<Desc/Clms Page number 1>
Il Méthode de marche des moteurs à combustion interne et moteurs à combustion interne con- venant pour l'application de cette méthode ".
Dans les moteurs à combustion interne, 3.1 est de la plus grande importanoe de maintenir les ouvertures d'échappement du cylindre du moteur fermées aussi longtemps que possible dans la oourse active parce que la perte de pression du gaz actif dans le cylindre se produit si rapidement après le démasquage des ouvertures d'échappement que dans la pratique, le rendement en travail utile du piston ou des pistons doit être considéré com- me terminé pré s qu'immédiatement après que le démasquage des ou- vertures d'éohappement a commencé,
D'un autre côté, il est nécessaire que le temps dont on
<Desc/Clms Page number 2>
dispose pour vider le cylindre des gaz résiduaires et pour le remplir d'une nouvelle charge pour le travail suivant ne soit pas trop court.
Dans les moteurs à combustion Interne à deux temps où ces deux conditions paraissent se combattre, l'expérience de la pra- tique et le raisonnement général ont amené à établir cette loi de construction, qui a été petit à petit adoptée d'une façon générale, qu'une longue course active utile et une vidange ra- dicale et un balayage à fond du cylindre sont réalisés au mieux par l'utilisation de grandes ouvertures d'échappement et un mouvement de démasquage rapide de ces dernières à la fin de la course active.
Dans ce raisonnement, on a également tenu compte du fait que l'énergie contenue dans les gaz résiduaires s'échappant ra- pidement dans le cylindre et le tuyau d'échappement a une influ- ence considérable sur l'introduction de l'air de balayage et de l'air de chargement car elle produit une aspiration qui, en fait, dans les moteurs normaux à deux temps, est une condition nécessaire pour que le balayage et le chargement du cylindre se fassent dans le plus court délai disponible, sans que lton fasse appel à des pressions excessivement élevées pour l'air ou la charge fournies.
L'effet d'aspiration est dû au fait que pendant la der- nière partie de l'évacuation, une certaine quantité du quantum des produits de la combustion originairement présents dans le cylindre se déplace rapidement dans la direction de l'échappe- ment, en partie dans le cylindre proprement dit et en partie dans le tuyau d'échappement et que le degré d'assistance que l'on apporte à l'introduction de l'air de balayage et de la charge dépend de la valeur du moment ainsi renfermé dans le gaz d'échappement.
Pour autant que l'on sache il n'existe pas jusqu'à pré-
<Desc/Clms Page number 3>
sent, comme moyen à employer dans la construction pratique des moteurs à combustion interne, des lois rationnelles permettant de décider comment il faut déterminer la proportion et le choix de la surface ou section et du mode de démasquage de l'ouver- ture d'échappement, pour rendre l'échappement d'aussi courte durée que possible et obtenir le plus grand appui possible pour l'introduction de la nouvelle charge grâce à l'effet d'aspira- tion produit par l'échappement. Ceci est dû probablement au fait que jusqu'à présent on n'a pas disposé du résultat de recherches utiles quant au point de vue de savoir comment s'accomplit l'é- vacuation proprement dite.
Les recherches théoriques publiées jusquà présent concernant l'évacuation d'un vase de pression que l'on ouvre brusquement, aveo lesquelles l'évacuation des produits de la combustion d'un cylindre de moteur peut être à peu près comparée sont basées sur la supposition que l'ouver- ture d'évacuation est très petite comparativement au volume et à la section du vase.
Dans un moteur à combustion interne la section de l'ouverture d'échappement ne répond pas à cette hy- pothèse L'inventeur a toutefois observé que ce fait n'a pas d'influence sur les conditions de l'échappement pendant la pre- mière partie de l'évacuation de telle sorte que les formules existantes seront applicables loi quelle;, que soit;,, la surface de l'ouverture d'échappement. Cependant, la dernière partie de l'évacuation se produit dans des conditions qui ne peuvent pas être déterminées mathématiquement à ltaide des formules exis- tantes.
A la suite des expériences de l'inventeur sur lesquelles l'invention repose, il a été établi que l'effet d'aspiration que l'on peut obtenir par la libre évacuation d'une certaine quantité d'air sous pression dtun vase de pression que l'on ou- vre brusquement et que l'on mesure en déterminant la dépression maximum créée dans le vase par l'évacuation est Indépendant.
<Desc/Clms Page number 4>
de la pression initiale qui règne dans le vase si cette pres- sion, au moment où le vase s'ouvre, dépasse seulement une cer- taine valeur qui s'est montrée concorder avec la valeur critique bien connue par rapport à la pression extérieure pour l'écoule- ment de ce même milieu dans des conditions stationnaires.
En rapport avec d'autres observations faites pendant ces expériences ceci indique que l'évacuation comporte deux phases qui sont, évidemment, continues mais qui ont chacune leurs lois séparées en ce qui concerne le mouvement du gaz.
Pendant la première phase de l'échappement ( phase à haute pression ) la pression intérieure est plus élevée que la valeur critique qui correspond à la pression extérieure et l'évacuation se produit conformément aux lois de l'état critique de l'écoule- ment, le gaz d'échappement se détendant de la pression intéri- eure immédiate jusqu'à la pression d'étranglement critique qui y correspond et prenant ainsi une accélération jusqu'à la vites- se critique ( la vitesse 'du son ) correspondant à l'état régnant à hauteur de l'étranglement de l'ouverture d'évacuation.
Aussitôt que la pression intérieure décroissant rapidement est tombée suffisamment pour que la pression critique de l'ouver- ture d'évacuation correspondante soit devenue égale à la pres- sion extérieure, la seconde phase de l'échappement ( phase à basse pression ) commence; dans celle-ci le mouvement du gaz n'est pas déterminé par les lois critiques de l'écoulement mais au contraire par la différence entre la pression intérieure et la pression extérieure en combinaison, avec les dimensions de la surface ou section de l'ouverture.
Lorsque la première phase de l'évacuation ( phase à haute pression ) se produit, comme si la chute de pression était uni- forme dans la totalité du vase, l'état de l'écoulement au moment où la pression intérieure passe par la valeur critique corres- pondant à la pression extérieure sera donc le même quelle,, que
<Desc/Clms Page number 5>
soit la hauteur originale de la pression intérieure et oonsé- quemment ce sera l'état qui règne à ce moment qui déterminera la quantité d'énergie existant dans le gaz en mouvement au com- mencement de la seconde phase de l'évacuation ( phase à basse pression),
la conséquence de ce qui précède est que les vites- ses d'écoulement et les états de mouvements obtenus dans la pha- se à basse pression seront indépendants de la pression initiale à condition que cette dernière se range dans la zone à haute pression ainsi que des expériences l'ont d'ailleurs démontré,
L'évacuation dans la phase à basse pression n'est pas aohevée quand la pression intérieure devient égale à la pression extérieure car, en ce moment, un certain poids de gaz s'écoule rapidement dans la direction de l'échappement et le moment de ce quantum doit être consommé, par exemple en créant un vide dans le vase avant que l'écoulement ne s'arrête.
Le vide ainsi créé donne donc la mesure de l'énergie du gaz en mouvement au moment où les pressions sont tout d'abord égales 'et ainsi la mesurede l'appui que ce gaz peut apporter à l'introduction d'une charge nouvelle dans le vase ( cylindre ) et de l'énergie qui existe dans l'oscillation acoustique permanente effectuée par l'échappement dans le tuyau d'échappement du cylindre d'un mo- teur.
On peut déduire de ces observations, conformément à l'in- vention, la nouvelle loi qui permet de proportionner et de oon- tr8ler les éléments de l'éohappement du cylindre d'un moteur à oombustion interne par le raisonnement suivant.
A l'achèvement de l'évacuation dans la phase à haute pres- sion on obtient, dans la section la plus étroite de l'ouverture d'échappement, une certaine vitesse bien déterminée et la vi- tesse de? diverses particules gazeuses dans le cylindre est suf- fisamment élevée pour fournir à l'ouverture d'échappement la quantité de gaz qui est nécessaire pour maintenir la vitesse
<Desc/Clms Page number 6>
critique sur toute la section d'échappement la plus étroite.
L'énergie cinétique dans la quantité de gaz en mouvement au mo- ment où la pression intérieure, au cours de la décharge pendant la phase à basse pression, est tombée jusqu'à la pression exté- rieure, est dépendante de l'énergie cinétique du gaz en mouve- ment à la transition entre la première phase de l'échappement et la seconde, par exemple à la transition vers l'évacuation libre et réversible ; par conséquent l'énergie cinétique exis- tant à la transition entre la phase à haute pression et la phase à basse pression est également déterminante pour l'effet du pro- cessus de l'échappement tout entier sur le processus du balayage et du chargement qui suit ; mais cette énergie cinétique est in- dépendante de la force avec laquelle la décharge a commencé, c'est-à-dire de la pression initiale.
Pour obtenir le plus grand appui possible dans le proces- sus de balayage et de chargement qui suit, on doit prendre soin tout d'abord et avant tout que l'énergie cinétique du gaz en mouvement à la transition entre la phase à haute pression et la phase à basse pression soit aussi grande que possible. L'effet de l'aspiration est cependant directement dépendant de l'éner- gie cinétique au moment où la pression intérieure devient égale à la pression extérieure et la conséquence de ceci est que, en second lieu, et ceci est la chose la plus importante, on doit veiller à ce que l'évacuation dans toute la phase à basse pres- sion et spécialement vers la fin de cette phase, se fasse aussi librement et par une section d'évacuation aussi grande que pos- sible.
Par conséquent, pour obtenir la durée la plus courte pos- sible du processus d'évacuation tout entier, on doit prendre soin qu'à tout moment, la plus grande quantité possible de gaz soit évacuée à la plus grande vitesse possible et l'on voit que ce résultat est atteint en même temps et par les mêmes moyens
<Desc/Clms Page number 7>
que ceux indiqués plus haut.
Conformément à ce qui précède, la caractéristique essen- tielle de l'invention réside dans une construction et dans le contrôle des éléments de l'évacuation d'un moteur à combustion interne tels qu'une section d'échappement d'une valeur comprise entre le tiers et la moitié de la section du cylindre, ou plus,
soit démqsquée au moment où la décharge dans des conditions cri- tiques d'écoulement produite par le démasquage de la surface d'échappement soit terminée et où l'évacuation dans la phase à basse pression soit suffisamment avancée pour que la pression régnant dans le cylindre soit descendue jusqu'à la pression régnant à l'extérieur de l'ouverture d'échappement et soit main- tenue démasquée pendant tout le restant de la phase à basse pression ou la partie principale de oelle-oi.
L'invention consiste donc dans une méthode de vidange, de balayage et de chargement du cylindre d'un moteur à combustion interne en utilisant l'inertie du gaz qui stéchappe du cylindre par une ouverture d'échappement et un tuyau d'échappement. Cette méthode est caractérisée par le fait qu'à la fin de la course active, une surface d'échappement soit démasquée de manière telle et avec une vitesse telle qu'au moment où l'évacuation des produits de la combustion dans des conditions critiques, commencée au début du démasquage, est terminée et que l'évaoua- tion dans la phase à basse pression à fait descendre la pression du cylindre jusqu'à la pression qui règne à l'extérieur de l'ou- verture d'échappement,
qu'une surface d'échappement d'une valeur d'au moins un tiers de la section du cylindre soit démasquée et qu'une surface d'échappement d'au moins cette dimension soit maintenue démasquée pendant au moins la partie principale du restant de la phase à basse pression; et ensuite qu'une cuver- ture pour l'air de balayage et/ou une charge fraîche, ou plus soient ouvertes à un moment de l'échappement tel que le gaz
<Desc/Clms Page number 8>
résiduaire qui s'échappe puisse avoir le plus grand effet d'as- piration possible sur l'admission, de préférence au moment où la pression du cylindre dépasse la pression qui règne à l'exté- rieur de réouverture d'admission.
L'invention comporte également un moteur à combustion in- terne arrangé pour fonctionner conformément à la nouvelle loi exposée ci-dessus où à la nouvelle méthode ci-dessus exposée et ce moteur est caractérisé, conformément à l'invention, par une construction et un contrôle des éléments d'échappement du cylin- dre tels,
qu'une surface ou section d'échappement égale au moins au tiers de la section du cylindre soit démasquée au moment où l'évacuation des produits de la combustion dans des conditions d'écoulement critiques commencée au début du démasquage de l'ou- verture d'échappement est terminée et où l'évacuation dans la phase à basse pression est suffisamment avancée pour que la pres- sion régnant dans le cylindre soit descendue jusqu'à la pression régnant à l'extérieur de l'ouverture d'échappement et qu'elle soit maintenue déoouverte pendant le restant de la phase à basse pression ou la partie principale de celle-ci;
et ensuite par le fait que les éléments d'admission du cylindre sont contrôlés d'une façon telle que l'admission d'air de balayage et/ou de charge fraîche soit effectuée à un moment de l'échappement tel que les produits d'échappement de la combustion puissent avoir la plus grande action possible d'aspiration sur l'admission, de préférence au moment où la pression du cylindre dépasse la pression qui règne à l'extérieur de l'ouverture d'admission.
Dans la pratique, la surface d'échappement nécessaire pour l'application de l'invention dans un type donné de moteur à com- bustion interne et la vitesse de démasquage de la susdite sur- face peuvent être déterminées expérimentalement par de simples essais d'évacuation avec un vase de pression ayant des dimen- sions et une forme correspondant approximativement à celles du
<Desc/Clms Page number 9>
cylindre du type de moteur auquel on a affaire, grâce à quoi il est possible, en dressant des diagrammes de la pression et de la vitesse à la section la plus étroite de l'ouverture d'é- chappement ou assez près de cette.dernière et des diagrammes de pression en un ou plusieurs points du cylindre proprement dit, d'établir la relation qui existe entre diverses sections d'échappement et les conditions de chute de pression dans le cylindre correspondant à celles-ci,
et d'établir ainsi avec quelle rapidité le démasquage doit se produire pour qu'une sec- tion d'échappement des dimensions susdites dispose d'un temps suffisant pour âtre découverte quand la pression du cylindre dépasse la pression extérieure. Quand on tient compte exacte- ment de l'état du gaz d'échappement ( pression, température et composition ) au moment requis pour l'ouverture du cylindre, les résultats obtenus peuvent être utilisés directement comme modèle pour la construction du moteur.
Quand dans ce qui précède on s'est servi de la référence " ouverture d'échappement ", " élément d'échappement ", " ouver- ture d'admission Il ou " élément d'admission ", il est considéré que par ces termes, on doit entendre toute réalisation d'élé- ments servant à atteindre les objectifs dont il est question par les termes employés.
A titre d'exemple, on dira qu'une ou- verture d'échappement peut donc se composer d'une ou plusieurs ouvertures contrôlées par des soupapes, une ou plusieurs lumiè- res contrôlées par des pistons dans la paroi du cylindre opéra- toire ou un ou plusieurs groupes de ces lumières, ou une seule lumière ou un ou plusieurs groupes de lumières ou ouvertures dans le cylindre opératoire ou dans un cylindre spécial ou une partie de cylindre contrôlé par des pistons spéciaux ou des re- gistres ou autres éléments correspondants.
L'invention est destinée à être spécialement appliquée à des moteurs à combustion interne à deux temps dans lesquels par
<Desc/Clms Page number 10>
suite de l'application de l'invention, donc par suite du fait que la période d'échappement est courte, on obtient une ohute si rapide de la pression du cylindre que celle-ci est descendue jusqu'à la pression régnant à l'extérieur de l'orifice d'admis- sion ou au dessous de celle-ci quand cet orifice s'ouvre, ce qui évite le reflux du gaz d'échappement dans l'air de balayage.
Toutef ois l'invention peut aussi présenter de l'importance pour les moteurs à quatre temps, par exemple les moteurs où l'on fait usage d'oscillations acoustiques dans le système de la tuyaute- rie d'échappement, par exemple pour balayer le compartiment de combustion du cylindre; l'utilisation extensive de l'énergie de l'échappement réalisée par l'invention contribue ici, comme il est expliqué plus haut, à créer une grande énergie dans l'os- cillation acoustique permanente.
Ce fait est toutefois d'une si grande importance dans les moteurs à deux temps que, conformé- ment à l'invention, on doit prendre soin de donner au système d'échappement une forme telle que les oscillations acoustiques produites par le gaz d'échappement et dont l'énergie dépend du moment contenu dans la quantité de gaz présente,
dans le cylin- dre et le tuyau d'échappement au moment où la pression du gaz pendant l'échappement dépasse la pression extérieure soit réglée conformément à la méthode mentionnée dans le brevet belge anté- rieur N 410.272 pour les tuyaux d'échappement syntonisés et l'invention comporte conséquemment aussi la combinaison de la nouvelle loi décrite ci-dessus pour la construction et le con- trôle des éléments d'échappement d'un moteur à deux temps avec la loi décrite dans le susdit brevet antérieur relatif à la syntonisation du système de la tuyauterie d'échappement.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.