Brevet FR2548269A1 — publié le 19850104

La présente invention se rapporte à une machine ou moteur à combustion interne du type Diesel à faible compression et à suralimentation par gaz d'échappement dans lequel, lors du démarrage et du fonctionnement sous charge partielle, au moins un cylindre fait office de cylindremoteur et est suralimenté par un cylindre faisant office de compresseur, le piston dudit cylindre-compresseur accusant, par rapport au piston dudit cylindremoteur, une avance telle que ledit cylindre-moteur soit directement suralimenté par ledit cylindre-compresseur, par l'intermédiaire d'un conduit de jonction. Un tel procédé de suralimentation est connu d'après la demande de brevet DE-A-2 648 411 Ce procédé permet de compenser la suralimentation défectueuse du turbo15 compresseur à gaz d'échappement au démarrage et sous charge partielle; en outre, il permet d'obtenir dans les cylindresmoteurs lors du démarrage, malgré le faible taux de compression, une compression suffisamment grande, à des températures correspondantes, pour provoquer l'inflammation du carburant injecté, ou bien entraîne une meilleure combustion de ce carburant assortie d'une moindre émission'de substances nocives dans les gaz d'échappement en cas de fonctionnement sous charge partielle Par rapport à d'autres procédés connus, ce procédé est simple, fiable et peut être 25 mis en oeuvre sans grande complexité ni encombrement supplémentaires. Cependant, l'inconvénient du procédé selon le document DE-A-2 648 411 consiste en ce que la suralimentation du cylindre-moteur pouvant ainsi être obtenue est limitée De plus, avec ce procédé, une diminution supplémentaire du taux de compression dans tous les cylindres, nécessaire pour l'amélioration du rapport puissance-poids du moteur à combustion interne, ne peut être obtenue que moyennant des répercussions négatives sur le comportement 35 au démarrage et sous charge partielle. La présente invention a par conséquent pour objet, tout en conservant largement les mesures simples du procédé connu, d'accroître la suralimentation dans le cylindremoteur au démarrage et en fonctionnement sous charge partielle. Cet objet est atteint par le fait qu'on a associé au cylindre-moteur un accumulateur d'air qui est relié audit cylindremoteur par un conduit pouvant être isolé par une valve et est suralimenté par au moins un autre cylindre du moteur à combustion interne; et par le fait que la valve est commandée, par la pression de l'air comprimé du cylindre10 compresseur suralimentant le cylindre-moteur, de telle façon que l'air de l'accumulateur d'air suralimente ledit cylindre-moteur conjointemeent à l'air provenant dudit cylindrecompresseur. L'avantage de l'invention consiste en une possi15 bilité de plus grande suralimentation du cylindre-moteur, sans que soit nécessaire une commande particulière en vue du transfert, dans ledit cylindre-moteur, de l'air de suralimentation accumulé dans ledit accumulateur Dans ce cas, les cylindres qui suralimentent l'accumulateur d'air peuvent 20 être sélectionnés d'après des considérations de vibrations ou des considérations d'un autre ordre Le procédé peut avant tout être appliqué avantageusement à des moteurs à combustion interne comportant de petits nombres de cylindres. L'invention sera à présent décrite plus en détail 25 à titre d'exemple nullement limitatif en regard du dessin annexé sur lequel la figure unique est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne du type Diesel conformément à l'invention. La figure unique montre schématiquement un moteur 30 Diesel 10 à combustion interne comportant six cylindres 11 à 16 qui peuvent être utilisés avec un faible taux de compression et, par conséquent, avec une forte suralimentation, ce qui explique qu'ils accusent un rapport puissancepoids favorable En vue de la mise en marche et en fonction35 nement sous une petite charge partielle, lorsque les turbocompresseurs à gaz d'échappement associés ne peuvent mettre à disposition aucune quantité d'air de suralimentation (ou seulement de faibles quantités de cet air), la température finale de compression pouvant être obtenue dans les cylindres en vue d'enflammer le carburant injecté n'est toutefois pas suffisante C'est pourquoi seuls les cylindres 11 et 5 16 sont utilisés en mode moteur et sont suralimentés par les cylindres 12 et 13 ou 14 et 15, respectivement, faisant office de cylindres-compresseurs De la sorte, en plus de l'air qu'il a aspiré, chaque cylindre-moteur est suralimenté par les deux cylindres-compresseurs, d'une manière telle10 ment intense qu'il est possible d'atteindre avec certitude dans les deux cylindres-moteurs, même lorsque le taux de compression dans les cylindres est très bas, la température finale de compression nécessaire à l'inflammation du carburant injecté Il en résulte de bonnes conditions de démar15 rage et une meilleure combustion accompagnée d'une moins grande émission de substances nocives en service sous charge partielle. Il convient à présent de décrire plus en détail et individuellement les conditions se rapportant au cylindre20 moteur 11 Un agencement correspondant s'applique au cylindre-moteur 16. D'une manière connue, le cylindre-moteur 11 est suralimenté par le cylindre-compresseur 12 par l'intermédiaire d'un conduit de jonction 19 A l'intérieur de ce conduit de jonction 19, se trouvent une première valve 20 commandée en fonction de la condition de fonctionnement du moteur à combustion interne, ainsi qu'une seconde valve ou clapet anti-retour 21 qui s'ouvre lorsqu'il règne une surpression du côté du cylindrecompresseur Le piston du cylindre-compresseur 12 accuse, par rapport au piston du cylindre-moteur 11, une avance telle que ledit cylindremoteur 11 est suralimenté, pendant sa course de compression, avec l'air comprimé provenant dudit cylindre compresseur 12. Pour accroître davantage encore la suralimenta35 tion, il est prévu conformément à l'invention d'associer au cylindre-moteur 11 un accumulateur d'air 22 qui est relié audit cylindre-moteur 11 par l'intermédiaire d'un conduit 24 pouvant être isolé par une valve 23 Ce conduit 24 comporte également, en plus de la valve 23, un clapet antiretour 25 L'accumulateur d'air 22 est raccordé à l'autre cylindrecompresseur 13 par l'entremise d'un conduit 26, d'une valve 27 et d'un clapet anti-retour 28. Les valves 20 et 27 sont commandées par une pression pilote régnant dans un conduit 29, tandis que la valve 23 est commandée par la pression, régnant dans un conduit de commande 30, de l'air comprimé provenant du 10 cylindrecompresseur 12. Le mode de fonctionnement est le suivant: en fonctionnement normal allant de la plage de charges partielles moyennes à la plage de pleine charge du moteur à combustion interne, aucune pression ne règne dans les conduits de commande 29 et 30, si bien que les valves 20, 23 et 27 sont obturées par la force de ressorts Tous les cylindres 11 à 16 sont alimentés en carburant et fonctionnent en mode moteur, d'une manière connue. Au démarrage et en fonctionnement sous de petites 20 charges partielles, l'alimentation des cylindres 12 à 15 en carburant est interrompue et le conduit de commande 29 est alimenté en air de commande De ce fait, les valves 20 et 27 s'ouvrent. Pendant sa course de compression, le piston du cylindre-compresseur 13 suralimente tout d'abord l'accumulateur d'air 22 Dans ce cas, le clapet anti-retour 28 est ouvert par l'air comprimé Ce clapet referme l'accumulateur lorsque la pression de compression baisse en deça de la pression d'accumulation. La course de compression consécutive du piston du cylindre-compresseur 12 provoque, du fait qu'elle accuse une avance par rapport à la course de compression du cylindre-moteur 11, une suralimentation de ce cylindremoteur 11 directement par le biais du clapet anti-retour 21, par l'intermédiaire du conduit 19 La pression de suralimentation qui se développe également dans le conduit de commande 30 provoque la commande de la valve 23, ce qui fait que le contenu de l'accumulateur est lui aussi utilisé pour suralimenter le cylindre-moteur 11, en fonction des conditions et rapports de pression qui s'ajustent alors. Les clapets anti-retour 21 et 25 se ferment dès que, lors de la course de compression du piston, la pression régnant dans le cylindre-moteur 11 excède la pression de suralimentation du cylindre-compresseur 12 et de l'accumulateur d'air 22 Par suite de la forte suralimentation, on obtient, dans le cylindre moteur 11, une température finale 10 de compression élevée qui se traduit par une inflammation sûre du carburant injecté et permet un fonctionnement sous charge partielle exempt de fumée blanche et assorti d'une faible quantité seulement de substances nocives dans les gaz d'échappement. Lorsque, lors de la transition à des plages de charges partielles moyennes, les turbocompresseurs à gaz d'échappement sont en mesure d'assurer la suralimentation de tous les cylindres du fait de la plus grande quantité d'énergie disponible provenant des gaz d'échappement, le 20 fonctionnement en mode moteur-compresseur est de nouveau supprimé par une suppression de la pression de commande dans le conduit de commande 29 accompagnée d'une fermeture des valves 20 et 27, et tous les cylindres sont alimentés en carburant Ainsi, dans cette condition de service, le moteur 25 à combustion interne fonctionne de nouveau normalement jusqu'à ce qu'il atteigne sa pleine charge. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au moteur décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION -Moteur à combustion interne du type Diesel à faible compression et à suralimentation par gaz d'échappement dans lequel, lors du démarrage et en fonctionnement 5 sous charge partielle, au moins un cylindre fait office de cylindre-moteur qui est suralimenté par un cylindre faisant office de compresseur, le piston dudit cylindrecompresseur accusant, par rapport au piston dudit cylindremoteur, une avance telle que ledit cylindre moteur est suralimenté par ledit cylidre compresseur par l'entremise directe d'un conduit de jonction, moteur caractérisé par le fait qu'il comporte, associé audit cylindre-moteur ( 11), un accumulateur d'air ( 22) qui est relié audit cylindremoteur ( 11) par l'intermédiaire d'un conduit ( 24) pouvant 15 être isolé par une valve ( 23), et qui est suralimenté par au moins un autre cylindre ( 13) du moteur à combustion interne ( 10); et par le fait que ladite valve ( 23) est commandée, par la pression de l'air comprimé du cylindrecompresseur ( 12) suralimentant le cylindre-moteur ( 11), de telle façon que l'air provenant dudit accumulateur ( 22) suralimente ledit cylindre-moteur ( 11) conjointement à l'air provenant dudit cylindre-compresseur ( 12).