Brevet FR2569776A1 — publié le 19860307

Perfectionnements aux moteurs a combustion interne et a leurs dispositifs de démarrage. L'invention est relative aux moteurs à combustion interne qui possèdent au moins deux cylindres et un système d'alimentation classique en comburant et en carburant ainsi qu'un système d'allumage a bougies également classique. Pour permettre leur démarrage, ces moteurs sont généralement équipés d'un démarreur, c'est-à-dire d'un relais électromagnétique et d'un moteur électrique auxiliaire dont la masse minimale est de 2 kg. Ce démarreur exige la présence d'une batterie d'accumulateurs dont le volume moyen est de 4 dm3, dont la masse minimale est de 5 kg et dont la charge minimale est de 126.000 coulombs. Quand la charge de la batterie n'est plus suffisante, il devient impossible de faire démarrer le moteur à combustion interne, sans une aide étrangère au système. En outre, la consommation électrique du démarreur s'élève à environ 100 ampères pendant 1 seconde. Pour éliminer les démarreurs électriques et les e te' contraintes qu'ils impliquent, il a déjà/proposé (DE-A- 3.117.144) d'utiliser le système d'injection de carburant et le système d'allumage normaux d'un moteur à explosion et de faire commander ces deux systèmes par un microprocesseur auquel sont adressés des signaux émis par un capteur sensible à la position angulaire du vilebrequin du moteur, d'une part, et par un capteur-codeur sensible a la position de la pédale d'accélérateur, d'autre part. Au démarrage, le conducteur doit enfoncer cette pédale au-delà d'une position déterminée, ce qui provoque l'envoi d'un signal de démarrage au microprocesseur.Celui-ci fait alors introduire une dose de carburant par le système d'injection et engendrer une étincelle par le système d'allumage d'abord dans celui des cylindres dont le capteur de position du vilebrequin détermine que le piston est dans la position la plus favorable à l'explosion au moment du démarrage, puis successivement dans les cylindres dont les pistons viennent ensuite occuper une telle position dès que le vilebrequin commence à tourner. Le système d'injection et le système d'allumage restent ensuite asservis au microprocesseur pendant la marche normale du moteur. Cette construction connue est applicable uniquement aux moteurs à combustion interne dont le système d'alimentation en carburant fonctionne par injection et exclut par conséquent ceux dont un tel système fonctionne par carburation. De plus, la présence d'un microprocesseur capable de traiter non seulement les signaux de position du vilebrequin et de la pédale d'accélérateur mais encore les divers signaux d'état de fonctionnement du moteur (taux de compression, température de l'air aspiré, tempéra- ture du mélange comprimé d'air et de carburant, charge du moteur, etc ...), complique et rend plus coûteuse la construction du moteur et crée des risques d'incidents de fonctionnement auxquels un mécanicien moyen est incapable de remédier.Enfin, ce dispositif de démarrage connu étant tributaire de la position de la pédale d'accélérateur, des interférences risquent de se produire lorsque cette pédale passe par hasard par la position correspondant au démarrage, au cours de la marche normale du moteur ou de sa mise à l'arrêt. Pour éliminer ces inconvénients, le moteur à combustion interne conforme à l'invention est essentiellement caractérisé e.n ce que, pour permettre le démarrage, il comprend, en plus d'un capteur capable de repérer celui des cylindres dont le piston est en position favorable lorsque le moteur est arrêté, des moyens pour injecter dans le cylindre ainsi repéré, une dose de carburant de démarrage et pour envoyer immédiatement après dans ce cylindre une impulsion d'allumage, lesdits moyens étant indépendants du système d'alimentation classique en comburant et en carburant et étant agencés de façon à pouvoir être mis en action par l'intermédiaire d'un interrupteur de démarrage. Etant donné que les moyens d'injection conformes à l'invention sont indépendants du système d'alimentation comburant et en classique en /carburant du moteur, l'invention s'applique indifféremment aux moteurs à injection t aux moteurs à carburation. De plus, ces moyens d'injection ne nécessitent pas la présence d'un microprocesseur, ce qui rend la construction plus simple, moins coûteuse et plus sûre. Enfin il n'y a aucune interférence à craindre entre la phase de démarrage et la marche normale du moteur. De préférence, les moyens pour injecter la dose de carburant de démarrage sont constitués par une pompe à carburant débitant dans chaque cylindre par l'intermédiaire d'une électrovanne et par un temporisateur capable de refermer cette électrovanne à la fin d'un laps de temps convenable après son ouverture sous l'effet de la manoeuvre de l'interrupteur de démarrage. De leur côté, les moyens pour envoyer l'impulsion d'allumage de démarrage sont de préférence combines au système d'allumage classique du moteur de façon à faire passer cette impulsion par les bougies de ce dernier systome. Selon un mode de réalisation préféré, les susdits moyens pour injecter la dose de carburant de démarrage sont agencés de manière à provoquer l'introduction de comburant sous pression dans le cylindre considéré aussitôt après injection de la dose de carburant dans ce cylindre, ce comburant sous pression étant débité par un moto-ventilateur ou par une bouteille de comburant comprimé. En général, le carburant est constitué par de l'essence et le comburant par de l'air mais le comburant notamment pourrait aussi bien être constitué par de l'oxygène plus ou moins pur, tout au moins en ce qui concerne le comburant introduit sous pression par les susdits moyens au démarrage. L'invention est également relative aux dispositifs de démarrage destinés à être incorporés aux moteurs à combustion interne qui viennent d'être définis. L'invention va être maintenant décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés. La figure 1 représente schématiquement, en coupe axiale, un moteur à combustion interne à quatre cylindres. Les figures 2 et 3 représentent l'un des cylindres de la figure 1 respectivement en coupe axiale par deux plans perpendiculaires. La figure 4 montre le moteur en coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 1. La figure 5 est un schéma d'ensemble du système de démarrage conforme à l'invention. La figure 6 est le chronogramme des impulsions principales. Ainsi qu'illustré schématiquement par les figures l et 4, l'invention s'applique à un moteur à combustion interne 1 dont les cylindres 2, au nombre de quatre selon l'exemple représenté, sont alimentés en mélange d'air et de carburant par un collecteur d'admission 3, par l'intermé- diaire de soupapes d'admission 4. Le mélange admis dans chaque cylindre 2, après compression par un piston 5, y est enflamme par une bougie 6 et les gaz de combustion sont recueillis dans un collecteur d'échappement 7, après ouverture de soupapes d'échappement 8. Les pistons 5 sont accouplés par des bielles 9 à un vilebrequin 10. Le système d'alimentation en carburant, qui élabore le mélange admis dans les cylindres 2 par l'intermé- diaire des soupapes d'admission 4 par injection indirecte ou carburation, et le système d'allumage à bougies 6 sont tous deux de type classique et n'ont donc pas besoin d'être décrits en détail ici. A ce moteur 1, on combine le dispositif de démarrage conforme à l'invention qui est dépourvu du moteur électrique auxiliaire habituel et qui pilote une injection de carburant et une impulsion d'allumage. Ce dispositif de démarrage est constitué d'un capteur 11 (figures 1 et 5) qui, sous l'action de la fermeture d'un interrupteur de démarrage 18 de type classique (en général à clé de contact), repère celui des cylindres 2 dont le piston 5 est en position favorable de démarrage, moteur arrêté. Un piston 5 est en position favorable quand il est en phase d'explosion ou de détente des gaz brûlés, ses soupapes d'admission 4 et d'échappement 8 etant fermées. Tout en repérant le cylindre en question, le capteur 11 amorce une pompe à carburant 12 qui aspire du carburant dans un réservoir 13 et le refoule sous pression dans une canalisation 14 qui comporte autant d'électrovannes 15 que le moteur 1 compte de cylindres 2. Chaque électrovanne 15 est placée dans la culasse 16 du moteur 1 afin de permettre l'introduction d'une dose de carburant dans le cylindre 2 considéré, lorsque les soupapes d'admission 4 et d'échappement 8 sont fermées.Une fois le bon cylindre connu, un temporisateur 17 limite la durée d'ouverture de l'électrovanne 15 correspondante et permet ainsi d'envoyer dans ce cylindre 2 une dose de carburant, determinée à l'avance. La fermeture de l'électrovanne 15 déclenche, dans la bougie 6 de ce cylindre 2, une impulsion d'allumage qui enflamme le mélange air-carburant ; cette combustion provoque,dans le cylindre 2 en question, une augmentation brusque de la pression a qui/pour effet de chasser le piston 5 de ce cylindre 2 vers le bas de la figure 1, donc d'entraîner le vilebrequin 10 et de faire démarrer le moteur 1, alimenté à l'aide de son système d'alimentation classique par l'intermédiaire du collecteur d'admission 3, les électrovannes 15 restant fermées jusqu'à la prochaine opération de démarrage. Comme c'est la bougie 6 habituelle du moteur 1 qui est utilisée pour le démarrage, elle est située sur la trajectoire du carburant injecté dans chaque cylindre 2 par l'électrovanne telle que 15 (voir la figure 4). L'impulsion d'allumage peut être obtenue au démarrage par application de l'effet Ruhmkorff. En cas de rate ou pour ameliorer le démarrage, de l'air ou autre comburant est avantageusement refoulé dans celui des cylindres 2 dont le piston est en position favorable, immédiatement après la fermeture de l'électro- vanne 15 sous l'effet du temporisateur 17. L'air ainsi refoulé peut provenir d'un moto-ventilateur 19 ou d'une bouteille d'air comprimé. Comme pour le carburant, la quantité de l'air ainsi refoule dans le cylindre 2 est limitée par l'ouverture et la fermeture d'une électrovanne 20, différente de celle 15 qui sert au carburant, mais qui peut être commande par le même temporisateur 17, ainsi qu'illustré schématiquement à la figure 5.. Ainsi qu'il a déjà été dit ci-dessus, la dose de carburant introduite dans l'un des cylindres 2 au démarrage est calculée une fois pour toutes, lors de l'adaptation du dispositif conforme à l'invention à un moteur de type déterminé. I1 en est de même de la dose de comburant qui est introduite éventuellement après la dose de carburant. La figure 6 est le chronogramme (le temps t étant porté en abszisses) des impulsions envoyées successivement, conformément au schéma de la figure 5, à leélectrovanne 15 (combustible), à l'électrovanne 20 (comburant) et à la bougie 6 du cylindre 2 sélectionné par le capteur 11. Afin de réduire le coût du dispositif, de le simplifier et de ne pas etre dépendant du capteur 11, toutes les electrovannes 20 sauf une, peuvent-être précédées par une électrovanne de by-pass ; cette dernière, est commandée par la clé de contact ou un quelconque interrupteur, et permet de relier l'électrovanne 20, soit, au comburant comprimé ou au moto-ventilateur, soit a l'air libre. Quand l'allumage classique du moteur est coupé afin d'arreter ce dernier, la coupure de l'allumage provoque le positionnement de la vanne de by-pass de telle sorte que toutes les électrovannes 20 soient en liaison avec l'air libre; ainsi la coupure de l'allumage provoque l'ouverture de n-l électrovannes 20 si le moteur est constitué de n cylindres. I1 en résulte que le moteur est déséquilibré et s'arrête avec le n ième piston, toujours le même, en position favorable de démarrage. Ceci permet de diminuer le nombre d'électrovannes (15, 20), donc le coût du dispositif de démarrage où même de ne prévoir des électrovannes 15 et 20 que dans un seul cylindre dépourvu de vanne de by-pass, les autres cylindres étant dépourvues de vannes 15 et 20 mais par contre pourvus d'une vanne ou soupape les mettant à l'air libre lors de la coupure de l'allumage par la clef de contact ou par une autre cause. Dans ce cas on peut même se passer complètement du capteur de position. REVENDICAIONS 1. Moteur a combustion interne (f) qui possède au moins deux cylindres (2) et un système d'alimentation classique (3,4) en comburant et en carburant ainsi qu'un système d'allumage à bougies (6) également classique, caractérisé en ce que, pour permettre le démarrage, il comprend, en plus d'un capteur (11) capable de repérer celui des cylindres (2) dont le piston (5) est en position favorable lorsque le moteur (1) est arrêté, des moyens (12,15) pour injecter, dans le cylindre (2) ainsi repéré, une dose de carburant de démarrage et pour envoyer immédiatement après dans ce cylindre (2) une impulsion d'allumage, lesdits moyens (12,15) étant indépendants du système d'alimentation classique (3,4) en comburant et en carburant et étant agen cés de façon à pouvoir être mis en action par l'intermé- diaire d'un interrupteur de démarrage (18). 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (12,15) pour injecter la dose de carburant de démarrage sont constitués par une pompe à carburant (12) débitant dans chaque cylindre (2) par l'intermédiaire d'une électrovanne (15) et par un temporisateur (17) capable de refermer cette électrovanne (15) à la fin d'un laps de temps convenable après son ouverture sous l'effet de la manoeuvre de l'interrupteur de démarrage (18). 3. Moteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens pour envoyer l'impulsion d'allumage de démarrage sont combinés au système d'allumage classique du moteur (1) de manière à faire passer cette impulsion par les bougies (6) de ce dernier système. 4. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (12,15) pour injecter la dose de carburant de démarrage sont agencés de manière à provoquer l'introduction de comburant sous pression dans le cylindre (2) considéré aussitôt après injection de la dose de carburant dans ce cylindre (2). 5. Moteur selon l'ensemble des revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte un moto-ventilateur (19) ou une bouteille de comburant comprimé débitant dans chaque cylindre (2) par l'intermédiaire. d'une électovanne (20) et en ce que le susdit temporisateur (17) est capable de refermer cette électrovanne (20) à la fin d'un laps de temps convenable apres son ouverture. 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque bougie (6) est située sur la trajectoire du carburant injecté par les susdits moyens dans le cylindre (2) correspondant. 7. Dispositif de démarrage, pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en qu'il comprend, en plus d'un capteur (11) capable de repérer celui des cylindres (2) dont le piston (5) est en position favorable lorsque le moteur (1) est arrêté, des moyens (12,15) pour injecter, dans le cylindre (2) ainsi repéré, une dose de carburant de démarrage et pour envoyer immédiatement après dans ce cylindre (2) une impulsion d'allumage, lesdits moyens (12,15) étant indépendants du système d'alimentation classique (3,4) en comburant et en carburant et étant agencés de façon à pouvoir être mis en action par l'intermédiaire d'un interrupteur de démarrage (18). 8. Moteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que toutes les électrovannes (20) sauf une sont précédées d'une vanne de by-pass commandé notamment par la clé de contact ou un interrupteur, ladite vanne de by-pass permettant de relier l'électrovanne 20, soit au comburant comprimé ou au moto-ventilateur, soit à l'air libre. 9. Moteur à combustion interne (1) qui possède au moins- deux cylindres (2) et un système d'alimentation classique (3, 4) en comburant et en carburant ainsi qu'un système d'allumage à bougies (6) également classique, caractérisé en ce que, pour permettre le démarrage, il comprend, des moyens (12, 15) pour injecter, dans l'un des cylindres (2) une dose de carburant de démarrage et pour envoyer immédiatement après dans ce cylindre (2) une impulsion d'allumage, lesdits moyens (12, 15) étant indépendants du système d'alimentation classique (3,4) en comburant et en carburant et étant agences de façon à pouvoir être mis en action par l'intermédiaire d'un interrupteur de démarrage, des moyens étant prévus, associé à chacun des autres cylindres (2), pour mettre lesdits cylindres en communication avec l'air libre après la coupure de l'allumage.