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BREVET D'INVENTION " PERFECTIONNEMENTS AUX MOTEURS A EXPLOSION A
4 TEMPS ". Valérien RAFAÏLOFF
La présente invention a pour objet un nouveau procédé de suralimentation des moteurs à explosion à 4 temps destiné à améliorer les conditions de fonctionnement du compresseur. La présente invention permet de simplifier et d'améliorer le procédé de suralimentation actuel des moteurs d'avions, d'automobiles, etc....Elle permet, d'autre part, l'introduction dans le cylindre de combustibles absolument quelconques, même ne se mélangeant pas entre eux.
Les compresseurs utilisés actuellement pour la suralimentation des moteurs travaillent généralement avec un débit très élevé et à une vitesse de rotation voisine de 30.000 tours par minute. Il est évident que de telles conditions de marche nuisent à la sécurité du fonctionnement du moteur et on peut considérer qu'un moteur suralimentéde cette façon ne peut servir que pour des performances exceptionnelles, sans pouvoir être utilisé couramment en pratique.
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Le procédé de suralimentation suivant l'inven- tion permet, pour un moteur donné et pour un compresseur donné, de réduire le débit et la vitesse de rotation du compresseur tout en obtenant une suralimentation parfaite.
Le procédé selon l'invention est essentiellement caractérisé par le fait que le combustible est amené au moteur en deux opérations différentes. La première charge de combustible est aspirée de la façon habituelle à travers la soupape d'admission placée en tête du cylindre. On sait que, de cette façon, le coefficient de remplissage du cylindre est toujours inférieur à 1. La deuxième charge de combustible est admise dans le moteur, suivant l'invention, à travers des trous percés dans la paroi du cylindre au voisinage du point mort bas du piston, trous que ce piston découvre à la fin de sa course descendante. Ces trous sont en communication, par un conduit approprié avec un compresseur et un carburateur auxiliaire.
De cette façon, lorsque le piston, après avoir aspiré la charge arrivant par la soupape habituelle, arrive à son point mort bas, il découvre les trous ménagés dans la paroi du cylindre et la deuxième charge se trouve introduite dans le cylindre. L'arrivée de cette deuxième charge durera tant que les trous ne seront pas masqués de nouveau par le piston au début de sa course ascendante. On compren- dra facilement que le coefficient de remplissage se trouve ainsi notablement augmenté. Le fonctionnement du moteur pendant les autres phases est le même que celui des moteurs habituels.
A la fin de la course de détente, les trous ménagés dans la paroi du cylindre seront découverts de nou-
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veau par le piston et il se produira une introduction supplémentaire du mélange fourni par le compresseur et le carburateur auxiliaire. En faisant varier le profil de la came et le diamètre de la soupape d'échappement, on peut obtenir toutepression voulue à l'intérieur du cylindre au moment où le piston découvre les lumières et notamment on peut assurer que cette pression soit inférieure à celle créée par le compresseur en sorte que celui-ci débite toujours dans le cylindre lorsqu'il est mis en communication avec celui-ci.
Les gaz, ainsi introduits dans le cylindre, étant donné leur nature différente de celle des gaz brûlés, formeront au-dessus du piston un matelas, lequel chassera définitivement les gaz brûlés pendant la course d'échappement du piston. De cette façon, le balayage de l'intérieur du cylindre et l'évacuation des gaz brûlés sont effectués d'une façon parfaite, D'autre part, la température des gaz, qui resteront dans la chambre de combustion à la fin de la course d'échappement et qui seront constitués par le matelas de gaz ci-dessus mentionné, sera inférieure à celle des gaz brûlés habituels. Par conséquent, la température du mélange, pendant son admission et, par suite, pendant la compression, se trouve réduite dans un moteur surali'- menté suivant l'invention.
On comprendra facilement qu'avec le système de suralimentation suivant l'invention, le com'-' presseur fonctionne dans ces conditions bien plus avanta geuses que dans les systèmes de suralimentation actuels.
En effet, dans les systèmes actuels, le compresseur fournit le mélange carburant surcomprimé à travers la soupape d'ad-
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Mission pendant toute la course d'aspiration qui correspond sensiblement à un angle de rotation du vilebrequin de 200 à 2200 et sous une pression de l'ordre de 2 atmesphères.
Avec le système suivant l'invention, le compresseur ne fournit le mélange combustible au cylindre que lorsque le piston découvre les trous précités. Cette période d'ouverture, en tenant compte de la progressivitéde l'ouverture et de la fermeture de ces trous par le pistor, ne correspond qu'à un angle de rotation du vilebrequin de 50 à 60 . En tenant compte, d'autre part, de la différence de pression qui est assez considérable puisque , suivant l'invention, il suffit de comprimer le mélange supplémentaire à 1,2 ou 1,3 atmosphères, il est facile de comprendre que le travail du compresseur, suivant l'invention, sera 8 à 10 fois moins considérable que le travail du compresseur dans les systèmes actuels travaillant dans les mêmes conditions.
Ainsi le compresseur pourra fonctionner dans des conditions absolument normales avec 4-6.000t/m en assurant toute la sécurité voulue.
D'autre part, il est connu qu'on ne peut pas, @u point de vue économie et rendement thermique, surali'- menter un moteur sans procéder à une surcompression. Hais la surcompression entraîne la nécessité d'avoir recours des substances anti-détonantes, telles que du plomb tétra- étyle. La présence de ces substances anti-détonantes a une action nuisible sur les soupapes, les conduits, etc...
Le procédé de suralimentation suivant l'invention permet de remplacer ces anti-détonants nuisibles par des antidétonants inoffensifs qui ne pouvaient pas être utilisés
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jusqu'à présent étant donné qu'ils ne se mélangent pas avec l'essence. Ainsi, par exemple, l'alcool qui peut être comprimé jusqu'à 13 atmosphères ne se mélange pas avec l'essence. Par contre ses vapeurs peuvent se mélanger librement avec les vapeurs d'essence. Ainsi si, dans le procédé suivant l'invention, on admet dans la soupape d'admission habituelle un mélange carburant normal et par les trous percés dans la paroi du cylindre des vapeurs d'alcool, on pourra obtenir un mélange combustible anti-détonant parfait.
En général, on pourra admettre par les trous percés dans la paroi du cylindre un mélange quelconque possédant des propriétés anti-détonantes et même de l'eau pure ou H 2 0 2 qui constitue un anti-détonant parfait et qui ne nuit pas'au fonctionnement du moteur tout en abaissant sa température. On peut également admettre par les trous de l'oxygène. Selon l'invention, on peut supprimer le compresséur et faire communiquer les trous ménagés dans la paroi du cylindre avec l'atmosphère par un conduit approprié.
La suralimentation et le balayage sont alors assurés par l'effet d'inertie de l'air ou mélange traversant ce conduit et qui lors de la fermeture des trous par le piston engendre dans le conduit à proximité du piston une surpression pro** voquant une nouvelle rentrée d'air ou de mélange dans le cylindre lorsque la communication avec le cylindre est de nouveau rétablie.
L'invention sera mieux comprise à l'aide du dessin annexé sur lequel on a représenté, à titre d'exem ple, trois modes de réalisation suivant l'invention.
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Sur la fig, l, on a représenté un moteur agencé suivant l'invention, en coupe verticale.
Sur la fige 2, on a représenté une variante de construction dans laquelle le deuxième carburateur est remplacé par un simple gicleur placé dans la tuyauterie d'admission.
Sur la fig. 3 , on a représenté une troisième forme de réalisation dans laquelle le compresseur est supprimé.
En se référant d'abord à la figure 1, 1 est le cylindre, 2. le piston, 18 sa bielle et 19 le carter du moteur. La soupape d'admission habituelle est indiquée en 5, la soupape d'échappement en 6 et le conduit d'échappement en 4. Le carburateur habituel est représente en 12 et est relié avec la soupape µ..par un tuyau 3. Vers la fin de sa course descendante, le piston 2 découvre des trous ménagés dans la paroi du cylindre 1 et communiquant par un tuyau 8, dans lequel est placé un papillon de réglage, 9, avec un compresseur, 10, et un carburateur supplémentaire, 13.
Dans ltexemple de la figure ? , le carburateur 13 est remplacé par un simple gicleur, 14, communiquant par un tuyau,15, avec un réservoir de combustible, 16; un robinet, 17, pérmet le réglage de l'arrivée de ce combus- tible.
Dans le cas de la figure 3, on a supprimé le compresseur 10 et la suralimentation automatique et le balayage sont assurés par le mouvement d'inertie de l'air
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frais ou mélange gazeux anti-détonant dans le conduit qui fait communiquer alors les lumières ?¯ du cylindre du moteur, avec l'atmosphère extérieure.
Quand le piston 2 à la fin de sa course d'as- piration découvre les lumières inférieures 7, l'air extérieur ou mélange qui est à une pression supérieure à celle du cylindre l,pénètre dans le cylindre et produit la suralimentation. Lorsque le piston 2 vient masquer de noue veau les lumières-7 le courant d'air ou du mélange traversant le conduit à, se trouvant alors brusquement interrompu il se produit dans la partie du conduit à proximité du piston 2 , une augmentation dé pression due à l'inertie du gaz, qui a pour effet, lorsque le piston vers la fin de sa prochaine course descendante découvre les lumières 7, de provoquer une nouvelle entrée de gaz dans le cylindre 1, ce qui facilite le balayage des gaz brûlés.
Comme dans le moteur à compresseur, en calculant convenablement le diamètre de la soupape d'échappement et le profil de sa came de commande, on peut déterminer et obtenir la pression dans le cylindre, au dit moment, inférieure à la pression atmosphéri que.
Il va de soi que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre purement indicatif, mais nullement limitatif et qu'on pourrait y apporter diverses modi- fi cations de forme sans altérer son esprit.