EP3140528A2 - Moteur thermique deux temps de véhicule automobile a lumières d'admission vrillées - Google Patents

Moteur thermique deux temps de véhicule automobile a lumières d'admission vrillées

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Publication number
EP3140528A2
EP3140528A2 EP15788646.6A EP15788646A EP3140528A2 EP 3140528 A2 EP3140528 A2 EP 3140528A2 EP 15788646 A EP15788646 A EP 15788646A EP 3140528 A2 EP3140528 A2 EP 3140528A2
Authority
EP
European Patent Office
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cylinder
face
orientation
engine according
upper face
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15788646.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent Delahaye
Frédéric JUSTET
Pascal Tribotte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP3140528A2 publication Critical patent/EP3140528A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F02B25/04—Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/04—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders
    • F02F1/22—Other cylinders characterised by having ports in cylinder wall for scavenging or charging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a two-stroke engine of a motor vehicle.
  • the invention more particularly relates to a two-stroke engine of a motor vehicle, comprising at least one axial cylinder comprising a bore which slidably receives at least one piston which defines with the walls of said bore a combustion chamber, said cylinder having a wall of substantially transverse upper end which receives at least one exhaust valve and at least one fuel injector, and a peripheral wall which has a lower part in which are arranged a plurality of peripheral lights, which open into the bore and are suitable to be opened or closed by the piston in motion to allow or prohibit the admission of air into the combustion chamber, each light being of substantially hexahedral shape, and being delimited in the peripheral wall by quadrilateral shaped faces which comprise at least one less one upper face and one lower face extending substantially perpendicular to the axial direction of the bore, whose so-called gas orientation edges extend along the thickness of the wall of the cylinder.
  • the flow of the intake air follows a swirling aerodynamic profile which is also known as "swirl", and which is determined by an angle of entry which is formed between the general direction of lights and the radial direction.
  • the fuel jet injected can be strongly deflected.
  • the intake air enters substantially radially in the cylinder and is distributed in a mushroom shape leaving gas burned at the periphery. This does not allow a good scan of the cylinder.
  • the jet of fuel when it extends substantially along the axis of the combustion chamber and concentrates around this axis without integrating homogeneously to the intake air.
  • the invention proposes a motor of the type described above, characterized in that the direction of orientation of the upper face forms with the radial direction an angle which is oriented in a first determined direction, and in that the direction of orientation of the lower face forms with the radial direction an angle which is oriented according to a second determined direction opposite to the first determined direction, to provide a twisted light adapted to steer the intake air differently as and when as the piston rises, to homogenize the mixture.
  • the gas orientation edges of the upper face form with the radial direction angles which are oriented in a first determined direction and which are each within a first predetermined angular range, and in that the orientation edges of gas of the lower face form with the radial direction angles which are oriented in a second determined direction opposite to the first determined direction, and which are each included in a second predetermined angular range, to provide a twisted light adapted to direct the air d admission differently as the descent and the rise of the piston, in order to homogenize the mixture.
  • the angle according to the first direction of orientation is comprised in a first angular range determined between 25 and 45 degrees
  • angles in the second direction of orientation are in a given angular range between 10 and 35 degrees in the second determined direction opposite to the first determined direction
  • the first angular range is between 25 and 45 degrees in the first determined direction and the second angular range is between 10 and 35 degrees in the second determined direction opposite the first determined direction, the upper face is concave facing the lower face,
  • the lower face is convex facing the upper face
  • the upper and lower faces are substantially planar
  • the upper / lower face is slightly inclined relative to the plane orthogonal to the axis of the cylinder by an angle of less than 10 °
  • the upper face and the lower face are joined together by means of a lateral face extending substantially along the axis of the cylinder and the upper / lower face is joined to the lateral face by a fillet,
  • the radius of the fillet is between 1mm and 3mm
  • the distance between the lower face and the upper face is between 5 and 20% of the stroke of the piston.
  • the angle of orientation of at least one edge of the upper face of the light and the angle of orientation of the edge facing the associated lower face form a determined minimum angular difference which is able to conform to the substantially vertical side face of the light which is delimited by said two edges in a portion of divergent conduit oriented towards the inside of the cylinder.
  • FIG. 1 is a perspective ghost view of a cylinder of an engine according to the state of the art
  • FIG. 2 is a phantom view of the fuel injection into a cylinder of the engine of FIG. 1 subjected to a reduced vortex flow
  • FIG. 3 is a phantom view of the fuel injection into a cylinder of the engine of FIG. 1 subjected to a high swirling flow
  • FIG. 4 is a phantom view of the cylinder of the engine of FIG. 1 comprising lights whose entry angle is reduced;
  • FIG. 5 is a phantom view of the cylinder of the engine of FIG. 1 comprising lights whose entrance angle is high;
  • FIG. 6 is a detailed perspective view of the lights of a cylinder according to a state of the art
  • FIG. 7 is a detailed perspective view of the lights of a cylinder according to the invention.
  • FIG. 8 is a sectional view of the upper part of the lights along the line 8-8 of Figure 7;
  • Figure 9 is a sectional view of the lower part of the lights along the line 9-9 of Figure 7;
  • FIG. 10 is a phantom view of the distribution of the supply air in a cylinder of the engine according to the invention.
  • FIG. 11 is a phantom view of the injection of fuel into a cylinder of the engine according to the invention.
  • FIG. 1 shows a part 10 of a two-stroke engine of a motor vehicle produced according to a state of the art.
  • the portion 10 of the heat engine comprises at least one axial cylinder 12 having a bore 14 which slidably receives at least one piston 16 which is visible here an upper face 18.
  • the piston 16 delimits with the walls of the bore 14 a combustion chamber 20 in the cylinder 12.
  • the cylinder 12 has a substantially transverse upper end wall 22 which receives at least one seat 24 of a valve (not shown), a bore 26 for an injector (not shown) and a thread of a candle ignition 28.
  • the bore 14 has a peripheral wall 30 in a lower portion 32 of which are arranged a plurality of peripheral lights 34 which open into the bore 14 and which can be opened or closed by the piston 16 in function its upward or downward position to allow or prohibit the admission of air into the combustion chamber of the cylinder 12 through said slots 34.
  • Each lumen 34 is of hexahedral shape and is delimited in the peripheral wall of the cylinder 12 by faces which are substantially quadrilateral shaped.
  • the faces comprise at least one upper face 36 and one lower face 38 which extend substantially perpendicular to the axial direction "A" of the bore 14, and corresponding edges 40, 42 of the upper face 36 and 44 , 46 of the lower face 38 extend along the thickness of the wall of the cylinder 12, as shown in FIG.
  • the hexahedral lights 34 are oriented relative to a radial direction "R" which extends from the axis "A" of the cylinder 14.
  • the radial direction R extends radially from the axis A of the cylinder and passes through the hexahedral light through the center of the outlet of said light in the bore 14 of the cylinder.
  • the quality of the injection directly depends on the intensity of the vortex movement of the air within the combustion chamber 20.
  • a jet of fuel 50 pulverized in a vortex movement of reduced intensity associated with a reduced "a” angle extends substantially in the axial direction "A" in a central zone of the chamber. 20 of combustion.
  • a fuel jet 51 sprayed in a high intensity swirling motion associated with a high angle " ⁇ " is generally subject to a deflection which tends to contact the walls 30 of the bore 14, thereby which is detrimental to the quality of the fuel mixture.
  • orientation of the lights 34 also directly affects the distribution of the fresh air that is admitted into the combustion chamber 20.
  • the angle "a" is more or less important depending on the intensity of the swirling motion that it is desired to create inside the chamber 20.
  • the invention overcomes this disadvantage by providing lights 34 whose orientation is variable.
  • the lights 34 known in the state of the art comprise edges 40, 42, 46, 48 whose angle "a" orientation is substantially identical from one edge to the other.
  • the orientation of a light 34 can be differentially characterized by the angle formed by the direction of orientation of each upper face 36 or lower 38 with the radial direction "R".
  • the invention proposes lights 34 whose direction of orientation of the upper face 36 with respect to the radial direction "R" is different from that which forms the direction of orientation of the lower face with the radial direction "R”, to provide a twisted light 34 adapted to steer the intake air differently as the rise of the piston 16.
  • the invention proposes lights 34 whose orientation is variable, that is to say, said lights 34 said twisted angles "cuo”, “ 4 2 M orientation of the edges 40, 42 of the upper face 36 and angles “ ⁇ 4 6 ⁇ ,” had "edges 46, 48 of the lower face 38 are different so as to channel differently the intake air during admission, the piston 16 closing engine progressively during its ascent said lights 34 and thus promoting the distribution of intake air and its orientation differentially depending on the portion of the light 34 through which the air flow.
  • the invention proposes a motor of the type described above, characterized in that the direction of orientation of the upper face 36 forms with the radial direction "R" an angle ⁇ 4 ⁇ , ⁇ 4 2 which is oriented according to a first predetermined direction, and in that the orientation direction of the lower face 38 forms with the radial direction "R” at an angle ⁇ 4 6, 4 ⁇ 8, which is oriented along a second predetermined direction opposite to the first predetermined direction, to provide a twisted light 34 adapted to steer the intake air differently as the rise of the piston 16, in order to homogenize the mixture.
  • the invention proposes a motor having lights 34 whose edges 40, 42 of gas orientation of the upper face 36 form with the radial direction angles " ⁇ 4 ⁇ ", "a 4 2 M which are oriented according to a certain first sense and which are each included in a first predetermined angular range and in that the edges 46, 48 of the lower face 38 form with the radial direction "R" angles "4 6 M,” had "which are oriented in a second direction determined opposite to the first determined direction and which each are within a second angular range determined to provide a twisted light 34 adapted to steer the intake air differently as the rise of the piston 16.
  • angles "cuo, ⁇ 4 2 ⁇ are, therefore, in accordance with the invention, oriented in a first determined direction, here for example the clockwise direction, as shown in FIG. 8, while the angles" ⁇ 4 6 ⁇ , "eue" respective edges 46 and 48 of the lower face 38 of the light 34 are oriented in the counterclockwise direction, as shown in Figure 9.
  • the angle ⁇ 4 ⁇ , ⁇ 4 2 in the first direction of orientation is within a first angular range determined between 25 and 45 degrees.
  • angles ⁇ 4 6, ⁇ 4 8 in the second direction of orientation are in a defined angular range between 10 to 35 degrees in the second determined direction opposite to the first determined direction.
  • the first angular range associated with orientation angles "cuo, ⁇ 2 April ⁇ edges 40 and 42 of the upper face 36 of the lumen 34 is between the values of 25 and 45 ° relative to the radial direction "R" in the first direction determined.
  • the second angular range associated with angles of orientation "4 6 M,” had “of the edges 46 and 48 of the underside 38 of the lumen 34 is between the angular values of 10 and 35 ° relative to the radial direction "R" counter-clockwise opposite to the first determined direction.
  • This configuration makes it possible, as illustrated in FIG. 10, to propose a distribution 56 of the admission air which is substantially uniform since it results from an orientation of the air through the lights 34 which varies progressively as and as the descent and then the rise of the piston 16 and the shutting of the lights 34.
  • the piston 16 when the piston 16 rises, it firstly channels the air through the entirety of the lights 34 and it shuts off little or no said lights 34.
  • the air admitted is oriented substantially by the four edges 46, 48 of the lower face 38 and 40, 42 of the upper face 36.
  • each lumen 34 is closed and the air is almost oriented only by the edges 40, 42 of the upper face 36 of the light 34 which are more steeply inclined than the lower edges 46, 48 of the lower face 38 of the light 34.
  • the result is substantially the combination of two swirling motions, a reduced swirling motion as caused by a substantially radial inlet, and a high swirling motion as produced by a substantially tangential orientation.
  • the distribution 56 of the air is therefore perfectly uniform in the combustion chamber.
  • a fuel jet 59 made under these conditions within the combustion chamber 20 extends in the axial direction so uniformly but more amply in the chamber 20 than the fuel jet 50 carried out in a reduced vortex movement which has been shown previously with reference to FIG. 2.
  • the fuel jet 59 also does not have the irregularities of distribution of the fuel mixture 51 injected in a high vortex movement as previously shown in FIG.
  • the upper 36 and lower 38 faces are substantially planar.
  • the upper face 36 is concave and facing the lower face 38.
  • the lower face can be convex and facing the upper face.
  • the upper face 36 and / or the lower face 38 may be slightly inclined relative to a plane orthogonal to the axis A of the cylinder 12 by an angle (not shown) less than 10 °.
  • the angle of orientation " ⁇ 4 ⁇ has 4 2 M of at least one stop 40, 42 of the upper face 36 of the light 34 and the angle" a 4 6, had
  • the orientation of the stop 46, 48 facing the associated lower face 38 preferably forms a determined minimum angular deviation which is adapted to conform to the substantially vertical lateral faces 58, 60 of the light 34, which are determined by said 40, 46, on the one hand and, 42, 48, on the other hand, as shown in Figure 7, in a portion of divergent duct facing the inside of the cylinder.
  • each vertical side 58, 60 extending substantially along the axis A of the cylinder 12 thus joins the upper face 36 and the lower face 38.
  • the upper and lower faces 36, 38 are each attached to the lateral faces by fillets 59.
  • the radius of such a fillet 59 is between 1mm and 3mm.
  • the best dimensioning of the lights 34 will be obtained with a distance between the lower face 38 and the upper face 36 between 5 and 20% of the stroke of the piston 16.
  • the invention thus makes it possible to advantageously favor fresh gas filling and evacuation of the flue gases from a two-cycle type engine comprising peripheral lights 34.

Landscapes

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Abstract

L'invention propose un moteur thermique deux temps comportant au moins un cylindre axial (12) comportant un alésage (14) qui reçoit en coulissement au moins un piston (16) et qui comporte une pluralité de lumières périphériques (34) inférieures aptes à être ouvertes ou fermées par le piston (16) en mouvement, de formes sensiblement hexaédrique, qui sont chacune délimitée dans la paroi périphérique (30) par des faces (36, 38, 58, 60) conformées en quadrilatères, comprenant des faces supérieures (36, 38) délimitées par des arêtes (40, 42, 46, 48) dites d'orientation de gaz, caractérisé en ce que les arêtes (40, 42) d'orientation de gaz de la face supérieure (36) forment avec une direction radiale (R) des angles (α4ο,α42) qui sont orientés selon un premier sens et compris dans une première plage angulaire, et en ce que les arêtes (46, 48) d'orientation de gaz de la face inférieure forment avec la direction radiale (R) des angles (α46,α4β) orientés selon un second sens déterminé opposé au premier, et compris dans une seconde plage angulaire.

Description

"Moteur thermique deux temps de véhicule automobile à lumières d'admission vrillées"
L'invention concerne un moteur thermique deux temps de véhicule automobile.
L'invention concerne plus particulièrement un moteur thermique deux temps de véhicule automobile, comportant au moins un cylindre axial comportant un alésage qui reçoit en coulissement au moins un piston qui délimite avec les parois dudit alésage une chambre de combustion, ledit cylindre comportant une paroi d'extrémité supérieure sensiblement transversale qui reçoit au moins une soupape d'échappement et au moins un injecteur de carburant, et une paroi périphérique qui comporte une partie inférieure dans laquelle sont agencées une pluralité de lumières périphériques, qui débouchent dans l'alésage et sont aptes à être ouvertes ou fermées par le piston en mouvement pour permettre ou interdire l'admission d'air dans la chambre de combustion, chaque lumière étant de forme sensiblement hexaèdrique, et étant délimitée dans la paroi périphérique par des faces conformées en quadrilatères qui comportent au moins une face supérieure et une face inférieure s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction axiale de l'alésage, dont des arêtes dites d'orientation de gaz s'étendent suivant l'épaisseur de la paroi du cylindre.
On connaît de nombreux exemples de moteurs de ce type. Dans un tel moteur deux temps, de type dit "équi-courant" ou "uniflow", les gaz brûlés de la chambre de combustion sont évacués de ladite chambre par l'intermédiaire d'au moins une soupape, ou préférentiellement par l'intermédiaire de deux soupapes qui sont agencées dans la paroi d'extrémité supérieure sensiblement transversale de la chambre de combustion. Lorsque les lumières en bas du cylindre s'ouvrent suite à la descente du piston, l'air d'admission est introduit dans la chambre par les lumières et il vient pousser les gaz brûlés pour les évacuer au travers desdites soupapes.
Lors de cette phase, l'écoulement de l'air d'admission suit un profil aérodynamique tourbillonnaire qui est aussi connu sous le nom de « swirl », et qui est déterminé par un angle d'entrée qui est formé entre la direction générale des lumières et la direction radiale.
Lorsque le piston remonte, il ferme progressivement les lumières. L'échappement se ferme également. L'injection est commandée à ce moment.
Suivant l'intensité de l'écoulement tourbillonnaire, le jet de carburant injecté peut être fortement dévié.
Ainsi, si l'angle d'entrée des lumières est trop réduit, ce qui correspond à un mouvement tourbillonnaire d'intensité réduite, l'air d'admission entre sensiblement radialement dans le cylindre et se répartit suivant une forme de champignon en laissant des gaz brûlés à la périphérie. Cela ne permet pas un bon balayage du cylindre. Le jet de carburant, quand à lui, s'étend sensiblement suivant l'axe de la chambre de combustion et se concentre autour de cet axe sans s'intégrer de manière homogène à l'air d'admission.
Inversement, si l'angle d'entrée des lumières est trop élevé, c'est-à-dire si l'on oriente trop tangentiellement les lumières, l'écoulement tourbillonnaire ou "swirl" est trop violent l'air d'admission se répartit suivant une forme de cuvette à l'intérieur du cylindre. Le jet de carburant peut dans certaines conditions toucher la paroi du cylindre, ce qui n'est pas souhaitable car il se produit alors un phénomène de mouillage de la paroi qui s'oppose à une bonne vaporisation du carburant.
Une solution consiste à moduler l'intensité de l'écoulement tourbillonnaire en vrillant les lumières, l'intensité l'écoulement tourbillonnaire étant déterminée par l'obturation progressive de la lumière par le piston lors de sa remontée. Dans ce but, l'invention propose un moteur du type décrit précédemment, caractérisé en ce que caractérisé en ce que la direction d'orientation de la face supérieure forme avec la direction radiale un angle qui est orienté selon un premier sens déterminé, et en ce que la direction d'orientation de la face inférieure forme avec la direction radiale un angle qui est orienté selon un second sens déterminé opposé au premier sens déterminé, pour proposer une lumière vrillée apte à orienter l'air d'admission différemment au fur et à mesure de la remontée du piston, afin d'homogénéiser le mélange.
Ainsi, les arêtes d'orientation de gaz de la face supérieure forment avec la direction radiale des angles qui sont orientés selon un premier sens déterminé et qui sont chacun compris dans une première plage angulaire déterminée, et en ce que les arêtes d'orientation de gaz de la face inférieure forment avec la direction radiale des angles qui sont orientés selon un second sens déterminé opposé au premier sens déterminé, et qui sont chacun compris dans une seconde plage angulaire déterminée, pour proposer une lumière vrillée apte à orienter l'air d'admission différemment au fur et à mesure de la descente puis de de la remontée du piston, afin d'homogénéiser le mélange.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- l'angle selon le premier sens d'orientation est compris dans une première plage angulaire déterminée entre 25 et 45 degrés,
- les angles selon le second sens d'orientation sont compris dans une plage angulaire déterminée entre 10 à 35 degrés dans le second sens déterminé opposé au premier sens déterminé,
- ainsi, la première plage angulaire est comprise entre 25 et 45 degrés dans le premier sens déterminé et la seconde plage angulaire est comprise entre 10 et 35 degrés dans le second sens déterminé opposé au premier sens déterminé, - la face supérieure est concave tournée vers la face inférieure,
la face inférieure est convexe tournée vers la face supérieure,
- les faces supérieure et inférieure sont sensiblement planes,
- la face supérieure/inférieure est légèrement inclinée par rapport au plan orthogonal à l'axe du cylindre d'un angle inférieur à 10°,
- la face supérieure et la face inférieure sont jointes entre elles par l'intermédiaire d'une face latérale s'étendant sensiblement selon l'axe du cylindre et la face supérieure/inférieure est jointe à la face latérale par un congé,
- le rayon du congé est compris entre 1mm et 3mm,
- la distance entre la face inférieure et la face supérieure est comprise entre 5 et 20% de la course du piston.
- l'angle d'orientation d'au moins une arête de la face supérieure de la lumière et l'angle d'orientation de l'arête en regard de la face inférieure associée forment un écart angulaire minimal déterminé qui est apte à conformer la face latérale sensiblement verticale de la lumière qui est délimitée par lesdites deux arêtes selon une portion de conduit divergent orienté vers l'intérieur du cylindre.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue fantôme en perspective d'un cylindre d'un moteur selon l'état de la technique ;
- la figure 2 est une vue fantôme de l'injection de carburant dans un cylindre du moteur de la figure 1 soumis à un écoulement tourbillonnaire réduit ; - la figure 3 est une vue fantôme de l'injection de carburant dans un cylindre du moteur de la figure 1 soumis à un écoulement tourbillonnaire élevé ;
- la figure 4 est une vue fantôme du cylindre du moteur de la figure 1 comportant des lumières dont l'angle d'entrée est réduit ;
- la figure 5 est une vue fantôme du cylindre du moteur de la figure 1 comportant des lumières dont l'angle d'entrée est élevé ;
- la figure 6 est une vue de détail en perspective des lumières d'un cylindre selon un état de la technique ;
- la figure 7 est une vue de détail en perspective des lumières d'un cylindre selon l'invention
- la figure 8 est une vue en coupe de la partie haute des lumières selon la ligne 8-8 de la figure 7;
- la figure 9 est une vue en coupe de la partie basse des lumières selon la ligne 9-9 de la figure 7;
- la figure 10 est une vue fantôme de la répartition de l'air d'alimentation dans un cylindre du moteur selon l'invention ;
- la figure 11 est une vue fantôme de l'injection de carburant dans un cylindre du moteur selon l'invention ;
Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.
On a représenté à la figure 1 une partie 10 d'un moteur thermique deux temps de véhicule automobile réalisé conformément à un état de la technique.
De manière connue, la partie 10 du moteur thermique comporte au moins un cylindre axial 12 comportant un alésage 14 qui reçoit en coulissement au moins un piston 16 dont on aperçoit ici une face supérieure 18.
Le piston 16 délimite avec les parois de l'alésage 14 une chambre de combustion 20 dans le cylindre 12. De manière connue, le cylindre 12 comporte une paroi 22 d'extrémité supérieure sensiblement transversale qui reçoit au moins un siège 24 d'une soupape (non représentée), un perçage 26 pour un injecteur (non représenté) et un filetage d'une bougie d'allumage 28.
Par ailleurs, l'alésage 14 comporte une paroi périphérique 30 dans une partie inférieure 32 de laquelle sont agencées une pluralité de lumières périphériques 34 qui débouchent dans l'alésage 14 et qui sont susceptibles d'être ouvertes ou fermées par le piston 16 en fonction de sa position de montée ou de descente pour permettre ou interdire l'admission d'air dans la chambre de combustion du cylindre 12 au travers desdites lumières 34.
Chaque lumière 34 est de forme héxaédrique et est délimitée dans la paroi périphérique du cylindre 12 par des faces qui sont conformées sensiblement en quadrilatère.
Ainsi, les faces comportent au moins une face supérieure 36 et une face inférieure 38 qui s'étendent sensiblement perpendiculairement à la direction axiale "A" de l'alésage 14, et dont des arrêtes correspondantes 40, 42 de la face supérieure 36 et 44, 46 de la face inférieure 38 s'étendent suivant l'épaisseur de la paroi du cylindre 12, comme représenté à la figure 6.
De manière connue, il est possible d'envisager plusieurs conformations des lumières hexaédriques 34.
Par convention, les lumières hexaédriques 34 sont orientées par rapport à une direction radiale "R" qui s'étend à partir de l'axe "A" du cylindre 14.
Comme représenté dans les figures 6, 8 et 9, la direction radiale R s'étend radialement depuis l'axe A du cylindre et traverse la lumière héxaédrique en passant par le centre du débouché de ladite lumière dans l'alésage 14 du cylindre.
En effet, il est conventionnellement admis d'orienter les lumières hexaédriques 34 selon un angle "a" déterminé par rapport à la direction radiale "R" de manière à provoquer, lors de l'admission de l'air au travers desdites fenêtres 34, un mouvement tourbillonnaire aussi connu sous le nom de "Swirl", dont l'intensité dépend de l'angle déterminé. Cet écoulement tourbillonnaire a pour but de chasser les gaz brûlés dans la chambre de combustion 20 en direction des sièges 24 des soupapes afin de permettre l'échappement desdits gaz brûlés.
Dès lors que le piston 16 est suffisamment remonté et a obturé les lumières périphériques 34, la compression de l'air préalablement admis dans la chambre de combustion 20 commence.
Simultanément, au cours de cette phase de compression se produit une injection de carburant en provenance de l'injecteur associé au perçage 26, qui permet de constituer un mélange carburé à l'intérieur de la chambre de combustion en mélangeant le carburant injecté à l'air admis.
L'injection du mélange carburé se produit, par conséquent, dans un flux d'air soumis au mouvement tourbillonnaire ou "Swirl".
La qualité de l'injection dépend directement de l'intensité du mouvement tourbillonnaire de l'air au sein de la chambre de combustion 20.
Ainsi, comme l'illustre la figure 2, un jet de carburant 50 pulvérisé dans un mouvement tourbillonnaire d'intensité réduite associé à un angle "a" réduit s'étend sensiblement suivant la direction axiale "A" dans une zone centrale de la chambre 20 de combustion.
Au contraire, un jet de carburant 51 pulvérisé dans un mouvement tourbillonnaire d'intensité élevée associé à un angle "a" élevé est sujet généralement à une déviation qui tend à le faire entrer en contact avec les parois 30 de l'alésage 14, ce qui est préjudiciable à la qualité du mélange carburé.
En effet, il se produit alors un phénomène de mouillage de la paroi 30 de l'alésage 14, qui provoque la condensation de gouttelettes de carburant sur les parois 30 de l'alésage 14 et donc une modification des proportions stœchiométriques du mélange qui nuisent à sa bonne inflammation.
Par ailleurs, l'orientation des lumières 34 influe également directement sur la répartition de l'air frais qui est admis dans la chambre de combustion 20.
Comme l'illustre la figure 4, pour une valeur d'angle "a" réduit, l'admission de l'air au travers des lumières 34 s'effectue sensiblement radialement et il en résulte une formation, à l'intérieur de la chambre 20, d'air sous forme d'un champignon 52.
Au contraire, lorsque l'angle "a" est relativement élevé comme représenté à la figure 5, ce qui correspond à un mouvement tourbillonnaire d'intensité élevé, l'air d'admission est réparti sous la forme d'une cuvette 54.
Ainsi, l'angle "a", est plus ou moins important selon l'intensité du mouvement tourbillonnaire que l'on désire créer à l'intérieur de la chambre 20.
Toutefois, aucune des deux configurations précédemment évoquées ne permet d'obtenir une répartition optimale de l'air d'admission au sein de la chambre 20.
L'invention remédie à cet inconvénient en proposant des lumières 34 dont l'orientation est variable.
Les lumières 34 connues de l'état de la technique comportent des arêtes 40, 42, 46, 48 dont l'angle "a" d'orientation est sensiblement identique d'une arête à l'autre.
On peut caractériser de manière différenciée l'orientation d'une lumière 34 par l'angle que forme la direction d'orientation de la chaque face supérieure 36 ou inférieure 38 avec la direction radiale "R".
Ainsi, on peut caractériser de manière différenciée l'orientation d'une lumière 34 par l'angle formé entre les arrêtes 40, 42 de la face supérieure 36 ou les arrêtes 46, 48 de la face inférieure 38 avec la direction radiale "R" sur un plan orthogonal à l'axe A du cylindre, comme représenté dans les figures 8 et 9.
L'invention propose des lumières 34 dont la direction d'orientation de la face supérieure 36 par rapport à la direction radiale "R" est différente de celle que forme la direction d'orientation de la face inférieure avec la direction radiale "R", pour proposer une lumière 34 vrillée apte à orienter l'air d'admission différemment au fur et à mesure de la remontée du piston 16.
Ainsi, l'invention propose des lumières 34 dont l'orientation est variable, c'est-à-dire des lumières 34 dites vrillées dont des angles "cuo", "a42M d'orientation des arrêtes 40, 42 de la face supérieure 36 et des angles "α46Μ, "eue" des arrêtes 46, 48 de la face inférieure 38 sont différents de manière à canaliser différemment l'air d'admission lors de l'admission, le piston 16 du moteur obturant progressivement lors de sa remontée lesdites lumières 34 et favorisant ainsi la répartition de l'air d'admission et son orientation de manière différenciée en fonction de la partie de la lumière 34 traversée par le flux d'air.
Dans ce but, l'invention propose un moteur du type décrit précédemment, caractérisé en ce que la direction d'orientation de la face supérieure 36 forme avec la direction radiale "R" un angle α4ο,α42 qui est orienté selon un premier sens déterminé, et en ce que la direction d'orientation de la face inférieure 38 forme avec la direction radiale "R" un angle α46,α48 qui est orienté selon un second sens déterminé opposé au premier sens déterminé, pour proposer une lumière 34 vrillée apte à orienter l'air d'admission différemment au fur et à mesure de la remontée du piston 16, afin d'homogénéiser le mélange.
Autrement dit, l'invention propose un moteur comportant des lumières 34 dont les arêtes 40, 42 d'orientation de gaz de la face supérieure 36 forment avec la direction radiale des angles "α4ο", "a42M qui sont orientés selon un premier sens déterminé et qui sont chacun compris dans une première plage angulaire déterminée et en ce que les arêtes 46, 48 de la face inférieure 38 forment avec la direction radiale "R" des angles "a46M, "eue" qui sont orientés selon un second sens déterminé opposé au premier sens déterminé et qui chacun sont compris dans une seconde plage angulaire déterminée pour proposer une lumière 34 vrillée apte à orienter l'air d'admission différemment au fur et à mesure de la remontée du piston 16.
Cette configuration a été représentée en particulier aux figures 7 à 9.
Sur les figures 7 à 9, on a affecté les références "cuo" et "a42M aux angles formés entre les arêtes respectives 40 et 42 de la face supérieure 36 de la lumière 34 et la direction radiale "R", et les références "a46, eue" aux angles formés entre les arrêtes 46 et 48 de la face inférieure 38 de la lumière 34 et la direction radiale "R".
Dans cette configuration, les angles "cuo, α42Μ sont, par conséquent, conformément à l'invention, orientés selon un premier sens déterminé, ici par exemple le sens horaire, comme représenté à la figure 8, tandis que les angles "α46Μ, "eue" des arrêtes respectives 46 et 48 de la face inférieure 38 de la lumière 34 sont orientés suivant le sens anti-horaire, comme représenté à la figure 9.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'angle α4ο,α42 selon le premier sens d'orientation est compris dans une première plage angulaire déterminée entre 25 et 45 degrés.
Par ailleurs, les angles α46,α48 selon le second sens d'orientation sont compris dans une plage angulaire déterminée entre 10 à 35 degrés dans le second sens déterminé opposé au premier sens déterminé.
Ainsi la première plage angulaire associée aux angles d'orientation "cuo, α42Μ des arêtes 40 et 42 de la face supérieure 36 de la lumière 34 est comprise entre les valeurs de 25 et 45° par rapport à la direction radiale "R" dans le premier sens déterminé.
La seconde plage angulaire associée aux angles d'orientation "a46M, "eue" des arrêtes 46 et 48 de la face inférieure 38 de la lumière 34 est comprise entre les valeurs angulaires de 10 et 35° par rapport à la direction radiale "R" dans le sens anti-horaire opposé au premier sens déterminé.
Cette configuration permet, comme l'illustre la figure 10, de proposer une répartition 56 de l'air d'admission qui est sensiblement uniforme puisqu'elle résulte d'une orientation de l'air au travers des lumières 34 qui varie progressivement au fur et à mesure de la descente puis de la remontée du piston 16 et de l'obturation des lumières 34.
En effet, lorsque le piston 16 remonte, il canalise en premier lieu l'air au travers de l'intégralité des lumières 34 et il n'obture que peu ou pas lesdites lumières 34. L'air admis est donc orienté sensiblement par les quatre arrêtes 46, 48 de la face inférieure 38 et 40, 42 de la face supérieure 36.
Puis, lorsque le piston 16 remonte, la partie inférieure de chaque lumière 34 est obturée et l'air n'est quasiment plus orienté que par les arrêtes 40, 42 de la face supérieure 36 de la lumière 34 qui sont plus fortement inclinées que les arêtes inférieures 46, 48 de la face inférieure 38 de la lumière 34.
Le résultat est sensiblement la combinaison de deux mouvements tourbillonnaires, un mouvement tourbillonnaire réduit puisque provoqué par une admission pratiquement radiale, et un mouvement tourbillonnaire élevé puisque produit par une orientation sensiblement tangentielle.
La répartition 56 de l'air est donc parfaitement uniforme dans la chambre 20 de combustion.
Comme l'illustre la figure 11, un jet 59 de carburant effectué dans ces conditions au sein de la chambre 20 de combustion s'étend suivant la direction axiale de manière uniforme mais plus amplement dans la chambre 20 que le jet de carburant 50 effectué dans un mouvement tourbillonnaire réduit qui a été représenté précédemment en référence à la figure 2. Le jet 59 de carburant ne présente pas non plus les irrégularités de répartition du mélange carburé 51 injecté dans un mouvement tourbillonnaire élevé comme précédemment représenté à la figure 3.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention qui a été représenté à la figure 7, les faces supérieure 36 et inférieure 38 sont sensiblement planes.
Cette configuration n'est pas limitative de l'invention. En variante (non représentée) la face supérieure 36 est concave et tournée vers la face inférieure 38. De même, la face inférieure peut être convexe et tournée vers la face supérieure.
La face supérieure 36 et ou la face inférieure 38 peut être est légèrement inclinée par rapport à un plan orthogonal à l'axe A du cylindre 12 d'un angle (non représenté) inférieur à 10°.
On remarquera aussi que, avantageusement, l'angle d'orientation "α4ο, a42M d'au moins une arrête 40, 42 de la face supérieure 36 de la lumière 34 et l'angle "a46, eue" d'orientation de l'arrête 46, 48 en regard de la face inférieure 38 associée forme de préférence un écart angulaire minimal déterminé qui est propre à conformer des faces latérales sensiblement verticales 58, 60 de la lumière 34, qui sont déterminées par lesdites arrêtes 40, 46, d'une part et, 42, 48, d'autre part, comme représenté à la figure 7, selon une portion de conduit divergent orientée vers l'intérieur du cylindre. Cette configuration permet de favoriser la diffusion de l'air à l'intérieur de la chambre 20 de combustion.
Ainsi, le choix d'un écart angulaire minimal déterminé entre les angles d'orientation "cuo" et "a46M de deux arrêtes superposées 40, 46 et/ou entre les angles d'orientation "α42Μ, "eue" de deux arrêtes superposées 42, 48 permettent de conformer au moins une face latérale verticale 58 et ou une face latéral verticale 60 sous la forme d'une portion de conduit divergent orientée vers l'intérieur du cylindre 14, ce qui permet d'améliorer la diffusion de l'air à l'intérieur de la chambre 20 de combustion.
Le niveau d'air frais qui monte permet de ne plus piéger les gaz brûlés qui sont de ce fait entraînés vers les soupapes. L'évacuation des gaz brûlés est donc faite automatiquement.
Il sera compris que chaque latérale verticale 58, 60 s'étendant sensiblement selon l'axe A du cylindre 12 rejoint donc la face supérieure 36 et la face inférieure 38. A cet effet, les faces supérieure et inférieure 36, 38 sont chacune jointes aux faces latérales par des congés 59. Le rayon d'un tel congé 59 est compris entre 1mm et 3mm.
Le meilleur dimensionnement des lumières 34 sera obtenu avec une distance entre la face inférieure 38 et la face supérieure 36 comprise entre 5 et 20% de la course du piston 16.
L'invention permet donc de favoriser avantageusement le remplissage en gaz frais et l'évacuation des gaz brûlés d'un moteur de type deux temps comportant des lumières 34 périphériques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moteur thermique deux temps de véhicule automobile, comportant au moins un cylindre axial (12) comportant un alésage (14) qui reçoit en coulissement un piston (16),
ledit cylindre (12) comportant une paroi périphérique (30) qui comporte une partie inférieure (32) dans laquelle sont agencées une pluralité de lumières périphériques (34), qui débouchent dans l'alésage (14) et sont aptes à être ouvertes ou fermées par le piston (16) en mouvement pour permettre ou interdire l'admission d'air dans le cylindre (12),
chaque lumière (34) étant orientée par une direction radiale s'étendant radialement depuis l'axe (A) du cylindre et passant par le centre du débouché de ladite lumière dans l'alésage, et délimitée dans la paroi périphérique (30) par une face supérieure (36) et une face inférieure (38) en vis-à-vis délimitées par des arêtes radiales (40, 42, 46, 48) s'étendant selon des directions d'orientation sensiblement orthogonales à la direction axiale (A) du cylindre (12),
caractérisé en ce que la direction d'orientation des arêtes radiales de la face supérieure (36) forme avec la direction radiale (R) sur un plan orthogonal à la direction axiale (A) du cylindre un angle (α4ο,α42) qui est orienté selon un premier sens déterminé, et en ce que la direction d'orientation des arêtes radiales de la face inférieure (38) forme avec la direction radiale (R) sur ledit plan orthogonal à la direction axiale du cylindre un angle (α46,α4β) qui est orienté selon un second sens déterminé opposé au premier sens déterminé, pour proposer une lumière (34) vrillée apte à orienter l'air d'admission différemment au fur et à mesure de la remontée du piston (16), afin d'homogénéiser le mélange.
2. Moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (α4ο,α42) selon le premier sens d'orientation est compris dans une première plage angulaire déterminée entre 25 et 45 degrés.
3. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les angles (α46,α4β) selon le second sens d'orientation sont compris dans une plage angulaire déterminée entre 10 à 35 degrés dans le second sens déterminé opposé au premier sens déterminé.
4. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la face supérieure (36) est concave tournée vers la face inférieure (38).
5. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la face inférieure (38) est convexe tournée vers la face supérieure (36).
6. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé les faces supérieure (36) et inférieure (38) sont sensiblement planes.
7. Moteur thermique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la face supérieure (36) /inférieure (38) est légèrement inclinée par rapport au plan orthogonal à l'axe (A) du cylindre (12) d'un angle inférieur à 10°.
8. Moteur thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce la face supérieure (36) et la face inférieure (38) sont jointes entre elles par l'intermédiaire d'une face latérale s'étendant sensiblement selon l'axe (A) du cylindre (12) et en ce que la face supérieure (36)/inférieure (38) est jointe à la face latérale par un congé.
9. Moteur thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le rayon du congé est compris entre 1mm et 3mm.
10. Moteur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la distance entre la face inférieure (38) et la face supérieure (36) est comprise entre 5 et 20% de la course du piston (16).
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