisée. Compte tenu de l'état de la technique tel qu'il a été décrit ci-dessus, la présente invention a principalement pour but de fournir un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de surali- mentation conçu pour empêcher l'air comprimé de refluer, c'est-à-dire de circuler en sens inverse, même lorsque la valve de réglage montée dans le con- duit d'admission, se ferme brusquement, évitant ainsi une chute de puissance indésirable du moteur. Un autre but de la présente invention est de fournir un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de suralimentation qui réduit dans toute la mesure du possible les variations de pression dans le courant d'air circulant à l'intérieur du conduit d'ad- mission, en permettant ainsi un fonctionnement stable du moteur. Selon la présente invention, ces objectifs peuvent être atteints en disposant une valve unidi- rectionnelle ou de non retour dans le conduit d'ad- mission en série avec le compresseur, afin d'empêcher une circulation rétrograde de l'air circulant dans ce conduit d'admission. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en référence aux diverses figures du dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue latérale montrant l'aspect général d'un motocycle comportant un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de surali- mentation conforme à la présente invention; - la figure 2 est une vue schématique illus- trant le système de suralimentation du moteur à combus- tion interne représenté sur la figure 1; - la figure 3 est une vue semblable à la figure 2, qui représente un système de suralimentation différent; - la figure 4 est une vue semblable à la figure 1, montrant une modification du système de suralimentation; et - la figure 5 est une représentation gra- phique illustrant la relation entre les angles d'ou- vertures (0) des valves de réglage et de commande et l'angle de rotation (R) d'un organe d'actionnement. On va décrire maintenant un mode de réali- sation de la présente invention dans son application à un motocycle, en regard des différentes figures du dessin annexé. En se référant à la figure 1, on voit un moteur à combustion interne E destiné à entraîner le motocycle, moteur qui est monté sur le chassis F de celui-ci. Le moteur à combustion interne E est équipé d'une turbine de suralimentation S destinée à augmen- ter sa capacité d'admission de l'air en comprimant ce dernier, ce afin d'augmenter la puissance du moteur. La turbine de suralimentation S est supportée par le châssis F. Par ailleurs, le système de suralimentation du moteur à combustion interne E comportant la turbine de suralimentation S va être décrit maintenant en regard de la figure 2. Le moteur à combustion interne E comprend, de manière classique, un bloc-cylindre 1 dans lequel est ajusté à glissement un piston 3 et sur lequel est fixée une culasse 3. La culasse 2 et le piston 3 forment, ensemble, une chambre de combustion 4 dans laquelle débouchent un orifice d'admission 5 et un orifice d'échappement 6. Ces orifices d'admission et d'échappement 4 et 5 sont alternativement ouverts et fermés par les valves d'admission et d'échappement 7 et 8. Un canal d'admission 9 et un canal d'échappement sont reliés aux extrémités extérieures des orifices d'admission 5 et d'échappement 6 et la turbine de sura- limentation 6 est montée de façon à former un pont entre ces deux canaux 9 et 10. Le dispositif de suralimentation S comprend une turbine T qui est montée dans une partie intermé- diaire du conduit d'échappement 10, tandis qu'un compresseur C est installé dans une partie intermé- diaire du conduit d'admission 9. La turbine T comprend une chambre 12 constituée par une partie intermédiaire du conduit d'échappement 10, et une roue à aube 14 est placée dans la chambre 12. Le compresseur C comprend une chambre 11 constituée par une partie intermédiaire du conduit d'admission 9 et une roue à aube 13 est montée dans cette chambre 11. La chambre de turbine 12 et la chambre de compresseur 11 sont reliées entre elles de manière à former une structure unitaire au moyen d'un support 16. La roue à aube 14 de la turbine et la roue à aube 13 du compresseur sont reliées l'une à l'autre de façon à tourner ensemble par un arbre 15 qui est supporté par des paliers 17 et 18 logés à l'in- térieur du support 16. Un gicleur d'injection de carburant 19 est monté dans le conduit d'admission 9, près de l'orifice d'admission 5, et une valve de réglage 20 est disposée immédiatement en amont du gicleur 19. Une préchambre 21 a été formée en augmentant les dimensions d'une partie de l'aire de la section du conduit d'admission 9 en amont de la valve de réglage 20. Un embranchement 22 part du conduit d'admission entre la préchambre 2i et le compresseur C et communique avec une chambre de résonance 23. Une valve de non retour destinée à empêcher une contre-circulation ou une circulation rétrograde de l'air frais circulant vers la chambre de combustion à l'intérieur du conduit d'admission, ou bien une valve à lames 24, est disposée en amont du compresseur C dans le conduit d'admission 9. Un second embranchement , dont le diamètre est très inférieur à celui du con- duit d'admission 9 part de ce conduit entre la valve à lames 24 et le compresseur C. Un filtre 27, qui peut être une toile métallique, est disposé en aval de l'em- branchement 25, dans le conduit d'admission 9. Un filtre à air Ac est relié à l'orifice d'entrée du conduit d'ad- mission 9. Le filtre Ac comporte un boîtier 28 qui est divisé par un élément de filtrage 29 en une première chambre a et une seconde chambre a2* L'orifice d'en- trée du conduit d'admission 9 et cet embranchement 25 débouchent à l'intérieur de la chambre a2 du filtre. Divers capteurs sont disposés dans le conduit d'admission 29 afin de mesurer la quantité de carburant injecté par le gicleur 19. Un capteur thermométrique P1 destiné à mesurer la température à l'orifice d'en- trée du compresseur C et un premier capteur manomé- trique P1 pour mesurer la pression au même endroit sont reliés au conduit d'admission 9, entre le compresseur C et la valve de non-retour 24. La température et la pression de l'air arrivant à l'orifice d'entrée du compresseur C après avoir traversé la valve à lames 24 sont mesurées par ces capteurs. Un second capteur manométrique P2 est relié au conduit d'admission 9 à un point situé en amont de la valve de réglage 20, mais en aval du compresseur C et mesure la pression de sura- limentation dans la région située en aval du compres- seur C et en amont de la valve 20. Un troisième capteur manométrique P3 est relié au conduit d'admission 9 en aval de la valve de réglage 20 afin de mesurer la surpression à cet endroit. Un détecteur d'angle A est relié à la valve de réglage pour indiquer l'angle de celle-ci. Ainsi, la tempé- rature de l'air comprimé peut être déterminée en aval du compresseur C par des calculs basés sur les valeurs indiquées par les capteurs ci-dessus. 249962à Les régulateurs antérieurs d'injection de carburant et d'allumage déterminent la quantité fonda- mentale de carburant injectéeet la synchronisation de l'allumage en se basant sur la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et sur sa surpression néga- tive (dans la gamme des faibles charges du moteur) ou bien l'angle d'ouverture du clapet (dans la gamme des charges élevées du moteur), puis ils corrigent la quan- tité d'air admise à partir de la densité de l'air déter- minée à partir de capteurs manométriques et thermomé- triques installés en amont du compresseur, et de la pression de suralimentation en aval de ce dernier, en réglant pratiquement sur ces bases la quantité de car- burant injectée et la chronologie de l'allumage. lin silencieux M est relié à l'orifice de sortie du conduit d'échappement 10. On va décrire maintenant le fonctionnement de ce mode de réalisation de l'invention: Pendant la phase d'échappement, après la mise en marche du moteur à combustion interne équipé avec le dispositif de suralimentation, les gaz d'échap- pement sortant de la chambre de combustion 4 pour se rendre dans le conduit d'échappement 10 traversent la turbine T et fournissent ainsi de l'énergie à la roue 14 de cette dernière. En conséquence, la roue de tur- bine 14 tourne et entraîne la roue à aube 13 du compres- seur par l'intermédiaire de l'arbre 15, de sorte que l'air aspiré dans le conduit d'admission 9 à travers le filtre à air Ac, passe dans la valve à lames 24 avant d'être comprimé par le compresseur C et envoyé dans la préchambre 21. Après que le débit a été réglé par la valve 20, l'air se mélange avec le carburant injecté par le gicleur 19 et le mélange résultant d'air et de carburant est envoyé dans la chambre de combus- tion 4 pendant la course d'admission du moteur. Lors- qu'une variation de pression se produit à l'intérieur du conduit d'admission 9, du fait du fonctionnement intermittent de la valve d'admission 7, par exemple, pendant le fonctionnement du moteur, cette variation est amortie par la préchambre 21 et par la chambre de résonance 23, ce qui permet d'éviter les à-coups du compresseur C, tout en améliorant l'efficacité de l'ad- mission de l'air. Comme il a été décrit plus haut, on suppose à nouveau que la valve de réglage 20 se ferme brusque- ment alors qu'elle était ouverte, le compresseur C étant en marche et le moteur en état de suralimentation. En l'absence de la valve à lames 24 dans le conduit d'admission 9, ceci aurait instantanément pour consé- quence que l'air comprimé présent dans le conduit d'ad- mission 9 refluerait vers ce conduit et perturberait l'écoulement de l'air en provoquant, par exemple, un décollement de celui-ci à l'intérieur du compresseur C. Dans ces conditions, l'effet de la suralimentation est plus ou moins perdu quand la valve de réglage 20 s'ouvre à nouveau et, par conséquent, une puissance prédéter- minée ne peut pas être obtenue. Toutefois, comme il a été décrit plus haut, du fait que la valve à lames 24 est placée à l'intérieur du canal d'admission 9 et empêche l'air frais de refluer quand la valve de réglage 20 se ferme brusquement, on peut prévenir le phénomène de décollement de l'air et le moteur à combustion interne peut fournir la grande puissance désirée. Quand on ferme brusquement la valve de réglage , une partie de l'air circulant dans le conduit d'ad- mission 9 reflue et parvient au filtre à air Ac en tra- versant l'embranchement 25 dont le diamètre est réduit, ce qui se traduit par une réduction de la pression de l'air dans le conduit d'admission 9 en aval de la valve à lames 24, renforçant ainsi l'efficacité de freinage du moteur. A ce propos, ilconvient de noter que si un silencieux 26 était relié ' l'embranchement 25, comme esquissé en tirets sur la figure 2, ce. silencieux pourrait effectivement atténuer les bruits cui résul- tent de la fermeture brusque de la valve de réglage 20. Etant donné que l'embranchement 26 a un diamètre beau- coup plus petit que celui du conduit d'admission 9, un silencieux ayant des dimensions réduites suffit. Pendant le fonctionnement du moteur, les trois capteurs manométriques P1, P2 et P le capteur thermométrique T1 et le détecteur d'angle A fournissent les grandeurs mesurées par chacun d'eux au régulateur d'injection et d'allumage. Le premier capteur manomé- trique P1 et le capteur thermométrique T1 sont montés entre la valve à lames 24 et le compresseur C dans le conduit d'admission 9, et ils mesurent la pression et la température de l'air à l'orifice d'entrée du compres- seur, après son passage dans la valve 24, de sorte que les variations de la pression et de la température dues à la valve à lames 24 n'ont pas besoin d'être corrigées. Dans le mode de réalisation précédent, on utilise dans le dispositif de suralimentation S une turbine et comme valve de non retour, une valve à lames 24, mais il est clair que d'autres dispositifs de suralimentation et d'autres valves unidirectionnelles pourraient tout aussi bien être utilisés. la valve uni- directionnelle ou de non retour peut être disposée à un emplacement quelconque à l'intérieur du conduit d'ad- mission 9 à condition qu'elle soit en série avec le compresseur C. Lorsque la valve à lames 24 est placée en amont du compresseur C, dans le conduit d'admission 9, comme dans le mode de réalisation ci-dessus, la valve 24 ne produit aucun à-coups de pression dans le compres- seur C. La figure 3 représente un autre exemple d'un système de suralimentation pour un moteur à combustion interne E. Dans cette forme de réalisation, on a utili- sé les mêmes références pour désigner les composants analogues à ceux du mode de réalisation représenté sur la figure 2. Dans ce mode de réalisation, la valve de non retour destinée à empêcher la contre-circulation de l'air frais se rendant à la chambre de combustion 4, autrement dit, la valve à lames 24 est disposée à l'ori- fice d'entrée de la préchambre 21 du compresseur C, dans le conduit d'admission 9. Un conduit de dérivation 31 de diamètre réduit, qui contourne la valve à lames 24, est prévu dans le conduit d'admission 9 et permet à une partie de l'air comprimé présente à l'intérieur de la préchambre 21 de s'échapper progressivement vers l'amont de la valve 24, régularisant ainsi la pression interne de la préchambre 21. En conséquence, pendant le fonctionnement du moteur, l'air aspiré dans le conduit d'admission 9, en aval de la valve à lames 24, est empêché de refluer par cette dernière, de sorte que même si un changement de pression se produit à l'intérieur du conduit d'ad- mission, en amont de la valve à lames 24, par suite d'un à-coup dans le compresseur C, par exemple, la pression en aval de la valve 24 ne change pas brusque- ment, ce qui assure un fonctionnement plus stable du moteur. Même si une pulsation de la pression venait à se produire dans le conduit d'admission, en aval de la valve à lames 24, par suite de l'ouverture ou de la fermeture de la valve d'admission 7, par exemple, son influence ne peut pas facilement s'exercer sur le com- presseur C, dont le fonctionnement devient ainsi plus stable. D'autre part, une dérivation 32 contournant la turbine T, est reliée au conduit d'échappement 10. En permettant à une partie des gaz d'échappement du moteur de s'échapper par la dérivation 32, on peut régulariser la pression à l'entrée de la turbine T. 249962S Une valve 33 est montée dans une partie intermédiaire de la dérivation 32 et permet de régler le débit d'écou- lement des gaz d'échappement par la dérivation 32 en réglant le degré d'ouverture de ladite valve 33. La figure 4 représente une forme modifiée du système de suralimentation représenté sur la figure 2. Cette modification est sensiblement identique au mode de réalisation de la figure 2, avec la différence que la valve à lames a été remplacée par une valve de réglage 34 qui est reliée à la valve de réglage 20, de sorte que la première s'ouvre et se ferme en même temps que la seconde, mais à une vitesse beaucoup plus grande que cette dernière. Plus précisément, la valve de réglage 20 est montée sur un arbre 35- qui est relié par une articulation 36 et un cêble 37 à un organe d'actionnement 38, tel qu'une poignée montée à rotation sur un guidon 39, de sorte que l'arbre 35 peut être tourné pour ouvrir et fermer la valve 20 en tournant l'organe d'actionnement 38. La valve de commande 34 est montée sur un arbre 40 qui est relié par une arti- culation 41, un câble 42 et un ressort 43 à l'organe d'actionnement 38, de sorte que lIarbre de commande tourne de façon à ouvrir et à fermer la valve de commande 34 lorsqu'on tourne l'organe d'actionnement 38. L'articulation 41 est plus courte que l'articula- tion 36, de sorte que la valve 34 s'ouvre et se ferme plus vite que la valve de réglage 20 lorsqu'on tourne l'organe d'actionnement 38. La relation entre le degré d'ouverture (0) des valves de réglage et de commande 20 et 34 et l'angle de rotation R de l'organe d'ac- tionnement 38 a été représentée sur la figure 5 o l'abcisse représente l'angle de rotation R et l'ordon- née le degré d'ouverture. En résumé, la présente invention offre les avantages suivants il Premièrement, du fait que la valve unidi- rectionnelle ou de non retour est disposée dans le conduit d'admission, en série avec le compresseur destiné à comprimer l'air circulant dans ce conduit, afin d'empêcher l'air de refluer, il est possible d'éviter aue la circulation de l'air soit perturbée, et notamment d'empêcher les phénomènes de décollement dans le conduit d'admission, et en particulier dans le compresseur, quand la valve de réglage se ferme brusquement, permettant ainsi de réaliser l'effet de suralimentation recherché et d'améliorer la puissance du moteur. De plus, la présence de la valve unidirec- tionnelle dans le conduit d'admission, en amont du compresseur, ne provoque aucun à-coup de pression dans ce dernier. L'embranchement, partant du conduit d'ad- mission entre la valve unidirectionnelle et le compres- seur, et qui communique avec 1'atmosphère, sert à permettre à une partie de l'air du conduit d'admission de refluer vers l'atmosphère quand la valve de réglage se ferme brusquement, ce qui a pour conséquence de réduire la pression de l'air dans le conduit d'admis- sion en renforçant la puissance de freinage du moteur. Le dispositif pour déterminer la densité de l'air alimentant le moteur, dispositif qui se compose des détecteurs manométriques et du détecteur thermo- métrique, est logé à l'intérieur du conduit d'admission, entre la valve unidirectionnelle et le compresseur, de façon à mesurer la densité de l'air par rapport à la pression atmosphérique et la température externe de l'air alimentant le moteur à combustion interne. Cette disposition permet d'utiliser la pression et la température de l'air à l'orifice d'entrée du compres- seur comme références pour corriger les valeurs mesurées et pour éliminer la nécessité de les corriger à cause des variations de la pression et de la température en amont et en aval de la valve unidirectionnelle. En conséquence, la correction des mesures peut être exé- cutée rapidement et avec précision, malgré la présence de la valve unidirectionnelle. La valve unidirectionnelle, ou de non retour, qui peut être une valve à lames ou analogue est disposée dans le conduit d'admission, en aval du compresseur, afin d'arrêter la circulation rétrograde de l'air cir- culant dans le conduit d'admission. Pendant le fonction- nement du moteur, l'air présent en aval de la valve unidirectionnelle est empêché de refluer par cette der- nière et même lorsqu'une variation de la pression se produit en amont de la valve unidirectionnelle, du fait d'un à-coup de pression dans le compresseur, par exemple, la pression en aval de la valve unidirectionnelle ne change pas brutalement, de sorte que le fonctionnement du moteur peut être plus stable et que la puissance désirée peut être constamment obtenue. De plus, même lorsqu'une variation de pression se produit à l'in- tôrieur du conduit d'admission, en aval de la valve unidirectionnelle, par suite de l'ouverture ou de la fermeture de la valve d'admission, par exemple, son influence ne s'exerce pas facilement sur le compres- seur, dont le fonctionnement devient ainsi, lui aussi, plus stable. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de suralimentation qui comprend un orifice d'admission, un conduit ou un canal d'admission (9) communiquant avec ledit orifice, et un compresseur (C) monté dans ledit conduit d'admission (9) afin de comprimer l'air qui circule dans ce dernier, carac- térisé en ce qu'une valve unidirectionnelle, ou de non retour, (24) est disposée dans ledit conduit d'ad- mission (9), en série avec ledit compresseur (C), afin d'empêcher une contre-circulation ou une circulation rétrograde de l'air circulant dans ledit conduit d'ad- mission (9). 2. Moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de suralimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valve unidirectionnelle (24) est disposée en amont dudit compresseur (C). 3. Moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de suralimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un embranchement part dudit con- duit d'admission (9), entre ladite valve unidirection- nelle (24) et ledit compresseur (C) et communique avec l'atmosphère. 4. Moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de suralimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour mesurer la densité de l'air disposés à l'intérieur dudit conduit d'admission (9), entre ladite valve unidirectionnelle (24) et le compres- seur (C),afin de mesurer la densité de l'air alimentant le moteur à l'orifice d'entrée dudit compresseur (C). 5. Moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de suralimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite valve unidirectionnelle est une valve à lames. 6. Moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de suralimentation selon la reven- dication 1, caractérise en ce que ladite valve uni- directionnelle (24) est disposée en aval du compres- seur (C).