Brevet FR2500059A1 — publié le 19820820

La présente invention est relative à un système d'échappement pour moteur à combustion interne du type à quatre temps, muni d'un dispositif pour commander la contre- pression à l'orifice d'échappement et la pression de sura- limentation. Le piston du moteur chasse les gaz brûlés à l'encontre de la contre-pression, dans la course d'échappe- ment, ce qui nécessite un certain travail. Par ailleurs, lors de la course d'admission, le piston aspire un mélange d'air et de combustible dans le cylindre par l'intermédiaire IO d'un orifice commandé par un papillon des gaz. La différence entre la contre-pression et la pression d'admission est dési- gnée par l'expression "pertes par pompage". Lors du fonc- tionnement du moteur avec le papillon des gaz largement ouvert, la pression d'admission régnant dans le conduit I5 d'admission est relativement élevée et la contre-pression est presque égale à la pression atmosphérique. Par consé- quent, les pertes par pompage en fonctionnement avec le papillon des gaz largement ouvert sont faibles. Cependant, lors du fonctionnement avec le papillon des gaz partiellement ouvert, la pression d'admission ré- gnant dans le conduit d'admission est inférieure à celle régnant lors du fonctionnement avec le papillon des gaz largement ouvert. Habituellement, par conséquent, les per- tes par pompage augmentent lors du fonctionnement avec le papillon des gaz partiellement ouvert, ce qui provoque une diminution du rendement thermique ayant un résultat nuisible sur la consommation de combustible. Le but de l'invention est de fournir un système d'é- chappement pour moteur, qui soit capable de diminuer la contre-pression, en fonctionnement avec le papillon des gaz partiellement ouvert et également d'assurer la suralimenta- tion en fonctionnement avec le papillon des gaz largement ouvert, de manière que les pertes par pompage puissent être diminuées et la puissance du moteur augmentée. Des moyens pour diminuer la contre-pression sont dé- crits dans les demandes de brevets japonais n' 51-3844 et 51-3845. Le système suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il est prévu un éjecteur dans la tubulure d'échappement et un compresseur adapté pour agir en tant que tel pour ali- menter l'éjecteur en fonctionnement avec le papillon des gaz partiellement ouvert et en tant que dispositif de surali- mentation avec le papillon largement ouvert. L'invention a pour objet un système d'admission et d'échappement pour moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission et une tubulure d'échappement, IO comprenant un éjecteur disposé adjacent à la tubulure d'é- chappement, cet éjecteur consistant en -une buse, une chambre de réduction de la pression d'échappement et un tuyau d'as- piration à col, adjacent à la buse, un compresseur entraîné par le moteur, un conduit pour mettre en communication le I5 compresseur et la buse de l'éjecteur, un conduit pour mettre en communication la tubulure d'échappement avec la chambre de réduction de la pression et un tuyau d'échappement relié au tuyau d'aspiration, un conduit de suralimentation pour mettre le compresseur en communication avec la tubulure d'admission, etune vanne de domnmtation prévue dans le conduit de suralimentation pour mettre le compresseur en communica- tion avec la tubulure d'admission, en fonctionnement avec le papillon des gaz largement ouvert,et en communication avec l'éjecteur en fonctionnement avec le papillon partiellement ouvert. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexe donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel: la Fig. la est un diagramme caractéristique d'un moteur classique; la Fig. lb est un diagramme caractéristique d'un moteur suivant l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisa- tion de l'invention. En se référant à la Fig. la, la contre-pression est P1 et la pression d'admission est P2. Les pertes par pompage L sont représentées par la zone A-B-G et le travail L est p représenté par la zone C-D-E-F. Sur le diagramme de la Fig. lb, suivant l'invention, les symboles L' et L' corres- P pondent à L et Lp précités. La contre-pression P'1 est infé- p rieure à la contre-pression PI' Les conditions nécessaires pour produire au moyen du moteur suivant l'invention la même puissance que celle produite par les moteurs classiques peuvent être exprimées de la façon suivante: L - Lp = LI - L' P Lc (1) p p o L' est le travail L' est les pertes par pompage p Lc représente les pertes d'entraînement du compresseur. Si les pertes par frottement ajoutées aux pertes mécaniques Lf des deux moteurs sont égales, l'équation I5 devient L - Lp - Lf = L' - L'p - Lf Lc (2) qui peut être écrite comme suit: L-Lp-L L'-L' -Lf-L L L L' ' Cette équation peut être écrite sous la forme d'une équation de rendement Pour obtenir L'>, la condition L > est nécessai- re. En conséquence, il ressort de l'équation (1) que la condition nécessaire est Lp> L'p + Lc (4) Du fait que les pertes par pompage L sont propor- p tionnelles à (P1 - P2) et que les pertes d'entraînement du compresseur Lc sont proportionnelles à la pression de l'éjec- teur Pc' l'équation (4) peut être écrite sous la forme suivante: (P1-P2)> (P'1-P'2) + Pc (5) o est une constante qui est fonction des caractéristi- ques du moteur et Y est une constante qui est fonction des caractéristiques de l'éjecteur et de la vitesse d'écoulement de l'air. La contre-pression P'1 est déterminée par le rende- ment de l'éjecteur. Ainsi, la contre-pression P' est fonction de 4 Pc et des caractéristiques (E) de l'éjecteur qui sont Pl F (Y pCE) (6) Ainsi, le rendement le plus souhaitable ' peut être obtenu en choisissant les caractéristiques pour satisfaire à l'équation (5). En se référant à la.Fig. 2 qui montre un premier mode de réalisation de l'invention, un moteur 1 est pourvu d'un filtre à air 2 qui communique avec un carburateur 3 qui com- IO munique lui-même avec un orifice d'admission du moteur. Une tubulure S d'échappement, qui communique avec un orifice d'échappement 4, communique également avec un éjecteur 6. L'éjecteur 6 comprend une chambre 7 de réduction de pression d'échappement, une buse 8 s'étendant dans la chambre 7 de I5 réduction de la pression d'échappement, et un tuyau d'aspi- ration 9 formant un col, dont une extrémité s'étend dans la chambre 7 de réduction de la pression d'échappement en face de l'éjecteur 8 et dont l'autre extrémité est reliée à un tuyau d'échappement 10. La buse 8 communique avec un com- presseur 13 par l'intermédiaire d'un tuyau 12 d'air. Le com- presseurl13 est adapté pour être entraîné par le moteur par l'intermédiaire du vilebrequin au moyen d'engrenages ou de chaînes d'une façon classique. Une partie de la tubulure d'échappement constitue un échangeur thermique Il qui est adjacent à l'éjecteur 6 et disposé en amont de ce dernier. L'échangeur thermique Il comprend un tube externe qui est constitué par une partie de la tubulure d'échappement 5, et un tube interne qui est constitué par une partie du tuyau 12. Un conduit 14 de suralimentation fait communiquer le tuyau 12 et la tubulure d'admission 15 du côté admission par rapport au carburateur 3. Une vanne dbe cctitation 16 est montée dans une ouverture du tuyau 12 et une vanne de cormuta- tionl8 est montée dans une ouverture de la tubulure d'admis- sion 15. Ces deux vannes sont adaptées pour être actionnées en conjugaison avec un papillon 17 de gaz du carburateur 3. Les deux vannes sont fermées- lors du fonctionnement du moteur avec le papillon partiellement ouvert et sont ouvertes lors du fonctionnement du moteur avec le papillon largement ouvert afin de faire communiquer le tuyau 12 avec le conduit 14 de suralimentation et en outre avec la tubulure d'admis- sion 15. Lors du fonctionnement du moteur avec le papillon des gaz partiellement ouvert, le compresseur 13 communique avec l'éjecteur 6. De l'air comprimé engendré par le compres- seur 13 est ainsi rejeté par la buse 8 à haute vitesse pour engendrer une aspiration dans la partie du tuyau d'aspira- IO tion comportant un col qui est située entre la buse 8 et le tuyau 9. En conséquence, la contre-pression est réduite à l'orifice d'échappement 4. Lorsque le papillon 17 des gaz est largement ouvert, les vannes de onioutation 16 et 18 sont ouvertes pour faire I5 communiquer le compresseur 13 avec la tubulure d'admission par l'intermédiaire du tuyau 12 et du conduit 14 de sura- limentation. De l'air comprimé est ainsi distribué aux cy- lindres du moteur lors de la course d'admission, de sorte que la suralimentation estassurée en fonctionnement avec le papillon largement ouvert. Il ressort de ce.qui précède que l'invention fournit un système qui permet de réduire la contre-pression au moyen de l'éjecteur prévu dans la tubulure d'échappement, de sorte que les pertes par pompage peuvent être diminuées et que la puissance du moteur est augmentée par la suralimentation. - REVENDICATION - Système d'admission et d'échappement pour moteur à combustion interne comportant une tubulure d'admission et une tubulure d'échappement, caractérisé en ce qu'il comprend un éjecteur (6) disposé adjacent à ladite tubulure d'échap- pement, cet éjecteur (6) comprenant une buse (8), une cham- bre (7) de réduction de la pression d'échappement et un tuyau (9) d'aspiration à col adjacent à ladite buse (8),un compresseur (13) entraîné par le moteur, un conduit (12) pour relier ledit compresseur (13) à ladite buse (8) de l'é- IO jecteur, un conduit pour faire communiquer la tubulure d'é- chappement (5) avec ladite chambre (7) de réduction de la pression d'échappement, un tuyau d'échappement(10) relié audit tuyau d'aspiration (9) à col, un conduit (14) de sura- limentation pour faire communiquer le compresseur (13) avec I5 ladite tubulure (15) d'admission, et au moins une vanne de omnuta- tion (16-18) disposéedans ledit conduit (14) de suralimentation et adaptée pour faire communiquer le compresseur (13) avec ladite tubulure (15) d'admission lors du fonctionnement du moteur avec le papillon (17) largement ouvert et avec ledit éjecteur (6) en fonctionnement avec ledit papillon (17) partiellement ouvert.