Brevet FR2425544A1 — publié le 19791207

Le moteur à deux temps malgré ses avantages théoriques est supplante actuellement par le moteur à quatre temps, lequel à un meilleur rendement. :L'un des avantages théoriques essentiel du moteur deux temps est sa puissance double de celle d'un moteur à quatre temps à cylindrée et vitesse de rotation égales. Le but de mon invention est de transformer cette puissance théorique en puissance réelle. Pour y parvenir je vais faire en sorte que les opérations d'admission, compression, combustion, et échappemeli qui se déroulent d'une façon satisfaisante dans le cycle à quatre temps se fassent aussi convenablement dans un moteur deux temps. Le moteur se compose des principaux organes de moteur classique. Il peut être monocylindre ou multicylindre. Pour la simplicité de l'expose je parlerai d'un monocylindre . Il se compose d'une chambre de combustion, d'un piston coulissant et dlun ensemble bielle vilebrequin qui transmet le mouvement. A cela il faut ajouter une pompe à air qui alimente le moteur en gaz frais et différents organes auxilliaires. FIG. 1 (A chambre de combustion - B pompe à air - C ouvertures d'échappements - D piston - E soupape. ) Une des particularités essentielles de ce moteur tient dans sa chambre de combustion qui est formée en sa partie haute d'une culasse munie d'une ou plusieurs soupapes par lesquelles se fait l'admission du mélange combustible et d'un cylindre percé en sa partie basse de trous par lesquels sléchappent les gaz brulés après la combustion.Dans ce cylindre coulisse un piston qui masque et démasque tour à tour ces ouvertures d'échappement Le cylindre et la culasse peuvent être séparés ou ne former qu'une seule pièce. Cette chambre de combustion ett obligatoirement alimentée en mélange combustible par une pompe à air qui fournit ce mélange à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Le moteur ne peut pas fonctionner sans cette pompe à air. Ce moteur fonctionne suivant le cycle à 2 temps c'est-à-dire que les opérations successives de remplissage, compression, combustion, et échappement, s'effectuent sur un tour de vilebrequin (FIG. 2 : 1 combustion 2 échappement - 3 admission - 4 compression). Le piston en position haute comprime le mélange. La combustion de ce mélange chasse le piston vers le bas. Le piston découvre les lumières d'échappement en fin de course. Les gaz brûlés sléchappent. La ou les soupapes d'admission s'ouvrent peu après et les gaz frais entrent dans la chambre chassant ce qui reste de gaz brûlés. Le piston en remontant masque les ouvertures d'échappement. La soupape d'admission se referme et la compression des gaz frais s'effectue jusqu'à ce que le piston est atteint sa position haute initiale. Je prends pour exemple un moteur à quatre temps à bon rendement- ayant les caractéristiques suivantes : alésage 74,5 mm - course 72 mm. Diagramme de distribution: AOA : 31 avant PMH RFA : 61" après PMB AOE : 620 avant PMB RFE : 26 après PMH soupape échapement: 32, 6 mm levée dé soupape: 8, 43 mm et je le compare à mon moteur. TEMPS DE TRAVAIL. On voit d'après le diagramme que le temps de travail (combustion) du moteur quatre temps sité en référence se développe sur 118 " FIG. 3A (a admission - b compression - c combustion d échappement). Je retiens ce meme temps de travail pour mon moteur et je perce les ouvertures dans le cylindre d'échappement sur une hauteur de 19 mm à partir du PMB, ce qui correspond à 62" de rotation avant le PMB. Mon moteur deux temps a donc le meme temps de travail que le moteur quatre temps cité en référence. ECHAPPEMENT. On voit que le moteur quatre temps eité en exemple a un temps d'ouverture de soupape d'échappement de 268 et une surface d'échap- pement de 8, 59 cm2. Sur mon moteur deux temps les lumières d'échappement sont découvertent 62" avant le PMB et obstruées par le piston remontant 62" après le PMB, ce qui donne un temps d'ouverture de 124" soit moins de la moitié de celui du quatre temps. La circonférence du cylindre est de 234 mm. Je peux percer sur cette circonférence 8 ouvertures circulaires de 19 Inrn de diamètre, ce qui me donne une surface d'échappement de 22, 64 cm2 (huit ouvertures de forme carrée porteraient cette surface à 28 cm2. On voit donc que le temps d'ouverture des lumières d'échappement relativement court est largement compensé par leur surface. Ce moteur dispose donc d'une capacité diéchappement au moins égale à celle du quatre temps et donc supérieure à celle d1un autre moteur deux temps. ADMISSION DU MELANGE GAZEUX: Sur le moteur quatre temps sité en exemple, l'admission se fait sur un temps de 272 et par une surface d'ouverture de 9, 74 cm2. Sur mon moteur deux temps, se temps d'ouverture sera nettement inférieur soit environ 30" d'avance avant le PMB (le piston ayant alors découvert les lumières d'échappement sur les 3/4 de leur surface, la pression des gaz frais devient supérieure à la pression résiduelle des gaz brûlés et le balayage, de type équi-courant, peut commencer) fl se poursuit sur un angle de 62" après le PMB. En fin de balayage lesgaz brûlé étant tous échappés, les gaz frais viennent refroidir les pistons.Le temps total d'ouverture est donc de 92" soit très inférieur au moteur quatre temps. Ce défaut est palié par la pompe à air qui fournit un mélange sous pression capable de remplir le cylindre dans un temps très bref. Ce remplissage peut entre amélioré en augmentant la pression des gaz dtadmission et la surface d'ouverture des soupapes. Dans le cas où l'on veut obtenir un effet de suralimentation on prolonge le temps d'ouverture de la soupape d'admission. Le retard de fermeture de la soupape d'admission peut ainsi passer de 62" à 90" et plus (FIG. 3B). COMPRESSION-DU MELANGE GAZEUX: Le temps de compression sur le moteur quatre temps sité en référence se développe sur un angle de Il 90 Celui de mon moteur deux temps se développe sur 118". Quand on recherche un effet de suralimentation, ce temps de compression peut se trouver réduit. Après cette étude comparative des deux moteurs nous pouvons nous attendre à un rendement sensiblement égal des deux moteurs et à une puissance double pour le moteur deux temps. Les caractéristiques du moteur décrit ne sont sitées qu'à titre d'exemple et dans un but de démonstration. La grandeur des lumières d'échappement leur dessin, et leur position précise peut varier suivant le résultat que l'on cherche à obtenir. On peut par exemple diminuer leur hauteur pour augmenter le temps de travail du piston pendant le temps de combustion, ainsi que le temps de compression ; ceci se faisant au détriment de ltéchappement et de l'admission. On peut au contraire augmenter leur hauteur pour améliorer l'échappement et l'admission ceci au détriment du temps de travail. La grandeur des ouvertures d'admission peut varier également. On pourra aussi les ouvrir et les fermer à des moments différents suivant l'effet recherché. LA POMPE A AIR : L'alimentation du moteur inventé se fait par une pompe à air capable de fournir une quantité suffisante de gaz à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Cette pompe peut etre entraînée directement par le moteur ou indirectement ou par tout autre moyen. Le moteur ne peut pas fonctionner sans pompe à air, même au ralenti. I1 faut donc que, dès le démarrage, cette pompe fournisse le mélange gazeux à une pression suffisante pour remplir le ou les cylindres. Cette pompe peu fournir au cylindre un mélange d'air et combustible liquide par l'intermédiaire d'un carburateur ; ou du gaz combustible ; ou de l'air pur. Dans ce dernier cas l'injection du combustible se fait dans la chambre de combustion ou dans la tuyauterie d'admission. L'énergie absorbée par cette pompe à air est compensée en grande partie par l'énergie gagnée sur le temps d'aspiration supprimé sur ce moteur. LES ORGANES ANNEXES -Gommande d'ouverture et de la fermeture du cylindre pour admission des gaz cette admission des gaz peut se faire par des soupapes ou par tput autre moyen. Ces soupapes peuvent etre commandées par un ou plusieurs arbre à cames ou par tout autre moyen. Dans le cas d'une distribution classique par soupapes commandée par AG on aura un AC tournant à la meme vitesse que le vilebrequin et levant et refermant les soupapes à chaque cycle moteur. La fréquence d'ouverture et fermeture des soupapes sera donc double de celle d'un moteur à quatre temps .EN cas de régime de rotation élevé cette fréquence risque d'imposer des contraintes mécaniques très importantes à la distribution. n serait donc souhaitable dans ce cas de prévoir un AC tournant à la moitié de la vitesse du vilebrequin, comme le cycle à quatre temps. Une came commandant une ou deux soupapes l'autre came commandant l'autre ou les deux autres soupapes. - Commande de l'allumage du mélange combustible L'allumage se fait par étincelles ou par compression. Les organes d'al- lumage sont les memes que sur les moteurs existants. ns peuvent être doublés pour leshautsrégimes. - Refroidissement du moteur Le moteur peut etre refroidi par air ou gaz ou par liquide ou de tout autre façon. Toutefois la solution de refroidissement par air est préférable car elle permet une réalisation plus facile de ce moteur en supprimant les problèmes d'étanchéité. Le refroidissement de ce moteur est bon en raison de sa conception. Les soupapes sont constamment refroidies par le mélange frais et le piston est lui aussi ventilé par ces gaz frais en fin d'échappement. - Graissage: Le graissage de ce moteur s'effectue comme sur les autres moteurs à mouvement alternatif n I1 faut simplement prévoir une consommation d'huile un peu plus importante en raison des ouvertures d'échappement placées en bas du cylindre. Il va sans dire que la jupe du piston sera assez haute pour masquer complètement ces ouvertures quant il est en position haute et éviter ainsi des projections d'huile à l'extérieur. L'invention sera bien comprise en se référant à la description que j'en ai faite et aux dessins annexes à titre d'exemple. Elle peut varier de dimensions et de forme sans que soit altéré son principe ni remise en cause nouvelle objet de ce présent brevet. Cette invention peut s'impliquer à tous les domaines qui utilisent les moteurs à combustion. Elle intéressera tout particulièrement les industries qui ont besoin de moteur à grande puissance et haut rendement. REVENDICATION5 I- Dispositif permettant à un moteur à combustion à mouvement alternatif fonctionnant suivant le cycle à deux temps d'avoir un rendement et une puissance supérieurs aux moteurs à mouvement alternatif existants. Caractérise par le fait que la chambre de combustion de ce moteur est munie en sa partie haute de une ou plusieurs soupapes servant à son alimentation en fluide combustible. Que cette chambre de combustion est percée en sa partie basse d'ouvertures servant à l'e- happement des gaz bruies. Que cette chambre de combustion est ali mentée en fluide de combustible par une pompe à air ou à gaz. 2 - Dispositif selon la revendication 1 Caracterisé par le fait que la chambre de combustion est alimente par plusieurs pompes.