Brevet FR2768770A1 — publié le 19990326

la présente invention concerne un moteur à piston alternatif, alimenté au choix par un combustible liquide ou un combustible gazeux, comprenant au moins une chambre de combustion principale, à laquelle correspondent au moins une tubulure d'admission pour le gaz et/ou l'air, un dispositif d'injection et une tubulure de sortie, chaque chambre de combustion principale communiquant au moins avec une chambre de précombustion par l'intermédiaire d'au moins une tubulure de sortie débouchant dans ladite chambre de combustion principale et chaque chambre de précombustion comportant un dispositif destiné à assurer l'allumage de son contenu dans le cas d'une alimentation au gaz. Dans un moteur à piston alternatif selon le générique de la présente invention, connu, il est possible d'introduire au choix dans la chambre de combustion principale soit, dans le cas d'une alimentation au gaz, un mélange gaz-air par l'intermédiaire d'une conduite de gaz, soit, dans le cas d'une alimentation au gasoil, de l'air par une conduite d'air et le combustible liquide par l'intermédiaire d'un dispositif d'injection. De plus, dans le cas d'une alimentation au gaz, on injecte de l'huile d'allumage dans une chambre de précombustion communiquant avec la chambre de combustion principale, laquelle huile d'allumage s'enflamme lorsque le piston se déplace vers le haut, au moment de la compression du contenu de la chambre de combustion principale et, de ce fait aussi, du contenu de la chambre de précombustion qui communique avec elle, et l'huile d'allumage pénètre alors dans la chambre de combustion principale o elle provoque l'allumage du gaz qui s'y trouve. Sans la présence de l'huile d'allumage enflammée dans une chambre de précombustion, le gaz contenu dans la chambre de combustion principale ne peut pas s'enflammer par autoallumage ou s'enflamme difficilement par allumage commandé dans la chambre de combustion principale. L'allumage du gaz par l'huile d'allumage entraîne cependant, en raison de la présence de l'huile d'allumage, des concentrations de NOx insatisfaisantes ou non tolérées dans certains lieux. En outre, s'il est prévu une alimentation au gaz, il faut en permanence mettre à disposition l'huile nécessaire à l'allumage. Par ailleurs, la bougie d'allumage dans la chambre de précombustion doit fonctionner même dans le cas d'une alimentation au gasoil, afin qu'elle ne se bouche pas. Compte tenu de cela, l'objet de la présente invention est de perfectionner un moteur à piston alternatif selon le générique de la présente invention avec des moyens si possible simples et à des coûts avantageux, en évitant les inconvénients, de manière à obtenir des gaz d'échappement avec une concentration réduite en NOx. De manière surprenante, cet objet est résolu simplement par le fait que, dans le cas d'une alimentation au gaz, le dispositif d'allumage est un dispositif d'allumage commandé électrique et par le fait qu'il est possible d'introduire du gaz dans la chambre de précombustion par l'intermédiaire d'une conduite de gaz. Dans le dispositif conforme à l'invention, le mélange gaz-air introduit dans la chambre de combustion principale pendant un cycle d'aspiration, pénètre également dans la chambre de précombustion, dans laquelle un gaz supplémentaire est ajouté par l'intermédiaire d'une conduite de gaz supplémentaire au mélange gaz-air, afin de le rendre plus gras. Le contenu de la chambre de précombustion s'enflamme par l'intermédiaire du dispositif d'allumage commandé électrique et le mélange gaz-air enflammé pénètre dans le mélange gaz-air contenu dans la chambre de combustion principale. Ceci provoque l'allumage du gaz dans la chambre de combustion principale. Il n'est pas nécessaire dans le cas présent d'utiliser une huile d'allumage. C'est pourquoi il n'est pas nécessaire de prévoir de l'huile d'allumage si le moteur fonctionne avec une alimentation au gaz. De même, il n'est pas nécessaire de prévoir un dispositif d'injection spécifique pour l'huile d'allumage. Les valeurs de NOx sont plus favorables que celles obtenues par des dispositifs avec allumage par huile d'allumage. Le principe de l'allumage commandé des moteurs Diesel/gaz avec alimentation au gaz a déjà été proposé lors du 21e Congrès international pour moteurs à explosion, organisé par le CIMAC (Conseil international des moteurs à combustion). La publication éditée à l'occasion de ce congrès, a toutefois exposé un allumage commandé du mélange gaz-air dans la chambre de combustion principale, ce qui ne permet pas un allumage des mélanges maigres avec une teneur en air supérieure à 1,7. Ainsi, ce dispositif ne permet pas d'obtenir des gaz d'échappement présentant des valeurs très favorables, telles que les valeurs de NOx obtenues, en particulier, dans le dispositif conforme à l'invention par des teneurs en air supérieures à 1,7. Au contraire, le moteur décrit dans la publication fonctionne avec un mélange combustible-air stoechiométrique, alors que le moteur Diesel/gaz conforme à l'invention peut fonctionner avec un procédé d'" allumage maigre ". C'est pourquoi le moteur décrit dans la publication est muni d'un catalyseur à trois voies, pour obtenir des valeurs de gaz d'échappement acceptables. Des modes de réalisation particulièrement avantageux de la présente invention sont proposés. Ainsi, selon un mode de réalisation préféré, plusieurs sorties de chambre de précombustion débouchent dans une chambre de combustion principale. De ce fait, le mélange gaz-air contenu dans la chambre de combustion principale s'enflamme dans plusieurs zones et, par conséquent, de manière très homogène, ce qui permet d'obtenir des valeurs optimales pour les gaz d'échappement. En outre, il est prévu de manière fonctionnelle, plusieurs chambres de précombustion. Dans ce mode de réalisation, le gaz contenu dans les chambres de précombustion peut être commandé indépendamment par une commande à moteur au moment approprié. De même, le mode de réalisation à des coûts avantageux est celui qui est formé par une seule chambre de précombustion comprenant plusieurs sorties, qui débouchent dans la chambre de combustion principale. Les sorties de la chambre de précombustion sont réparties de préférence presque régulièrement sur toute la surface de la section de la chambre de combustion principale, ce qui entraîne une répartition relativement homogène du gaz pré-enflammé dans la chambre de combustion principale et, de ce fait, permet un allumage relativement homogène dans la chambre de combustion principale, ce qui permet d'améliorer encore davantage les valeurs des gaz d'échappement. La teneur en air dans la chambre de combustion principale est de préférence supérieure ou égale pratiquement à 1,7, étant donné que cela autorise une exploitation dans le mode d'" allumage maigre ", avec un mélange très maigre et, par conséquent, de très faibles concentrations d'oxydes nitriques. Le rapport du mélange gaz-air dans les chambres de précombustion est, de manière fonctionnelle, inférieur à 1,7, afin de permettre un allumage fiable du contenu de la chambre de précombustion. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention se dégagent de la description de deux modes de réalisation, à l'appui du dessin. Le dessin montre: figure 1: une représentation schématique d'un moteur à piston alternatif conforme à l'invention, comprenant une chambre de précombustion, qui comporte une conduite de gaz et un dispositif d'allumage électrique; et figure 2: une représentation schématique d'un moteur à piston alternatif conforme à l'invention, comprenant plusieurs chambres de précombustion correspondant à une même chambre de combustion principale. La figure 1 montre un cylindre d'un moteur à piston alternatif conforme à l'invention, qui peut aussi être formé par plusieurs cylindres. Un piston 2, qui est actionné par une bielle 3, se déplace dans le corps du cylindre 1. Le moteur représenté peut être alimenté au choix avec un combustible gazeux ou un combustible liquide, en particulier du gasoil. En cas d'alimentation au gasoil, le combustible liquide est acheminé par l'intermédiaire d'une tubulure d'arrivée du carburant 4 d'un dispositif d'injection 5, par lequel le gasoil est injecté dans la chambre de combustion principale 6. En cas d'alimentation au gasoil, l'air est acheminé par l'intermédiaire d'une tubulure d'admission 8 comportant une soupape pour gaz 7. Le mélange gasoil-air s'enflamme par auto-allumage lors d'un déplacement vers le haut du piston 2, et brûle. Les gaz d'échappement sont poussés hors de la chambre de combustion principale 6 par une tubulure de sortie 9, dont la fermeture est assurée par une soupape. Dans le cas d'une alimentation au gaz, un mélange formé par le gaz à brûler et l'air est introduit au cours d'un cycle d'aspiration dans la chambre de combustion principale 6, par l'intermédiaire de la tubulure d'entrée 8 pour gaz et/ou air, dans laquelle la soupape pour gaz 7 est ouverte. Ce mélange gaz-air se répartit dans la chambre de combustion principale. et la chambre de précombustion 11 qui communique avec la chambre de combustion principale par la sortie de chambre de précombustion 10. Une conduite de gaz 12 débouche dans la chambre de précombustion 11. Par cette dernière, il est possible d'introduire un gaz supplémentaire dans le mélange gaz-air de la chambre de précombustion 11, afin de rendre le mélange plus gras. Le gaz introduit dans la chambre de précombustion 11 par l'intermédiaire de la conduite de gaz 12 peut être en particulier un gaz pur ou un mélange gaz-air avec une proportion d'air plus faible que celle contenue dans le mélange gaz-air introduit par l'intermédiaire de la tubulure d'admission 8 pour gaz et/ou air. Le mélange relativement gras contenu dans la chambre de précombustion 11, obtenu par l'addition d'un gaz supplémentaire, peut s'enflammer par allumage commandé, sans huile d'allumage. Pour ce faire, il est prévu de monter dans la chambre de précombustion 11 un dispositif d'allumage commandé 13 sous forme de bougie d'allumage. Ledit dispositif peut être commandé par un moteur et autorise, de ce fait, un choix précis du moment d'allumage. Le mélange gras dans la chambre de précombustion 11, qui s'est enflammé par l'intermédiaire du dispositif d'allumage commandé 13, est évacué de la chambre de précombustion 11 et pénètre dans le mélange gaz-air contenu dans la chambre de combustion principale 6, puis provoque l'allumage de ce dernier. Dans le processus d'allumage conforme à l'invention, le mélange contenu dans la chambre de combustion principale 6 s'enflamme avec le gaz gras enflammé dans la chambre de précombustion 11, même si le mélange gaz-air dans la chambre de combustion principale est relativement maigre. Ainsi, la teneur en air dans la chambre de combustion principale peut être supérieure à 1,7, voire supérieur à 2 conformément à des essais. Par la combustion du mélange relativement maigre, on obtient dans les gaz d'échappement d'un moteur Diesel ou moteur à gaz présentant de très bonnes valeurs, en particulier des valeurs très faibles pour les NOx. Afin de garantir un allumage fiable du gaz dans la chambre de précombustion 11, le contenu de la chambre de précombustion 11 a été enrichi, de manière appropriée, par l'intermédiaire de la conduite de gaz 12, à savoir de manière appropriée jusqu'à une teneur en air inférieure à 1,7. La combustion du mélange gaz-air dans la chambre de combustion principale 6 peut être nettement améliorée par le fait qu'il est prévu plusieurs sorties 10 de la chambre de précombustion. Pour ce faire, il est possible de prévoir une chambre de précombustion comportant plusieurs sorties débouchant dans la chambre de combustion principale, lesquelles sorties peuvent être réparties de manière régulière sur toute la section de la chambre de combustion principale 6. De même, conformément à la figure 2, il est possible de prévoir plusieurs chambres de précombustion lia, llb, llc. Dans le mode de réalisation représenté à titre d'exemple, lesdites chambres de précombustion ne comportent chacune qu'une seule sortie 9. L'utilisation de plusieurs chambres de précombustion 11 permet de commander individuellement le moment d'allumage dans chaque chambre de précombustion 11. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir de la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Moteur à piston alternatif, alimenté au choix par un combustible liquide ou un combustible gazeux, comprenant au moins une chambre de combustion principale (6), à laquelle correspondent au moins une tubulure d'admission (8) pour le gaz et/ou l'air, un dispositif d'injection (5) et une tubulure de sortie (9), chaque chambre de combustion principale (6) communiquant au moins avec une chambre de précombustion (11) par l'intermédiaire d'au moins une tubulure de sortie (10) débouchant dans ladite chambre de combustion principale et chaque chambre de précombustion (11) comportant un dispositif destiné à assurer l'allumage de son contenu dans le cas d'une alimentation au gaz, caractérisé en ce que, dans le cas d'une alimentation au gaz, le dispositif d'allumage est un dispositif d'allumage commandé électrique (13) et en ce qu'il est possible d'introduire un gaz dans la chambre de précombustion (11) par l'intermédiaire d'une conduite de gaz (12). 2. Moteur à piston alternatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs sorties de la chambre de précombustion débouchent dans une chambre de combustion principale (6). 3. Moteur à piston alternatif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu de réaliser plusieurs chambres de précombustion (11a, b, c). 4. Moteur à piston alternatif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les sorties de la chambre de précombustion (10) sont réparties presque régulièrement sur toute la surface de la section de la chambre de combustion principale (6). 5. Moteur à piston alternatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en air dans la chambre de combustion principale est supérieure ou égale à 1,7 environ. 6. Moteur à piston alternatif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en air dans les chambres de précombustion (11) est inférieure à 1,7.