Procédé pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne et moteur pour sa mise en aeuvre. La présente invention concerne un pro cédé pour améliorer le fonctionnement d'un moteur à combustion interne et un moteur pour sa mise en oeuvre.
Le procédé suivant l'invention se distin gue en ce qu'on empêche, par l'interposition d'un organe de retenue fonctionnant par l'ac tion dynamique des gaz animés d'une grande vitesse, que chaque flux de ga-z ne revienne en arrière sous l'influence,de son élasticité, de sorte qu'une dépression est produite en amont dudit organe de retenue après le passage du flux.
Le moteur suivant l'invention pour la. mise en couvre de: ce procédé comporte un or gane de retenue place sur le conduit d'échap pement du moteur et agencé pour s'ouvrir dans le sens de l'écoulement normal des gaz sous l'action dynamique de ceux-ci et pour s'opposer à leur retour en arrière.
Des formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre en coupe longitudinale un appareil d'expérience servant à faire com prendre le principe de l'invention; La fig. 2 est une coupe partielle d'un moteur à combustion interne muni d'un cla pet de retenue sur son conduit d'échappement; La fig. 3 montre une autre forme d'exé cution.
L'appareil d'expérience employé, repré senté à la fig. 1, se compose d'un tube 1 dans lequel, par un robinet 2, peuvent être admis des gaz carburés dont une bougie 3 assure l'allumage. Le tube comporte un robinet pur geur 4 et peut être mis en communication avec un indicateur -de vide 5. Il est fermé et présente, en une -de ses extrémités, une soupape d constamment rappelée sur son siège par un ressort 7, cette soupape permettant le passage des gaz de l'intérieur vers l'extérieur, mais s'opposant au passage inverse. Un tube 8, vers lequel s'ouvre la soupape, débouche dans une capacité 9 sur laquelle est branché un manomètre à pression 10.
Avant l'expé rience, la pression régnant dans le tube et dans la capacité est, par exemple, la pression atmosphérique.
Lorsque, ayant admis dans le tube 1 des gaz carburés, on détermine l'allumage de ceux-ci, on constate, après l'explosion, l'exis tence d'une dépression dans le tube et d'une surpression dans la capacité 9.
En répétant l'expérience un certain nom bre de fois, la pression dans la capacité 9 supposée close, va augmenter. On constate que, à chacun des réglages de la tension du ressort 7, .on pourra. atteindre un déséquilibre correspondant des pressions finales régnant, d'une part, dans la chambre 1 et, .d'autre part, dans la capacité 9.
Il va de soi que les pressions ainsi créées sont les pressions moyennes régnant dans la chambre 1 et dans la capacité 9, pressions résultant des pressions locales instantanées aux différents points de ces deux récipients.
Ces résultats peuvent s'interpréter en ad mettant que pendant la détente les gaz se comportent comme un ressort dans toute leur masse. Autrement .dit, dès que l'explosion a en lieu, ils se comportent comme un projec tile qui rebondit sur les parois de la, cham bre en prenant un mouvement d'oscillation tant que celle-ci est close, et s'échappant en bloc lorsqu'elle est brusquement ouverte.
La tête de l'onde globale qui s'est formée présente une épaisseur en surpression et la queue de l'onde est en dépression. En cours d'échappement, la vitesse -de l'onde diminue et la détente propre .de la masse gazeuse tend à ramener les @ gaz dans le tube 8 vers l'ar rière; il se produit en opposition une onde de réflexion dite "onde négative" qui se trouve arrêtée par la soupape 6, de telle sorte que la dépression ou le vide relatif qui s'est produit dans la chambre 1 à la. suite de l'ex plosion se conserve. .
Le corps gazeux en mouvement suit les lois étudiées en balistique intérieure; il est en particulier le siège des phénomènes connus sous le nom d'onde explosive, onde de choc, etc.
I1 est clair .que les limites de ces pres sions sont: dans la chambre 1 le vide et dans la capacité 9 la pression d'explosion. Ce déséquilibre, résultant de la récupéra tion de l'énergie cinétique de la masse des gaz à leur sortie de la chambre 1, est évidem ment fonction de l'énergie thermique libérée.
Le même phénomène se produit toutes les fois qu'une masse fluide se détend par brus que rupture d'équilibre.
La présente invention est basée sur l'ap plication de ces remarques en vue de l'amé lioration du rendement -des moteurs à com bustion interne.
Si l'on suppose en effet que la chambre 1 considérée ci-dessus dans l'expérience fonda mental, constitue le cylindre d'un moteur à combustion interne, les résultats obtenus par utilisation du vide seront les suivants: 10 Meilleure vidange des gaz, puisque l'onde .de retour, arrêtée par la soupape 6 pla cée sur l'orifice d'échappement, ne peut ren trer dans le cylindre; 20 Meilleur remplissage du fait du faible résidu des gaz brûlés;
30 Possibilité d'aspiration par le vide pro duit dans le cylindre lors .de chaque échap pement des gaz brtilés; 41) Dans le cas de moteurs à. balayage des gaz, balayage automatique du cylindre. Sur la fig. 2, on a- représenté schématique ment la coupe verticale d'un cylindre -de mo teur à quatre temps conforme à l'invention.
11 désigne le cylindre d'un moteur à qua tre temps pourvu de la soupape habituelle 12 d'échappement; l'orifice sur lequel est ordi nairement placé le tube d'échappement reçoit l'extrémité d'un tube 13 fermé à son autre extrémité par un obturateur quelconque, une soupape 14 par exemple, soumise à l'action d'un ressort 15 -dont on peut régler la pres sion et la course au moyen d'un vis 16 et qui tend à appliquer la. soupape sur son siège.
La soupape est destinée à établir et à fermer la communication entre le tube 13 et -une tuyauterie 17 conduisant au silencieux, à l'atmosphère, ou à un réservoir .destiné L emmagasiner les gaz d'échappement sous pression et pouvant alimenter une turbine, un cylindre basse pression d'un moteur com- pound, etc. Lorsque la soupape 12 se soulève pour permettre aux gaz brûlés de s'échapper, ceux-ci créent une dépression dans le cylin dre 11 et dans le tube 13 et en soulevant la soupape 14 pour se rendre dans le tube 17;
puis cette soupape 14 se referme: sous l'action du ressort 15 et de l'onde négative de re tour, et elle interdit le retour des gaz dans le cylindre; .de cette manière la dépression régnant .dans<B>la</B> cylindre 11 et :dans le tube 13 se trouve maintenue à un degré qui ne dépend que de l'exécution précise des organes et :de l'énergie contenue dans le flux des gaz écoulés.
Ce :dispositif :donne la possibilité de faire travailler le moteur comme si l'échappement se faisait sous une .dépression.
En arrêtant le retour nuisible des gaz après leur sortie .du cylindre, le rendement du moteur sera accru à cause: 10 Du fait que la chambre de compression pourra se remplir d'une grande proportion de gaz frais; la charge totale du cylindre sera exempte de la, plus grande partie :des gaz brû lés; ces résultats équivalent à une suralimen tation; 20 De l'absence du travail de chasse des gaz brûlés; <B>30</B> Du travail sur le piston de la pression atmosphérique existant dans le carter.
Il y a lieu de remarquer qu'il n'est plus besoin, dans: les moteurs auxquels l'invention sera appliquée, de prévoir un retard aussi considérable que jusqu'à présent à la ferme ture de l'échappement. On pourra par con tre, avancer l'ouverture de l'admission. De même, le carburateur sera convenablement modifié pour pouvoir débiter plus rapidement la quantité voulue de gaz carburé dans un temps :assez grand pour .assurer la gazéifi cation avant l'entrée au cylindre.
La forte dépression laissée dans le cylin dre par la masse gazeuse échappée a pour effet d'imprimer une grande vitesse aux gaz frais à travers le carburateur et le conduit d'admission dès que la lumière d'aspiration est ouverte; ces gaz frais ainsi lancés dans le cylindre peuvent s'y comprimer sous l'effet du choc, mais leur pression retomberait im médiatement s'ils pouvaient, en partie, repas ser par la lumière d'admission avant qu'elle soit fermée et retourner au carburateur.
Pour s'opposer à ce retour, il est prévu d'interca ler dans le conduit .d'admission une soupape de captation ou soupape de retenue qui laisse passer l'onde gazeuse vers le cylindre et @e referme :derrière elle. Il est alors possible de retenir dans le cylindre une plus grande masse de gaz frais à chaque admission et d'obtenir ainsi une suralimentation du mo teur sans l'emploi de pompe alimentaire.
Dans le cas de moteurs polycylindriques, un dispositif de retenue ou de captation du genre décrit est préférablement placé sur chaque cylindre; il est cependant possible de grouper tous les dispositifs de captation an mieux suivant la construction des blocs mo teurs en veillant à ce que les effets des dé- tentes successives, ne causent pas de pertur bations dans les collecteurs communs.
Les gaz d'échappement peuvent être uti lisés: a) soit en les faisant :débiter sous pres sion (turbine, moteur compound, ou tous au tres appareils, moteurs ou autres, utilisant les gaz sous pression); b) soit, plus simplement, en vue de réali ser un silencieux qui, quoique étranglant la sortie des gaz, ne ,diminue pas le rendement du moteur.
Le procédé décrit donne la possibilité d'un nouveau mode de fonctionnement,des, moteurs à deux temps.
La. chambre de carburation ou le carbura teur 18 (fig. 3) est reliée :directement à la lumière d'admission 18a :des gaz frais, celle- ei étant placée au delà de la lumière d'écha.p- pement 13a à partir de la culasse du cylin dre. L'alimentation mécanique auxiliaire ab sorbant du travail étant ainsi supprimée, i 1 en résulte une simplification considérable dans la construction du moteur. Le tube 13 est également fixé directement sur le cylin dre et l'obturateur de retenue est constitué par une soupape 19.
En se plaçant dans le cas le plus défavo rable où le piston 20 est à son point mort bas, si l'on fait tourr.ar le moteur, le piston comprime dans le cyli-11dre l'air qui s'y trouve contenu;
à la descente du piston une certaine portion de l'air, d'autant plus grande que le mouvement est plus rapide, est évacuée par le dispositif 13, 19, et il se produit un appel d'air par le carburateur 18 .dès que la lu mière d'admission est découverte; le mélange ainsi obtenu -est comprimé, puis se détend et s'échappe en créant une dépression qui pro duira une nouvelle admission de gaz frais et au bout d'un très petit ,nombre de courses du piston, la quantité de gaz frais sera suffi sante pour que l'explosion se produise et que le moteur soit lancé.
Chaque explosion et la, détente et l'échap pement qui suivent produisent -dans le cylin dre comme il a été dit ci-dessus un vide suf fisant pour que le cylindre se remplisse en tièrement de gaz frais et il est à remarquer que le piston découvre d'abord la lumière d'é chappement 1'3a d'une quantité suffisante pour que le phénomène se produise avant que la lumière 18a correspondant au carburateur ne soit découverte.
On peut régler la puissance du moteur en étranglant plus ou moins le passage qui fait communiquer le carburateur avec le cylindre, ou en donnant la ,section voulue au tube 13 ou encore en faisant varier l'impulsion et la course du ressort de rappel 19a -de la sou pape 19.
Dans cette nouvelle conception -du moteur à deux temps l'aspiration se fait par le vide produit par les gaz eux-mêmes.
Ceci permet: a) l'alimentation directe; b) la. suralimentation en ajoutant - une soupape d'alimentation en un endroit quel conque du cylindre; c) le remplissage intégral de la cylindrée par les gaz frais.
En outre, conformément à, la fig. 3, il est avantageux -de donner à la tête du piston 20 une forme incurvée .qui canalise les gaz et di rige l'onde de sortie vers le conduit d'échap- peinent. On peut donner à la section de ce conduit entre la soupape automatique et le cylindre une valeur telle que la capacité 13 correspondante soit sensiblement .égale à celle des gaz brûlés résiduels après fonctionnement de la soupape.
En particulier, ce conduit peut être cons titué par un manchon de faible longueur fai sant corps ou non avec le cylindre et renfer mant l'obturateur de retenue.
Quand le dispositif est appliqué à des moteurs à balayage d'air frais, genre Diesel ou semi-Diesel, ledit balayage pourra être produit uniquement par la dépression due à la présence de la soupape empêchant le re tour des gaz brûlés.
Ici encore, il est possible d'utiliser les gaz -d'échappement aux applications qui ont été signalées pour le moteur à quatre temps.
On peut même concevoir, enfin, qu'on puisse utiliser cette force vive des gaz brû lés sans troubler ,d'aucune façon le fonction nement du moteur; les gaz brûlés peuvent être emmagasinés dans un récipient quelcon que où leur pression s'élève progressivement par les explosions successives et on disposera ainsi d'un fluide comprimé pouvant servir à divers usages.
En outre, dans les moteurs à deux temps, pour réduire la -quantité de gaz frais aspiré au seul volume du cylindre comme dans les moteurs à quatre temps, on peut concevoir qu'on emploie un dispositif d'obturation qui ferme l'orifice,du tube 13 au moment de l'as piration sur le carburateur et qui peut être conjugué avec un second obturateur qui ferme l'orifice du carburateur au moment de l'é chappement.
Cette position :se combine identique- ment avec les chemises distributrices des mo teurs sans soupapes.