Brevet FR2478019A1 — publié le 19810918

La présente invention concerne des hors-bordset des ré- seaux d'échappement "accordés" pour hors-bord dans lesquels un passage rabattu, logé dans la branche propulsive du moteur, assure par réflexion le renvoi des impulsions de pression de gaz d'échappement aux lumières d'échappement du moteur, en synchronisme avec l'ouverture de ces lumières, afin d'augmen- ter le rendement du moteur. Un exemple de réseau d'échappement "accordé'"selon la technique antérieure, incorporé à un hors-bord, est décrit dans le brevet US Miller 3 520 270, publié le 14 Juillet 1970. L'attention est aussi attirée: - sur les brevets US Boerma 3 695 238, publié de 3 Octo- bre 1972, et Holtermann et alt. 3 385 052, publié le 28 Mai 1968; - sur la demande de brevet US Donohue Serial No 952 281, déposée le 8 Octobre 1978 et cédée à la demanderesse, intitu- lée "Two Stroke Cycle Engine Tuned Reactor Muffler Exhaust System"; - sur les brevets US Kadenacy 2 102 559, publié le 14 Décembre 1937; Crowe 1 804 321, publié le 5 Mai 1931; Harralson et alt. 3 967 446, publié le 6 Juillet 1976; et Ehlan 3 842 599, publié le 22 Octobre 1.974; - sur les brevets US Draminsky 2 542 756, publié le Février 1951; Nowak 3 462 947, publié le 26 Août 1969; Tenney 3 665 712, publié le 30 Mai 1972; et Tenney 3 703 937, publié le 28 Novembre 1972. L'invention propose un hors-bord comprenant une tête mo- trice qui comporte un moteur et présente une ou plus d'une lumière d'échappement de gaz, un carter d'arbre menant qui s'étend vers le bas à partir de la tête motrice et comporte une extrémité basse, un arbre menant mû par le moteur, une sortie de gaz d'échappement voisine de l'extrémité basse du carter d'arbre menant, et un moyen définissant un passage continu rabattu logé dans le carter d'arbre menant. Le passa- ge continu rabattu comporte un premier tronçon de passage qui présente une extrémité supérieure communiquant avec la lumière d'échappement de gaz, un second tronçon qui s'étend vers le haut à partir de l'extrémité basse du premier tronçon et qui présente une extrémité supérieure, et un troisième tronçon qui communique avec l'extrémité supérieure du second tronçon. Le passage rabattu communique aussi avec la sortie de gaz d' échappement. Le hors-bord comporte encore une hélice qui présente un montage tourillonnant sur l'extrémité inférieure du carter d'arbre menant et est accouplé à l'arbre menant. L'invention propose encore un moteur hors-bord compre- nant une tête motrice qui comporte un bloc moteur, au moins un piston mobile à va-et-vient monté das le bloc moteur, une culasse montée sur le bloc moteur et qui définit, conjointe- ment avec le piston, une chambre de combustion, et au moins une lumière d'échappement communiquant avec la chambre de combustion et disposée de manière à être interceptée par le piston. Le hors-bord comporte aussi une unité inférieure qui s'étend vers le bas à partir de la tête motrice et présente une extrémité basse propre à supporter une hélice, une sortie de gaz d'échappement voisine de l'extrémité basse de l'unité inférieure, et un moyen définissant un passage rabattu logé dans l'unité inférieure. Le moyen définissant le passage rabattu comporte des moyens pour le renvoi à la lumière d' échappement, sous forme d'impulsions de pression, des impul- sions de pression de gaz d'échappement qui se propagent dans le passage rabattu et pour établir entre le renvoi des impul- sions de pression et la fermeture de la lumière d'échappement une relation telle que les impulsions de pression arrivent à la lumière d'échappement avec que celle-ci ne soit fermée par le piston. Le passage rabattu comporte un premier tron- çon qui présente une extrémité haute communiquant avec la lumière d'échappement de gaz et une extrémité basse communi- quant avec la sortie de gaz d'échappement, un second tronçon communiquant avec l'extrémité basse du premier tronçon et qui présente une extrémité haute, et un troisième tronçon qui communique avec l'extrémité haute du second tronçon, le troi- sième tronçon se terminant par une paroi d'extrémité. L'une des caractéristiques de l'invention réside en ce qu'il est prévu, dans le premier tronçon de passage, un seg- ment terminal inférieur dont la section transversale augmente dans le sens s'éloignant de la lumière d'échappement, en ce que le second tronçon de passage a une section transversale qui augmente en direction de l'extrémité haute du second tron- çon, de sorte que le segment terminal inférieur du premier tronçon et le second tronçon forment une portion de passage dont la section transversale augmente sensiblement en continu avec la distance à la lumière d'échappement, et en ce que le troisième tronçon a une section transversale qui diminue en direction de la paroi d'extrémité. Divers autres aspects et avantages de l'invention sont énoncés dans la description donnéeci-dessous d'une réalisation préférée, et dans les revendications. Sur les dessins annexés: la figure 1 est une vue latérale en élévation d'un hors-bord réalisé selon l'invention; la figure 2 est, en élévation et à plus grande échelle, une vue en coupe droite du moteur du hors-bord selon la fi- gure 1; la figure 3 est une vue en coupe avec grossissement suivant la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est, en élévation et à grande échelle, une vue en coupe droite d'un passage d'échappement de gaz rabattu que comporte le hors-bord selon la figure 1; la figure 5 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 5-5 de la figure 4; la figure 6 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 6-6 de la figure 4; la figure 7 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 7-7 de la figure 4; la figure 8 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 8-8 de la figure 4; les figures 9 et 10 sont des vues en perspective de la chambre de détente de gaz d'échappement représentée sur la figure 4. On va maintenant décrireen détail un mode de réalisation de l'invention, ceci à simple titre d'exemple dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins, la figure 1 représente un hors-bord comportant une tête motrice 12 et une unité inférieure 14, cette dernière supportantla tête motrice 12 et comportant un carter d'arbre menant intermédiaire 16 raccordé à la tête motrice 12. L'unité inférieure 14 comporte aussi une boite de vitesse 18, située à l'extrémité basse du carter d'arbre menant. Une plaque d'étanchéité anti-ventilation 20 est si- tuée à un emplacement courant au--dessus de la boîte de vi- tesse 18. En régime normal de fonctionnement, cette plaque 20 est située au niveau ou un peu au-dessous du niveau de la surface de l'eau. Le horsbord 10 comporte aussi une hélice 22 qui tourillonne sur l'extrémité basse de l'unité inférieu- re 14, en arrière de la boite de vitesse 18. La tête motrice 12, telle que représentée, comporte un moteur à combustion interne 24 à deux temps, de type courant, qui comporte un premier et un second cylindres, 26 et 28 respectivement (figures 2 et 3) présentant une première et une seconde lumières d'échappement, 30 et 32 respectivement (fi- gure 4). Le moteur comporte aussi une lumière d'admission de mélange carburant-air 34 ménagée dans son carter et un passage de transfert 36 par cylindre. Le moteur 24 comporte encore un premier et un second pistons, 38 et 40 respectivement, mobiles à va-et-vient dans les cylindres 26 et 28 et reliés par des bielles 42 à un vilebrequin 44 à manetons 46 et 48 angulaire- ment décalés de 1800. Le vilebrequin 44 est accouplé à un arbre menant 50 (figure 1) qui traverse de haut en bas l'uni- té inférieure 14 et entraîne l'arbre d'hélice 51 et l'hélice 22 par l'intermédiaire d'engrenages 52 logés dans la boite de vitese 18. Pendant le fonctionnement du moteur 24, les lu- mières d'échappement 30 et 32 sont démasquées près de la fin de course basse du temps moteur et fermées sitôt après l'amor- çage de la course de compression. Il est prévu un moyen définissant une chambre de détente ou passage rabattu 58 logé dans le carter d'arbre menant 14, le passage rabattu 58 communiquant avec les lumières d'échappe- ment 30 et 32 et agissant en passage "accordé" pour renvoyer par i'flexion des impulsions de pression positive de gaz d' échappement, apparaissant au niveau des lumières d'échappement et 32 et émises dans le passage rabattu lors de l'ouverture de ces lumières, vers les lumières d'échappement sitôt avant le temps de compression du moteur, afin d'augmenter ainsi la compression du mélange air--carburant dans la chambre de com- bustion, et pour renvoyer aussi des ondes de dépression aux lumières d'échappement du moteur pendant le temps d'échappe- 24?8019 pement afin de faciliter le balayage des gaz brûlés et d' accroître le rendement du moteur. Quand la lumière d'échappement d'un cylindre est démas- quée au cours d'un temps moteur, des impulsions de pression positives sont engendrées au niveau de la lumière d'échappe- ment et se propagent à une vitesse approximativement égale à celle du son. Au cours de l'intervalle de temps qui commence lorsqu'une lumière d'échappement est démasquée par le piston au temps moteur, ce qui engendre des impulsions de pression, et se termine juste avant que la même lumière d'échappement soit fermée par le pistion en cours de déplacement vers la culasse lors du temps de pression, l'impulsion de pression peut être réfléchie et renvoyée à la lumière d'échappement du cylindre d'originepour provoquer une pré-compression du mélange dans la chambre de combustion. On peut assurer une telle réflexion de l'impulsion de pression en prévoyant une chambre ou un passage de réception de l'impulsion de pression, ce passage ayant une longueur propre à assurer la synchronisa- tion désirée entre la réflexion des impulsions de pression et le mouvement des pistons à une vitesse présélectée de ro- tation du moteur. Le moyen définissant le passage rabattu est représenté le plus clairement sur la figure 4 et comprend une structure de pot d'échappement 60 logée dans le carter d'arbre menant 16 de l'unité inférieure 14 et comportant d'une manière géné- rale un premier tronçon de passage 62, dirigé vers le bas et présentant une extrémité supérieure 64, destinée à recevoir les gaz d'échappement émis par les lumières d'échappement 30 et 32, et une extrémité inférieure 66 communiquant avec un tuyau d'échappement 68, qui permet aux gaz d'échappement de s'écouler vers le bas à travers l'unité inférieure 14 afin de s'échapper de manière courante à travers le moyeu 70 de l'hélice. Le passage rabattu 58 comporte aussi un second tronçon 72 communiquant avec le premier tronçon 62 et dirigé vers le haut, et un troisième tronçon 74 dirigé vers le bas, communiquant avec l'extrémité haute du second tronçon 72 et terminé par une paroi transversale 76. Les trois tronçons 62, 72 et 74 du passage rabattu'58 sont reliés les uns aux autres de manière à former un passage, dans l'ensemble conti- *... nu, assez long pour permettre la propagation d'une onde de pression positive depuis les lumièresd'échappement 30 et 32 jusqu'à la paroi d'extrémité transversale 76 du troisième tronçon 74, puis son renvoi aux lumières d'échappement 30 et 32 en synchronisme avec l'ouverture et la fermeture des lu- mières d'échappement quand le moteur fonctionne à une vitesse de rotation à laquelle un rendement maximum est souhaitable. L'extrémité haute 64 du premier tronçon de passage 62 est agencée pour communiquer avec les deux lumières d'échap- pement 30 et 32 et pour canaliser les gaz d'échappement éma- nant de ces lumières vers un segment relativement rectiligne 78 situé dans la partie moyenne du premier tronçon de passa- ge. Le premier tronçon de passage 62 comporte aussi, à son extrémité basse, un segment évasé ou de détente 80. La sec- tion transversale du segment de détente 80 augmente avec la distance aux lumières d'échappement et, bien que la section du premier tronçon de passage soit quadrilatérale comme re- présenté sur les figures 5 à 8, l'augmentation de section équivaut à celle d'un cône à face extérieure inclinée à 6-8 . A son extrémité basse, le premier tronçon de passage 62 est terminé par une paroi d'extrémité transversale 82, dans l'en- semble perpendiculaire à la direction d'écoulement des gaz d'échappement et de propagation des impulsions de pression. La paroi d'extrémité transversale 82 est traversée par une ouverture communiquant avec le tuyau d'échappement 68. Le second tronçon de passage 72 présente une extrémité basse qui communique, à travers une ouverture 86, avec l'ex- trémité basse du premier tronçon de passage 62. L'aire trans- versale de l'extrémité basse du second tronçon de passage est sensiblement égale à celle de l'extrémité basse du pre- mier tronçon de passage, et l'ouverture 86 reliant les deux tronçons 72 et 62 offre aussi une aire transversale sensi- blement égale à celle des extrémités basses des tronçons 62 et 72, de sorte que l'ensemble formé par l'extrémité basse du premier tronçon 62, l'ouverture 86 et l'extrémité basse du second tronçon 72 correspond approximativement à un passa- ge à section augmentant en continu. Le second tronçon 72 s'étend vers le haut à partir de la paroi d'extrémité trans- versale 82 et sa section transversale augmente en continu avec la distance à cette paroi 82. Dans l'exemple illustré, l'augmentation de section du second tronçon de passage équivaut à celle d'un cône à paroi inclinée approximativement à 9,60. L'extrémité haute du second tronçon de passage est terminée par une paroi d'extrémité transversale supérieure , dans l'ensemble parallèle à la paroi d'extrémité trans- versale inférieure 82. Le passage rabattu 58 comporte encore un troisième tronçon 74 dont l'extrémité haute communique avec l'extrémité haute du second tronçon de passage 72, par une ouverture 92. Comme c'est le cas pour l'ouverture 86 reliant les extrémités basses des premier tronçon 62 et second tronçon 72 du passage, l'ouverture 92 reliant les second et troisième tronçons du passage a une aire transversale approximativement égale à celle des extrémités hautes du second tronçon de passage 72 et du troisième tronçon de passage 74. Le troisième tronçon de passage 74 s'étend vers le bas à partir de la paroi d'extré- mité transversale supérieure 90 et se termine par la paroi d' extrémité transversale 76 qui, telle que représentée, s'étend à mi-hauteur et parallèlement par rapport aux parois d'extré- mité transversales supérieure 82 et inférieure 90. Selon des variantes de l'invention, le troisième passage pourrait être plus court, de sorte que la paroi d'extrémité transversale 76 serait plus proche de la paroi d'extrémité 90. Contrairement à celles des premier et second tronçons de passage, l'extré- mité basse du troisième tronçon 74 a une section qui va diminuant vers laparoi d'extrémité transversale 76. Cette convergence du troisième tronçon de passage 74 amorce la ré- flexion des ondes de pression positive émises par les lumières d'échappement 30 et 32 au moment o ces impulsions pénètrent dans le tronçon 74 et progressent vers la paroi d'extrémité transversale 76. Pendant le fonctionnement avec le mode de réalisation décrit, lorsque le piston 38 démasque la lumière d'échappement 30 lors de la course motrice, comme représenté sur la figure 3, une brusque impulsion positive est engendrée dans l'extré- mité supérieure 64 et se propage approximativement à la vi- tesse du son. Bien que le passage d'échappement 58 soit ra- battu, pour ce qui est de la propagation des impulsions de * *t.. 24i8019 pression, il agit de la même manière qu'un tronçon rectiligne et l'impulsion de pression Progresse successivement à travers le premier tronçon de passage 62 et le second tronçon de passage 72, puis est réfléchie par l'étranglement du troisième tronçon de passage 74 et par la paroi d'extrémité transversale 76. Si le moteur est à la vitesse de rotation présélectée, l'impulsion de pression réfléchie revient à la lumière d' échappement 30 juste avant que celle-ci ne soit interceptée par le piston 38 au temps de compression. Du fait de la pré- sence de l'impulsion de pression à la lumière d'échappement pendant l'interception de cele-ci par le piston, la pres- sion régnant dans le cylindre est accrue, ce qui augmente la compression du mélange carburant-air avant la combustion, avec pour résultat d'accroître le rendement et la quantité d'énergie fournie par le cylindre. L'un des avantages de l'invention réside en ce que les impulsions de pression réfléchies vers les lumières d'échappe- ment 30 et 32 agissent sur celles-ci pendant un temps suffi- sant pour assurer la précompression pendant le temps voulu des gaz dans le cylindre. Le maintien d'unè pression à la lumière d'échappement pendant l'intervalle de temps prédéter- miné souhaité résulte de la décroissance de la section trans- versale du tronçon de passage adjacent à la paroi d'extrémité transversale 76, grâce à laquelle un tronçon de passage pro- longé est prévu pour réfléchir les impulsions de pression positives. La structure du passage rabattu 58 assure aussi le renvoi d'ondes de dépression aux lumières d'échappement 30 et 32, en synchronisme avec l'ouverture des lumières d'échappement, ceci pour améliorer le balayage chassant du moteur les gaz d'échappement. Le renvoi des ondes de dépression est obtenu en prévoyant dans le passage rabattu 58 une portion à section transversale croissant en continu, cette portion étant cons- tituée par le segment inférieur 80 du premier tronçon de passage 62 et par le second tronçon de passage 72. En fonc- tionnement, lorsque l'impulsion de pression émise par la lu- mière d'échappement atteint le segment à section croissante , une onde de pression négative ou de dépression est ren- voyée à la lumière d'échappement. Le temps de séjour de l'onde l. de dépression réfléchie au niveau de la lumière d'échappement dépend de la longueur de la portion du passage rabattu 58 dont la section transversale croît en continu. L'un des avan- tages de la structure décrite à titre d'exemple est que, quand le moteur tourne à la vitesse présélectée, la portion du passage d'échappement rabattu 58 qui a une section trans- versale croissant sensiblement en continu est positionnée de façon que l'arrivée des ondes de dépression au point voulu soit synchronisée avec l'ouverture de la lumière d'échappement et que le temps de séjour de l'onde de dépression à la lumière d'échappement ait la durée voulue pour rendre maximum le balayage des gaz brûlés hors de la chambre de combustion. Bien qu'on ait décrit à titre d'exemple l'application de l'invention à un hors-bord à deux cylindres, on conçoit que l'invention est tout aussi intéressante pour des hors- bords à un seul cylindre ou à plus de deux cylindres. En outre, bien que le tuyau d'échappement 68, tel que représenté, parte vers le bas de l'extrémité du premier tronçon de passa- ge 62, on conçoit qu'on pourrait faire communiquer en tout point commode le tuyau d'échappement avec le passage rabattu 58. Il va de soi aussi que, bien que l'échappement ait lieu dans l'exemple décrit à travers le moyeu d' hélice 51, il pourrait être assuré de toute manière traditionnelle. Enfin, bien que dans la structure décrite à titre d' exemple, la paroi d'extrémité 82 et 90 soient plates, dans d'autres structures ces parois d'extrémité pourraient être incurvées afin de relier uniment les tronçons de passage 62 et 72 d'une part, et 72 et 74 d'autre part. D'une manière générale, les dispositions décrites se prêtent à diverses autres modifications sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. 2478019. REVENDICATIONS 1. Hors-bord caractérisé en ce qu'il comprend une tête motrice (12) comportant un moteur (24) qui présente au moins une lumière d'échappement (30,32), un carter d'arbre menant (16) qui s'étend vers le bas à partir de ladite tête motrice et présente une extrémité basse, un arbre menant (50) mû par ledit moteur, une sortie de gaz d'échappement (68) voisine de ladite extrémité basse, un moyen définissant un passage rabattu continu (58) logé dans ledit carter d'arbre menant et comportant un premier tronçon de passage (62) qui présente une extrémité haute (64) communiquant avec la ou chaque lumière d'échappement (30,32), un second tronçon (72) qui s'étend vers le haut à partir de l'extrémité basse dudit premier tronçon et présente une extrémité haute, et un troi- sième tronçon (74) communiquant avec ladite extrémité haute dudit second tronçon (72), ledit passage rabattu (58) commu- niquant aussi avec ladite sortie de gaz d'échappement (68), et une hélice (22) tourillonnant sur ladite extrémité infé- rieure dudit carter d'arbre (16) et accouplée audit arbre menant (50). 2. Hors-bord selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit troisième tronçon de passage (74) se termine par une paroi d'extrémité transversale (76) et présente au moins un segment dont la section transversale diminue en direction de ladite paroi d'extrémité transversale (76). 3. Hors-bord selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier tronçon (62) se termine par une paroi d'extrémité transversale inférieure (82) ladite paroi d'ex- trémité transversale inférieure présentant une ouverture d' échappement (84) qui communique avec ladite sortie de gaz d' échappement (68). 4. Hors-bord selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier tronçon de passage (62) assure l'écoulement des gaz d'échappement dans un premier sens qui s'éloigne de la ou chaque lumière d'échappement (30,32) et en ce que ledit second tronçon de passage (72) assure la propagation des impulsions de pression dans un sens opposé audit premier sens. 5. Hors-bord selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier tronçon de passage (62) présente un seg- ment terminal inférieur (66) dont la section transversal aug- mente à l'opposé de la ou chaque lumière d'échappement (30, 32), en ce que ledit second tronçon (72) a une section trans- versale qui augmente en direction de ladite extrémité haute du second tronçon (72), en ce que ledit troisième tronçon (74) s'étend vers le bas à partir de ladite extrémité haute dudit second tronçon, et en ce que ledit troisième tronçon a une section transversale qui décroît avec la distance à ladite extrémité haute dudit second tronçon (72). 6. Hors-bord caractérisé en ce qu'il comprend une tête motrice (12) qui comporte un bloc moteur, un ou plus d'un piston (38,40) mobile à va-etvient dans ledit bloc moteur, une culasse montée sur ledit bloc moteur et définissant avec le ou chaquepiston (38,40) une chambre de combustion, une ou plus d'une lumière d'échappement (30,32) communiquant avec ladite chambre de combustion et disposée de manière à être interceptée par le piston associé, une unité inférieure (14) qui s'étend vers le bas à partir de ladite tête motrice et présente une extrémité basse, une sortie de gaz d'échappe- ment (68) voisine de ladite extrémité basse, un moyen (60) définissant un passage rabattu (58) logé dans ladite unité inférieure (14) et qui s'étend de la ou. chaque lumière dl échappement (30,32) jusqu'a ladite sortie de gaz d'échappement (68), ledit moyen (60) définissant un passage rabattu (58) qui comporte des moyens assurant le renvoi à la ou à chaque lumière d'échappement (30,32), sous forme d'impulsions de pression, des impulsions de pression qui progressent dans ledit passage rabattu et établit entre le renvoi de ces im- pulsions de pression et la fermeture de la ou chaque lumière d'échappement une relation telle que les impulsions de pres- sion arrivent à la ou chaquelumière d'échappement avant que la lumière intéressée soit masquée par le piston associé, le- dit passage rabattu (58) comportant un premier tronçon (62) qui présente une extrémité supérieure communiquant avec ladite sortie de gaz dÉchappement (68), un second tronçon (72) qui communique avec l'extrémité basse dudit premier tronçon (62), ledit second tronçon (72) présentant une extrémité supérieure, et un troisième tronçon (74) qui communique avec ladite extré- mité supérieure dudit second tronçon (72), ledit troisième tronçon se terminant par une paroi d'extrémité transversale (76), et une hélice (22) tourillonnant sur ladite extrémité basse de ladite unité inférieure (14). 7. Hors-bord selon la revendication 6, caractérisé en ce que la section transversale dudit troisième tronçon (74) diminue en direction de ladite paroi d'extrémité transversale (76). 8.Hors-bord selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit premier tronçon (62) se termine par une paroi d'extrémité transversale inférieure (82) présentant une ouver- ture (84), et en ce que ladite sortie de caz d'échappement (68) communique avec ladite ouverture. 9. Hors-bord selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit premier tronçon présente un segment inférieur dont la section transversale augmente avec la distance à la ou chaque lumière d'échappement (30,32) et le second tronçon, une section transversale qui augmente en direction de ladite extrémité haute du second tronçon, de sorte que ledit segment inférieur du premier tronçon et ledit second tronçon forment une partie de passage dont la section augmente sensiblement en continu avec la distance à la ou à chaque lumière d'échap- pement, et en ce que ledit troisième tronçon (74) a une sec- tion transversale qui décroît en direction de ladite paroi d'extrémité transversale (76).