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Le calaminage, dû aux résidus de la combustion incomplète de l'huile de graissage ajoutée à l'essence, constitue un inconvénient bien connu des moteurs à deux temps. Notamment dans les petites cylindrées, la perte de puissance devient très importante après quelques milliers de kilo- mètres seulement.
Le dépôt de calamine le plus gênant est celui qui se forme dans la lumière d'échappement. Il en réduit peu à peu la section de passage, jusqu'à l'obstruer complètement. Un démontage du moteur devient alors iné- vitable.
Si l'on observe ce dépôt, on constate que la calamine ne revêt pas uniformément les parois de la lumière d'échappement. De façon surpre- nante, elle s'accumule au ras de l'orifice par lequel cette lumière débou- che dans l'alésage du cylindre, et forme en cet endroit une sorte d'opercule restant en contact avec le piston. L'épaisseur décroit ensuite rapidement vers l'extérieur. L'allure de ce dépôt de calamine correspond donc assez bien à une courbe parabolique, comme le montre la figure 1 des dessins.
La présente invention a pour objet un procédé et des dispositifs propres à s'opposer au dépôt de la calamine dans les lumières d'échappement des moteurs à explosions, et plus particulièrement les moteurs à deux temps lubrifiés par addition d'huile dans l'essence.
Elle repose sur l'observation et l'interprétation des manifestations acoustiques qui accompagnent l'échappement, et porte essentiellement sur des moyens propres à troubler, déranger ou perturber les phénomènes de résonance qui prennent naturellement naissance dans cette région et, par voie de conséquence gêner, contrarier ou même empêcher le dépôt de calamine qui se produit dans les conditions habituelles.
Dans tous les moteurs actuels, la lumière d'échappement débou- che dans une tuyauterie qui comporte un silencieux ou pot d'échappement.
Cet organe, selon les constructeurs,forme des chicanes ou étranglements de toutes sortes, provoquant dans le flux des gaz brûlés des variations de vitesse et de pression. En tout cas, le dispositif d'échappement considéré dans son ensemble constitue une capacité qui possède une fréquence propre de résonance bien déterminée, résonance excitée notamment par la fréquence d'échappement des gaz, elle-même dépendant du régime du moteur. Cette fonction d'excitation est elle-même liée à la fraction de temps infime pendant laquelle le piston découvre la lumière d'échappement, fraction de temps correspondant par exemple à 1/10 seulement de sa course.
Ainsi, la capacité d'échappement V, formée par le piston pendant 9/10 du temps, est presque en permanence le siège de vibrations fort complexes, mais dans lesquelles on peut distinguer en tout cas une onde principale de fréquence fondamentale N, correspondant à la vitesse de rotation du moteur, et ses harmoniques, suivant un développement en série de Fourier. Ces harmoniques sont le résultat du couplage de la fréquence fondamentale N avec la fréquence F de la capacité d'échappement V.
En chaque point du dispositif d'échappement, on pourra distinguer une onde de pression et une onde de vitesse, plus ou moins déphasée par l'amortissement. Dans le plan de l'orifice de la lumière d'échappement, le vecteur de l'onde de vitesse est nécessairement orienté dans le sens de l'écoulement des gaz, c'est-à-dire dans le sens de l'excitation du système résonnant.
Lorsque le piston remonte, il obture cet orifice en imposant en ce point un noeud aux oscillations, lequel expliquerait le dépôt électif de la calamine dans la zone de la lumière qui avoisine immédiatement le piston.
Quoi qu'il en soit, le système d'équilibre réalisé dans les moteurs actuels favorisant la sédimentation de la calamine à l'endroit consi-
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déré, l'invention vise à rompre cet équilibre, grâce à quoi la calamine, ou bien ne trouvera plus de zone lui offrant des conditions favorables de sédimentation, et sera entraînée en suspension dans les gaz d'échappement, ou bien ira se déposer ailleurs, mais en tout cas en un endroit moins gênant, car la section de la lumière d'échappement est bien entendu strictement déterminée par le temps optimum d'ouverture correspondant au cycle du moteur, alors que le constructeur est maître de choisir à son gré toutes les autres sections du passage du dispositif d'échappement.
L'invention a donc en premier lieu pour objet un procédé susceptible d'empêcher ou tout au moins réduire le calaminage des moteurs, procède consistant essentiellement à prévoir des moyens propres à créer, dans le système résonnant constitué par l'ensemble du dispositif d'échappement, une perturbation oscillatoire qui reporte la zone élective de sédimentation de la calamine ailleurs qu'à l'entrée de la lumière d'échappement.
Suivant une forme pratique de mise en oeuvre de ce procédé, une capacité v possédant une fréquence de résonance propre f en rapport avec la fréquence de résonance propre F de la capacité V de l'échappement, est mise en communication avec celle-ci de manière à créer des battements, et s'opposer ainsi à la formation de noeuds dans les ondes de vitesse, au ras du piston.
Conformément à l'invention, cette capacité perturbatrice sera mise en communication avec l'alésage du piston, c'est-à-dire avec l'orifice de la lumière opposé au dispositif d'échappement, et ceci de préférence pendant la plus longue partie possible de la course du piston, voire de façon permanente.
L'invention porte également sur des dispositifs permettant la mise en application du procédé ci-dessus défini.
Les dessins annexés représentent très schématiquemeht,et à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes pratiques de réalisation. Dans ces dessins :
La figure 1 montre en coupe verticale partielle un cylindre dont les lumières d'échappement sont obstruées par de la calamine, dans un moteur courant de 48 cm3 de cylindrée, ayant fonctionné 50 heures.
La figure 2 représente l'orifice de ces lumières, vues par l'intérieur du cylindre.
La figure 3 est une coupe horizontale correspondante, passant par l'axe des lumières.
Les figures 4 et 5 sont des vues partielles très schématiques, en coupe verticale, d'un moteur à deux temps modifié suivant l'invention, à deux points différents de sa course.
La figure 6 est une vue en coupe horizontale correspondante.
La figure 7 représente une seconde variante, en coupe verticale.
La figure 8 montre une autre variante.
La figure 9 représente une quatrième variante de réalisation.
Les figures 10 et 11 sont des vues en coupe horizontale représentant deux types de lumière d'échappement, et les chambres de rés@@ @ce qui y sont associées suivant l'invention.
La figure 12 montre en perspective un piston modifié suivent l'invention.
La figure 13 reproduit enfin un graphique illustrant un essai comparatif mettant bien en évidence les résultats obtenus par application de l'invention.
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Dans toutes ces figures, 1 désigne le cylindre d'un moteur à deux temps, 2 son piston, 3 la lumière d'échappement, et 4 le dispositif d'échappement, schématiquement représenté par la capacité rectangulaire V dont il a été question plus haut. La course du piston est égale à C.
Dans l'exemple de réalisation des figures 4, 5 et 6, la capaci- té résonnante perturbatrice 5, désignée ci-dessus par v, est ménagée dans le piston 2. Toute liberté est laissée quant au choix de sa forme et de ses dimensions, dans les limites imposées par les exigences de la construc- tion. L'essentiel est que, comme indiqué, sa fréquence de résonance propre f intervienne pour créer, par couplage avec la fréquence de résonance propre
F du dispositif d'échappement 4, la perturbation prévue. Cette fréquence f pourra être déterminée par le calcul, ou empiriquement par des essais sys- tématiques.
Suivant l'invention toutefois, la hauteur h du chambrage 5 sera aussi voisin que possible de la course C, de façon que ladite capacité in- tervienne pendant la fraction la plus longue possible de la course du pis.- ton.
Dans la variante de réalisation montrée dans la figure 7, la capacité perturbatrice 6 est ménagée dans le cylindre, le piston ne comportant qu'une gorge 7 assurant sa communication avec l'orifice interne de la lumière d'échappement 3.
Bien entendu, une solution intermédiaire pourrait être aussi adoptée, la capacité perturbatrice v étant formée partie dans le piston, et partie dans le cylindre, et ceci dans une mesure quelconque.
La figure 8 représente une autre variante dans laquelle la capacité 6 formée dans le cylindre communique non seulement avec l'orifice interne de la lumière d'échappement, mais aussi avec son orifice externe, modifiant ainsi les conditions du nouvel équilibre oscillatoire créé grâce à l'invention. Il va de soi que la capacité 6 pourrait aussi être mise en communication avec un autre point intermédiaire de la lumière 3, voire simultanément avec plusieurs points de celle-ci.
Enfin, suivant la forme de réalisation représentée dans la figure 9, la capacité perturbatrice 6 se trouve en communication permanente avec l'échappement du fait que celle-ci, ménagée dans la paroi du cylindre 1 de la même façon que dans la figure 7, est reliée à l'orifice interne de la lumière d'échappement 3 par une gorge 7 taillée, non pas dans le piston 2, mais bien dans le cylindre lui-même, le piston restant donc inchangé.
L'invention est très facilement applicable à tous les types de moteurs existants,sans rien exiger d'autre que l'échange de leur piston et/ou leur cylindre. C'est ainsi que la figure 10 représente le cas d'un moteur dans lequel la lumière d'échappement à orifices multiples 8, 9, 10 est mise en communication avec un chambrage unique 5 du piston 2, du genre de celui montré dans les figures 4, 5, 6 et 12.
Dans le moteur suivant la figure 11, aux deux orifices 11 et 12 de la lumière d'échappement correspondent respectivement les deux chambrages 13, 14 du piston 2.
Toutes ces variantes, et bien d'autres encore, restent évidemment dans le cadre de l'invention, dont la portée pratique considérable ressort clairement de l'examen du graphique d'essai de la figure 13, ou l'on a porté en abscisses d'une part les temps en heures, et d'autre part le kilométrage correspondant, pour le moteur de 48 cm3 de cylindrée considéré, tournant à 3.000 t/m. On a porté en ordonnées les puissances relevées sur un banc dynamométrique. La courbe en trait mixte marque la perte de puissance de ce moteur en fonction du temps, du fait de son calaminage progressif. On constate que sa puissance est tombée par exemple de 1 CV à 0,2 CV, après 44 heures environ de marche continue.
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La courbe en trait plein indique le comportement de ce même moteur,alimenté, lubrifié et refroidi dans les mêmes conditions,après que son piston a été remplacé par le piston représenté dans la figure 12, lequel comporte la capacité perturbatrice 5 prévue suivant l'invention. Il apparait que la puissance de ce moteur est restée pratiquement la même, à la fin de cette même période, et que cette puissance est encore égale à 0,85 CV après 80 heures de marche.
Il existe bien déjà des pistons qui, pour des considérations d'allègement, de résistance, de facilités de moulage ou d'usinage, comportent des dépressions, gorges ou chambres extérieures de toutes sortes, de toutes formes et de toutes dimensions= Celles-ci n'ont évidemment rien de commun avec la capacité perturbatrice à fréquence de résonance propre bien déterminée prévue suivant l'invention, et sont d'ailleurs disposées pour ne jamais communiquer avec la lumière d'échappement.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé permettant de s'opposer au calaminage de la ou des lumières d'échappement des moteurs à deux temps, consistant essentiellement à prévoir des moyens propres à créer, dans le système résonnant constitué par l'ensemble du dispositif d'échappement, une perturbation oscillatoire qui reporte la zone élective de sédimentation de la calamine ailleurs qu'à l'entrée de la ou des lumières d'échappement.