Brevet FR2496757A1 — publié le 19820625

La présente invention concerne un dispositif pour alimenter en mélange carburé un moteur deux temps avec introduction d'air travers le carter. Dans un noteur deux temps ait"à balayage par carter,l'admission du mélange carburé s'effectue dans le carter pendant la phase de compression dans le cylindre. Lors de la phase de détente dans le cylindre, le piston comprime le mélange carburé contenu dans le carter. Ce mélange carburé pénètre ensuite dans le cylindre par des canaux de transfert qui relient le carter aux lumières d'admission pratiquées dans ie cylindre. Pour obtenir un bon remplissage du cylindre en air carburé, il faut réaliser un balayage efficace afin de chasser les gaz brûlés. Mais une quantité non négligeable d'air carburé est alors évacue directement par les lumières d'échappement. I1 en résulte une consommation et une pollution importantes du moteur. On pourraît penser à n'admettre dans le carter du moteur deux temps que de l'air non carburé qui assurerait l'évacuation totale des gaz brûlés. Le carburant serait alors introduit dans le cylindre par un injecteur qui serait commandé par exemple électroniquement, ou par came en fonction de la rotation du vilebrequin.Malheureusement les injecteurs actuellement disponibles produisent un jet de gouttelettes de carburant ayant un pouvoir de pénétration dans l'air remplissant le cylindre tel que, comPte tenu des faibles dirensions du cylindre des moteurs deux temps usuels, on observerait des dépôts de carburant liquide sur les parois du cylindre. I1 en résulterait une mauvaise utilisation de ce carburant, qui entrainerait un surcroît de consommation et des quantités importantes d'hydrocarbures imbrûlés à l'échappement. De plus l'énergie nécessaire au fonctionnement de ces injecteurs devrait être fournie par le moteur lui même à des dispositifs, dont le mauvais rendement diminuerait le rendement global du système. Pour éliminer ou au moins réduire fortement ces inconvénients, la présente invention propose d'alimenter le carter du moteur deux temps en air non carburé, la pression de cet air étant augmentée par le piston lors de la phase de détente Gans le cylinre, et d'utiliser l'air comprimé ainsi obtenu d'une part pour assurer l'évacuation des gaz brûlés et d'autre part pour introduire pneumatiquement dans le cylindre, à un moment déterminé, un mélange d'air carburé sous pression L'invention pourra être bien comprise et tous ses avantages apparaitront clairement à la lecture de la description qui suit illustrée par les figures annexées parmi lesquelles - la figure 1 montre schématiquement et en coupe un moteur deux temps à balayage par carter équipé du dispositif selon l'invention, - les figures 2 à 5 illustrent le fonctionnement de ce moteur, - la figure 6 représente une variante de réalisation et - la figure 7 montre schématiquement et en coupe un mode de réalisation de l'organe d'introduction du mélange d'air, carburé sous pression. La figure 1 représente schématiquement un cylindre d'un moteur deux temps équipé d'un dispositif d'injection selon l'invention. La référence 1 désigne le cylindre fermé à sa partie supérieure par la culasse 2 et qui communique à sa partie inférieure avec un carter étanche 3. Dans le cylindre se déplace le piston 4 relié par la bielle 5 au vilebrequin 6. Des lumières 7 pratiquées dans la paroi du cylindre 1, communiquent avec la tubulure d'échappement schématisée en 8. Des lumières 9 pratiquées dans la paroi du cylindre 1, permettent l'introduction d'air dans le moteur. Ces lumières 9 communiquent avec le carter 3 par le canal de transfert 10. Les lumières 7 et 9 ont la disposition et les dimensions connues dans la technique pour assurer un remplissage et un balayage efficaces du cylindre et une évacuation aussi complète que possible des gaz brûlés. Le carter 3 est pourvu d'un orifice 11 d'admission d'air équipé d'un clapet schématisé en lla, qui est par exemple un clapet à lame. L'orifice 11 est relié à un filtre à air non représenté. Le clapet lla est ouvert et laisse pénétrer l'air dans le carter lorsque la pression dans le carter est inférieure à la pression de l'air d'alimentation. Le clapet Ila se ferme dès que la pression dans le carter 3 est supérieure à la pression de l'air d'alimentation. Un organe schématisé en 12 permet d'introduire dans le cylindre 1 un mélange d'air carburé sous pression. A cet effet l'organe 12, est relié à une canalisation 13 d'alimentation en carburant et à une canalisation 14 d'alimentation en air comprimé qui communique avec l'intérieur du carter 3. Cet organe et ses moyens de commande seront décrits en détail ultérieurement. La culasse 2 porte également une bougie d'allumage 15 dont le circuit électrique d'alimentation n'a pas été représenté. Le fonctionnement du moteur est décrit ci-après en se référant aux figures 2 à 5. Sur la figure 2 le piston 4 a atteint le point mort haut en se déplaçant vers la culasse 2. Les lumières d'admission 9 et d'échappement 7 sont obturées par le piston. Le clapet lla est ouvert et laisse pénétrer l'air dans le carter 3. Sous l'action de la combustion déclenchée par la bougie d'allumage 15, le piston 4 s'éloigne de la culasse 2 en comprimant l'air contenu dans le carter ce qui provoque la fermeture du clapet lla (fig. 3). Les lumières d'admission 9 et d'échappement 7 sont obturées par le piston. Puis le piston découvre les lumières d'échappement 7 et d'admission 9. Les gaz brûlés s'échappent par les lumières 7, repoussés par l'introduction de l'air sous pression qui transite du carter 3 vers le cylindre 1 via le canal de transfert 10 et les lumières d'admission 9 (fig. 4). L'organe 12 introduit alors dans le cylindre 1 un mélange d'air carburé sous pression, l'instant d'introduction étant déterminé par le réglage des moyens de commande de l'organe 12 pour qu il n'y ait pratiquement aucune perte de mélange carburé par les lumières d'échappement 7. Puis le piston 4 se déplace vers la culasse 2 créant une compression du mélange carburé dans le cylindre 1 et une dépression dans le carter 3. Le clapet lla s'ouvre et l'air pénètre dans le carter 3 (fig. 5). Les étapes de fonctionnement décrites ci-dessus sont alors reproduites dans le meme ordre. Ce qui précède montre qu'une partie de l'air comprimé contenu dans le carter a été utilisée par l'organe 12 pour introduire pneumatiquement un mélange d'air carburé sous pression dans le cylindre 1. Sur les figures on a représenté un organe 12 de pulvérisation du carburant implanté dans la culasse 2 du moteur. On ne sortirait toutefois pas du cadre de l'invention en disposant cet organe dans le canal de transfert 10 pour qu'il réalise l'introduction de mélange d'air carburé au travers des orifices d'admission 9, comme le montre schématiquement la figure 6. Bien entendu l'emplacement exact d'implantation de l'organe 12 sur la culasse 2 ou le canal de transfert 10 sera déterminé par le technicien pour que la quantité de mélange d'air carburé qui s'échappe par les lumières 7 sans avoir brûlé soit nulle ou aussi faible que possible. La figure 7 représente schématiquement un mode de réalisation de l'organe 12 et des moyens de commande de cet organe. I1 comporte un corps 20 dans lequel est usiné un alésage 21. Ce corps. est fixé sur la culasse 2 ou sur le canal de transfert 10 par un filetage 22 de sorte qu'une extrémité de l'alésage 21 débouche directe ment-dans le cylindre 1 ou dans le canal de transfert 10 par un orifice 25. Dans l'alésage 21 se déplace une tige de commande 23 dont une extrémité 24 a une forme complémentaire de l'orifice 25. Par exemple, l'orifice 25 et l'extrémité 24 de la tige 23 ont -une forme conique, de sorte que dans une position de la tige 23 l'orifice 25 est totalement obturé par l'extrémité 24 de la tige 23. La portion 23a de la tige de commande 23 immédiatement adjacente à l'extrémité 24 a un diamètre extérieur inférieur au diamètre de l'alésage 21 et délimite avec celui-ci un espace annulaire 26.Un conduit 27 pratiqué dans le corps 20 débouche d'une part dans l'espace annulaire 26 et d'autre part à la surface du corps 20. Ce conduit est raccordé à la canalisation 14 d'alimentation en air. De cette façon l'espace annulaire 26 est en permanence alimenté en air sous pression. Un autre conduit 28 ménagé dans le corps 20 du dispositif débouche par au moins un orifice 29 au niveau de l'orifice 25 et plus précisemment sur la portion conique de cet orifice. Le conduit 28 débouche également sur la surface extérieure du corps 20 et communique en permanence avec le conduit 13 d'alimentation en combustible. La tige de commande 23 a une portion 23b de diamètre sensiblement égal à celui de l'alésage 21 et assurant le coulissement axial de la tige 23 dans l'alésage 21 sous l'action conjuguée d'un ressort de rappel 30 et de moyens de commande 31. Ces moyens de commande sont par exemple constitués par un arbre 31a tournant à la même vitesse que l'arbre moteur, et une came profilée 31b solidaire en rotation de l'arbre 31a. Le ressort 30 prend appui sur un épaulement 20a du corps 20 et sur une bague 32 solidaire de la tige 23. Le ressort- 30 exerce sur la tige un effort qui tend à maintenir celle-ci dans la position représentée sur la figure 7, position dans laquelle l'orifice 25 est totalement obturé par l'extrémité 24 de la tige 23. Le profil de la came 31b est tel que lors de la rotation de l'arbre 31a la came 31b déplace la tige 23 contre l'action du ressort 30 provoquant ainsi l'ouverture de l'orifice 25 pendant un intervalle de rotation déterminée de l'arbre 31a. Le fonctionnement de l'organe 12 est aisé à comprendre. Lorsque la came 31b repousse la tige 23, l'orifice 21 est démasqué par l'extrémité 24 de la tige 23. L'air sous pression provenant de la canalisation 14 et le carburant sont alors admis dans le cylindre moteur sous la forme d'un mélange dtair carburé. L'ouverture de l'orifice 24 s'effectue pendant un temps suffisant pour introduire dans le cylindre la quantité de combustible nécessaire. Ce temps est déterminé en fonction des débits d'air et de carburant. De façon générale ce temps correspond à un angle de rotation du vilebrequin compris entre 10 et 200. L'instant d'ouverture de l'orifice 25 est déterminé par le calage de la came 31b sur l'arbre 31a. I1 est réglé par le technicien en fonction du lieu d'implantation de l'organe 12 sur la culasse du moteur ou sur les canaux de transfert. De façon générale l'instant d'ouverture intervient pendant la phase finale du balayage du cylindre par l'air sous pression provenant du carter. R E V E N D I C A T I O N S =========================== 1. - Dispositif pour alimenter en mélange carburé un moteur deux temps avec introduction d'air à travers le carter communiquant avec les lumiè- res d' a d ni i -s s i o n- par un canal de transfert, caractérisé en ce que le carter est relié à des moyens d'alimentation en air non carburé à travers un clapet s'ouvrant exclusivement lorsque la pression dans le carter est inférieure à la pression de l'air d'alimentation, en ce qu'il comporte des moyens d'introduction pneumatique d'un mélange d'air carburé sous pression dans le cylindre du moteur actionnés par des moyens de commande périodique, ces moyens d'introduction étant muni d'un conduit d'alimentation en carburant et d'un canal d'alimentation en air sous pression reliant lesdits moyens d'introduction pneumatique-au carter. 2. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens d'introduction pneumatique sont fixés sur la culasse du moteur et introduisent directement le mélange carburé sous pression dans le cylindre. 3. - Dispositif selon la revendication 1 caracterisé en ce que lesdits moyens d'introduction pneumatique sont fixés sur le canal de transfert, le mélange carburé étant introduit dans le cylindre à travers les lumières d'admission. 4. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens d'introduction pneumatique du mélange d'air carburé sous pression comportent un corps tubulaire dont l'alésage communique en permanence avec ledit canal relié au carter et dont une extrémité constitue l'orifice d'évacuation du mélange d'air carburé, un canal débouchant dans l'alésage dudit corps au voisinage dudit orifice d'évacuation et relié au conduit d'alimentation en carburant, une tige de commande déplaçable dans l'alésage dudit corps, cette tige ayant une première extrémité capable d'obturer ledit orifice d'évacuationZet des moyens de commande adaptés à déplacer séquentiellement ladite tige entre une première position dans laquelle l'extrémité de ladite tige obture totalement ledit orifice d'évacuation et une seconde position dans laquelle ladite tige démasque ledit orifice d'évacuation. 5. - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'extrémité de ladite tige de commande est adapté à obturer simultanément ledit orifice d'évacuation du mélange d'air carburé et le canal d'alimentation en carburant debouchant au voisinage dudit orifice dtévacuation. 6. - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'alésage dudit corps a une forme conique évasée au voisinage dudit orifice d'évacuation et en ce que le canal relié au conduit d'alimentation en carburant débouche par au moins un orifice dans cette portion conique de l'alésage dudit corps. 7. - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'extrémi- té de ladite tige de commande a une forme conique complémentaire de la portion conique de l'alésage dudit corps. 8. - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens élastiques maintenant ladite tige de commande dans sa position d'obturation de l'orifice d'évacuation et en ce que les moyens de commande comporte une came profilée entraînée en rotation, cette came coopérant avec la seconde extrémité de la tige de commande pour la déplacer contre l'action des moyens élastiques.