Brevet FR2365708A1 — publié le 19780421

L'invention concerne des améliorations apportées à la chambre de combustion de moteurs compacts du type à soupapes latérales pour emploi universel incorporant un système d'allumage sans contact donnant lieu à des performances remarquables d'allumage. I1 est bien connu que les systèmes d'allumage employés actuellement dans les moteurs à essence comportent une magnéto du type à contact par laquelle la tension élevée obtenue par induction électromagnétique est appliquée à une bougie d'allumage en vue de la décharge d'une étincelle pour enflammer un mélange air-combustible. Cependant, au cours des dernières années l'attention s'est portée sur des systèmes d'allumage du type sans contact, et plus particu lièrement sur le système d'allumage avec décharge à partir d'un condensateur (désigné ci-après par "système CDI". En fait on a de plus en plus tendance à employer le système CDI. Le système CDI est exempt des inconvénients de la magnéto du type à contact, plus spécialement des perturbations dues à une souillure des pointes de contact. Etant donné que ce système ne donne pas lieu à des crachements d'étincelles entre les pointes d'une magnéto du type à contact, ce système donne une tension secondaire substantiellement constante pour la marche à petite et à grande vitesse, il présente un comportement remarquable au démarrage et aux vitesses peu élevées sans "ratés d'allumage" et il peut être employé presque d'une façon permanente sans défaillances des pointes du fait que ce système est du type sans contact et que la produc tion d'étincelles est engendrée par un signal électronique.Du fait que ce système ne présente pas les pointes et les éléments de levage qui sont nécessaires avec les magnétos du type à contact et qui sont sujets à l'abrasion, ce système assure à tous moments des temps d' allumage précis et, par conséquent,conduit à de bonnes performances pendant une période de temps prolongée. Le système CDI présente cet autre avantage que la tension primaire élevée permet une formation rapide de la tension secondaire et par conséquent l'allumage du mélange carbure se fait sans défections avec une étincelle de grandes dimensions. Malgré les différents avantages décrits cidessus, le système CDI demande encore à être amélioré pour son emploi dans des moteurs compacts du type à soupapes latérales, comme cela sera décrit ciaprès. Grâce aux caractéristiques du système CDI le temps de l'allumage (50-100 microsecondes) n'est que de 1 à 1 de celui de la magnéto 20 lo du type à contact, ne réussissant pas à établir d'une manière satisfaisante une combustion permanente. Le système n'est pas adapté convenablement aux chambres de combustion conçues pour la magnéto conventionnelle du type à contact.En réalité, lorsque le système est incorporé dans des moteurs compacts du type à soupapes latérales, des "ratés" se produisent fréquemment dans l'allumage, surtout pendant la marche sans charge, produisant des bruits de combustion irrégulière et désagréables pour le conducteur. Ces inconvénients peuvent être éliminés en prolongeant le temps d'allumage de la bougie, mais cela rend le système volumineux et coûteux, de sorte que ce système ne peut que difficilement être installé dans des moteurs compact en raison de l'espace limité pour cette installation et des frais entraînées. Un des objets de l'invention est la réalisation d'une chambre de combustion pour moteurs compacts du type à soupapes latérales pour emploi universel, la chambre de combustion étant conçue pour recevoir un système CDI compact et peu coûteux. Un autre objet de l'invention est de fournir une chambre de combustion pour moteurs compacts du type décrit et équipée avec un système CDI, la chambre de combustion étant conçue de façon que la partie de la bougie d'allumage correspondant à la région de l'écla- tement de l'étincelle exposée à l'intérieur de la chambre de combustion soit maintenue propre à tout moment pour assurer un allumage sur exempt de "ratés". Un autre objet de l'invention est de fournir une chambre de combustion permettant à la bougie d'allumage de fonctionner sans fumée de sorte que la bougie peut remplir ses fonctions sûrement pendant une longue période. Un autre objet encore de l'invention est de fournir une chambre de combustion permettant à la bougie d'effectuer des allumages sans "ratés" afin d'éviter le dégagement d'hydrocarbures non brûlés et de contribuer ainsi au contrôle de la pollution. Les objets décrits ci-dessus et autres ainsi que les nouvelles caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit avec référence aux dessins annexés qui sont donnés uniquement à titre illustratif et n'ont aucun caractère limitatif et qui représentent respectivement figure 1 : une vue de face, partiellement interrompue représen tant l'aspect d'un moteur compact du type à soupapes latérales pour emploi universel qui comprend une chambre de combustion selon l'invention et un sys tème CDI.; figure 2 : une vue en coupe verticale montrant la chambre de combustion réalisée selon l'invention figure 3 : une vue agrandie en coupe verticale montrant l'en semble du moteur, lequel comprend la chambre de combustion de l'invention figures 4 et 5 : des vues suivant la ligne A-A de la figure 3 et illustrant le fonctionnement de la chambre de combustion, la figure 4 représentant la chambre pen dant la phase d'admission du mélange hydrocarburé, la figure 5 montrant la chambre pendant la phase de compression figure 6 : un diagramme illustrant la fréquence des "ratés d' allumage" intervenant dans la chambre selon l'inven tion pendant la marche sans charge comparativement à ceux se produisant dans d'autres chambres de combus tion. La figure 1 représente un carter de moteur 1, un corps principal de cylindre 2 et un système CDI 3 monté sur un épaulement du carter de moteur 1 et situé dans une position exempte, dans toute la mesure du possible, de toute influence thermique. Le système CDI comprend une bobine d'allumage 4 et une unité CDI 5, c'est-à-dire une unité d'éléments électroniques pour contrôler l'allumage. L' unité 5 comprend une diode de charge, un condensateur,un système RSC, etc qui sont enfermés dans un bloc de résine synthétique iso- lante. La figure 1 représente également une bobine de réglage du moment d'allumage 6, une bobine de charge du condensateur 7 et un élément magnétique en acier 8 monté sur la surface périphérique annulaire intérieure d'un ventilateur à volant 10 monté fixement sur l'extrémité d'un arbre à manivelle 9. Ces éléments sont interconnectés par des fils électriques conducteurs. En se référant aux figures 2 et 3 on voit un piston 11 pouvant se mouvoir en va-et-vient à 1' intérieur du cylindre 2' du corps de cylindre principal 2 et qui est relié à l'arbre à manivelle par une biellette 12. Une ouverture d'admission 13 aménagée au voisinage du cylindre 2' communique avec un carburateur 4. Une tête de cylindre 15, montée sur le corps principal de cylindre 2 et recouvrant la partie supérieure de celui-ci, est creusée pour constituer une chambre de combustion 16 en face du piston 11. Une soupape d'admission 17 et une soupape d'échappement 18 aménagées sur une partie latérale du cylindre 2' sont disposées côte à côte et peuvent être ouvertes par une came 20 portée par un arbre à cames 19. La tige 21 de la soupape d'admission 17 s'étend parallèlement à l'axe du cylindre 2'. Cette tige comporte une tête 21' munie d'une rondelle-clapet conique 22 (disque) ayant un bord aminci défini par sa surface inférieure périphérique en pente. Le disque 22 peut être adapté à un siège de soupape conique 23 à l'entrée de l'ouverture d'admission 13 adaptée pour communiquer avec la chambre de combustion à l'effet d'ouvrir et de fermer l'ouverture 13. L'angle de conicité de chacun des disques de soupape 22 et du siège de soupape 23 est habituellement un angle de 40 à 50 degrés ; de préférence 45 degrés. En d'autres termes, l'angle formé entre chacune des parties coniques et l'interface 24 entre le corps principal de cylindre 2 et la tête de cylindre 15 a une valeur de 40 à 50 degrés. En se référant aux figures 4 et 5, on voit que le pourtour de la chambre de combustion 16 entoure la soupape d'admission 17 et la soupape d'échappement 18 et ressemble à celui d'une languette. La chambre de combustion recouvre environ de 1/3 à 2/3, de préférence 1/2 du diamètre intérieur du cylindre 2'. Une bougie d'allumage 25 est vissée dans la tête de cylindre 15 de la manière habituelle avec son pont d'allumage, ou partie correspondant à la région d'éclatement de l'étincelle 26, exposé à l'intérieur de la chambre de combustion 16. La partie correspondant à la région d'éclatement de l'étincelle 26 est conçue pour être en face d'un faisceau d'écoulements 27 d'un mélange air-combustible aspiré à travers la soupape d'admission 17 et elle se trouve sur une ligne 30 s'étendant depuis le cadre 28 du cylindre 2' jusqu'à un point intermédiaire 29 entre la soupape d'admission 17 et la soupape d'échappement 18, la partie 26 correspondant à la région d'éclatement de l'étincelle étant en outre positionnée approximativement en un point situé au milieu entre le centre 28 et le point intermédiaire 29. L'exécution de l'invention présentant la construction ci-dessus fonctionne de la manière suivante. Pendant la course d'admission du piston 11, un mélange air-combustible est appélé à partir de la soupape d'admission 17 alors en position ouverte à travers l'espace libre entre le disque 22 de la soupape d'admission 17 et le siège 23 de cette soupape dans la chambre de combustion 16, ce mélange étant introduit sous la forme d'un faisceau d'écoulement 27 qui est substantiellement bi-dimensionnel, mais dont l'épaisseur est définie par les parties opposées coniques du disque 22 et du siège de soupape 23.Etant donné que la partie 26 de la bougie d'allumage 25, correspondant à la région d'éclatement de l'étincelle, est positionnée de façon à être en face du faisceau d'écoulement 27, et qu'en outre elle se trouve approximativement à mi-chemin entre le centre 28 du cylindre 2' et le point médian 29 de la ligne 30, la partie 26 correspondant à la longueur d'éclatement de l'étincelle est nettoyée par le faisceau de nouveaux écoulements 27 qui chasse le gaz résiduel résultant du cycle précédent, de combustion. En conséquence, le gaz résiduel n'est pas amis à demeurer au voisinage de la partie 26 correspondant à la région d'éclatement de l'étincelle.En outre, pendant la phase de compression représentée sur la figure 5, le mélange comprimé air-combustible se trouve dans un état tel que 1' écoulement principal 32 du mélange hydrocarburé de concentration relativement élevée est dirigé comme l'indiquent les flèches sur, et le long de la ligne 30 s'étendant à partir du centre 28 du cylindre 2' jusqu'au point intermédiaire 29 entre les soupapes 17 et 18. Etant donné que la partie 26 de la bougie d'allumage 25, correspondant à la région d'éclatement de l'étincelle, est positionnée sur la ligne 30 approximativement à mi-chemin entre les points 28 et 29, le mélange hydrocarbure peut être enflammé de façon sûre et l'inflammation se répand facilement. Ainsi une bonne efficacité de la combustion est obtenue sans "ratés" pendant la marche sans charge. Lorsque le temps d'allumage est court, les possiblités d'inflammation diminuent, ce qui permet à un volume important de gaz résiduel de demeurer dans le voisinage de la partie 26 correspondant à la région d'éclatement de l'étincelle, ce qui conduit inévitablement à des "ratés d'allumage", alors que l'action de nettoyage effectuée par le faisceau d'écoulements 27, en provenance de la soupape d' admission et se dirigeant dans la partie 26 où se produit l'éclatement de l'étincelle, garantit une inflammation exempte de "ratés". La figure 6 est un diagramme illustrant une comparaison entre la chambre de combustion selon l'invention et d'autres chambres de combustion, du point de vue de la fréquence des "ratés d'allumage". Sur ce diagramme le nombre de révolutions du moteur est reporté en abscisse en fonction de la fréquence des "ratés d'allumage" reportés en ordonnée. Ce contrôle a été effectué en utilisant le même moteur. Sur ce diagramme A et B représentent les résultats des exemples de comparaison, et C ceux de la chambre de combustion conforme à l'invention. Dans le cas de l'exemple de comparaison A, la chambre de combustion était équipée avec le système CDE (temps d'allumage 100 microsecondes) que dans le cas de l'invention C , et la bougie d'allumage était aménagée plus près des soupapes d'admission et d'échappement que la bougie de l'invention, c'est-à-dire qu'elle était déviée de la position dans laquelle la bougie de l'invention se trouve en face d'un faisceau d'écoulements de mélange air--combustible. L'exemple de comparaison B était équipé avec un système CDI de plus grandes dimensions (temps d'allumage : 500 microsecondes). Les résultats des essais représentés sur la figure 6 montrent que pendant la marche sans charge à petite vitesse, la chambre de combustion C de l'invention donne lieu à des "ratés d'allumage" d' une fréquence considérablement réduite comparativement à l'exemple A, avec presque la même performance que l'exemple B de comparaison. Ainsi que cela a été décrit ci-dessus, la chambre de combustion fournie par l'invention, pour emploi dans des moteurs compacts du type à soupapes latérales et équipée d'un système CDI compact et peu coûteux, est conçue de façon que la partie de la bougie d'allumage voisine de la région correspondant à l'éclatement de l'étincelle, exposée à la chambre, soit nettoyée automatiquement à chaque course du piston. En conséquence, la chambre de combustion assure une marche satisfaisantedu moteur avec un allumage sûr exempt de "ratés", elle rend la bougie exempte de dépôts de fumée, elle lui confère une longue durée de service en même temps qu'elle contribue à reduire les émissions d'hydrocarbures non brûlés qui peuvent résulter des "ratés d'allumage", et elle joue par conséquent un rôle utile dans le contrôle de la pollution. Bien que l'invention ait été décrite en détail en se référant à un mode de réalisation préférentiel, celui-ci pourra faire 1' objet de variantes et de modifications sans sortir pourautant de l'esprit et du domaine de l'invention. Ce mode de réalisation n' est donc nullement limitatif de la portée de l'invention. REVEIiDICATIONS 1. Chambre de combustion pour moteur compact du type à soupapes latérales à usage universel comportant un système d'allumage sans contact, caractérisée en ce que la partie de la bougie d'allumage, correspondant au pont d'allumage ou à la région d'éclatement de 1' étincelle et exposée à l'intérieur de la chambre de combustion, est aménagée de façon à se trouver en face d'unfaisceaudefSets X courants d' écouleirent d'un mélange air-combustible aspiré d'une soupape d'admission et à être située sur une ligne allant depuis le centre d'un cylindre jusqu'à un point situé approximativement à mi-chemin entre la soupape d'admission et la soupape d'échappement, la partie correspondant au pont d'allumage étant positionnée approximativement entre le centre et le point du milieu. 2. Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le système d'allumage sans contact est du type à décharge de condensateur, le temps d'allumage du système étant de 50 à 100 microsecondes. 3. Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le faisceau de courants d'écoulement du mélange air-combustible est appelé à partir de la soupape d'admission dans la chambre de combustion sous un angle de 40 à 50 degres par rapport à l'interface entre le cylindre et la tête de cylindre. 4. Chambre de combustion suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le faisceau de courants d'écoulement du mélange aircombustible est appelé à partir de la soupape d'admission dans la chambre de combustion sous un angle de 40 à 50 degrés par rapport à l'interface entre le cylindre et la tête de cylindre. 5. Chambre de combustion suivant la revendication 1 ou 4, caractérisée en ce que la tête de cylindre est creusée pour former la chambre de combustion en relation opposée au piston, la chambre de combustion ayant un pourtour en forme de languette entourant la soupape d'admission et la soupape d'échappement, la chambre de combustion recouvrant environ de 1/3 à 2/3 du diamètre intérieur du cylindre.