Procédé (le remplissage d'un moteur à combustion interne à deux temps, et moteur pour la mise en #uvre de ce procédé. Dans des brevets antérieurs, l'inventeur a décrit un procédé de remplissage d'un moteur à combustion interne à deux temps clans le quel on utilise pour l'introduction d'une charge d'air à la pression atmosphérique dans le cylindre, une dépression produite dans celui-ci par la sortie des gaz brûlés qui le quittent à grande vitesse, en ouvrant un ori fice d'admission à l'atmosphère pendant que l'orifice d'échappement est encore ouvert, mais avant qu'un retour de ces gaz brûlés dans le cylindre ait lieu.
Dans des moteurs fonctionnant suivant ce procédé, il arrive qu'à certains régimes on atteint un couple satisfaisant pour le moteur considéré et qu'à cl'autres régimes ce couple tombe au-dessous de cette valeur optimum pour des raisons inhérentes à la construction particulière adoptée, mais toujours parce qu'à ces moments la quantité d'air pur retenu dans le cylindre est insuffisante pour obtenir le couple optimum. Un moteur à deux temps dans lequel on utilise ce procédé de remplissage pourrait, par exemple, fonctionner de la façon sui vante (fig. 1): L'échappement s'ouvre, en EO et l'angle E indique la partie du cycle occu pée par la sortie des gaz brûlés hors du cylin dre.
Les passages de sortie étant suffisants, cette sortie des gaz produit une dépression dans le cylindre.
L'admission A commence en 140, un peu avant 1\a fin de la sortie des gaz brûlés hors -du cylindlre, et avant qu'un retour des gaz brûlés dans le cylindre ait lieu. A cause -de la dépression élevée existant -dans le cylindre au moment de l'ouverture -de la .lumière -d'admission d'air atmosphérique, une charge d'air est aspirée dans le cylindre ,directement à partir de l'atmosphère,
le volume d'air ainsi admis étant approximati- vement égal ou même supérieur au volume d:u cylindre, La valeur de la charge ainsi admise dé pendra de la vitesse du moteur, étant donné que l'intervalle de temps qui s'écoule entre l'ouverture de l'échappement et le moment où les gaz brûlés retournent dans le cylindre, est pratiquement constant. Un moteur fonc tionnant suivant le procédé indiqué ne pourra donc fonctionner que sur une gamme de vitesse très restreinte, comme on vient de le faire remarquer.
L'inventeur a déjà proposé d'améliorer la marche d'un moteur fonctionnant suivant le procédé indiqué à des vitesses variables en faisant varier la durée de cet intervalle de temps, par exemple, en faisant varier les ca ractéristiques volumétriques du dispositif d'échappement ou en faisant varier le déca lage entre l'ouverture de l'échappement et l'ouverture d'admission d'air atmosphérique.
Avec un moteur fonctionnant suivant le procédé indiqué et utilisant l'une ou l'autre de ces deux améliorations, on peut obtenir une courbe de puissance telle que, par exem ple, la courbe 1 de la fig. 2, dans laquelle les ordonnées représentent la puissance en chevaux au frein, les abcisses, les nombres de tours par minute, et les lignes droites polaires représentent les courbes idéales des puissances en fonction du nombre de tours pour diffé rentes pressions moyennes effectives.
Les raisons pour lesquelles cette courbe 1 prend cette forme sont les suivantes Si on diminue la vitesse, la valeur de la charge tend à diminuer du fait que l'admis sions tend à s'ouvrir trop tard par rapport au moment du retour des gaz brûlés. Du fait de la diminution de la charge, l'énergie contenue dans les gaz brûlés diminue également, et la dépression produite .dans le cylindre par la sortie de ces gaz, qui dépend de leur énergie, diminue, de sorte que la valeur de la charge diminue dans de plus fortes proportions encore.
Par contre, si la vitesse augmente, l'orifice d'admission tend à s'ouvrir trop tôt et la charge entrante est soumise à une aspi ration tendant à, la faire sortir du cylindre par l'orifice d'échappement, ce qui en dimi nue sa valeur. Ceci diminue l'énergie des gaz brûlés et provoque une diminution addition nelle de la charge. Il résulte de tout cela que, de part et d'autre d'une région de vitesse optimum, le couple a tendance à. tomber ra pidement comme le montre la courbe 1.
Avec un moteur fonctionnant suivant le procédé indiqué et utilisant ces deux amélio rations convenablement combinées. on peut obtenir une courbe de puissance dont la partie optimum est aplanie et prolongée, par exem ple une courbe telle que la courbe 2.
On pourrait ajouter à ces deux améliora tions combinées. une troisième, consistant en un dispositif permettant aux gaz brûlés de sortir librement, mais s'opposant à leur re tour dans le cylindre.
Si ces trois améliorations sont utilisée, en combinaison, on peut encore augmenter l'étendue de la gamme des vitesses pour les quelles le moteur barde une pression moyenne effective optimum. et on pourrait obtenir, par exemple, une courbe telle que la courbe 3 de la fig. 2.
Suivant les cas. on pourrait, de cette façon, obtenir un fonctionnement convenable pour une vitesse pouvant, dans un cas favo rable, n'avoir que la. moitié de la valeur de la. vitesse de régime normale.
Les remarques ci-dessus, qui pont le résul tat d'expériences pratiques, montrent très clairement que la. courbe de puissance des moteurs en question présente des anomalies qui sont d'un ordre croissant ou décroissant et se stabilisent à certaines valeurs et à certains régimes du moteur. Il apparaît aussi que même les points optima qui sont indiqués sur les courbes par la lettre "o", sont des point de stabilité qui peuvent eux-mêmes être infé rieurs à la valeur de la puissance que l'on pourrait éventuellement obtenir.
La présente invention a pour objet un procédé de remplissage d'un moteur à com bustion interne à deux temps, dans lequel on utilise, pour l'introduction d'une charge d'air à la pression atmosphérique dans le cylindre, une dépression laissée dans celui-ci par la sortie des gaz brûlés qui le quittent à grande vitesse, en ouvrant un orifice d'admission sur l'atmosphère pendant que l'orifice d'échappe ment est encore ouvert, mais avant qu'un re tour des gaz brûlés dans le cylindre ait lieu, et qui permet de remédier aux conséquences de la diminution de la charge introduite à la pression atmosphérique,
lorsque la vitesse s'écarte de la vitesse optimum. A cet effet, ce procédé est caractérisé selon l'invention en ce que l'on introduit une charge supplémen taire d'air dans le cylindre sous une pression plus forte que la pression atmosphérique.
Il est clair qu'en introduisant dans le cy lindre une quantité d'air supplémentaire à une pression plus élevée que la pression atmosphérique, quantité pouvant, par exem ple, être un peu supérieure à la perte subie par la charge introduite à la pression atmosphérique lorsque la vitesse s'écarte d'une vitesse donnée, on pourra obtenir que la pression moyenne effective conserve une valeur satisfaisante sur une gamme étendue de vitesses, et obtenir, par exemple, la courbe de puissance 4 (fig. 2).
La quantité d'air supplémentaire à ajouter à la charge introduite à la pression atmosphé rique dans le cylindre peut être très petite. Elle peut varier, par exemple, entre 5 et 25 du volume du cylindre, et dans certains cas elle pourrait même être inférieure à 5 %. Par exemple, dans un moteur construit par l'inventeur, à pistons opposés, on obtient une pression moyenne effective de 10 kg aux environs de 1200 tours. La quantité d'air introduite par aspiration dans le cylindre mesurait 860 cm3, le volume du cylindre étant de 700 cmus. Au régime de 900 tours, avec des perturbations produisant une dimi nution de la quantité d'air frais retenue dans le cylindre, la pression moyenne tombe à 7 kg environ et la quantité d'air introduite mesurait 700 cm3.
Cette diminution de la pression et de la quantité d'air aspiré se fait par gradation successive et représente un nouveau point de stabilisation du moteur.
Une correction était nécessaire, mais cette correction n'était pas de 160 cm' comme on pourrait le croire. Au contraire, on a trouvé qu'eu introduisant une eharge supplémentaire de 50 cm3 la presison moyenne effective s'éle vait et se stabilisait à 10 kg pour tous les régimes.
On voit donc qu'en utilisant le procédé selon l'invention, on peut, le cas échéant, stabiliser le moteur à très bon compte par l'air supplémentaire.
L'introduction de la charge supplémen taire pourrait se faire aussi de façon à sur charger le moteur. Dans ce cas, on introdui- rait la charge supplémentaire vers la fin de la période d'admission atmosphérique et on terminait cette introduction, après la ferme ture des orifices d'échappement et d'admis sion d'air atmosphérique, en s'arrangeant pour que la pression dans le cylindre .soit alors supérieume à la pression atmosphérique, et on pourrait en outre,
dans ce cas, faire commencer l'introduction de la charge sup plémentaire avant la fermeture de l'orifice d'échappement. On pourrait, par exemple, faire durer l'introduction de la charge sup plémentaire -de CO à CC (fig. 1), AC étant la fermeture de l'admission d'air atmosphé rique.
En se méférant à la fig. 1, on verra que la période du cycle utilisable pour effectuer l'admission supplémentaire s'étend sur tout l'angle A ou même un peu plus, mais il n'y aura aucun avantage à utiliser toute cette période dans ce but, puisqu'on perdrait ainsi tout l'avantage :du remplissage par utilisation de la -dépression qui existe dans le cylindre.
L'admission supplémentaire sera donc effectuée avantageusement vers la fin de l'admission d'air atmosphérique, après que l'on a utilisé complètement la dépression pour effectuer le remplissage. .
L'invention comprend également un mo teur pour la mise en oeuvre du procédé dans lequel -le réglage de la distribution -est -bel qu'un orifice d'admission s'ouvre à l'atmo sphère pendant que l'orifice d'échappement est encore ouvert et de façon que pour les vitesses normales,
cet orifice d'admission s'ouvre avant qu'une dépression produite dans le cylindre par la sortie des gaz brûlés qui la quittent à grande vitesse n'ait été comblée par le retour de ces gaz brûlés dans lîe cylindre, caractérisé par une disposition pour introduire dans le cylindre une charge supplémentaire d'air à une pression plus forte que la pression atmosphérique.
Cette charge supplémentaire pourra per mettre au moteur de donner et de maintenir son couple normal maximum correspondant à un cylindre plein, d'air pur, de pallier à la réduction progressive de la quantité d'air aspiré normalement à la pression atmosphéri que pendant l'admission principale, et de rendre ainsi stable le couple moteur à tous les régimes dans les limites pratiques. En outre, elle pourra permettre de rendre le moteur indifférent à toute influence nuisible prove nant de pots d'échappement, de silencieux et de tuyauteries qui peuvent prolonger ces derniers.
Le dessin illustre quelques formes d'exé cution du procédé selon l'invention, données à titre d'exemple, et représente, également à titre d'exemple, trois formes d'exécution d'un moteur pour la mise en #uvre de ces formes d'exécution du procédé.
Les fig. 1 et 2 servent à illustrer le prin cipe de l'invention.
La fig. 3 représente une première forme d'exécution du moteur que comprend l'inven tion.
La fig. 4 représente schématiquement le cycle de cette forme d'exécution du moteur. La fit. 5 représente une seconde forme d'exécution du moteur que comprend l'in vention.
La fig. 6 représente schématiquement le cycle de ce moteur.
La fig. 7 représente les courbes obtenues avec ce moteur.
La fig. 8 représente une troisième forme d'exécution du moteur que comprend l'in vention.
La fig. 9 est un diagramme des réglages du moteur selon la fig. 8.
La fig. 10 représente des courbes relatives au moteur de la fig. 8.
La fig. 11 se réfère à une variante. Dans les différentes formes d'exécution du moteur que comprend l'invention, les lumières d'échappement et d'admission d'air atmosphérique, et le réglage de la distribu tion sont tels que les gaz brûlés en quittant le cylindre à grande vitesse, laissent derrière eux une dépression que l'on utilise pour introduire une charge d'air à la pression atmosphérique, en ouvrant la lumière d'ad mission d'air atmosphérique après l'échappe ment, mais avant qu'un retour des gaz brûlés dans le cylindre ait lieu.
Dans le moteur représenté en fig. 3, les orifices d'échappement E et d'admission d'air atmosphérique At sont tous les deux comman dés par le piton unique.
Le diagramme du réglage de ce moteur est représenté à la. fig. 4; l'échappement s'ouvre en EO; l'a.dinission d'air atmosphéri que s'ouvre un peu après en ;10 et se ferme en AC; l'éehappeinent .se ferme en EC un peu après _1C.
Dans ce cas, le cylindre, bien qu'étant rempli. à la pression atmosphérique, reste en dépression partielle en raison de l'aspiration par l'échappement.
Si l'on en restait là, la courbe des puis- sa.nces au frein en fonction du nombre de tours avec pleine utilisation de atmosphérique serait analogue à la courbe 3 ( fig. ? ). Cette courbe aurait un point: optimum de stabilisation aux environs de 6 kg par cm\ pour la pression moyenne effective, cette pression étant cependant bien au-dessous du point idéal.
Le point de stabilisation pratique idéal est aux environs de 10 kg par emû. Un supplément de charge dans ce cas non seule ment rend le moteur stable à tous les régimes, mais fait remonter le point optimum à 10 kg, de façon que la courbe ile fonctionnement de vienne la courbe 4 (fig. 2).
A la fi-. 4, on voit que l'admission sup plémentaire CO commence un peu avant la fermeture de l'orifice de l'admission d'air atmosphérique, et se termine en CC un peu après la fermeture de l'échappement.
La. quantité d'air indispensable dans ce cas est petite, et elle admise par une soupape V, disposée dans la tête du cylindre, à l'extré mité de celui-ci opposée à celle où se trou vent les lumières E et A, comme représenté en fig. 3.
Par exemple, un moteur de 1,5 litre, tournant à 1300 tours, construit par l'inven teur, donne une pression moyenne effective de 6 kg par cm2, et une puissance de 24 HP. au frein, en utilisant seulement une charge principale admise à la pression atmosphéri que. Avec une charge d'air supplémentaire fourni à une pression plus forte que la pres sion atmosphérique, la pression moyenne effective devient 10 kg/cm2, et la puissance 40 HP, au frein.
Si l'on désire appliquer une surcharge, cette surcharge peut être effectuée en pro longeant la charge supplémentaire un peu après la fermeture de l'orifice d'échappement.
Dans le moteur représenté en fig. 5, qui est à pistons opposés, l'admission d'air atmosphérique se ferme après l'échappement. Les orifices d'admission d'air atmosphérique A et d'échappement E sont aux extrémités opposées du cylindre et sont commandés par les pistons. Près des orifices A se trouve l'orifice d'admission de la charge supplémen taire d'air à pression supérieure à la pression atmosphérique.
Le diagramme des réglages est représenté à la fig. 6. Dans ce cas, l'admission supplé mentaire commence en CO, un peu avant la fermeture de la lumière d'échappement et se termine en CC un peu après la fermeture de la lumière d'admission A.
Les courbes obtenues de la puissance au frein en fonction du nombre de tours sont indiquées à la fig. 7. La ligne B-B repré sente la courbe pratiquement idéale à une pression effective moyenne au frein de 10 kg pour le moteur, et la courbe 1-2 est la courbe donnée par la charge principale atmosphérique seule. On voit que le point optimum de cette courbe est situé sur la ligne idéale B-B, et qu'il est donc nécessaire de corriger les autres parties de la courbe 1-2 où les valeurs tombent au-dessous de B-B.
L'effet de l'air supplémentaire est d'ame ner la courbe à la position 3-4. Comme on peut le voir, d'après cette courbe 3-4, l'air supplémentaire a corrigé la courbe 1-2 à l'a fois aux régimes faibles et élevés.
Quand on désire obtenir une surcharge, le compresseur qui fournit la charge d'air supplémentaire est employé pour la sur charge, et cette admission supplémentaire est donc prolongée un peu plus loin pour effec tuer la surcharge.
Etant donné que dans les moteurs décrits, la charge supplémentaire introduite, et la surcharge quand il y en a une, n'est pas grande, proportionnellement au volume du cylindre, et que le déplacement angulaire :de l'arbre vilebrequin pendant cette admission est relativement <B>f</B>aible, il sera toujours avan tageux d'admettre cette charge supplémen taire sous une pression assez élevée et par des orifices de distribution relativement petits, afin d'obtenir une simplification mécanique et une économie.
Une pression élevée de l'air supplémen taire ou de la surcharge ne présente pas d'in convénient, car le volume d'air admis étant faible, la dépense de puissance est minime proportionnellement à l'augmentation .de ren dement obtenu.
Dans les formes d'exécution du moteur que comprend l'invention, aucun balayage n'est nécessaire pour le fonctionnement du moteur. Donc, dans le cas où l'orifice d'échappement se ferme avant l'orifice d'ad mission de d'air atmosphérique, l'orifice d'échappement peut être fermé dès que l'ori fice d'admission -d'air atmosphérique s'ouvre.
Il y aura cependant avantage à prolonger un peu plus l'ouverture de l'orifice d'échap pement et à le fermer après son utilisation complète, par exemple au moment où l'air de remplissage arrive à l'orifice d'échappement et est sur le point de sortir par ce dernier.
La fig. 9 illustre une telle forme d'exécu tion. Elle représente un diagramme des ré glages pour un moteur à deux temps -dans lequel l'échappement se ferme avant l'admis sion et dans le cas particulier où l'échappe- ment est fermé au voisinage de la fin de la période d'utilisation complète de la dépres sion créée dans le cylindre par les gaz d'échappement.
Dans cette forme d'exécution, l'échappe ment s'ouvre à la manière usuelle en EO, et l'admission s'ouvre un peu après en AO, plus particulièrement au moment de la période d'échappement où la dépression maximum a été finalement établie dans le cylindre. L'échappement et l'admission restent ensuite ouverts ensemble pour une période de temps pendant laquelle un remplissage est produit par la pression atmosphérique.
Un peu après le point mort bas, aux envi rons du milieu de la période d'admission d'air atmosphérique, la lumière d'échappement est fermée en EC, et l'admission continue pour le remplissage du cylindre jusqu'en un point AC établi d'une manière normale.
Le moteur représenté à la fig. 8 fonc tionne suivant ce cycle. Dans ce moteur, les lumières d'admission d'air atmosphérique A et d'échappement principal E sont situées aux extrémités opposées du cylindre.
L'admission d'air principale étant effec tuée à la pression atmosphérique, ce moteur donnerait une courbe telle que la courbe 1-2 de la, fig. 10, ayant un point optimum à 6 hg.
Dans ce moteur, un orifice d'échappement supplémentaire B s'ouvre à la fermeture de la lumière d'échappement ou au voisinage de cette fermeture et avant la fermeture des lumières d'admission d'air atmosphérique.
Par ce moyen, l'inertie de l'air qui pénè tre est employée pour faire passer plus d'air dans le cylindre. Ceci améliore le refroidisse ment, donne une plus grande pureté à la charge et augmente la, quantité d'air admise à la pression atmosphérique par la lumière A, l'orifice B étant à l'extrémité opposée du cy lindre par rapport à A.
La partie du cycle, pendant laquelle l'ori fice B est ouvert, est représentée à la fig. 9, en BOBS. On voit que, dans cet exemple, cet orifice B s'ouvre un peu avant la ferme ture de l'échappement principal en EC et se ferme un peu avant la fermeture des lumières dl'admission A en AC. L'orifice B est eom- mandé par le piston lui-même.
Un dispositif obturateur C assure la fer meture de l'échappement E pendant, que l'ori fice B s'ouvre. Par l'utilisation de cet orifice supplémentaire, la courbe du moteur est amenée dans la position 3-4 de la fig. 10. On voit que le point optimum ne change pas, mais que pour les régimes lents, la courbe s'approche de la courbe idéale à 6 kg par cm2.
L'introduction de la charge supplémen taire se fait par la soupape V, elle commence en CO un peu avant la fermeture de l'orifice B et se termine en CC un peu après, la ferme ture de l'admission d'air atmosphérique. La courbe est ainsi amenée à la position 5-6, coïncide maintenant avec la courbe idéale ài 10 kg et devient stable aux régimes bas et Mevés.
Quand les orifices d'échappement et d'ad mission sont i( la. même extrémité (lu cylin- dre, il est avantageux de prévoir des moyens pour -chasser la poche de.: gaz brûlés qui. pourrait être reienne à l'autre extrémité du cylindre.
Ce but peut être atteint en disposant une soupape à et-tte extrémité du cylindre, et en contrôlant: cette soupape de façon à admettre une petite quantité d'air additionnel, à une pression supérieure à la pression atinosphéri.- que suffisante pour chasser la poche des gaz brûlés de cette extrémité du cylindre.
En général, dans tous les cas où les carac téristiques du moteur sont telles qu'une poche (les gaz brûlés pourrait être retenue à un endroit du cylindre, cette poche aurait l'effet de stabiliser la puissance du moteur à une valeur moindre que la. valeur optimum, et il sera avantageux d'introduire audit. endroit la, petite quantité d'air additionnel suffi sante pour chasser cette poche.
La fi-. 11 montre le diagramme du cycle d'une forme d'exécution d'un tel moteur. Dans ce moteur, l'admission d'air additionnel à une pression plus élevée que la pression atmosphérique .servant à chasser les gaz d'air résiduels commence à peu près à l'ouverture de l'orifice d'admission d'air atmosphérique ou un peu après et elle se termine peu après. Dans ce moteur, la soupape s'ouvre ensuite une seconde fois pour admettre la charge supplémentaire de correction vers la fin de l'admission et/ou la surcharge. Cette seconde ouverture de la soupape n'est pas représentée à la fig. 11.
Dans les exemples décrits ci-dessus, on a donné une indication des moments appropriés et avantageux pour effectuer une surcharge. Les avantages qu'on peut obtenir par une surcharge des moteurs décrits seront mieux appréciés en considérant que dans tous les moteurs surchargés connus, la surcharge se confond avec la charge principale. Dans les moteurs décrits, la charge principale entre naturellement à la pression atmosphérique.
La source de compression a seulement à four nir la quantité d'air nécessaire pour ramener la pression dans le cylindre à la pression atmosphérique normale, comme dans le cas d'altitudes élevées ou pour augmenter la pression dans le cylindre au-dessus de la pression atmosphérique dans le cas des mo teurs surchargés. Il. y a donc un grand avan tage au point de vue de l'économie de l'éner gie qui est nécessaire pour produire cet effet comparativement aux moteurs surchargés connus.