Brevet FR2501289A1 — publié le 19820910

La présente invention se rapporte aux moteurs à combustion interne et concerne, en particulier, un moteur à deux temps comportant un bloccylindre moulable sous pression avec un dispositif de transfert en boucle. Les moteurs pour hors-bords ou analogues sont généralement du type à deux temps avec chargement des cy- lindres à partir d'un carter sous pression. La charge est introduite par l'un ou l'autre de deux procédés distincts qu'on peut dénommer respectivement "chargement et balayage en croix" et "chargement et balayage en boucle". Le charge- ment-balayage en croix classique permet une fabrication simplifiée et une réduction du coût au minimum. Dans de tels moteurs, on utilise un piston déflecteur pour exposer conve- nablement l'orifice d'échappement et l'orifice dtadmission, qui sont disposés sur des côtés opposés du cylindre. La charge d'admission, qui peut être un mélange carburant-air ou seulement de Vair dans les moteurs à injection de carburant, est tirée du carter sous pression et se déplace transversa- lement au piston, puis est déviée vers le haut pour assurer le balayage des gaz d'échappement simultanément à l'introduc- tion de la nouvelle charge. Bien que simple et relativement peu coûteux, le procédé n'assure pas un flux de balayage et de chargement hautement efficace et effectif. Le balayage en boucle est généralement plus effi- cace et, par conséquent, produit une puissance de sortie plus grande par centimètre cube de déplacement du piston, avec une utilisation de carburant plus faible par cheval-vapeur et par heure de consommation, en comparaison des moteurs balayés en croix. Dans le balayage en boucle, une paire d'orifices d'admission latéraux disposés en opposition dans le cylindre dirigent les charges vers l'arrière du cylindre et, avec un orifice digital, créent un chemin en boucle à travers le cylindre, avec une onde qui se déplace à partir de l'arrière du cylindre vers le haut dans la chambre de combustion, puis 250128 9 redescend jusqu'à l'orifice d'échappement sur le c8té opposé du cylindre. En conséquence, les charges entrantes se rencon- trent entre elles et avec la charge ascendante provenant de l'orifice digital au voisinage immédiat de la paroi arrière du cylindre, effectuent un parcours ascendant transversalement à l'arrière du cylindre, puis un parcours supérieur et descen- dant en une boucle distincte jusqu'à l'orifice d'échappement. Bien que plus efficace, la présence des orifices d'admission doubles opposés augmente la complexité et le codt du moulage du bloc-cylindres. Dans certains moteurs chargés en boucle, tels que celui qui est décrit dans le brevet U.S. no 4 092 9589 les orifices de chargement et leurs passages de transfert asso- ciés sont définis par des manchons intérieurs de cylindre du type "coquille", qui sont moulés en partie intégrante dans le bloc. D'autres moteurs chargés en boucle ont utilisé des noyaux en sable pour former les passages de transfert. Les brevets U.S. n0 3 149 383 et n0 2 288 902 dé- crivent des blocs-cylindres moulés sous pression, dans les- quels les matrices de moulage sont retirées le long des axes des cylindres. Ces dispositions ne permettent pas une confor- mation optimale des passages de transfert, étant donné qu'aucun profilage des surfaces inférieures de ces passages ne peut 9tre réalisé. Le brevet U.S. n0 2 227 500 décrit un moteur à deux temps balayé en croix comportant un bloc-cylindre moulé sous pression à deux cylindres, avec un unique passage de transfert pour chaque cylindre. Le passage de transfert et les orifices d'échappement sont directement opposés sur des cités opposés du bloc-cylindres et un couvercle est prévu pour com- plèter le passage de transfert sur chaque cylindre. Un autre agencement de bloc, qui convient pour permettre le moulage sous pression d'un moteur balayé en croix est représenté sur la figure 7 du brevet U.S. n0 2 731 960. Dans ce moteur, la matrice de moulage du passage de transfert et du carter est retirée latéralement dans une direction parallèle au vilebrequin. Un couvercle pour le passa;e de transfert est formé d'une seule pièce avec une cage de support de vilebrequin. tEnfin, le brevet U.S. NO 2 190 011 décrit plusieurs moteurs à dleux temps, dans lesquels des pièces insérées laté- rales sont utilisées pour former la partie supérieure du pas- sage de transfert. Suivant l'invention, un moteur à deux temps I0 multicylindre en ligne chargé en boucle comporte au moins deux passages de transfert pour chaque cylindre pour transférer une charge air-carburant du carter à la chambre de combustion. Le bloc-cylindres moulé sous pression du moteur comprend un banc de cylindres parallèles avec une première cavité de transfert pour chacun des cylindres. La première cavité de transfert définit une partie du premier passage de transfert st'tendant entre la lumière dtadmission et l'orifice dtadmis- sion et est exempte de saillies qui pourraient faire obstacle au retrait d'une matrice de moulage dans une première direction perpendiculaire aux axes des cylindres. Une cavité d'échappe- ment est également pré'vue pour chacun des cylindres de manière a former un passage d'échappement, les cavités d'échappement èt:ant également exemptes de saillies qui pourraient empêcher le retrait d'une matrice de moulage dans ladite première direc- tion. je cette maiti're, le premier passage de transfert et le passage d'cliap;)einernt peuvent être tous deux moulés sous pres- sinn. Des deuxième et troisième cavités de transfert peuvent également être prévues sur le côte' oppo.é cu, bloc- )0 cylindres. Ces cavités sont également exemptes d(le saillies potur permettre le retrait de motrices de rnotila/re dans une di- rection opposée f la premiè, re direction meutionnée. Tnios les pasafes de transfert dtunr monteur charg, eu bolcle peuvent ainsi t re mou:és soius pres- ien drns le l,loc-cvli:dres. Les passages de transfert sont complétés par des couvercles pour les cavités de transfert. Des passages de transfert incurvés de façon continue peuvent ainsi être for- més à partir de pi&ces moulées SOUS pression pour assurer la production économique d'un moteur chargé en boucle efficace. L'invention sera mieux comprise à la lecture (de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints, qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation. Sur ces dessins: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée représentant l'extrémité culasse et le ceté transfert du moteur suivant l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe suivait la ligne 2-2 de la figure 1; - les figures 3 et 4 sont des vues des couvercles de passage de transfert représentés sur la figure 1; - la figure 5 est une vue en perspective éclatée représentant l'extrémité carter et le cSté échappement du moteur de la figure 1; - la figure 6 est une vue de profil du couvercle d'échappement représenté sur la figure 5; - les figures 7 et 8 sont des vues des couvercles de passage de transfert coté échappement représentés sur la figure 5; - la figure 9 est une vue en perspective éclatée représentant l'extrémité culasse du bloc-cylindres ainsi que le couvercle dtéchappement et le couvercle de chemise d'eau associés; 3 ^ - - la LFigure 10 est une vue en coupe partielle du moteur de la figure i montrant le passae d':chlappemient; - la Figure 11 est une vue o:1 élévation représen- taut le côté transfert du moteur; - - la fi.ure 12 est une vue en coupe suivant la ligne 12-12 de la fiture 10; - la figure 13 est une vue en coupe suivant la ligne 13-13 de la figure 12 - la figure 1 est une vue en perspective repré- sentant le dliacrammne de flux de charge dans un cylindre, et - la fi-ure 13 est une vue partielle en élévation de l'extrémité culasse du bloc-cylindres. On va maintenant se rúférer à ces dessins, sur lesquels est représenté un moteur 10 à deux temps et à trois cylindres en ligne, destiné à être incorporé à un hors-bords. Le moteur 10 est du type à compression de carter et comporte trois cylindres 11 alignés verticalement, les axes respectifs des cylindres s'étendant dans un plan vertical, ledit moteur étant en outre muni d'un vilebrequin vertical 12. Un compar- timent fermé 13 de carter est défini, pour chaque cylindre 11, par l'extrémité carter du bloc-cylindres 11 et par la tuyau- terie d'aspiration moulée 15. La charge air-carburai]t est transférée à partir des compartiments 13 du carter aux cylin- dres 11 par un ensemble de trois orifices de transfert 16, 17 et 18 pour chaque cylindre 11, les orifices de transfert étant disposés de manière à assurer un flux de chargement en boucle lorsqu'ils sont découverts par le piston 19. Un dispo- sitif d'échappement accordé est prévu sur le ceté échappement du blocmoteur pour recevoir l'échappement de l'orifice d'échappement 2- de chaque cylindre 11. Le moteur 10 est particulièrement conçu pour per- mettre de mouler le bloc-cylindres 1i' sous pression en alu- minium, tout en permettant la réalisation d'un dispositif de chargement en boucle de bonne qualité, comportant des passages de transfert 21, 22 et 23 de( coniformation optimale. Comme représentéssur la figure 12 les orifices de chaque cylindre sont orientés angulairenient de la même maniere, avec les passages de transfert 21 22 et 23 de cylindres I1l adjacents se chevauchant pour réduire la hauteur du mnoteur 10. Les pas- sages de transfert 21, 22 et 23 sont partiellement formés par le bloc-cylindres moulé 14 et sont complétés par des couver- -cles d'orifice 24 et 25 boulonnés sur le bloc 14. Sur le cOté transfert du bloc 14, comme on le voit clairement sur les figures 1, 12 et 13, des cavités 26 et 27, formées dans le bloc-cylindres 14 par des matrices de moulage, définissent partiellement à la fois le passage de transfert d'admission inférieur 21 et le passage de transfert auxiliaire 22 pour chaque cylindre 11. Les cavités sont conformées de l0 manière à permettre le retrait de la matrice de moulage dans une direction perpendiculaire au plan des cylindres 11. Les surfaces du passage de transfert dtadmission inférieur sur le pontet 30 entre l'orifice d'admission 16 et la lumière d'admission 32, la paroi 33 adjacente à l'orifice d'échappe- l ment 20 et une partie de la paroi extérieure 34 sont formées par la matrice de moulage. Les couvercles 2!k des orifices d'admission coté transfert, comme on le voit clairement sur les figures 1 a 4 et sur la figure 10, définissent les autres surfaces du passage de transfert d'admission 26, c'est-à-dire la paroi 35 de ce passage adjacente au passage de transfert auxiliaire 22 ainsi que la partie restante 36 de la paroi extérieure. Toujours sur le ctté transfert du bloc, les sur- faces intérieures du passage de transfert auxiliaire 22 sur le pontet 37 et sur la paroi supérieure 38 sont également 2, définies par la matrice de moulage côté transfert. Les couver- cles d'orifice auxiliaire 39 complètent les passages de transfert auxiliaires 22 en définissant le fond 40 et les parois extérieures 41. Sur le côté échappement du moteur, comme on le voit clairement sur les figures 5, 10 et 12, des cavités formées dans le bloc-cylindres 14 définissent partiellement les passages d'échappement 42, les orifices d'échappement et les passages de transfert d'sdmission supérieurs 23. De la même manière que la matrice de moulage côté transfert, 2 5 0 1289 la matrice de moulage côté ('chappemeniii est retir,,e pe 'penrdi- culaircimenrt au plan des cylindres 1. Les surfaces du passage de transfert citadmlissioni supérieur 23 Sur le pontet 4'; et la paroi;45 adjacente au passage dle transfert auxiliaire 22 sonlt formées par la matrice de moulage côté échap)ement. Les autres surfaces, à savoir les parois extérieures!t; et les parois 'i7 adjacentes à l'orifice d'échappement 2( sont formées par les couvercles d'orifice d'admission côté échappement 25 représentés en détail sur les figures 5, 7 et S, qui sont b)oulonnés sur le bloc-cylindres 14. Aux jonctions des surfaces des passages de trans- fert avec les orifices de transfert 16, 17 et 1O et les lu- mières d'admission 32 et 52 des rebords 4t3,;i9, 5C et 51 ont été formés dans le bloc au voisinage immédiat des orifices. Ces rebords éliminent le risque de pénétration du couvercle d'orifice dans les cylindres 11 et permettent d'utiliser des section., plus épaisses dans les couvercles d'orifice 24 et 25. Le bloc-cylindres moulé sous pression 14 et les couvercles d'orifice d'admission 24 et 25 permettent la forma- tion d'un dispositif de chargement en boucle avec des passages de transfert présentant les formes complexes nécessaires pour assurer un chargement en boucle efficace. Les deux passages de transfert dtadmission 21 et 23 sont essentiellement des imnares spéculaires l'un de l'autre et présentent des parois latérales planes qui convergent lég1remient vers les cylindres 1 1. Chacun des passages d(le transfert d'admission 21 et 23 pr(seute une section droite de forme générale rectangulaire, les parois latérales étant réunies àa la paroi intérieure du pontet et ' une paroi extérieure. La paroi int'rieure et la 3 p liroi cxtérieure sont uniforméient incurvées pour d'finir un Cile..in (le pas sa-,e se rétrécissant iraduellement entre les lu- i.9res d'admission - ' et 52 et les orifices dl'admission 16 et 1;;. Aux orifices dta(idm.ission l1) et 18, les passag>es d'admisbsion soui. incliniés pour diri;er la cha.-re entrante se:sihlerleut parallèlement à la face du piston 19 et vers l'orifice au- xiliaire 17. Le passage de transfert auxiliaire 22, disposé directement en regard de l'orifice d'échappement 2C, présente des parois incurvées tant sur le pontet 37 que sur la paroi extérieure 41, pour définir un passage qui va en se rétré- cissant depuis la lumière d'admis.ion 53 jusqu'à l'orifice d'admission 17. Le passage auxiliaire 22 est incliné vers l'extrémité culasse du cylindre 11 pour diriger le flux d'admission vers la culasse afin d'améliorer le flux circu- lant en boucle de la charge entrante. De cette manière, comme représentée sur la figure 14, la charge d'admission créée dans le carter 13 sera introduite dans les passages de transfert lorsque les ou- vertures marginales 54 de la jupe du piston 19 viendront en alignement avec les lumières d'admission et lorsque l'ou- verture de paroi latérale 55 du piston 19 viendra en aligne- ment avec la lumière d'admission auxiliaire. Le flux entrant provenant des orifices d'admission 16 et 18 balaiera la face du piston 19 en convergeant vers l'orifice auxiliaire 17, se mélangera au flux provenant de celui-ci, remontera vers la culasse du cylindre, puis redescendra vers l'orifice d' échappement 20 pour produire un chargem:ent en boucle ex- trament efficace du cylindre. Le réseau d'échappement comprend essentiellement trois branches 56, 57 et 58 partant des trois cylindres 11 dans une direction perpendiculaire au plan de ceux-ci. Les branches supérieureet inférieure 56 et 58 se dirigent en- suite l'une vers l'autre à l'extrémité culasse c"u bloc et se rejoignent en alignement vertical peur rorm,r un conduit principal 59 st'étendant verticalement. La branche centrale 3À est séparée des branches verticales par une cloison;0 et retourne vers l'extrémité culasse idu bloc pour rejoindre les autres branches sur le côté extérieur ldu conduit prin- 250 1289 cipnl. Un chemin de passage (61 de sortie des gaz dt'cl-appe- ment est relié à un orifice 62 à ltextrémité culasse du collecteur, puis tourne vers le bas et sort de la base du bloc. Les surfaces internes du collecteur d'échappT)ement sont formées en partie par les cavités moulées sous pression dans le bloc l'i et en partie par un couvercle de collecteur d'échappement 63 boulonné sur le bloc. Les trois branches 56, 57 et 58 du collecteur d'échappement, s'étendant perpen- diculairement au plan des cylindres sont formées par la ma- trice de moulage c8té échappement, de la même manière que les surfaces 64 des branches supérieure et inférieure adja- centes aux cylindres 11 et que les parois 6C du collecteur perpendiculaires au plan des cylindres, comme représenté sur les figures 5, 10, 12 et 13. Les surfaces extérieures du col- lecteur sont définies par le couvercle de collecteur moulé sous pression 63 représenté sur les figures 5 et 13, qui comprend des parties 66 s'étendant à l'intérieur vers les orifices d'échappement supérieur et inférieur pour dévier le flux d'échappement émergeant de ces orifices le long du c8té du bloc-cylindres 14. Au centre du couvercle du collecteur, une partie 67 de ce couvercle s'étend à l'intérieur vers l'orifice d'échappement central pour dévier le flux d'échap- peinent vers l'extrémité culasse du bloc 14, et une partie évidée 68 s'étend à l'extérieur au-delà de la surface exté- rieure des branches supérieure et inférieure pour donner une long:ueur supplémentaire à la branche centrale, comme repré- senté sur la figure 13. A l'extrémité culasse du bloc 1;;, un évidement 69 est prévu pour former le pansage de sortie d'échlapemerlnt 61. Le fond et les côtés de ce passage de sortie sont formés par la matrice de moulaje de culasse, qui forme é',alenient l'extérieur des culasses de cylindre 70 et une chemise d'eau 71 eitourant les cylilndres 11. Le couvercle 72 de la chemise d'eau des cylindres comprend une surface incurvée 73 définis- sant la surface extérieure du passage de sortie d'échappement 61, de manière à former un passage de sortie avant une aire de section droite sensiblement constante. Enfin, un couvercle 74 de chemise d'eau de sortie d'échappement est fixé au cou- vercle 72 de la chemise d'eau des cylindres, de manière à définir une chemise d'eau extérieurepour le passage de sortie d'échappement 61. D'après ce qui précède, on peut voir que ltin- vention permet d'obtenir un moteur efficace chargé en boucle avec un bloccylindres pouvant être aisément moulé sous pression, 1] REVENDICATIONS 1. Moteur à deux temps multicylindre en ligne chargé en boucle (10), du type comnportant au moins deux passages de trans- fert (21, 22, 23) associés à chaque cylindre (11) pour transférer une charge air-carburant du carter (13) à la chambre de cxombus- tion, chacun desdits passages de transfert (21, 22, 23) comportant une lumière d'admission (32, 52, 53) et un orifice d'admission (16, 17, 18) à travers la paroi d'un cylindre, ledit moteur étant caractérisé en ce qu'il comprend un bloc-cylindres (14) moulé sous pression comportant: un banc de cylindres (11) parallèles; une première cavité de transfert pour chacun desdits cylindres (11), cavité qui définit une partie s'étendant entre la lumière d'admission (52) et l'orifice d'admission (18) d'un premier (23) desdits passages de transfert, ladite première cavité étant exempte de saillies qui pourraient empêcher le retrait d'une matrice de moulage dans une première direction latérale; et une cavité d'échappement pour chacun desdits cylindres (11), cavité qui dé- finit un passage d'échappemient (56, 57, 58), lesdites cavités d'échappement étant exemptes de saillies qui pourraient empêcher le retrait d'une matrice de moulage dans ladite première direction. 2. Mzteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloccylindres comiprend, en outre, pour chacun desdits cylindres, une deuxième cavité de transfert (26) définissant une partie qui s'étend entre la lumière d'admission (32) et l'orifice d'admission (16) d'un deuxième (21) desdits passages de transfert, lesdites deuxièmes cavités de transfert (26) étant exemptes de saillies qui pourraient empêcher le retrait d'une matrice de moulage dans une seconde direction latérale sensiblenment opposée à ladite première direction et sensiblement diamétralement opposée auxdites premières cavités de transfert. 3. Moteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit bloccylindres comprend en outre, pour chacun desdits cylindres (11), une troisième cavité de transfert (27) définis- sant une partie qui s'étend entre la lumière d'admission (53) et l'orifice d'admission (17) d'un troisième passage de transfert (22), lesdites troisièmes cavités (27) de transfert étant sensi- blement diamétralemnt opposées à ladite cavité d'échappement et étant exemptes de saillies qui pourraient empêcher le retrait d'une matrice de moulage dans ladite seconde direction. 4. Moteur suivant l'une des revendications 2 et 3, ca- ractérisé en ce qu'il comprend en outre un couvercle (24, 25, 39) pour chacune desdites cavités de transfert (26, 27), lesdits couvercles (24, 25) étant conformes de manière à définir les parties restantes desdits passages de transfert (21, 22, 23). 5. Moteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que chacun desdits passages de transfert (21, 22, 23) est incurvé de façon continue depuis ladite lumière d'admission (32, 52, 53) jusqu'audit orifice d'admission (16, 17, 18). 6. iDteur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chacun desdits passages de transfert (21, 22, 23) converge continuellement depuis ladite lumière d'admission (32, 52, 53) jusqu'audit orifice d'admission (16, 17, 18). 7. Yoteur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ladite seconde direction est opposée à ladite première di rection. 8. Mteur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ladite première direction est perpendiculaire aux axes respec- tifs desdits cylindres (11). 9. MYteur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ladite première direction est perpendiculaire au plan dudit banc de cylindres (11). 10. Ibteur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits premier (23) et second (21) passages de transfert de chaque cylindre présentent chacun des parois latérales sensi- blement planes convergeant vers le cylindre (11) associé. 11. Mateur suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'une culasse de cylindre (70) est moulée en partie intégrante avec ledit bloc-cylindres (14).