Brevet FR2745849A1 — publié le 19970912

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A DEUX TEMPS, A ALLUMAGE PAR ETINCELLES ET A PRECOMPRESSION DANS LA CHAMBRE DE VILEBREQUIN La présente invention se rapporte à un moteur à combustion interne à deux temps, à allumage par étincelles et à précompression dans la chambre de vilebrequin, dans lequel un mélange riche, et un mélange pauvre ou de l'air, sont balayés par strates dans une chambre de combustion, par l'intermédiaire de passages individuels de balayage, et des gaz résiduels sont principalement balayés par un mélange pauvre ou par de l'air, en vue de diminuer un mouvement contournant du carburant, d'améliorer la consommation de carburant et d'épurer les gaz d'échappement. Le brevet japonais n" Sho 55-14992, soumis à l'inspection publique, a trait à un moteur à combustion interne classique à deux temps, à allumage par étincelles et à précompression d'une chambre, dans lequel un mélange riche et un mélange pauvre sont délivrés par strates à une chambre de combustion. Dans le moteur à combustion interne décrit dans la publication susmentionnée, illustré sur la figure 4 des dessins annexés, un passage 07 d'admission du mélange est raccordé à un passage de balayage 03 présentant une ouverture sur le côté du cylindre diamétralement opposé à une sortie d'échappement 06, parmi une pluralité de passages de balayage 03, 04 et û5 communiquant entre la chambre de combustion 02 et la région inférieure d'une chambre 01 de vilebrequin. Un moyen 08 d'alimentation en carburant, tel qu'un carburateur, est monté sur le passage 07 d'admission du mélange. Un passage 09 d'admission d'air, muni d'une ouverture sur la chambre 01 du vilebrequin, est prévu à l'emplacement directement sous-jacent à la sortie d'échappement 06. En plus du brevet japonais précité n" Sho 5514992 soumis à l'inspection publique, le brevet japonais n" Hei 2-45614, soumis à l'inspection publique, traite également d'un moteur à combustion interne à allumage par étincelles et à précompression dans la chambre de vilebrequin (voir la figure 5 des dessins annexés), dans lequel toutes les pièces constitutives sont d'un agencement structurel similaire. Il n'est toutefois pas dit clairement si l'extrémité inférieure du passage de balayage 03, dont l'extrémité supérieure débouche du côté opposé à la sortie d'échappement 06, est reliée à une région de la chambre 01 du vilebrequin. Dans le moteur à combustion interne classique représenté sur la figure 4 des dessins annexés, il ressort aisément que la concentration du mélange fait l'objet d'un balayage différencié, et que des gaz résiduels sont balayés uniquement par un mélange pauvre, en vue de diminuer un mouvement contournant du carburant. Néanmoins, du fait que l'extrémité inférieure du passage de balayage 03, communiquant avec le passage 07 d'admission du mélange, débouche dans le fond de la chambre 01 du vilebrequin, un mélange riche, mélangé à du carburant par le moyen 08 d'alimentation en carburant, descend et s'écoule dans la chambre 01 du vilebrequin lors de l'admission dans cette chambre, durant la moitié finale de la course ascendante. Il monte ensuite et afflue dans la chambre de combustion 02 lors d'un balayage durant la moitié finale de la course descendante ; la direction de mouvement du mélange précité, dans le passage de balayage 03, varie en fonction de la course ascendante ou descendante d'un piston, et du mélange riche se diffuse dans de l'air présent dans le carter du vilebrequin, ce qui exerce un effet préventif diminuant un mouvement contournant du carburant. La présente invention concerne un moteur à combustion interne à deux temps, à allumage par étincelles et à précompression dans la chambre de vilebrequin, qui n'est pas affecté par de tels problèmes, dans lequel un volume d'admission est introduit dans une chambre de vilebrequin lors de la course d'un piston provoquant une compression dans une chambre de combustion, le volume d'admission est comprimé lors d'une course descendante du piston, et le volume d'admission est introduit dans la chambre de combustion par l'intermédiaire d'un passage de balayage tirant parti de la pression de compression, ledit moteur étant caractérisé par la présence d'un passage d'admission d'un mélange riche pour introduire un mélange riche dans la chambre du vilebrequin, et d'un passage d'admission d'air/mélange pauvre pour introduire un mélange pauvre ou de l'air dans la chambre du vilebrequin ; la ligne, reliant le passage d'admission du mélange riche et un élément d'alimentation en carburant, est disposée de manière à couper la périphérie de la joue du vilebrequin ; le passage d'admission du mélange riche est prévu à l'emplacement auquel la direction du flux de mélange riche, introduit dans la chambre du vilebrequin à partir de l'élément d'alimentation en carburant, coïncide avec la direction de rotation de la périphérie de la joue du vilebrequin ; et un passage de balayage par le mélange riche est ménagé sur la ligne de prolongement dudit passage d'admission du mélange riche. La présente invention possède l'agencement structurel décrit ci-avant, par lequel un mélange riche, introduit dans la chambre du vilebrequin à partir du passage d'admission du mélange riche, est introduit dans le passage de balayage par le mélange riche à l'aide d'une force de résistance visqueuse et d'une force d'inertie d'admission induite par une rotation de l'extrémité du vilebrequin, d'où une diffusion réduite dans de l'air situé dans la chambre du vilebrequin. Il en résulte qu'un flux de balayage propulsé vers la sortie d'échappement contient peu de carburant, si bien que la consommation de carburant est grandement améliorée et que les gaz d'échappement sont épurés. De l'air introduit à partir d'un orifice d'admission peut, de préférence, être majoritairement délivré au passage d'admission d'air/mélange pauvre. De la sorte, le mélange situé dans la chambre de combustion susmentionnée se présente comme des strates séparées de mélange riche et d'air. Le mélange riche est enflammé en douceur par la bougie d'allumage, ce qui a pour effets d'empêcher une combustion irrégulière, de diminuer la consommation de carburant et de réduire l'émission d'hydrocarbures. L'orifice d'admission du passage de balayage par le mélange riche peut être avantageusement prévu à l'emplacement le plus éloigné de la sortie d'échappement, des orifices d'admission d'autres passages de balayage pouvant être judicieusement prévus de part et d'autre de la ligne reliant, sur la paroi du cylindre, ladite sortie d'échappement et l'orifice d'admission dudit passage de balayage par le mélange riche. Ainsi, le mélange riche introduit dans la chambre de combustion précitée, à partir du passage susmentionné de balayage par le mélange riche, est pris en sandwich par du mélange pauvre ou par un courant d'air introduit depuis les deux passages de balayage par de l'air/mélange pauvre qui sont prévus des deux côtés de la ligne reliant l'ouverture du passage de balayage par le mélange riche et la sortie d'échappement, pour former un tourbillon vertical de mélange riche le long de l'axe médian de l'alésage logeant le piston, si bien que le mélange riche entre stablement en contact avec la bougie d'allumage afin d'assurer, davantage encore, une inflammation dudit mélange. De préférence, l'articulation entre l'extrémité élargie de la bielle du vilebrequin et la périphérie de la joue du vilebrequin est agencée de manière à couper la ligne de prolongement du passage d'admission du mélange riche De ce fait, du mélange riche situé dans la chambre du vilebrequin, se déplaçant depuis le passage d'admission du mélange riche jusqu'au passage de balayage par ce mélange, peut être en contact avec la périphérie de la joue du vilebrequin durant la course ascendante. Le contact favorise ld circulation du mélange riche renouvelé, grâce à l'assistance d'une force de propulsion le long de la direction de rotation de la périphérie de la joue du vilebrequin, l'alimentation suffisante en mélange riche renouvelé, ainsi obtenue, assure par conséquent une combustion normale et la puissance fournie est maintenue à un niveau élevé. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe transversale verticale au point mort bas d'un moteur à combustion interne à deux temps, conforme à la présente invention, à allumage par étincelles et à précompression dans la chambre de vilebrequin la figure 2 est une coupe transversale verticale sensiblement à mi-course ascendante dudit moteur à combustion interne la figure 3 est une coupe transversale horizontale dudit moteur à combustion interne, selon la ligne III-III de la figure 2 la figure 4 est une coupe transversale verticale du moteur à combustion interne classique du type considéré, décrit dans le brevet japonais n" Sho 5514992 soumis à l'inspection publique ; et la figure 5 est une coupe transversale verticale du moteur à combustion interne du type considéré, décrit dans le brevet japonais n" Hei 2-45614 soumis à l'inspection publique. La description ci-après, faisant référence aux figures 1 à 3, porte sur l'une des formes de réalisation de la présente invention. Un moteur 1 à combustion interne monocylindrique à deux temps, conforme à la présente invention, à allumage par étincelles et à précompression dans la chambre de vilebrequin, est monté sur un cycle motorisé (non illustré sur les figures) dans une configuration dans laquelle une culasse 4 se trouve à l'avant (à gauche sur la figure 1). Dans ledit moteur 1, un bloccylindre 3 et la culasse 4 sont placés l'un sur l'autre à l'avant d'un carter 2 de vilebrequin et sont combinés en un ensemble mcnobloc. Un piston 6 est engagé, à coulissement vers l'avant et vers l'arrière, dans un alésage 5 de cylindre pratiqué dans le bloc-cylindre 3, ledit piston 6 et une joue 9 du vilebrequin sont reliés l'un à l'autre par une bielle 7, et ladite joue 9 est animée d'une rotation lorsque ledit piston 6 coulisse. Un passage 12 d'admission d'un mélange riche est prévu dans la région inférieure postérieure du carter 2 du vilebrequin, de sorte que le prolongement dudit passage d'admission 12 coupe le lieu géométrique de rotation de l'articulation entre une extrémité élargie 8 de la bielle 7 et un maneton 10 de la joue 9 du vilebrequin, dans une chambre 11 dudit vilebrequin. La joue 9 peut tourner dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure 1, si bien que la direction du mélange riche, ayant pénétré dans la chambre 11 à partir du passage d'admission 12, coïncide avec la direction de rotation du maneton 10 venant en contact avec le flux de mélange riche. Une soupape 13 à lamelles est prévue à la liaison entre le passage 12 d'admission du mélange riche et la chambre 11 du vilebrequin. Un carburateur 14 muni d'un papillon d'étranglement (non illustré sur les figures), et des moyens d'alimentation en huile lubrifiante (non représentés sur les figures), sont prévus en amont dudit passage d'admission 12. Un passage 16 de balayage par le mélange riche, communiquant avec la chambre 11 du vilebrequin et avec une chambre de combustion 15, est ménagé à travers le carter 2 du vilebrequin et à travers le bloc-cylindre 3, et revêt une forme à courbure progressive à l'emplacement situé sur la ligne approximative de prolongement du passage 12 d'admission du mélange riche. L'on a usiné dans la chambre de combustion 15 un orifice de balayage 17 du passage de balayage 16, une sortie d'échappement 18 occupant une position diamétralement opposée, et un passage d'échappement 19 communiquant avec ladite sortie d'échappement. Un clapet d'échappement 20 est logé dans ledit passage 19. Un passage 21 d'admission d'air/mélange pauvre communique avec la région supérieure de la chambre 11 du vilebrequin, à proximité de la liaison du carter 2 du vilebrequin avec le bloc-cylindre 3 ; une soupape 22 à lamelles est prévue en aval dudit passage d'admission 21 ; et un papillon d'étranglement 23 se trouve en amont. Une tringlerie 24 relie mutuellement le clapet d'échappement 20 et le papillon d'étranglement (non illustré) du carburateur 14. Lorsque ledit papillon du carburateur 14 est actionné, le papillon 23 et le clapet 20 sont manoeuvrés en coopération articulée. Une bougie d'allumage 25, implantée sur la culasse 4, occupe une position située dans un plan longeant l'orifice de balayage 17 et la sortie d'échappement 18, et passant par l'axe médian de l'alésage 5 du cylindre. De part et d'autre d'un plan reliant l'orifice 17 et la sortie 18, et passant par l'axe médian de l'alésage 5, des orifices de balayage 26 sont pratiqués approximativement sur la même ligne verticale que ledit orifice 17. Les orifices de balayage 26 communiquent avec la chambre 11 du vilebrequin par l'intermédiaire de passages de balayage par de l'air, non représentés sur les figures. En fonctionnement, du fait que la forme de réalisation illustrée sur les figures 1 à 3 présente l'agencement structurel décrit ci-avant, du carburant, délivré par le carburateur 14 au passage 12 d'admission du mélange riche, est mélangé à de l'air empruntant ledit passage d'admission 12, pour devenir un mélange riche. De l'huile lubrifiante, provenant des moyens d'alimentation correspondants (non représentés), est mélangée de manière homogène à du mélange riche situé dans le passage d'admission 12, et est aspirée dans la chambre 1i du vilebrequin dans laquelle une dépression est développée lors de la course ascendante. Le mélange renouvelé, admis dans la chambre du vilebrequin, est comprimé lors de la course descendante. Le mélange renouvelé comprimé est introduit dans la chambre de combustion 15 à partir de l'orifice de balayage 17 et des orifices de balayage 26, en empruntant le passage 16 de balayage par le mélange riche et des passages de balayage non illustrés, lorsque lesdits orifices 17 et 26 sont ouverts lors de la course descendante du piston 6. Des gaz brûlés dans la chambre de combustion 15 sont partiellement chassés vers le passage d'échappement 19 par le mélange renouvelé comprimé, à partir de la sortie d'échappement 18. L'orifice 17, les orifices 26, puis la sortie 18 sont fermés lorsque le piston 6 se déplace vers le haut ; le mélange situé dans la chambre de combustion 15 est comprimé par le mouvement ascendant dudit piston 6 ; et il se produit, à proximité du point mort haut, une inflammation provoquée par la bougie 25 ou une auto-inflammation due à l'énergie thermique de gaz résiduels subsistant du cycle précédent. Etant donné que la quantité admise de mélange riche renouvelé introduit dans la chambre 11 du vilebrequin, lors de la course ascendante, à partir du passage 12 d'admission du mélange riche, est maximale vers le milieu de la période durant laquelle le piston 6 quitte le point mort bas, obture l'orifice de balayage 17 et les orifices de balayage 26, puis atteint le point mort haut, le mouvement effectué, vers le passage de balayage 16, par l'articulation entre l'extrémité élargie 8 de la bielle 7 et le maneton 10 de la joue 9 du vilebrequin, provoque une force de propulsion, au milieu de la période précitée, lorsque ladite articulation se trouve au voisinage de la région inférieure de la chambre 11 du vilebrequin. La force de propulsion favorise une circulation de mélange riche renouvelé depuis le passage d'admission 12 jusqu'au passage de balayage 16, à travers la chambre 11, ce qui implique une alimentation suffisante en mélange riche renouvelé et une combustion normale, c'est-à-dire qu'une diminution notable de la puissance fournie peut être empêchée. Un mélange pauvre contenant du carburant peu abondant, ou bien de l'air frais ne contenant que de l'air, est introduit dans la chambre de combustion 15 à partir des orifices de balayage 26, des deux côtés de la ligne reliant l'orifice de balayage 17 et la sortie d'échappement 18. Le mélange riche renouvelé, introduit dans la chambre 15 depuis l'orifice 17, est pris en sandwich, de part et d'autre, par le mélange pauvre précité ou par l'air frais susmentionné contenant uniquement de l'air, puis il s'écoule vers le passage d'échappement 19 à partir de la sortie d'échappement 18. En conséquence, des gaz brûlés sont expulsés en douceur vers le passage 19, par le mélange pauvre ou par l'air frais contenant seulement de l'air, d'où une amélioration de l'efficacité de charge et de la consommation de carburant. Du mélange riche renouvelé et du mélange pauvre, ou bien de l'air frais ne contenant que de l'air, se présentent comme des strates séparées et un tourbillon vertical de mélange riche renouvelé est formé le long du plan vertical passant par l'axe médian de l'alésage 5 du cylindre, et reliant l'orifice de balayage 17 à la sortie d'échappement 18, afin d'assurer le contact avec la bougie d'allumage 25. Ainsi, même en cas d'augmentation du rapport moyen aircarburant de la totalité du mélange admis dans la chambre de combustion 15, l'on assure un allumage par la bougie et l'on empêche une combustion irrégulière, ce qui se traduit par une consommation de carburant améliorée et par une émission d'hydrocarbures réduite. Du fait que le carburateur 14, le papillon d'étranglement 23 et le clapet d'échappement 20 sont reliés par l'intermédiaire de la tringlerie 24, l'ouverture dudit papillon 23 et dudit clapet 20 peut être réglée en réponse à la variation de l'alimentation dudit carburateur 14 en carburant, d'où il résulte que le rapport air-carburant se situe à l'intérieur de la plage optimale ; que l'émission de gaz d'échappement est supprimée lors d'un fonctionnement à faible vitesse ou sous faible charge ; qu'une combustion active dans un environnement thermique (combustion radicale activée) est favorisée ; et que le système de commande du carburateur 14, du papillon 23 et du clapet 20 est simplifié, ce qui se solde par des coûts réduits. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au moteur à combustion interne décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Moteur (1) à combustion interne à deux temps, à allumage par étincelles et à précompression dans la chambre de vilebrequin, dans lequel un volume d'admission est introduit dans une chambre (11) de vilebrequin lors de la course d'un piston (6) provoquant une compression dans une chambre de combustion (15), le volume d'admission est comprimé lors d'une course descendante du piston (6), et le volume d'admission est introduit dans la chambre de combustion (15) par l'intermédiaire d'un passage de balayage (16) tirant parti de la pression de compression, moteur caractérisé par la présence d'un passage (12) d'admission d'un mélange riche pour introduire un mélange riche dans la chambre (11) du vilebrequin, et d'un passage (21) d'admission d'air/mélange pauvre pour introduire un mélange pauvre ou de l'air dans la chambre (11) du vilebrequin ; la ligne, reliant le passage (12) d'admission du mélange riche et un élément (14) d'alimentation en carburant, est disposée de manière à couper la périphérie de la joue (9) du vilebrequin ; le passage (12) d'admission du mélange riche est prévu à l'emplacement auquel la direction du flux de mélange riche, introduit dans la chambre (11) du vilebrequin à partir de l'élément (14) d'alimentation en carburant, coïncide avec la direction de rotation de la périphérie de la joue (9) du vilebrequin ; et un passage (16) de balayage par le mélange riche est ménagé sur la ligne de prolongement dudit passage (12) d'admission du mélange riche. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que de l'air, introduit à partir d'un orifice d'admission, est majoritairement délivré au passage (21) d'admission d'air/mélange pauvre. 3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'orifice d'admission (17) du passage (16) de balayage par le mélange riche est prévu à l'emplacement le plus éloigné de la sortie d'échappement (18), des orifices d'admission (26) d'autres passages de balayage étant prévus de part et d'autre de la ligne reliant, sur la paroi du cylindre, ladite sortie d'échappement (18) et l'orifice d'admission (17) dudit passage (16) de balayage par le mélange riche. 4. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'articulation entre l'extrémité élargie (8) de la bielle (7) du vilebrequin et la périphérie de la joue (9) du vilebrequin est agencée de manière à couper la ligne de prolongement du passage (12) d'admission du mélange riche.