Brevet FR2431027A1 — publié le 19800208

L'invention concerne un moteur b essence à deux temps, muni de dispositifs séparés de balayage et d'alimentation et présentant des circuits séparés pour l'alimentation en fluide de balayage et pour l'alimentation en mélange de combustion, de manière que l'admission de ces deux fluides soit commandée séparément. L'invention concerne donc un moteur a essence à deux temps dont le taux de toxicité des gaz d'échappement et, par conséquenty la pollution causée à lienvironnement sont sensiblement réduits par rapport à ceux des moteurs classiques à essence et à deux temps. Cette diminution de la toxicité et de la pollution est obtenue sans nuire aux caractéristiques de fonctionnement du moteur, par exemple à la courbe du couple, à la puissance spécifique, à la consommation spécifique, etc. L'invention permet d'atteindre ce but par une conception appropriée du moteur, selon laquelle ce dernier conserve le piston à mouvement alternatif, relié au vilebrequin d'une bielle comme c'est le cas des moteurs classiques à essence à deux temps. L'invention pallie également les insuffisances des solutions connues et actuellement possibles, apportées aux problèmes de la diminution de la toxicité des gaz d'échappement des moteurs à deux temps. Les solutions connues du problème de la diminution de la toxicité des gaz d'échappement et de la diminution de la pollution de l'environnement peuvent être diviséesen deux groupes. Le premier groupe comprend des procédés physicochimiques différents d'épuration des gaz d'échappement après la sortie de ces derniers du cylindre du moteur. En général, cette épuration est effectuée par montage, dans la tubulure d'échappement du moteur, d'un dispositif permettant une combustion supplémentaire ou une épuration des gaz toxiques combustibles. Cette épuration est généralement de forme catalytique. Cependant, il est également possible d'utiliser une combustion réalisée dans un réacteur supplémentaire.Des dispositifs pouvant être généralement utilisés dans tous les moteurs à combustion interne sont décrits, par exemple, dans la demande de brevet de la République Fédérale Allemande DT-OS 2 555 368, dans le modèle d'utilité de la République Fédérale d'AllemagneDT-GbM75 11318, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3 973 529, dans la demande de brevet de la République Fédéraled'AllemagneDT-OS 2 607 646, dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n" 3 970 052 et dans les demandes de brevets de la République Fédéraled'Allemagne DT-OS 2 504 308 et DT-OS 2 559 149. Les dispositifs de ce type présentent un certain nombre de défauts. Tout d'abord, ils opposent une pression résistante supplémentaire aux gaz d'échappement, c'est-à-dire qu'ils occasionnent une perte partielle de la puissance du moteur. En outre, leur mise en place nécessite un espace supplémentaire qu'il est difficile de ménager, en particulier dans le cas des vélomoteurs qui utilisent de préférence de tels petits moteurs à deux temps. Ces dispositifs connus sont relativement coûteux et exigent des opérations fréquentes d'entretien ou de remplacement, en particulier lorsque des réacteurs catalytiques sont montés sur des moteurs à deux temps, les gaz d'échappement contenant alors également de l'huile brûlée.En règle générale, les moteurs àessence à deux temps, en particulier les moteurs à faible cylindrée, ne comportent pas de dispositif spécial de lubrification, l'huile nécessaire à la lubrification étant mélangée au carburant. L'huile brûlée, ainsi que l'huile non brûlée, se déposent sur la surface du dispositif d'épuration et en diminuent sensiblement l'effica- cité. Les solutions du second groupe comprennent le balayage du cylindre par de l'air pendant qu'un mélange combustible est formé dans ce cylindre par l'injection du carburant liquide directement dans ledit cylindre au moyen d'un injecteur. Ce dispositif exige la mise en oeuvre d'un injecteur coûteux et complexe, car dans le cas de petits moteurs à essence à deux temps, il est difficile de régler la quantité de carburant injectée qui, dans ce cas, est extrêmement faible (quelques milligrammes). Le fonctionnement du moteur devient peu sûr. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3 959 974 décrit un tel moteur à deux temps à injection de carburant. L'invention concerne donc un moteur à essence à deux temps conçu pour éliminer les inconvénients décrits cidessus et présentés par les solutions connues apportées au problème de la diminution de la toxicité des gaz d'échappement et de la prévention de la pollution de l'environnement. A cet effet, le moteur selon l'invention permet de réduire la toxicité et la pollution sans nécessiter l'utilisation de dispositifs spéciaux d'épuration montés dans la tubulure d'échappement et sans nécessiter également la présence d'un dispositif supplémentaire -d'injection du carburant liquide. A cet effet, le moteur à essence à deux temps selon l'invention comprend deux dispositifs séparés de balayage et d'alimentation et il utilise des compositions différentes pour le balayage et l'alimentation. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexEs à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une élévation, avec coupe longitudinale partielle, dans un plan vertical, du moteur selon l'invention (pompe de carter et tiroir tournant avec leurs mécanismes de commande) ; la figure 2 est une coupe horizontale suivant la ligne II-II de la figure l ; la figure 3 est une coupe transversale partielle du cylindre du moteur selon l'invention, au niveau de l'entrée des canaux de balayage et des canaux de transfert ; et la figure 4 est une vue en développé de la chemise du cylindre du moteur selon l'invention. Les produits de combustion du cycle précédent de fonctionnement sont balayés du cylindre par de l'air frais constituant le milieu ou fluide de balayage qui arrive par des canaux 1 et 1'. Ces derniers aboutissent à l'intérieur du cylindre suivant une disposition analogue à celie de canaux 5 et 5' de transfert. Le mélange de combustion pénètre dans le moteur par un canal d'admission2,puis il passe dans l'espace délimité sous le piston 4 d'où il est refoulé dans le cylindre, en passant dans les canaux 5 et 5' de transfert, par un mécanisme b vilebrequin disposé dans un espace 6. Ce fluide de combus tion se mélange avec l'air de balayage restant dans le cylindre après l'achèvement du balayage, de manière à former un mélange combustible qui est ensuite comprimé par le piston, puis mis à feu au moyen d'une bougie d'allumage. Par conséquent, le mélange de combustion est introduit dans le cylindre du moteur d'une manière connue, suivant le principe du renversement, de manière que le mécanisme à vilebrequin et l'espace 6 dans lequel il est logé soient utilisés pour accroître la pression du mélange de combustion. Du fait que la pression de l'air de balayage doit également être augmentée, un ventilateur soufflant est monté sur le moteur et fixé directement sur l'arbre de ce dernier. La commande de l'introduction de l'air de balayage dans le cylindre par les canaux 1 et 1', la commande de l'introduction du mélange de combustion dans l'espace 6 délimité par le carter contenant le mécanisme à vilebrequin, et la commande de la sortie des gaz d'échappement du cylindre par le canal 7 sont effectuées classiquement par le piston 4. L'introduction du mélange de combustion de l'espace 6 dans le cylindre du moteur par les canaux 5 et 5' de transfert est commandée par un mécanisme spécial lO, 10', comportant des tiroirs connus qui tournent dans les canaux 5 et 5' de transfert. Le moteur à essence à deux temps selon l'invention présente plusieurs avantages par rapport aux moteurs connus de ce type, qui ne comportent pas de dispositif séparé de balayage et d'alimentation. L'avantage le plus important du moteur selon l'invention réside dans le fait que ses gaz d'échappement n'ont qu'une toxicité minimale et polluent au minimum l'environnement. En raison de l'utilisation de canaux séparés pour l'arrivée du mélange de combustion et de l'air de balayage, le mélange de combustion se forme essentiellement à l'intérieur même du cylindre, suivant un rapport air/carburant satisfaisant et en quantité convenant à tous les régimes de travail du moteur, de la mise en marche à vide jusqu'au régime en charge partielle ou maximale. En raison du brassage intense du mélange de combustion avec la partie restante de l'air de balayage, 1à combustion du mélange combustible est optimale. Du fait que le balayage et l'alimentation du moteur s'effectuent séparément, le balayage n'est pas assuré par le mélange combustible, comme c'est le cas dans les moteurs connus. On supprime ainsi le passage autrement inévitable de mélanges frais et non brûlés dans la tubulure d'échappement du moteur, ce qui constitue une des causes fondamentales de la toxicité et de la saleté des gaz d'échappement. En empêchant le mélange frais de passer dans la tubulure d'échappement, on diminue également la consommation spécifique de carburant. On obtient aussi une plus grande puissance spécifique du moteur selon l'invention, ce qui est confirmé par les essais effectués. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au moteur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Moteur å essence à deux temps, comportant des dispositifs séparés de balayage et d'alimentation et ne présentant qu'un faible degré de toxicité, caractérisé en ce qu'il comporte des canaux de balayage (1,1') au moyen desquels un ventilateur soufflant introduit de l'air de balayage dans le cylindre. 2 -'Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des canaux de transfert (5,5') associés à un mécanisme (lO,lO') commandant l'admission de mélange de combustion dans le cylindre. 3 - Moteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le ventilateur soufflant est fixé sur l'arbre du moteur.