Brevet FR2499152A1 — publié le 19820806

La présente invention se rapporte à un moteur à combus- tion interne particulièrement destiné aux véhicules automobi- les. Ce moteur à combustion interne produit des gaz d'échappe- ment à teneur réduite en gaz nocifs. Le débit d'oxydes d'a- zote est réduit. Par ailleurs, la consommation de combustible est améliorée. Actuellement, il existe une grande demande de moteurs à combustion interne pour automobiles qui émettent des gaz d'échappement propres, ayant une teneur réduite en oxydes d'a- zote mais on demande en même temps à ces moteurs de présenter un faible taux de consommation de combustible. On utilise fré- quemment dans ces moteurs un recyclage des gaz d'échappement et la combustion d'unmélange pauvre. Il est connu que l'ac- croissement de la vitesse de combustion tend à empêcher les fluctuations de la combustion et tend également à empcher les ratés d'allumage dans les moteurs équipés d'un dispositif de recyclage des gaz d'échappement et qui utilisent également la combustion d'un mélange pauvre. Pour accroître la vitesse de combustion, il a été pro- posé récemment divers circuits d'admission dans lesquels un conduit d'admission secondaire est prévu séparément du conduit d'admission principal. Le conduit d'admission secondaire in- jecte un gaz dans la chambre de combustion en engendrant par ce moyen un tourbillon de gaz dans la chambre de combustion. Toutefois, les moteurs à combustion interne équipés d'un tel conduit d'admission secondaire ne sont pas actuelle- ment satisfaisants. Le but principal de l'invention est donc de réaliser un moteur à combustion interne équipé d'un produit d'admis- sion secondaire et qui soit pratiquement exempt des problè- mes des moteurs antérieurs. L'invention a également pour but de réaliser un moteur à combustion interne perfectionné:-qui soit pratiquement exempt de ratés d'allumage en décélération; -qui émette des gaz d'échappement ayant une teneur réduite en hydrocarbures; 2499 1 52 - qui produise des gaz d'échappement possédant une teneur réduite en oxydes d'azote; -dans lecqel le rapport air- combustible puisse itre commandé avec rsécage fin -qui soit à peu près exempt de ratés d'allumage en décélération aux vi- tesses de roulement basses et intermédiaires lorsqu'on tel moteur est équipé d'un dispositif de z-ecyclage des gaz d'té- chappement. Ces buts de l'invention ainsi que vautres sont atteints suivant l'invention dans un moteur & combustion interne oui comprend une chambre de oombustion, un dispositif d'alimenta.- tion en combustibles un conduit d'admission principal et un conduit d'admission secondaire. La chambre CNe combustion cc-u- porte une soupape -admission et un piston qui peut -effectuer une course d'admission. Le dispositif d'alim;entation en con- bustible comprend un passage d'aspira-icn co9prenint lui-même une partie de dos3je d' air et un obturateur dl Étranglement Le conduit d'admission principai relie le dispositif dtaul- mentation en combustible à la chambre de combus ion. Le con- duit d'admission secondaire est séparé de conduit d'admission principal et comprend -ne partie aval ains qu'un:e Dremière et une deuxième partie amont. La sortie de la partie aval crée un tourbillon de gaz dans la chambre de combustion. L'entrée de la partie aval est en communication pour la circulation des fluides avec la sortie de la première partie amont. Elle est également en communication pour la circulation des fluides avec la sortie de la deuxième partie amont. L'entrée de la première partie amont est en communication pour la circulation des fluides avec le passage d'aspiration en un point situé entre la partie de dosage de l'air et le papillon de ce pas- sage. L'entrée de la deuxième partie amont est mise à l'at- mosphère. La deuxième partie amont comporte une valve action- née par dépression qui répond à la dépression régnant dans le conduit d'admission principal en un point situé en aval du papillon, Dans le moteur suivant l'invention, les gaz.qui doi- vent être introduits dans le conduit d'admission secondaire ne s'écoulent que dans la partie de dosage de l'air du dis- positif d'alimentation en combustible pendant les modes de fonctionnement autres que la décélération. De cette façon, on peut obtenir un rapport air-combustible commandé avec un ré- glage fin. Au contraire, pendant la décélération, les gaz sont aspirés directement dans l'atmosphère de sorte que les ratés d'allumage sont supprimés de façon fiable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront au cours de la description qui va suivre. Le des- sin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, est une vue en coupe qui montre les éléments du moteur à combustion inter- ne qui sont essentiels pour l'invention. Suivant l'exemple d'exécution représenté sur le dessin, le moteur à combustion interne suivant l'invention comprend un cylindre 1 solidaire d'une culasse 2 et dans lequel tra- vaille un piston 3. Le cylindre 1, la culasse 2 et le piston 3 dMliitent enseable une chantre de oertbustion 4 dans- laoelle débouche un conduit d'a&1rission principal. Le conduit d'admission principal 5 oemworte un conduit en série qui relie un orifice d'admission 6 formé dans la culasse 2 à un collecteur d'admission 7 et à un carburateur 8. Le carburateur 8 constitue un dispositif d'alimentation en combustible. Un filtre à air 9 est monté sur le carburateur 8. L'orifice d'admission 6 est orienté dans une direction propre à engendrer un courant tourbillonnaire de gaz dans la chambre de combustion 4. Ce courant tourbillonnaire de gaz tourne en étant centré sur l'axe du cylindre 1. La direction du mouve- ment tourbillonnaire est prédéterminée de telle manière que le mélange air-combustible acheminé par l'orifice d'admission 6 pénètre dans un orifice d'échappement 10 après avoir balayé une bougie d'allumage (non représentée). Les orifices 6 et 10 sont ouverts ou fermés respectivement par une soupape d'ad- mission 11 et une soupape d'échappement 12. Les soupapes 11 et 12 s'ouvrent et se ferment sous l'action d'un mécanisme de commande d'ouverture. Le mécanisme de commande d'ouverture co- prend des ressorts de rappel 13 et 14, des cames 16 et 17 en- traînées par un arbre à cames 15, ainsi que des culbuteurs 18 et 19. Les soupapes 11 et 12 sont appliquées sur leurs siè- ges respectifs 20 et 21 lorsqu'elles sont fermées. Le conduit d'admission secondaire 22 présente une sec- tion d'ouverture efficace plus petite que celle du conduit d'admission principal 5. La sortie du conduit d'admission se- condaire 22 est constituée par un tube 23. L'extrémité de sor- tie du tube 23 est constituée par un gicleur d'injection. Le tube 23 est encastré dans la culasse 2. Le conduit d'admission secondaire 22 peut être divisé en une partie aval unique 24 et deux parties amont 24a et 24b. L'entrée de la partie aval 24 coïncide avec les sorties de la première partie amont 24a et de la deuxième partie amont 24d. La première partie amont 24a constitue une partie du conduit ou trajet s6tendant à partir du carburateur et peut se comporter comme un dispositif d'alimentation en combusti- ble. La deuxième partie amont 24b fait partie du conduit ou trajet relié à l'atmosphère. La première partie amont 24a comprend un passage 25 qui est formé dans le corps 8a du car- burateur 8. Le passage 25 est lui-même divisé à mi-longueur en deux branches qui débouchent dans le carburateur. La première de ces branches est la portion amont 25a tandis que la deu- xième branche est la portion aval 25b. Ces deux portions dé- bouchent dans le passage d'aspiration 8b du carburateur 8. Les entrées 25a et 25b sont espacées l'une de l'autre dans le sens de l'écoulement du passage d'aspiration 8b de telle manière que l'entrée amont 25a soit toujours ouverte entre le Venturi 8c et le papillon 8d. De son côté, l'entrée aval 25b peut être ouverte ou fermée par le papillon 8d. La deuxième partie amont 24b est elle-même ramifiée et reliée au filtre à air 9. En d'autres termes, elle est mise à l'atmosphère puisque le passage 26 contourne à la fois le Venturi 8c et le papillon 8d du carburateur 8. La sortie at- mosphérique de la deuxième partie 24b est désignée par 26t. Une soupape 27 actionnée par dépression est intercalée dans la deuxième partie amont 24b. La soupape 27 divise la deuxiè- me partie amont 24b en une portion amont 26a et une portion aval 26b. La soupape à dépression 27 présente une chambre de dépression 27b qui est délimitée par une membrane 27a. La chambre à dépression 27b est en communication pour la circu- lation de fluides avec un conduit de signaux de dépression 28 dont l'entrée est en communication pour la circulation des fluides avec le conduit d'admission principal 5 en un point situé en aval du papillon 8d. La soupape à dépression 27 est normalement fermée par l'action d'un ressort de rappel 27c. La soupape à dépression 27 s'ouvre lorsque la membrane 27a comprime le ressort de rappel 27c. Ceci se produit lorsque la dépression régnant dans la chambre de dépression 27b augmente. Le degré de dépression nécessaire pour ouvrir la soupape à dépression 27 est réglé de façon à être égale à la dépression engendrée dans le conduit d'admission principal 5 pendant la décélération. Lorsque la soupape à dépression 27 est ouverte, le pas- sage 26, plus précisément, le passage 26a, est alimenté en combustible sous la forme d'un mélange air-combustible. La chambre 8e du flotteur du carburateur 8 est reliée au passage 26a par l'intermédiaire d'un passage 29 d'alimentation en com- bustible. Le passage 29 d'alimentation en combustible et le fil- tre à air 9 sont reliés l'un à l'autre par un passage 30 d'a- limentation en air. Le dispositif est muni de trois gicleurs 31, 32, 33. Le gicleur 31 dose le combustible provenant de la chambre 8e du flotteur. Le gicleur 32 dose l'air provenant du passage 30. Le gicleur 33 dose le mélange air-combustible dont le rapport air-combustible est fixé sur une valeur pré- déterminée par les actions conjointes des deux gicleurs 31 et 32. Les gaz d'échappement sont renvoyés du circuit d'échap- pement dans le conduit d'admission principal 5 par l'intermé- diaire d'une valve de recyclage des gaz d'échappement. Toute- fois, étant donné que la construction de cette partie du cir- cuit est analogue a celle de 'la technique antérzieure, elle n'est pas nécessaire pour la compréhension de l'invention et on a donc omis de la représenter sur le dessin. Le moteur suivant l'invention fonctionne de la façon suivante: Tout d'abord, dans les rapports d'ntilisation sous faible charge et sous charge intermédiaire, l'ouverture du papillon 8d est relativement petite@ Etant donné que, dans ces conditions, la dépression du collecteur d'admission 7 est suffisamuent inférieure à celle oui se manifeste pendant les décélérations, la soupape i dépression '? est fermée. Au contraire, pendeart la course d'admission, étant donne que la différence de pression entre l'extrémité de soztie 23 du con- duit d'adn.ssicn secondaire 22 et les eté- d'enetée a, 25b en seérie avec le carburateur prend une valeur reo marquablement é!-svée, le gaz est injecté à une vitesse remari quablement élevée dans la chambre de combustion 4 an prove- nance du conduit d'admission secondaire 22 de sor-e qu' il se forme un mouvemenu touzbillonnaire intense des gaz d' admis- sion dans la chambre de combustion 4. Il en résulte que la vitesse de combustion est accéléeeree de sorte que la combus- tion Dauvre peut étre entretenue de façon stable même avec un taux élevé de recyclage des gaz d'échappement. En second lieu, en fonctionnement au ralenti, étant donne que lteztrémité d'entrée 25b du trajet au carburateur est fermée par le papillon 8d, le gaz n'est introduit dans le conduit d'admission secondaire 22 que par aspiration par l'au- tre extrémité d'entrée 25a de sorte que le débit d'injection des gaz en provenance du conduit d'admission secondaire 22 est réduit. Au ralenti, étant donné que le carburateur 8 ne fournit le combustible que par l'orifice de ralenti 8f, il est préférable d'utiliser un faible débit d'injection des gaz. Troisièmement, en décélération, étant donné que le mo- teur travaille à une vitesse élevée alors que le papillon 8d est fermé, la dépression régnant dans le collecteur d'admis- sion 7 est suffisamment grande pour que la soupape à dépres- sion 27 s'ouvre. Les gaz pénètrent alors dans le conduit d'ad- mission secondaire 22 non seulement par l'entrée 25a mais éga- lement par l'entrée 26' de la conduite atmosphérique de sorte que le débit d'injection des gaz dans la chambre de combustion 4 en provenance du conduit d'admission secondaire 4 est aug- mentée. Il est ainsi possible d'empêcher les ratés d'allumage qui, autrement tendent à se produire en décélération. En ou- tre, la teneur des gaz d'échappement en hydrocarbures est ré- duite. Pour contribuer encore à supprimer les ratés d'allumage en décélération, il est préférable que du combustible ou un mélange air-combustible soit fourni au passage 26 de la con- duite atmosphérique. Si l'on considère l'amélioration de la consommation de combustible, il est également possible de fer- mer l'alimentation par le passage 26 de la conduite atmosphé- rique. Dans les modes de fonctionnement autres que la décélé- ration, étant donné que le débit de l'air qui doit être aspi- ré dans la chambre de combustion 4 est entièrement dosé par le Venturi 8c, on obtient avantageusement un bon rapport air- combustible. Bien que la description donnée ci-dessus se rapporte à une forme préférée de réalisation, l'invention ne doit pas être considérée comme limitée à celle-ci, mais au contraire, on ne sort pas de son domaine en apportant les modifications suivantes: Premièrement, la sortie du conduit d'admission secon- daire peut déboucher directement dans la chambre de combustion et il peut être prévu séparément dans le conduit d'admission une soupape de commande de l'ouverture qui est ouverte pendant la course d'admission. Deuxièmement, le conduit d'admission secondaire peut comporter l'une ou l'autre des extrémités d'entrée 25a et 25b sur le carburateur. Troisièmement, l'invention peut également être mise en oeuvre dans des moteurs multicylindres ou monocylindres qui ne sont pas équipés d'un collecteur d'admission. Quatrièmement, l'entrée du conduit d'admission secon- daire sur la conduite atmosphérique peut être reliée, soit à l'intérieur du passage d'aspiration du carburateur en amont du Venturi, soit à un filtre à air auxiliaire qui est prévu séparément et-indépendamment du filtre à air du carburateur. Cinquièmement, le carburateur peut être du type à double corps, et dans ce cas, le conduit d'admission secon- daire, dans le trajet du carburateur peut déboucher dans le passage d'aspiration principal du carburateur à double corps. Sixièmement, le dispositif d'alimentation en combusti- ble peut être autre qu'un carburateur, par exemple un dispo- sitif d'injection commandé électroniquement, en d'autres ter- mes le conduit d'alimentation en combustible du conduit d'ad- mission secondaire peut déboucher entre un organe de dosage du flux d'air jouant le rôle de la partie de dosage d'air du dispositif d'alimentation en combustible du type à injection et le papillon disposé en aval de ce dispositif. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Moteur à combustion interne comprenant A) une chambre de combustion (4) comportant une soupape d'ad- mission (11) et un piston qui peut décrire une course d'ad- mission dans la chambre de combustion; B) un dispositif d'a- limentation en combustible (8) comprenant un passage d'aspi- ration (8b) qui comprend une partie de dosage de l'air et un papillon (8d) situé en aval de la partie de dosage de l'air et C) un conduit d'admission principal (5) qui relie le dispo- sitif (8) d'alimentation en combustible à la chambre de com- bustion (4) * et D) un conduit d'admission secondaire (22) séparé du conduit d'admission principal, ce conduit d'admis- sion secondaire comprenant une partie aval (24) une première partie amont (24a) et une deuxième partie amont (24b), ce mo- teur étant caractérisé en ce que: a) la sortie de la partie aval (24) constitue des moyens pour créer un tourbillon de gaz dans la chambre de combustion (4); b) l'entrée de ladite partie aval (24) est en communication de fluide avec la sortie de la première partie amont (24a) et en communication de flui- de avec la sortie de la deuxième partie amont (24b), et c) l'entrée de la première partie amont (24a) est en communica- tion de fluide avec le passage d'aspiration (8b) en un point situé entre la partie de dosage d'air et le papillon (8d), d) l'entrée de la deuxième partie amont (24b) est mise à l'at- mosphère, e) la deuxième partie amont comprenant une soupape à dépression (27) qui fonctionne en réponse à la dépression régnant dans le conduit d'admission principal (5) en un point situé en aval du papillon (8d). 2 - Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en combustible (8) est un carburateur qui comporte une partie (8c) formant venturi qui assure la fonction de ladite partie de dosage de l'air. 3 - Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour alimenter en com- bustible la deuxième partie amont (24b) du conduit d'admis- sion secondaire, en un point situe en amlont de la soupape à dépression (27). 4 - Moteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que:-a) le dispositif (8) d'alimentation en combustible comprend: une chambre (8e) de flotteur adaptée pour contenir du combustible, b) les moyens servant f-ournir le combustible à la deuxième partie amont (24b) du condut d'admission secon- daire (22) comprennent un trajet dont l'entrée-est en commu- nication de fluide avec la chambre (8e) de flotteur et dont la sortie se trouve dans ladite deuxiAme partie amont (24b) en un point situé en mon't de la soupape Z. dépression (27). - Moteur suivant la revendication 4, comprenant ean outre un filtre A air (9) monté sur le dspoitif (8) d'ali_ mentation en combustible, caracgtérisé en ce lue l'entrée,e la deu-xième partie amont (24b) du conduit det2 -nission seco-.i daire (22) se trouve dans le filtre à air (9)o 6 -Moteur suivant la revendication 19 caracterisé en ce que ladite pr.-zmière partie aro.nt (24a) est e1eZ-meme divi- sée en deux bramches (25a et 25b)? lentrée de lapremi6re branche i25a) étant située en amont du papillon (Gd) tandis que l.'entrée de la deumw6me branche (25b) est adaptée pour être ouverte ou fermée par ledit papillon (8d). 7 - Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de sortie du conduit d'admission secon- daire (22) débouche dans ledit conduit d'admission principal (5) immédiatement en amont de la soupape dtadmission (11).