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BREVET D'INVENTION perfectionnements aux moteurs à. explosion et à combustion interne.
La présente invention a pour objet des perfectionnements apportes aux moteurs à explosion et à combustion interne ayant pour but d'augmenter la puissance et le rendement de ces moteurs. on sait que la puissance développée est proportionnelle au poids de carburant introduitdans lescylindres; en vue de por- ter au maximum cette quantité de carburant, on utilise générale- ment des dispositifs surpresseurs branchés en série sur la canali- sation de ltadmission et comprimant les gaz admis dans la chambre de compression du cylindre.
Mais ces surpresseurs n'ont pas donné les résultats attendus; ils absorbent en effet une puissance importante et rapi- dement croissante avec la surpression obtenue. Ils doivent non seulement comprimer la cylindrée totale, mais encore un supplément de gaz qui est fonction du taux de surpression fixé. Dans ces conditions, le gain de puissance du moteur avec surpresseur diminue rapidement, de sorte que l'on en a limité l'emploi aux bassepres-
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sions (200 à 250 grs.). pour despressions de 800 grs. le rendement total devient moins bon que celui obtenu sans surpresseur.
Les perfectionnements suivant l'invention consistent à pratiquer le vide dans la zone d'espace mort du cylindre, en fin d'échappement des gaz brûlés et avant l'admission des gaz frais.
Dans cette zone, constituée par la chambre de compression, sont disposés comme connu les moyens pour l'échappement et l'admission du gaz, la bougie d'allumage (moteurs à explosion) et l'injecteur (moteur à combustion interne).
Dans un cylindre ainsi constitué, il reste, après l'échappement dans la chambre de compression, une certaine quantité de gaz brûlés etinactifs à température élevée qui, du fait de la contrepression créée par le tube d'échappement, s'opposent partiellement à l'admission du gaz frais. Celui-ci, s'introduisant dans le cylindre, se mélange aux gaz chauds résiduels; il en résulte une dilution qui diminue l'énergie de la cylindrée, et un échauffement du gaz frais risquant d'entrafner sous de fortes compressions, son auto-allumage et surtout ces gaz créent une pression hydrostatique à l'intérieur des cylindres qui limite l'admission du gaz frais.
Si, au moyen d'une pompe, éjectair, distributeur ou autresdispositifs connus, on pratique un vide poussé, dans cette chambre de compression en fin d'échappement, les gaz brûlés résiduels se trouvent évacués et l'espace mort du cylindre devient dès lors actif ; il en résulte une augmentation du poids utile de la cylindrée; en outre, les gaz frais introduits ne sont pas échauffés par les gaz chauds résiduels et se refroidissent encore par leur déten te à l'intérieur du cylindre; leur température relativement basse permet d'augmenter le taux de compression du moteur sans provoquer d'auto-allumage.
De plus, les dépressions de l'ordre de 80 % que l'on
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peut aisément obtenir dans la chambre de compression provoquent un appel de gaz frais qui pénètre, ., à l'intérieur du cylindre à des vitesses qui peuvent être considérables(de l'ordre de 350 m/sec.).
L'énergie cinétique du gaz se transformant en pression, il en résulte une auto-compression du gaz aspiré dont la valeur varie comme le carré de la vitesse d'aspiration. En outre, les gaz chauds résiduels ne restant plus en contact avec le cylindre, le moteur subit un échauffement moindre que dans les conditions usuelles.
L'invention a également pour objet des dispositifs pour réaliser l'application du vide dans leschambresà compre ssion des mo teurs, parmi ces dispositifs, certains utilisent pour l'évacuation des gaz résiduels, la soupape d'admission et l'un d'eux, indiqué à titre d'exemple, comporte essentiellement un collec- teur d'admission pour tous lescylindres du moteur et une botte de distribution avec des soupapes fonctionnant alternativement et 'dont l'une met le collecteur d'admission en communication avec une source de vide (pompe à vide ou éjectair) et l'autre avec le carburateur.
En vue d'augmenter encore le vide créé dans la chambre de compression et d'obtenir ainsi des vitesses d'admission du gaz frais atteignant 350 m/seo., un dispositif d'application du vide permet de retarder l'ouverture de la soupape d'admission, de sorte que le Piston s'abaissant, entretient et augmente le vide dans le cylindre.
Dans un mode d'exécution de ce dispositif, l'évacuation des gaz brûlés résiduels s'effectue au moyen de soupapes auxiliaires montées sur le cylindre lui-même.
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Dans un autre mode d'exécution, les cylindres sont mis en communication avec la pompe à vide par un collecteur rotatif, de type connu, reliéaux cylindrespar un raccord monté sur le s bou- gie s, par desbougies spéciales tubulaires ou par un simple tubage reliantle collecteurà chacun decylindres.
L'application du vide dans les chambres à compression des cylindres des moteurs à explosion et à combustion interne per- met ainsi d'augmenter dans de très grandes proportions la puissan- ce etle rendement du moteur.
Il a été trouvé que le gain net de puissance réalisé est sensiblement proportionnel au vide exprimé en centimètres de Hg.
Dans les moteurs à. combustion interne, la puissance est fonction du remplissage et même de la suralimentation des cylindres en air frais. Le remplissage permet d'injecter une quantité correspondante de mazout.
Il est montré sur la figure 1, à titre indicatif, une courbe établie expérimentalement, indiquant les augmentations de puissance obtenues s sur un moteur au banc accouplé à un mouline t Renard, Le zéro du graphique correspond à la puissance du moteur à pleine admission, mais sans application du vide.
On a ensuite branché le vide sur le moteur, dans ce cas par des soupapes auxiliaires disposées sur la culasse, Les dépressions engendrées dans les cylindres par une pompe à vide ont été portées en ordonnées, en centimètres de mercure; lesdiverses vitesses de rotation obtenues au moulinet Renard ont été portées en abscisses: au-dessous figurent les puissances correspondant à ces vitesses, données par l'abaque du mouline t Renard,
Il est intéressant, à la suite de ces résultats, de comparer la puissance absorbée par la pompe à vide et par un surpresseur pour le même moteur.
La pompe, pour un vide de 80 % ne doit absorber que 80 % des gaz résiduels qui représentent eux-mêmes 1/5 de la cylindrée
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pour un taux de oompression de 6, soit 16 % de la cylindrée.
La pompe, pour des vides supérieurs à 70 % absorbe pour un même volume aspiré, le tiers environ de la puissance nécessaire au surpresseur correspondant. Le surpresseur branché en série sur l'admission, pour une surpression de 800 grs. doit comprimer 180 % de la cylindrée.
Des données précédentes, il résulte que . les puissances absorbées, pour une même vitesse de gaz à l'admission seront environ huit foismoindresavec la pompe à vide qu'avecle su rpre s seu r.
La pompe à vide est d'autre part moins lourde et moins chère que le surpresseur et peut se placer en un point quelconque.
En outre, l'application du vide et son intensité peuvent tttre réglées à tout moment par le conducteur du moteur, ce qui accroît la souplesse du moteur.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, un mode d'exécution des dispositifs pour l'application du vide aux moteurs à explosion.
La figure 1 est un graphique auquel on s'est référé au cours de l'exposé précédent.
La figure 2 représente le cycle normal de distribution d'un moteur à quatre temps.
La figure 3 représente le cycle corrigé par l'applica- tion du vide avec soupape auxiliaire montée sur le cylindre.
La figure 4 représente le même cycle, la soupape d'aspiration servant également de soupape à vide, suivant le dispositif montré à la figure 5.
La figure 5 est. une vue en coupe de ce dispositif.
La figure 6 est une vue en coupe d'un dispositif à soupape auxiliaire à vide.
La figure 7 est une vue en coupe d'un moteur sur le quel est monté un collecteur rotatif.
En se référant aux figures 2, 3 et 4, lessecteurs AC
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et DE représentent respectivement les temps d'admission et d'échappement. D1E1 (fig. 3) représentant l'échappement, on voit que la soupape se ferme un peu avant l'arrivée du cylindre à son point mort haut; un peu avant cette fermeture, la soupape auxiliaire s'est ouverte, réalise le vide dans la chambre de compression en évacuant les gaz résiduels brûlés et se ferme en H1; la soupape d'admission s'ouvrant avecle retard H1 A1, on se rend compte que le vide déjà. réalisé est poussé jusqu'à son extrême limite par la descente du piston.
A la figure 4, la soupape d'admission servant également à réaliser le vide F2 H2 dans le cylindre, elle s'ouvre en A2 et se ferme comme précédemment en C2.
Un dispositif (fig. 5) auquel s'applique le graphique de la figure 4, comporte un collecteur 1 pour un moteur à quatre cylindres 2, 3, 4, 5; à l'entrée de ce collecteur, une botte de distribution 6 à deux soupapes à ressort 7 et 8 commandées par tout moyen connu, et mettant respectivement le collecteur 1 en commun:
1- cation avecla canali sation 9 du carburateur et la tubulure 10 allant à l'éjectair 12 ou toute autre source de vide et au tuyau d'échappement. sur ce tuyau 10 sont branchés une capacité 11 et un éjectair 12 à puissance réglable au moyen du volet 13 placé sur le tuyau 14 e t commandé automatiquement ou non, L'éjectair 12 'qui fait le vide dans la capacité 11 utilise pour ce pompage tout ou partie desgaz d'échappement par la dérivation 141.
En supposant la course du piston correspondant au point (F2 A2) de la figure 4, la soupape 7 est fermée et la soupape 8 ouverte; la soupape d'admission du cylindre est également ouverte.
Le cylindre, par sa soupape d'admission, la boite 6, la soupape 8 etla tubulure 10 est en communication avec la capacité 11.
En 82 le vide ayant été effectué dans la chambre de compression, la soupape 8 se ferme, la soupape 7 s'ouvre et met
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le carburateur en communication avec le collecteur 1. Le mélange carburant est violemment aspiré et se réchauffe sur les parois internes de la botte 6 et du collecteur 1 qui viennent d'évacuer les gaz chauds. Le même cycle reprend pour le cylindre suivant.
Un dispositif (fig. 6) auquel s'applique le graphique figure 3 comporte une soupape auxiliaire 15 montée sur le cylindre 16 au point le plus favorable; cette soupape 15 me t en communica- tion le cylindre avecun collecteur 17 relie par une tubulure 18 à une capacité 19 dans laquelle une pompe à vide 20 fait le vide.
Le fonctionnement du dispositif figure 6 a été expliqué précédemment en se référant à la figure 3.
Un autre dispositif, qui se réfère au graphique fig. 3, est représenté (fig. 7) par une vue schématique en coupe d'un mo teur à explosion suivan t l'axe de l'un descylindres.
Les cylindres 21 sont mi s en communication avec la pompe à vide aux temps convenables par l'intermédiaire, des bougies 22 munies d'un raccord spécial 26, permettant le passage desgaz et par un collecteur rotatif23 dont le rotor est percé d'autant de lumières 28 qu'il y a de cylindres au moteur; les gaz sont aspirés par la tubulure 24 branchée sur le collecteur.
Un mode de commande 25 et 27 par l'arbre à came a été représenté.
Le rotor tourne en synchronisme avec le moteur.