Brevet FR2523211A1 — publié le 19830916

Moteur à deux temps, notamment pour motocyclette ". La présente invention concerne les moteurs à combustion interne å deux temps, notamment pour motocyclettes, du type à pré-balayage, c'est-à-dire du type comprenant des moyens d'amenée d'air, deux circuits d'alimentation, respectivement en gaz carburés et en air de balayage, reliant ces moyens d'amenée d'air à des lumières respectives d'admission de gaz carburés et d'air de balayage qui, de même que la lumière d' échappement, débouchent dans la chambre de combustion, au moinsl'un de ces deux circuits d'alimentation passant par la chambre intérieure du carter de vilebrequin, des moyens de dosage et pulvérisation de carburant interposés sur le circuit d'alimentation en gaz caburés et des moyens de réglage du débit d'air total introduit par les moyens d'amenée d'air.Bien entendu, dans le cas où un lubrifiant est injecté dans l'air utilisé, l'expression " air de balayage " ci-dessus signifie en fait " gaz frais non carburés Ce type de moteur à pré-balayage présente le grand avantage de supprimer les importantes pollutions qui, dans les moteurs à deux temps classiques, sont, à bas régime, provoquées par la sortie à l'échappement d'une partie des gaz carburés qui chasse les gaz brulés non sortis sous leur propre pression, tout en réduisant simultanément la consommation, d'ou un meilleur rendement.Il réduit également les pertes de puissance apparaissant à haut régime du fait que le mélange carburé n'a pas le temps de chasser la totalité des gaz brulés On connaît déjà, par exemple, par les brevets français nO 2.401.316 et nO 2.470.859, de nombreuses réalisations de moteur de ce type. Dans la plupart des cas, c'est le circuit d'alimentation en gaz carburés qui passe par la chambre de carter et la ou les lumières d'admission d'air de balayage (ou du moins leur bord supérieur) se trouvent à un niveau supérieur à celui de la ou des lumières d'admission de gaz carburés.Par contre, en prévoyant une soupape commandée disposée en amont de ces dernières lumières, ce peut être le circuit d'alimentation d'air de balayage qui passe par la chambre de carter, tandis que, par ailleurs, la disposition relative précédente des lumières n'est plus impérative (puisque c'est la soupape qui permet de régler l'admission des gaz carburés, et non plus le piston). Toutefois, dans tous ces moteurs connus, les moyens de réglage de débit d'air total ( c'est-à-dire de l'oxygène qui constitue le comburant) comprennent deux organes obturateurs distincts dont'l'un incoporé, sous la forme d'un boisseau, papillon ou guillotine, dans le carburateur qui constitue, par a.illeurs, le moyen de dosage et pulvérisation du carburant, le second obturateur étant interposé sur le circuit d'alimentation d'air de balayage lui-même. En outre, ces moteurs doivent nécessairement être munis d'un dispositif spécial de compression permettant l'introduction de l'air de balayage dans le cas le plus courant, ou du mélange carburé dans le cas précité comportant une soupape.Ce dispositif est dans le premier cas constitué par un jeu de deux clapets d'effets opposés qui sont disposés au fond d'une seconde chambre située au-dessus du vilebrequin et contenant un second piston ou piston d'équilibrage, et qui font communiquer cette chambre l'un avec le filtre à air ou l'obturateur associé à ce circuit et l'autre avec la lumière d'admission de gaz carburés. Dans le second cas, le dispositf comprend une turbine qui est située à l'ext4- rieur du carter et est entrainée par levilebrequinet dont le refoulement est relié à la même lumière d'admission de gaz non carburés que ci-dessus.Quant à la disposition du carburateur en amont de l'entrée des gaz carburés dans la chambre du bascarter, telle qu'elle est prévue sur la plupart des moteurs à pré-balayage, elle impose une section relativement faible de ce carburateur pour que la vitesse de la veine gazeuse, et par conséquent la vaporisation, y soit correcte, ce qui limite d'autant le débit d'air qui peut y être envoyé et, partant, la puissance fournie en fonction de la cylindrée. C'est pourquoi, l'invention a pour but de fournir un moteur du type considéré à pré-balayage qui, d'une part, n'ait pas à être muni d'un dispositif de compression spécialement conçu à cet effet, ce qui en simplifie la structure.et en réduit le prix de revient, tout en autorisant son utilisation sur les motocyclettes de compétition où les compresseurs sont prohibés, et qui, d'autre part, offre une puissance accrue du fait d'une augmentation possible du débit total d'air comburant. A cet effet, l'invention a pour objet, un moteur du type précité, caractérisé en ce que les moyens de dosage et pulvérisation de carburant sont interposés, sur le circuit d'alimentation en gaz carburés, entre la chambre de bas-carter et la lumière d'admission des gaz carburés dans la chambre de combustion, tandis que les moyens d'amenée d'air sont constitués par une entrée d'air unique sur laquelle est interpqsé un organe obturateur unique constituant les moyens de réglage de débit d'air total, cette entrée d'air unique débouchant dans le bas-carter. L'expression " circuit d'alimentation en gaz carburés n recouvre içi un second circuit d'air frais qui n'est effectivement carburé qu'au niveau des moyens de dosage et pulvérisation de carburant. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de dosage et pulvérisation de carburant peuvent être constitués par un carburateur classique dont la commande est reliée de même que celle de l'obturateur d'entrée d'air à l'accélarateur du moteur, mais il pourrait tout aussi bien être constitué par un carburateur dont le papillon, boisseau ou guillotine, serait supprimé, ou encore par un simple injecteur de carburant ou gicleur inséré sur le canal de transfert qui relie la chambre du bas-carter à la chambre de combustion. Grâce à l'agencement essentiel prévu plus haut, conformément à l'invention, le mouvement ascendant du piston permet un remplissage de la chambre de bas-carter en air, puis un mouvement descendant, un refoulement de cet air d'une part vers les lumières de pré-balayage prévues dans la chambre de combustion, et, d'autre part vers les moyens de dosage et pulvérisation et les lumières de transfert du mélange carburé ainsi obtenu dans la même chambre. L'absence de carburateur sur 11 entrée d'air permet de donner à celle-ci une section aussi importante qu'on le désire et aussi d'accroître la quantité dtair total et donc l'oxygène comburant envoyé dans la chambre de combustion, ce qui accroît la puissance et permet d'économiser du carburant. En outre, la suppression de tout dispositif spécial de compression réduit le prix de revient et autorise l'utilisation en compétition. Enfin, à bas régime, la quantité d'air transférée est, en fonction du temps absolu, plus élevée, ce qui permet de décompresser plus rapidement le bas-carter et donc de ralentir la vitesse d'entrée des gaz carburés dans la chambre de combustion, ce qui réduit encore, par rapport aux précédents moteurs à pré-balayage, les risques de passage de gaz carburés à l'échappement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples, non limitatifs, et en regard des dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 représente une vue schématique en élévation et en coupe d'un moteur, suivant un premier mode de réalisation conforme à l'invention utilisable en particulier sur une motocyclette - la Fig. 2 représente un développement de la surface intérieure de la partie supérieure de son carter; - la Fig. 3 représente une vue de côté en position de point mort haut ; - les Fig. 4 et 5 sont des vues correspondantes pour deux autres positions du cycle ; - la Fig. 6 est une figure analogue à celle de la figure 3 pour un moteur suivant un second mode de réalisation conforme à l'invention - la Fig. 7 en est également une vue analogue pour un troisième mode de réalisation. Comme le représente la figure 1, le piston 1 qui est représenté en position de point mort bas, comme sur la figure 5, délimite dans le cylindre 2 d'une part, au-dessus de lui et face à la bougie d'allumage 3 une chambre de combustion 4, et, au-dessous de lui, une chambre de bascarter 5 enfermant l'ensemble du vilebrequin 6 et de la bielle7. Comme le montre plus précisément la figure 5, le moteur présente une admission générale d'air frais 8 coittportant un papillon de réglage de débit 9 dont la commande peut être reliée à la poignée de gaz de la motocyclette sur laquelle le moteur peut être monté, puis un clapet anti-retour 10, cette entrée d'air présentant une section relativement ipportante, du mSme ordre de grandeur ou supérieure à celle de la lumière d'échappement décrite plus loin,et qui débouche dans la chambre de bas-carter 5 de manière à être totalement dégagée par le piston lorsque celui-ci est en position haute, comme le montre la figure 3, tandis qu'elle est en grande par tie'masquée par ce piston en position de point mort bas (f. 6). Au-dessus de cette admission d'air se trouve disposée la lumière d'échappement 1.t qui se trouve entièrement masquée par la jupe du piston 1 au point mort haut (fig. 3) et entièrement dégagée par cette dernière au naino mortbas'ig.5). Ces deux lumières d'admission d'air 8 et d'échappement 12 sont représentées sur le développement de la figure 2 et elles sont séparées par un intervalle assez important qui pourrait, par contre, se trouver réduit dans une variante de réalisation n'utilisant pas de clapet 10, auquel cas la lumière d'admission d'air 8 se trouve, ans la position représentée en trait mixte, rapprochée le plus possible de la lumière d'échappement. Il est également prévu deux conduits ou groupe de conduits de transfert 13 et 14 reliant la chambre de bas-carter 5 à la chambre de combustion 4 et servant l'un, 13, au transfert d'air de balayage, et l'autre, 14, à l'envoi d'air frais à un carburateur 15, puis d'air carburé à la chambre supérieure de combustion. Les conduits de transfert d'air frais sont par exemple au nombre de 5 ou 6 et sont répartis sur la périphérie du cylindre, en dehors de l'emplacement occupé par la lumière d'échappement 12, et ils débouchent dans la chambre de combustion par des lumières respectives 73a dont le bord supérieur est situé en-dessous de celui de la lumière d'échappement, mais qui sont, par ailleurs, entièrement situées au-dessus du piston en position de point-mort bas de celui-ci (fig.lou 5) .Les conduits de transfert de gaz carburé 14 sont par exemple au nombre de 4 et débouchent dans la chambre de combustion par des lumières 14a située en-dessous de certaines des lumières de transfert d'air 13a, à l'exception d'une ou deux de ces dernières qui s'étendent alors sur toute la hauteur de l'ensemble, de manière que leurs bords inférieurs, de même que ceux des lumières 14a, soient au même niveau que celui de la lumière d'échappement 12. Comme le rtntrentles figures 3 et 5, les lumières de transfert 13a et 14a sont entièrement obturées par la jupe du piston 1 au point mort haut de celui-ci (fig.3) tandis qu'elles sont les unes et les autres démasquées dans la position de point mort bas (Fig. 5). Les conduits de transfert d'air 13 débouchent à leur autre extromité dans la chambre de bas-carter 5, par des lumières 13b qui sont soit situées juste au-dessous du bord inférieur de la jupe de piston 1 en position de pointmort bas, tel que représenté Fig. 5, soit masquées par ce bord inférieur, tel que rdprdsentd Fig. 1. Les conduits de transfert d'air carburé 14 se raccordent entre eux de manière à être reliés à la sortie unique du carburateur 15, tandis que l'entrée de ce dernier est relié par un conduit unique à une lumière 14b qui débouche dans la chambre de bas-carter 5 au-dessous du niveau des lumières 13b, cette lumière n'étant à aucun moment masquée par la jupe de piston 1. Le développement de la figure 2 qui est limité au seul cylindre de guidage du piston 1 dans le cas où le bas-carter peut en être réalisé séparément avec plan de joint, ne représente, sur son bord inférieur, que les six lumières d'entrée 13b des conduits de transfert d'air. Le fonctionnement du moteur ainsi décrit est le suivant A partir de la position de point mort bas représentée à la fig. 5, dans laquelle le clapet 10 est fermé, le mouvement ascendant du piston 1 crée une dépression dans la chambre de bas-carter et par conséquent, l'ouverture du clapet, permettant ainsi l'admission d'air frais dans cette chambre, suivant un débit qui est réglé à l'aide du papillon 9 à partir de la poignée de gaz. Il convient de noter que la commande du carburateur 15 est également relié à cette poignée de gaz et que dans le cas où ce carburateur serait dépourvu de boisseau ou de guillotine ou dans le cas où il serait remplacé par un simple gicleur, la commande de l'aiguille servant au dosage et la vaporisation de carburant, serait seule reliée à la poignée de gaz.Un système de dosage électronique, avec moyens de contrôle reliés à un micro-processeur, peut également être envisagé. Lorsque le piston est parvenu en position de point mort haut (fig. 3) l'explosion du mélange carburé précédemment introduit provoque le renvoi du piston vers le bas, le clapet 10 se refermant dès le début de ce mouvaient descendant. Pendant environ la moitié de sa course, le piston ne fait que comprimer dans la chambre de bas-carter 5 l'air qui a précédemment été aspiré. Arrivé à ce point de la course, le piston commence à démasquer la lumière d'échappement 12 permettant l'évacuation des gaz brulés contenus dans la chambre de combustion. Pendant la première demi-course considérée, l'air a été comprimé respectivement dans les transferts d'air frais 13 et dans le conduit conduisant au carburateur 15. Les lumières de sortie des conduits 13 et 14 sont toutefois obturées par le piston 1. Dans la suite du mouvement descendant de ce dernier, celui-ci débouche progresssivement les lumières de sortie 13a des conduits de transfert d'air, laissant ainsi entrer dans la chambre de combustion de l'air qui chasse les gaz brulés restant dans la chambre et qui n'en sont pas encore sortis sous l'effet de leur propre pression. Le piston poursuivant son mouvement de descente, il découvre ensuite les lumières de sortie 14a des conduits de transferts de gaz carburé, autorisant ainsi l'en- trée dans la chambre de combustion des gaz dosés à partir du carburateur 15. Lorsque le piston a entièrement découvert les lumières 14a et simultanément les lumières de transfert d'air 13'a'occupant toute la hauteur, la lumière d'échappement 12 se trouve également entièrement démasquée, tandis que par ailleurs, les lumières d'entrée 13b des conduits de transfert d'air 13, sont soit masquées par la jupe du piston, .soit encore dégagées. Dans ce dernier cas, ce serait à la fois de l'air frais, amené par les conduits 13, et des gaz carburés amenés par les conduits 14, qui pénétreraient dans la chambre de combustion pendant cette dernière phase du cycle, autorisant ainsi une perméabilité maximale du moteur, c'est-à-dire, une quantité totale d'air comburant extrêmement importante, par exemple souhaitée dans le cas des moteurs pour motocyclette de compétition. Dans le second mode de réalisation, illustré schématiquement par la fig. 6, le nombre et la dlssposi- tion des différentes lumières débouchant dans la chambre de combustion 4 est pratiquement identique à celle de la réalisation représentée sur la fig. 3 puisqu'on y voit une lumière d'échappement 12, des lumières de transfert d'air 13a superposées à des lumières de transfert de gaz carbure ré 14a et une ou deux lumières de transfert d'air 13a' de plus grande hauteur. Par contre, l'entrée d'air total 8a, munie de son papillon de réglage de débit 9 et de son clapet 10, se trouve disposée de manière diamétralement opposée par rapport à la lumière d'échappement 82, d'ailleurs, à un niveau inférieur à celui de l'entrée 8 précitée.Le conduit correspondant à cette entrée 8a se subdivise en un conduit 8a' qui débouche directement dans la chambre de bas-carter 5 et en un conduit de transfert 13' qui se dirige vers la ou les lumières de transfert d'air 13 a et 13a'; un orifice 18 fait communiquer le conduit 13', à sa base, avec la chambre de carter 5 pour permettre la compression, dans cette chambre et lors de la descente du piston, de l'air de pré-balayage qui doit etre envoyé aux lumières 13a et 13a'. Quant au conduit 14' sur lequel est interposé le carburateur 15 et dont les embranchements aboutissent aux lumières de transfert de gaz carburé 14a, sa lumière d'entrée 14b' est disposée de manière diamétralement opposée à l'entrée 8a' et sensiblement au même niveau que celle-ci. Ce moteur de la fig. 6 fonctionne d'une manière analogue à celui des fig. 1 à 5, à la seule différence que l'air de pré-balayage est amené . dans la cham bre de combustion 4 par le seul conduit de transfert 13',aprs que cet.air ait été aspiré dans la chambre de bas-carter 5. On remarquera, pour des raisons de clarté , que le piston et son embiellage n'ont pas été représentés sur cette figure 6 et il en sera de même sur la figure suivante. La troisième réalisation schématisée sur la fig. 7 présente une structure identique à celle déjà décrite en regard de la fig. 3 en ce qui concerne la disp:sition et l'agencement de la lumière d'échappement 12, de l'entrée d'air total 8 et des lumières d'entrée 13b et 14b des conduits de transfert dans la chambre de bas-carter 5. Par contre, la disposition des lumières 13a et 14a par lesquelles les conduits de transfert 13n et 14" débouchent dans la chambre de combustion 4, est inversée, c'est-à-dire les lumières de transfert d'air carburé 14a disposées au-dessus des lumières d'admission d'air de transfert d'air de balayage 13a.En outre, une soupape commandée à distance 16 (par exemple un distributeur rotatif qui pourrait, par ailleurs également remplir la fonction du clapet d'entrée d'air 10 et le remplacer) est interposée sur le conduit de gaz carburé 14" en amont de la ou les lumières 14a. Enfin un clapet anti-retour 17 peut-être disposé dans l'entrée 14b du conduit de manière à ne permettre le passage qu'en direction du carburateur 15. Le fonctionnement de cette réalisation est analogue au précédent, à la différence que l'admission d'air carburé par les lumières 14a n'est pas commandée par le piston 1, mais par la soupape à commande à distance 16, cette dernière étant réglée pour n'autoriser cette admission d'air carburé qu'à un moment du cycle postérieur au dégagement des lumières de transfert d'air de balayage 13a par le piston dans son mouvement descendant. Ce type de commande de l'admission d'air carburé permet de faire varier à volonté, le début de cette admission selon le régime du moteur et de pouvoir procéder à un telréglage par des moyens très simples qui peuvent, par exemple, être dumcyen tdldcommande électronique ou à masselotte. REVENDICATIONS 10) - Moteur à deux temps, du type comprenant des moyens d'amenée d'air (8,8a), deux circuits d'alimentation, respectivement en gaz carburés (8,8a- 5 - 15 - 14) et en air de balayage (8, 8a - 5 - 13, 13'), reliant ces moyens d'amende d'air à des lumières respectives d'admission de gaz carburés (14a) etd'air de balayage (13a, 13a') qui, de même que la lumière d'échappement (12), débouchent dans la chambre de combustion (4),au moins l'un de ces deux circuits d'alimentation passant par la chambre intérieure (5) du carter de vilebrequin, des moyens de dosage et pulvérisation de carburant (15) interposés sur le circuit d'alimentation en cas carburés (8,8a - 5 - 15 - 14) et des moyens (9) de réglage du débit d'air total introduit par les moyens d'amenée d'air, caractérisé en ce que les moyens de dosage et pulvérisation de carburant (15) sont interposés, sur le circuit d'alimentation en gaz carburés (8 - 5.- 15 - 14), entre la chambre de bas-carter (5) et la lumière (14a) d'admission de gaz carburés dans la chambre de combustion (4) > tandis que les moyens d'amenée d'air (8,8a) sont constitués par une entrée d'air unique sur laquelle est interposé un organe obturateur unique (9) constituant les moyens de réglage de débit d'air total, cette entrée d'air unique (8) débouchent dans le bas-carter (5). 20) - Moteur selon la revendication i, caractérisé en ce que les moyens de dosage et de pulvérisation de carburant (15) sont constitués par un carburateur. 30) - Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation en gaz carburéscomprend un conduit de transfert (14, 14') sur lequel sont interposés les moyens de-dosage et-de pulvérisation de carburant (15) et qui débouchent dans la chambre de bas-carter (5) par une lumière l14b) et dans la chambre de combustion (4) par au moins une lumière (14a). 40) - Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation en air de balayage comprend au moins un conduit de transfert (13) qui débouche dans la chambre de combustion par au moins une lumière (13a, 13a'). 50) - Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le conduit de transfert d'air de balayage (13) débouche à son autre extrémité, par au moins une lumière (13b), dans la chambre de bas-carter (5). 60) - Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'entrée d'air unique (8) est disposée au-dessous de la lumière d'échappement (12). 70) - Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le conduit de transfert d'air de balayage (13') est directement relié à son autre extrémité à l'entrée d'air unique (8a). 80) - Moteur selon l'une quelconque des revendication 3 à 7, caractérisé en ce que, dans la chambre de combustion 4, les bords supérieurs des lumières de transfert d'air de balayage (13a, 13a') sont disposés au-dessus des bords supérieurs des lumières de transfert des gaz carburés (14a), tandis que les moyens de dosage et de pulvérisation de carburant (15) sont reliés directement à ces dernières lumières (14a). 90) - Moteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que, dans la chambre de combustion 4, les lumières de transfert de gaz carburés (14a) sont disposées au-dessus de certaines des lumières de transfert d'air de balayage (13a), tandis qu'une soupape à commande à distance (16) est interposée sur le circuit d'alimentation en gaz carburés entre les moyens de dosage et de pulvérisation de carburant (15) et lesdites lumières de transfert de gaz carburés(14a) 100) - Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, sur l'entrée d'air unique (8, 8a), un clapet anti-retour (10) est interposé entre l'organe obturateur (9) et la chambre de bas-carter (5).