FR3132734A1

FR3132734A1 - Moteur à quatre temps à précombustion

Info

Publication number: FR3132734A1
Application number: FR2301342A
Authority: FR
Inventors: Shuichi EGASHIRA
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2022-02-15
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2023-08-18
Anticipated expiration: 2043-02-14
Also published as: JPWO2023157382A1; DE112022006654T5; FR3132734B1; TWI850907B; JP7426511B2; TW202338206A

Abstract

La préchambre (20) d’un moteur à quatre temps à précombustion (1) est formée de sorte que la plus grande longueur, entre la longueur (L1) d’un espace intérieur de la préchambre dans une direction axiale (DP) d’une bougie d'allumage de préchambre (23) et la longueur maximale (L2) de l’espace intérieur de la préchambre dans une direction orthogonale à la direction axiale de bougie, soit plus petite que le double de la plus petite longueur. L’angle θ formé par le segment (LSa), reliant l’axe central (C23) de la bougie d'allumage de préchambre et le centre (C3a) d’une première bouche d’admission (3a), considéré selon l’axe central (C21ia) du premier orifice d’admission (21a), est de -17° < θ < 17°. L’axe central du premier orifice d’admission passe entre la tête de soupape (14) d’une soupape d’admission et la première bouche d’admission lorsque la soupape d'admission (13), qui peut ouvrir et fermer la première ouverture d'admission, est ouverte. Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

Moteur à quatre temps à précombustion

Domaine technique
La présente invention concerne un moteur à quatre temps à précombustion comprenant une chambre de combustion principale et une préchambre.

Etat de la technique
Nous connaissons jusqu’à présent des moteurs à quatre temps à précombustion, ayant une chambre de combustion principale et une préchambre qui communiquent via plusieurs orifices de liaison, tels qu’il a été divulgué dans le document de brevet 1 par exemple. Le mélange air-carburant interne de la préchambre est allumé par une bougie d'allumage. Le moteur à quatre temps à précombustion du document de brevet 1 a un injecteur d’admission qui injecte le carburant dans le conduit d'admission, sans avoir d’injecteur de précombustion qui injecte le carburant dans la préchambre. L’injecteur d’admission du document de brevet 1 est commandé afin que soit généré dans la chambre de combustion principale un mélange air-carburant avec un rapport de mélange stœchiométrique ou plus riche qu’un rapport stœchiométrique.

Documentation technique antérieure
Documents de brevet
Document de brevet 1 : Demande de brevet américain n°10612454

Aperçu de l'invention
Problèmes que l’invention tente de résoudre
Le moteur à quatre temps à précombustion du document de brevet 1 a une bougie d'allumage auxiliaire (dispositif d’aide à l’allumage) qui aide à l’allumage du mélange air-carburant dans la chambre de combustion principale. Le moteur à quatre temps à précombustion du document de brevet 1 a une bougie d’allumage auxiliaire pour assurer les performances du moteur lors de charges faibles. Pour cette raison, si jamais une bougie d'allumage auxiliaire (dispositif d’aide à l’allumage) n’est pas installée, il est difficile d’assurer les performances du moteur lors de faibles charges.

La présente invention a pour but de fournir un moteur à quatre temps à précombustion pouvant assurer les performances du moteur lors de faibles charges même si un dispositif d’aide à l’allumage n’est pas installé.
Moyens pour résoudre les problèmes

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention a la configuration suivante :
- une chambre de combustion principale ayant au moins une bouche d’admission reliée à un passage d'admission et au moins une bouche d’échappement reliée à un passage d’échappement;
- une valve d’étranglement ajustant la quantité d’air qui traverse le passage d’admission et qui est admise dans la chambre de combustion principale ;
- un injecteur d’admission (8) injectant à l’intérieur du passage d’admission un carburant liquide, ledit carburant liquide étant un carburant à essence, un carburant à base d’alcool, ou un mélange de carburant à essence et de carburant à base d’alcool ;
- une préchambre dont le volume est plus petit qu’un volume de la chambre de combustion principale, et un espace intérieur de la préchambre communique avec celui de la chambre de combustion principale via des orifices de liaison, et dans laquelle une partie d’une bougie d'allumage de préchambre est exposée dans l’espace intérieur de la préchambre;
- un dispositif de commande commandant l’injecteur d’admission et la bougie d'allumage de préchambre;
le moteur à quatre temps à précombustion étant caractérisé en ce que :
(a) le dispositif de commande commande l’injecteur d’admission sur au moins une partie d’une zone de charge faible où un angle d’ouverture de ladite valve d’étranglement est faible, afin que l’injection du carburant liquide se termine avant un point intermédiaire entre un point mort haut d’échappement et un point mort bas d’admission, et qu’un mélange air-carburant, mélangé dans le passage d’admission et la chambre de combustion principale, soit un premier rapport air/carburant, pouvant être traité dans un catalyseur à trois voies après combustion, ou un deuxième rapport air/carburant plus riche que ledit premier rapport air/carburant ;
(b) le moteur à quatre temps à précombustion ne comprenant ni injecteur de précombustion, qui injecterait le carburant dans ladite préchambre, ni dispositif d’aide à l’allumage, qui aiderait à l’allumage du mélange air-carburant dans la préchambre ou la chambre de combustion principale; et
(c) pour s’affranchir du rapport de l’aire d’une surface interne de ladite préchambre sur le volume de ladite préchambre, ladite préchambre:
(i) est formée sans protubérance sur la surface interne de la préchambre à l’exception de ladite bougie d'allumage de préchambre, et
(ii) est formée de sorte que la plus grande longueur, parmi une longueur de l’espace intérieur de ladite préchambre s’étendant selon une direction axiale de bougie parallèlement à un axe central de la bougie d'allumage de préchambre et une longueur maximale de l’espace intérieur de la préchambre orthogonale à la direction axiale de bougie, soit plus petite que le double de la plus petite longueur ; et
(d) de manière à ce que ledit carburant liquide injecté dans le passage d’admission puisse s’introduire facilement dans la préchambre en traversant un premier orifice d’admission, qui est un orifice parmi les orifices de liaison, depuis une première bouche d’admission, ladite première bouche d’admission étant comprise dans la au moins une bouche d’admission,
ledit premier orifice d’admission est formé de sorte que:
(i) un angle θ, formé par un segment reliant l’axe central de ladite bougie d'allumage de préchambre et le centre de ladite première bouche d’admission avec un axe central du premier orifice d’admission soit compris entre -17° < θ < 17°selon une vue dans ladite direction axiale de bougie, et
(ii) l’axe central du premier orifice d’admission passe entre une tête de soupape d’une soupape d’admission et la première bouche d’admission lors d’une ouverture de la soupape d’admission, la soupape d’admission ouvrant et fermant la première bouche d’admission, selon une vue dans un plan de coupe incluant l’axe central du premier orifice d’admission et qui est parallèle à un axe central d’un trou cylindrique, ledit trou cylindrique formant la chambre de combustion principale.

D’après cette configuration, aucune protubérance n’est formée sur la surface interne de la préchambre, à l’exception de la bougie d'allumage de préchambre. De plus, la plus grande longueur, entre la longueur de l’espace intérieur de la préchambre sur la direction axiale de bougie et la longueur maximale de l’espace intérieur de la préchambre sur la direction orthogonale à la direction axiale de bougie, est inférieure au double de la longueur la plus petite. Le rapport de l’aire de la surface interne de la préchambre sur le volume de la préchambre est ainsi limité par ces deux caractéristiques.
De plus, l’angle θ, formé par le segment reliant l’axe central de la bougie d'allumage de préchambre et le centre de la première bouche d’admission, avec l’axe central du premier orifice d'admission, qui est un des orifices de liaison, vu dans la direction parallèle à la direction axiale de bougie, est compris entre -17°(« moins dix-sept degré ») < θ < 17 (« plus dix-sept degré »)°. De plus, l’axe central du premier orifice d’admission passe entre la tête de soupape de la soupape d’admission et la première bouche d’admission lors de l’ouverture de la soupape d’admission qui ouvre et ferme la première bouche d’admission, sur un plan de coupe parallèle à l’axe central du trou cylindrique et incluant l’axe central du premier orifice d’admission. L’écoulement des particules de carburant liquide répandues le long de la tête de soupape de la soupape d’admission peut facilement s’introduire dans le premier orifice d’admission avec ces deux caractéristiques lors de l’ouverture de la soupape d’admission. Le carburant liquide injecté dans le passage d’admission peut ainsi facilement s’introduire dans la préchambre en traversant le premier orifice d’admission depuis la première bouche d’admission. En outre, l’orifice de liaison où passe le carburant liquide introduit dans la préchambre ne se limite pas au premier orifice d’admission parmi les orifices de liaison. L’injection de carburant liquide par l’injecteur d’admission se termine avant le point intermédiaire entre le point mort haut (« PMH ») d’échappement et le point mort bas (« PMB ») d’admission, sur au moins une partie de la zone de charge faible. Pour cette raison, le carburant injecté à l’intérieur du passage d’admission depuis l’injecteur d’admission peut facilement s’introduire dans la chambre de combustion principale depuis la bouche d’admission. La quantité de carburant liquide lors de charges faibles est plus importante par rapport au cas où le mélange air-carburant est un rapport air/carburant plus pauvre que le premier rapport air/carburant, car le mélange air-carburant, mélangé dans le passage d’admission et la chambre de combustion principale sur au moins une partie de la zone de charge faible, est le premier rapport air/carburant ou le deuxième rapport air/carburant plus riche que le premier rapport air/carburant. Cependant, la quantité de carburant liquide lors de charges faibles est inférieure à la quantité de carburant liquide lors de charges élevées. De plus, lorsque le carburant liquide, qui est du carburant à essence, du carburant à base d’alcool, ou un mélange de carburant à essence et de carburant à base d’alcool injecté à partir de l’injecteur d’admission, est introduit dans la chambre de combustion principale à partir de la première bouche d’admission, les particules de carburant liquide sont relativement importantes et la force d'inertie des particules de carburant liquide est relativement importante. Il est possible d’introduire jusqu’au fond de l’espace intérieur de préchambre du carburant liquide dont la quantité est faible lors de charges faibles comme lorsque le régime est au ralenti par exemple, dont les particules sont relativement importantes et dont la force d'inertie est relativement importante, en formant une préchambre de sorte que le premier orifice d’admission soit formé afin que l’écoulement des particules de carburant liquide répandues le long de la tête de soupape de la soupape d’admission s’introduise facilement, et afin de limiter, pour s’en affranchir, le rapport de l’aire de la surface interne sur le volume à l’arrière du premier orifice d’admission, comme il a été décrit ci-dessus. Il est ainsi possible d’augmenter la capacité d’allumage du mélange air-carburant de la préchambre et la puissance d'injection de la flamme injectée à partir des orifices de liaison, et d’assurer les performances du moteur lors de charges faibles même si un dispositif d’aide à l’allumage n’est pas installé.
En outre, « le carburant liquide est introduit dans la préchambre » ne signifie pas que le carburant est introduit dans la préchambre sous forme liquide, mais signifie simplement que le carburant liquide, qui est le terme générique pour le carburant à essence, le carburant à base d’alcool, et le mélange de carburant à essence et d’alcool dans la présente demande, est introduit dans la préchambre.
La « capacité d’allumage du mélange air-carburant est élevée » signifie que le mélange air-carburant s’allume (s’enflamme) facilement.

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention peut avoir la configuration suivante :
les orifices de liaison peuvent être formés de sorte que l’axe central du premier orifice d’admission ne coïncide pas avec l’axe central d’un quelconque autre orifice de liaison qui ne soit pas ledit premier orifice d’admission parmi lesdits orifices de liaison, selon une vue dans ladite direction axiale de bougie et dans la direction orthogonale à la fois au plan incluant l’axe central du premier orifice d’admission et à l’axe central du trou cylindrique, de sorte que ledit carburant liquide introduit dans la préchambre en traversant le premier orifice d’admission peut être moins facilement évacuable par les orifices de liaison.

D’après cette configuration, selon une vue dans la direction axiale de bougie, l’axe central du premier orifice d’admission ne coïncide pas avec l’axe central de tout autre orifice de liaison qui n’est pas le premier orifice d’admission. De plus, l’axe central du premier orifice d’admission ne coïncide pas avec l’axe central de tout autre orifice de liaison qui n’est pas le premier orifice d’admission, vu dans la direction orthogonale à la fois au plan incluant l’axe central du premier orifice d’admission et à l’axe central du trou cylindrique. Pour cette raison, le carburant liquide introduit dans la préchambre en traversant le premier orifice d’admission est difficilement évacuable par les orifices de liaison. Par conséquent, il est facile d’introduire du carburant liquide jusqu’au fond de l’espace intérieur de la préchambre. Il en résulte qu’il est possible d’augmenter davantage la capacité d’allumage du mélange air-carburant de la préchambre et la puissance d’injection de la flamme injectée à partir des orifices de liaison. Il est donc possible d’assurer de façon encore plus certaine les performances du moteur lors de charges faibles.

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention peut avoir la configuration suivante :
en définissant une ligne directrice des orifices de liaison comme une demi-droite qui se superposerait à l’axe central des orifices de liaison et qui s’étendrait depuis les orifices de liaison en direction de la chambre de combustion principale sans traverser l’espace intérieur de la préchambre,
les orifices d’admission, étant des orifices parmi les orifices de liaison, peuvent comprendre ledit premier orifice d’admission et peuvent chacun avoir une ligne directrice qui est agencée telle que la distance la plus courte entre la ligne directrice et la au moins une bouche d’admission selon une direction circonférentielle autour de l’axe central de ladite bougie d'allumage de préchambre soit plus courte que la distance la plus courte entre la ligne directrice et la au moins une bouche d’échappement selon une direction circonférentielle autour de l’axe central de ladite bougie d'allumage de préchambre, selon une vue dans la direction axiale de bougie ; et
les orifices d’échappement, étant des orifices parmi les orifices de liaison, peuvent chacun avoir une ligne directrice qui est agencée telle que la distance la plus courte entre la ligne directrice et la au moins une bouche d’échappement selon une direction circonférentielle autour de l’axe central de ladite bougie d'allumage de préchambre soit plus courte que la distance la plus courte entre la ligne directrice et la au moins une bouche d’admission selon une direction circonférentielle autour de l’axe central de ladite bougie d'allumage de préchambre, selon une vue dans la direction axiale de bougie, et le nombre des orifices d’admission peut être inférieur au nombre des orifices d’échappement.

D’après cette configuration, il est possible d’augmenter davantage le diamètre des orifices d’admission et de diminuer le diamètre des orifices d’échappement, tout en conservant respectivement la totalité de la superficie des orifices d’admission en coupe et la totalité de la superficie des orifices d’échappement en coupe, par rapport au cas où le nombre des orifices d’admission est supérieur ou égal au nombre des orifices d’échappement, car le nombre des orifices d’admission est inférieur au nombre des orifices d’échappement. Pour cette raison, il est facile d’introduire dans la préchambre le carburant liquide injecté dans le passage d’admission à partir des orifices d’admission, tout en maintenant la puissance d’injection de la flamme injectée depuis les orifices de liaison. Il est par conséquent possible d’assurer de façon encore plus certaine les performances du moteur lors de charges faibles. Le carburant liquide peut être introduit dans la préchambre à partir des orifices d’échappement. De plus, il est possible d’empêcher l’introduction des gaz d'échappement dans la préchambre à partir des orifices d’échappement, car il est possible de réduire la taille du diamètre des orifices d’échappement, tout en maintenant respectivement la totalité de la superficie de coupe des orifices d’admission et la totalité de la superficie de coupe des orifices d’échappement. En outre, l’orifice de liaison où passe le carburant liquide introduit dans la préchambre ne se limite pas aux orifices d’admission parmi les orifices de liaison.

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention peut avoir la configuration suivante :
en définissant une ligne directrice des orifices de liaison comme une demi-droite qui se superposerait à l’axe central des orifices de liaison et qui s’étendrait depuis ces orifices de liaison en direction de la chambre de combustion principale sans traverser l’espace intérieur de la préchambre,
les orifices d’échappement, étant des orifices parmi les orifices de liaison, peuvent chacun avoir une ligne directrice qui est agencée telle que la distance la plus courte entre la ligne directrice et la au moins une bouche d’échappement selon une direction circonférentielle autour de l’axe central de ladite bougie d'allumage de préchambre soit plus courte que la distance la plus courte entre la ligne direction et la au moins une bouche d’admission selon une direction circonférentielle autour de l’axe central de ladite bougie d'allumage de préchambre, selon une vue dans la direction axiale de bougie, et le plus petit diamètre du premier orifice d’admission soit plus grand que le plus grand diamètre des orifices d’échappement.

D’après cette configuration, il est facile d’introduire dans la préchambre le carburant liquide injecté dans le passage d’admission depuis le premier orifice d’admission, tout en maintenant la puissance d’injection de la flamme injectée à partir des orifices de liaison, par rapport au cas où le plus petit diamètre du premier orifice d’admission est inférieur ou égal au plus grand diamètre des orifices d’échappement, car le plus petit diamètre du premier orifice d’admission est plus grand que le plus grand diamètre des orifices d’échappement. Il est par conséquent possible d’assurer de façon encore plus certaine les performances du moteur lors de charges faibles. De plus, il est possible d’empêcher l’introduction des gaz d'échappement dans la préchambre depuis les orifices d’échappement, car le plus petit diamètre du premier orifice d’admission est plus grand que le plus grand diamètre des orifices d’échappement. En outre, l’orifice de liaison où passe le carburant liquide introduit dans la préchambre ne se limite pas aux orifices d’admission parmi les orifices de liaison.

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention peut avoir la configuration suivante :
en définissant une ligne directrice des orifices de liaison comme une demi-droite qui se superposerait à l’axe central des orifices de liaison et qui s’étendrait depuis les orifices de liaison en direction de la chambre de combustion principale sans traverser l’espace intérieur de la préchambre,
les orifices d’échappement, étant des orifices parmi les orifices de liaison, peuvent chacun avoir une ligne directrice agencée telle que la distance la plus courte entre la ligne directrice et la au moins une bouche d’échappement selon une direction circonférentielle autour de l’axe central de ladite bougie d'allumage de préchambre soit plus courte que la distance la plus courte entre la ligne directrice et la au moins une bouche d’admission selon une direction circonférentielle autour de l’axe central de ladite bougie d'allumage de préchambre, selon une vue dans la direction axiale de bougie, et
ledit premier orifice d’admission peut être formé de sorte que le diamètre dudit premier trou d'entrée augmente le long de son axe central en direction de la chambre de combustion principale, et
lesdits orifices d’échappement peuvent être formés de sorte que leur diamètre n'augmente pas le long de leur axe central en direction de la chambre de combustion principale.

D’après cette configuration, il est encore plus facile d’introduire dans la préchambre le carburant liquide injecté dans le passage d’admission depuis le premier orifice d'admission, tout en maintenant la puissance d’injection de la flamme injectée à partir du premier orifice d’admission, par rapport au cas où le premier orifice d’admission n’est pas formé pour que son diamètre s’agrandisse à mesure qu’il se rapproche de la chambre de combustion principale, car le premier orifice d’admission est formé pour que son diamètre augmente le long de son axe central en direction de la chambre de combustion principale. Il est par conséquent possible d’assurer de façon encore plus certaine les performances du moteur lors de charges faibles. De plus, il est possible d’empêcher l’introduction de gaz d'échappement dans la préchambre depuis les orifices d’échappement, par rapport au cas où les orifices d’échappement auraient été formés pour que leur diamètre augmente le long de leur axe central en direction de la chambre de combustion principale, car les orifices d’échappement ne sont pas formés pour que leur diamètre augmente le long de leur axe central en direction de la chambre de combustion principale. En outre, l’orifice de liaison où passe le carburant liquide introduit dans la préchambre ne se limite pas aux orifices d’admission parmi les orifices de liaison.

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention peut avoir la configuration suivante :
La totalité de la superficie d’une coupe orthogonale à l’axe central de chacun desdits orifices de liaison peut être comprise entre 5,7 mm² et 7,6 mm² inclus.

D’après cette configuration, il est facile d’assurer la puissance d’injection de la flamme injectée depuis les chambres de combustion, même lors de charges faibles telles que le ralenti. Par conséquent, il est possible d’assurer de façon encore plus certaine les performances du moteur lors de charges faibles. En outre, si les orifices de liaison incluent des orifices de liaison dont le diamètre n’est pas constant, « la totalité de la superficie d’une coupe orthogonale à l’axe central de chacun des orifices de liaison est comprise entre 5,7 mm² et 7,6 mm² » signifie qu’au moins la totalité de la valeur minimale, ou maximale, de la superficie de la coupe orthogonale à l’axe central de chacun des orifices de liaison est comprise entre 5,7 mm² et 7,6 mm². En outre, chacun des orifices de liaison peut avoir un diamètre constant.

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention peut avoir la configuration suivante :
Un diamètre minimal dudit premier orifice d’admission peut être compris entre 1,0 mm et 1,2 mm inclus, et un volume de ladite préchambre peut être compris entre 328 mm³ et 802 mm³ inclus.

D’après cette configuration, il est facile d’assurer la puissance d’injection de la flamme injectée depuis les chambres de combustion, même lors de charges faibles telles que le ralenti. Par conséquent, il est possible d’assurer de façon encore plus certaine les performances du moteur lors de charges faibles.

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention peut avoir la configuration suivante :
Un diamètre minimal dudit premier orifice d’admission peut être supérieur à 1,2 mm et peut être inférieur ou égal à 1,4 mm, et un volume de ladite préchambre peut être compris entre 328 mm³ et 1151 mm³ inclus.

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention peut avoir la configuration suivante
- les orifices de liaison peuvent être formés sur une section de paroi de préchambre, la section de paroi de préchambre faisant saillie dans l’espace intérieur de la chambre de combustion principale;
- en séparant en deux espaces l’espace intérieur de la préchambre selon l’un des plans traversant l’espace intérieur de ladite préchambre sans traverser la surface externe de ladite section de paroi de préchambre, et coupant orthogonalement ladite direction axiale de bougie,
ladite préchambre peut être formée de sorte que le volume de l’espace le plus proche de la chambre de combustion principale parmi lesdits deux espaces soit inférieur au volume de l’espace le plus éloigné de ladite chambre de combustion principale parmi lesdits deux espaces

D’après cette configuration, même si la section de paroi de préchambre fait saillie dans l’espace intérieur de la chambre de combustion principale, le volume de cette saillie est faible. Par conséquent, les orifices de liaison, formés sur la section de paroi de préchambre, sont proches de la partie du côté de la surface interne de la chambre de combustion principale et qui n’est pas la surface externe de la section de paroi de préchambre. Pour cette raison, il est facile d’introduire dans la préchambre les particules de carburant liquide qui s'écoulent le long de la surface interne de la chambre de combustion principale depuis le premier orifice d'admission.

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention peut avoir la configuration suivante :
il peut être caractérisé en ce qu’il ne comprend pas de capteur de cliquetis ; et le dispositif de commande peut commander la bougie d'allumage de préchambre de manière à allumer le mélange air-carburant à l’intérieur de la préchambre à un moment d’allumage prédéterminé, en se basant sur un signal de sortie d’un capteur de détection de l’état de fonctionnement qui peut détecter l’état de fonctionnement dudit moteur à quatre temps à précombustion, et qui ne soit pas un capteur de cliquetis.

Le moteur à quatre temps à précombustion ayant une préchambre, il peut empêcher l’augmentation brusque de la probabilité d’apparition de cliquetis lorsqu’on avance petit à petit le calage de l’allumage (ou « moment d’allumage » ou « ignition timing » en anglais), par rapport au cas où il n’a pas de préchambre. En outre, la présente invention peut empêcher davantage l’augmentation brusque de la probabilité d’apparition de cliquetis, car il est facile d’introduire à l’intérieur de la préchambre le carburant liquide injecté dans le passage d’admission tel qu’il a été décrit ci-dessus. Pour cette raison, il est possible de rapprocher davantage le moment de l’allumage du calage d’allumage optimal appelé « avance minimale de meilleur couple », tout en évitant le cliquetis sans utiliser de capteur de cliquetis (appelé « knock sensor » en anglais).

Le moteur à quatre temps à précombustion selon un mode de réalisation de la présente invention peut être caractérisé en ce qu’il n’a ni compresseur de suralimentation, ni turbocompresseur.

Le moteur à quatre temps à précombustion selon un mode de réalisation de la présente invention peut être caractérisé par l’absence d’injecteur de carburant de chambre de combustion principale, qui injecterait le carburant à l’intérieur de ladite chambre de combustion principale.

Le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention peut avoir la configuration suivante : un taux de compression du moteur à quatre temps à précombustion peut être supérieur ou égal à 11.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, la zone de charge faible est la zone la plus faible lorsque la zone de charge du moteur thermique est partagée en deux parties égales allant de la zone la plus faible à la zone la plus élevée.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, « l’injection se termine avant un point intermédiaire entre le point mort haut d’échappement et le point mort bas d’admission » signifie que l’injection se termine avant que l’angle de vilebrequin n’atteigne l’angle de vilebrequin du point intermédiaire entre le point mort haut d’échappement et le point mort bas d’admission en un cycle (4 temps). Le terme « intermédiaire » signifie ici « au milieu ».

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, le rapport air/carburant, qui est le rapport de mélange entre le carburant et l’air, est représenté par le premier rapport air/carburant, le deuxième rapport air/carburant, et le troisième rapport air/carburant. Le premier rapport air/carburant est le rapport air/carburant pouvant être traité avec un catalyseur à trois voies après la combustion. Le premier rapport air/carburant peut être le rapport de mélange théorique (rapport stœchiométrique), ou une plage de rapport air/carburant incluant le rapport de mélange théorique. Le premier rapport air/carburant peut être un rapport air/carburant proche du rapport stœchiométrique. Le premier rapport air/carburant peut être une plage incluant un rapport air/carburant proche du rapport stœchiométrique mais qui n’inclut pas le rapport stœchiométrique. Le deuxième rapport air/carburant est plus riche que le premier rapport air/carburant. Si le premier rapport air/carburant est un rapport air/carburant proche du rapport stœchiométrique, ou une plage n’incluant pas le rapport stœchiométrique, le deuxième rapport air/carburant peut être plus riche que le rapport stœchiométrique ou non. Le troisième rapport air/carburant est plus pauvre que le premier rapport air/carburant. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, « riche » signifie que le carburant du mélange air-carburant est plus dense. « Pauvre » signifie que le carburant du mélange air-carburant est plus faible. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, le rapport air/carburant pouvant être traité avec un catalyseur à trois voies après la combustion est un rapport air/carburant tel que les gaz d'échappement produits après la combustion du mélange air-carburant peuvent être traités avec un catalyseur à trois voies. Le dispositif de commande peut commander l’injecteur d’admission sur au moins une partie de la zone de charge faible, de sorte que le mélange air-carburant, mélangé dans le passage d’admission et la chambre de combustion principale, soit le rapport stœchiométrique ou un rapport air/carburant plus riche que le rapport stœchiométrique. Le moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention a un catalyseur disposé dans le passage d’échappement. Le moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention peut avoir un catalyseur à trois voies disposé dans le passage d’échappement. Le moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention peut avoir un catalyseur qui n’est pas un catalyseur à trois voies disposé dans le passage d’échappement. Le moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention possède une sonde lambda qui est disposé entre la chambre de combustion principale et le catalyseur, et qui détecte la concentration en oxygène des gaz d'échappement circulant dans le passage d’échappement.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, le dispositif d’aide à l’allumage, qui aide à l’allumage du mélange air-carburant dans la préchambre ou la chambre de combustion principale, est par exemple un dispositif générant des décharges par micro-ondes, un dispositif générant des décharges à barrière diélectrique (décharges silencieuses), ou bien, une bougie d'allumage qui allume le mélange air-carburant de la chambre de combustion principale, entre autres. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, l’expression « le moteur à quatre temps à précombustion n’a pas de dispositif d’aide à l’allumage » n’inclut pas seulement l’absence d’un dispositif d’aide à l’allumage séparé de la bougie d'allumage de préchambre, mais également l’absence de fonction de dispositif d’aide à l’allumage dans la bougie d'allumage de préchambre.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, l’expression « le volume de la préchambre est plus petit que celui de la chambre de combustion principale » signifie que le volume de la préchambre est inférieur au volume minimal de la chambre de combustion principale. En outre, le volume de la chambre de combustion principale varie avec le déplacement du piston. Le volume de la préchambre est le volume de l'espace intérieur de la préchambre. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, l’espace intérieur de la préchambre n’inclut pas l’espace interne des orifices de liaison. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, la surface interne de la préchambre est la surface qui forme l'espace intérieur de la préchambre. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, la bougie d'allumage de préchambre forme une partie de la surface interne de la préchambre. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, l’expression « aucune protubérance n’est formée sur la surface interne de la préchambre mise à part la bougie d'allumage de préchambre » signifie qu’aucune protubérance n’est formée sur la surface interne de la préchambre, ou qu’une protubérance formée sur la surface est uniquement due à la bougie d'allumage de préchambre.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, la longueur de l’espace intérieur de la préchambre sur la direction axiale de bougie est la longueur entre les deux extrémités de l’espace intérieur de la préchambre sur la direction axiale de bougie. Autrement dit, il s’agit de la distance entre le plan traversant une extrémité de l’espace intérieur de préchambre sur la direction axiale de bougie et orthogonal à la direction axiale de bougie, et le plan traversant l’autre extrémité de l’espace intérieur de préchambre sur la direction axiale de bougie et orthogonal à la direction axiale de bougie. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, la définition de la longueur de l’espace intérieur de préchambre sur la direction orthogonale à la direction axiale de bougie est également identique à ce qui précède. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, la longueur maximale de l’espace intérieur de la préchambre sur la direction orthogonale à la direction axiale de bougie est la longueur maximale parmi les longueurs de l’espace intérieur de préchambre situées sur plusieurs directions orthogonales à la direction axiale de bougie.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, l’axe central du trou cylindrique n’est pas un segment qui existe uniquement dans la zone où le trou cylindrique existe, mais est une droite qui s’étend à l'infini.
Dans la présente invention et ses modes de réalisation, l’axe central de la bougie d'allumage de préchambre n’est pas un segment qui existe uniquement sur la zone où existe la bougie d'allumage de préchambre, mais est une droite qui s'étend à l'infini. L’axe central de la bougie d'allumage de préchambre peut être parallèle ou non à l’axe central du trou cylindrique.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, la bouche d’admission est l’extrémité la plus proche de la chambre de combustion principale sur la partie de forme circulaire en contact avec la tête de soupape de la soupape d’admission. La bouche d’échappement est l’extrémité la plus proche de la chambre de combustion principale sur la partie de forme circulaire en contact avec la tête de soupape de la soupape d'échappement. Le nombre d’au moins une bouche d’admission dans la présente invention peut être de un ou plus.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, l’axe central du premier orifice d’admission n’est pas un segment qui existe uniquement dans la zone où le premier orifice d’admission (orifice de liaison) existe, mais est une droite qui s’étend à l'infini. La définition de l’axe central des orifices de liaison est identique.
Dans la présente invention et ses modes de réalisation, « la demi-droite qui se superpose à l’axe central des orifices de liaison et qui s’étend en direction de la chambre de combustion principale sans traverser l’espace intérieur de la préchambre depuis les orifices de liaison » n’inclut pas la partie de l’axe central des orifices de liaison située à l’intérieur des orifices de liaison.
Dans la présente invention et ses modes de réalisation, le diamètre du premier orifice d’admission est le diamètre du premier orifice d’admission (orifice de liaison) sur la coupe orthogonale à l’axe central du premier orifice d’admission (orifice de liaison). Le diamètre de l’orifice d'échappement, qui est un orifice de liaison, a également la même définition. De plus, le diamètre de l’orifice d’admission, qui est un orifice de liaison, a également la même définition. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, si le diamètre maximal des orifices d’échappement sont différents les uns des autres, « le diamètre minimal du premier orifice d’admission est supérieur au diamètre maximal des orifices d’échappement » signifie que le diamètre minimal du premier orifice d’admission est supérieur à la valeur maximale de chacun des diamètres maximums des orifices d’échappement.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, le nom d’ « orifice d’admission » n’est pas utilisé pour désigner un orifice servant à l’admission. Le nom d’ « orifice d’admission » est utilisé car il s’agit d’un orifice de liaison proche de la bouche d’admission. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, le premier orifice d’admission est un orifice de liaison proche de la première bouche d’admission.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, le nom d’ « orifice d’échappement » n’est pas utilisé pour désigner un orifice servant à l’échappement. Le nom d’ « orifice d’échappement » est utilisé car il s’agit d’un orifice de liaison proche de la bouche d’échappement.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, « les orifices d’échappement ont chacun une ligne directrice dont la distance la plus courte jusqu’à au moins une bouche d’échappement en direction circonférentielle autour de l’axe central de la bougie d'allumage de préchambre est plus courte que la distance la plus courte jusqu’à au moins une bouche d’admission en direction circonférentielle autour de l’axe central de la bougie d'allumage de préchambre, vue dans la direction axiale de bougie » signifie que la distance la plus courte entre la ligne directrice de ces orifices d'échappement et au moins une bouche d’échappement sur la direction circonférentielle autour de l’axe central de la bougie d'allumage de préchambre est inférieure à la distance la plus courte entre la ligne directrice de ces orifices d’échappement et au moins une bouche d’admission sur la direction circonférentielle autour de l’axe central de la bougie d'allumage de préchambre, vue dans la direction axiale de bougie. Si la ligne directrice d’un orifice d'échappement traverse la bouche d’échappement vue dans la direction axiale de bougie, la distance la plus courte entre la ligne directrice de l’orifice d'échappement et la bouche d’échappement vue dans la direction axiale de bougie est égale à zéro. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, « les orifices d’admission ont chacun une ligne directrice dont la distance jusqu’à au moins une bouche d’admission en direction circonférentielle autour de l’axe central de la bougie d'allumage de préchambre est plus courte que la distance la plus courte jusqu’à au moins une bouche d’échappement en direction circonférentielle autour de l’axe central de la bougie d'allumage de préchambre, vue dans la direction axiale de bougie » a une définition identique à celle susmentionnée.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, les orifices de liaison peuvent être formés sur la section de paroi de préchambre qui forme saillie, ou non, dans l’espace intérieur de la chambre de combustion principale. La section de paroi de préchambre où sont formés les orifices de liaison est la section de paroi ayant un côté exposé (surface externe) dans l’espace intérieur de la chambre de combustion principale. Si la section de paroi de préchambre a une partie tubulaire, la section de paroi de préchambre est formée de manière à faire saillie dans l’espace intérieur de la chambre de combustion principale. La section de paroi de préchambre peut être une pièce différente de la bougie d'allumage de préchambre, ou peut être intégrée de manière inséparable à la bougie d'allumage de préchambre. « La section de paroi de préchambre est une pièce différente de la bougie d'allumage de préchambre » signifie que la pièce incluant la section de paroi de préchambre est séparée de la bougie d'allumage de préchambre, ou bien, que la pièce incluant la section de paroi de préchambre est en contact avec la bougie d'allumage de préchambre de manière dissociable.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, le taux de compression du moteur à quatre temps à précombustion est le rapport de la valeur maximale sur la valeur minimale du volume de la chambre de combustion principale.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, le capteur de détection de l’état de fonctionnement du moteur, qui détecte l’état de fonctionnement du moteur à quatre temps à précombustion, est un capteur qui détecte l’état lié aux facteurs qui affectent la décision du calage de l’allumage. C’est un capteur qui détecte par exemple la pression sur l’accélérateur, la charge, le régime moteur, la température d’admission, la quantité d’air d'admission, la pression atmosphérique, la température du moteur thermique, la température de l’huile, la température du liquide de refroidissement, la température de la paroi du moteur, ou encore la température des gaz d'échappement.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, si le nombre de composants n’est pas clairement spécifié (c’est-à-dire, s’il est écrit au singulier dans le cas d’une traduction en anglais), le nombre de composants peut être un ou plus. Dans la présente invention et ses modes de réalisation, les composants dont le nombre n’est pas clairement spécifié sont, par exemple, la chambre de combustion principale, le passage d’admission, le passage d’échappement, la valve d’étranglement, l’injecteur d’admission, la préchambre, ou encore la bougie d'allumage de préchambre.
Le moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention et de ses modes de réalisation peut avoir une seule chambre de combustion principale, ou peut en avoir plusieurs. En d’autres termes, le moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention et de ses modes de réalisation peut avoir un bloc-moteur à un seul cylindre, ou un bloc-moteur à plusieurs cylindres. Le nombre de préchambres et de bougies d'allumage de préchambre est respectivement identique au nombre de chambres de combustion principale. Le nombre d’injecteurs d’admission peut être supérieur ou égal au nombre de chambres de combustion principale. Le nombre de valves d’étranglement peut être inférieur ou égal au nombre de chambres de combustion principale. Le passage d’admission peut être divisé en deux ou plus. On dénombre un seul passage d’admission connecté à une chambre de combustion principale. Un seul passage d’admission à la forme divisée peut être connecté à plusieurs chambres de combustion principale. Le passage d’échappement peut être divisé en deux ou plus. On dénombre un seul passage d’échappement connecté à une chambre de combustion principale. Un seul passage d’échappement à la forme divisée peut être connecté à plusieurs chambres de combustion principale.

Le moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention et de ses modes de réalisation peut être monté sur un véhicule à selle, dont le poids est plus léger que celui d’une voiture et qui exige un moteur léger et de petite taille. Un véhicule à selle désigne tout véhicule dans lequel le conducteur monte en se positionnant à califourchon sur une selle. Un véhicule à selle inclut, entre autres, une motocyclette, un scooter, un véhicule automobile à trois roues, un buggy à quatre roues (véhicule tout-terrain), une motoneige, ou un véhicule nautique à moteur. De plus, le moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention et de ses modes de réalisation peut être monté sur un véhicule de travaux, qui exige un moteur léger et de petite taille. En outre, il va sans dire que le moteur à quatre temps à précombustion peut être monté sur une voiture. Les produits équipés du moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention et de ses modes de réalisation ne se limitent pas à des produits spécifiques. Si le moteur à quatre temps à précombustion d’un mode de réalisation de la présente invention est équipé sur un produit, il peut être installé de sorte que l’axe central du trou cylindrique soit supérieur ou égal à 0° et inférieur ou égal à 45°, ou de sorte qu’il soit supérieur ou égal à 45° et inférieur ou égal à 90°.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, les termes « incluant, ayant, composant, possédant et leurs dérivés » sont utilisés avec l’intention d’englober tous les éléments supplémentaires en plus des éléments énumérés et leurs équivalents.

Sauf définition contraire, tous les termes utilisés dans la présente invention et ses modes de réalisation (y compris les termes techniques et scientifiques) ont le même sens que ceux généralement compris par l’homme du métier auquel appartient l'invention. Les termes tels que ceux définis dans les dictionnaires couramment utilisés doivent être interprétés comme ayant un sens compatible avec le sens dans le contexte de la technologie pertinente et de la présente divulgation, et ne seront pas interprétés de manière idéale ou trop formelle.

Dans la présente invention et ses modes de réalisation, le terme « peut » est non exclusif. « Peut » signifie « peut, mais sans s'y limiter ». Dans la présente invention et ses modes de réalisation, la configuration mentionnée avec « peut » produit au minimum les effets susmentionnés obtenus à partir de la configuration de la présente invention.

Avant d’expliquer les détails des modes de réalisation de la présente invention, cette dernière doit être interprétée sans se limiter à la configuration et aux détails de disposition des éléments de configuration mentionnés dans les explications ci-dessous ou illustrés sur les dessins. La présente invention peut avoir des modes de réalisation différents que ceux décrits ci-dessous. La présente invention peut avoir des modes de réalisation avec diverses modifications supplémentaires aux modes de réalisation décrits ci-dessous.
Effets de l'invention

D’après le moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention, il est possible d’assurer les performances du moteur lors de charges faibles même si un dispositif d’aide à l’allumage n’est pas installé, car il est possible d’augmenter la capacité d’allumage du mélange air-carburant de la préchambre et la puissance d'injection de la flamme injectée à partir des orifices de liaison.
Brève description des dessins

Les figures 1(a) et 1(b) sont un exemple de diagramme du moteur à quatre temps à précombustion du premier mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 2(a) et 2(b) sont deux exemples de de diagrammes du moteur à quatre temps à précombustion du deuxième mode de réalisation de la présente invention, les figures 2(c) et 2(d) sont deux exemples de diagrammes du moteur à quatre temps à précombustion du troisième mode de réalisation de la présente invention, et la (e) est un exemple du moteur à quatre temps à précombustion du quatrième mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 3(a) et 3(b) sont un exemple de diagramme du moteur à quatre temps à précombustion du cinquième mode de réalisation de la présente invention.
La est un exemple de diagramme du moteur à quatre temps à précombustion du sixième mode de réalisation de la présente invention.
La est un exemple de diagramme partiel du moteur à quatre temps à précombustion du septième mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 6(a) et 6(b) sont un exemple de diagramme partiel du moteur à quatre temps à précombustion du huitième mode de réalisation de la présente invention.
La est un exemple de diagramme du moteur à quatre temps à précombustion du neuvième mode de réalisation de la présente invention.
La comprend un exemple de diagramme du moteur à quatre temps à précombustion du dixième mode de réalisation de la présente invention, et un graphique d’exemples de réalisation et de comparaison de la présente invention montrant les résultats d’essais liés au dixième mode de réalisation.
La est un graphique d’exemples de réalisation et de comparaison de la présente invention, montrant les résultats d’essais relatifs au moteur à quatre temps à précombustion du onzième mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 10(a) et 10(b) sont des graphiques des exemples de réalisation et de comparaison de la présente invention, montrant les résultats des essais relatifs au moteur à quatre temps à précombustion du douzième mode de réalisation de la présente invention.
La est un graphique d’exemples de réalisation et de comparaison de la présente invention montrant les résultats d’essais relatifs moteur à quatre temps à précombustion du treizième mode de réalisation de la présente invention.
Modes de réalisation de l'invention

Les détails du moteur à quatre temps à précombustion, selon un mode de réalisation de la présente invention, seront expliqués ci-dessous en faisant référence aux dessins. En outre, les modes de réalisation décrits ci-dessous ne sont que des exemples. La présente invention ne doit pas être interprétée de quelque manière que ce soit comme limitée par le mode de réalisation décrit ci-dessous.

Premier mode de réalisation
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du premier mode de réalisation de la présente invention sera expliqué à l’aide des figures 1(a) et 1(b). Les figures 1(a) et 1(b) montrent un exemple du premier mode de réalisation. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du premier mode de réalisation a au moins une chambre de combustion principale 2. La chambre de combustion principale 2 a au moins une bouche d’admission 3 reliée à un passage d’admission 5, qui peut aussi être un conduit d’admission 5, et au moins une bouche d’échappement 4 reliée à un passage d’échappement 6, qui peut aussi être un conduit d’échappement 6. La chambre de combustion principale 2 est formée d’une culasse 10, d’un trou cylindrique 11, et d’un piston 12. En d’autres termes, le trou cylindrique 11 forme la chambre de combustion principale 2. Le passage d’admission 5 inclut le conduit formé à l’intérieur de la culasse 10, et le conduit relié à celui-ci. Le passage d’échappement 6 inclut le conduit formé à l’intérieur de la culasse 10, et le conduit relié à celui-ci. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 a au moins une valve d’étranglement 7. La valve d’étranglement 7 ajuste la quantité d’air d'admission dans la chambre de combustion principale 2 traversant le passage d’admission 5. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 a au moins un injecteur d’admission 8. L’injecteur d’admission 8 injecte à l’intérieur du passage d’admission du carburant liquide, qui est du carburant à essence, du carburant à base d’alcool, ou un mélange de carburant à essence et d’alcool. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 a au moins une préchambre 20. L’espace intérieur de la préchambre 20 communique avec celui de la chambre de combustion principale 2 via plusieurs orifices de liaison 21. Le volume de la préchambre 20 est plus petit que celui de la chambre de combustion principale 2. Une partie de la bougie d'allumage de préchambre 23 est exposée dans l’espace intérieur de la préchambre 20. La relation entre la position de l’axe central C11 du trou cylindrique 11 et la position de l’axe central C23 de la bougie d'allumage de préchambre 23 ne se limite pas à la relation de position indiquée sur les figures 1(a) et 1(b). En outre, la (a) montre la vue en coupe de la (b) selon la ligne A-A. On considère la direction axiale de bougie DP comme la direction parallèle à l’axe central C23 de la bougie d'allumage de préchambre 23. Sur les figures 1(a) et 1(b), la direction axiale de bougie DP est parallèle à l'axe central C11 du trou cylindrique 11, mais elle peut ne pas l’être. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 a un dispositif de commande 70 qui commande au moins un injecteur d’admission 8 et au moins une bougie d'allumage de préchambre 23. Le dispositif de commande 70 commande l’injecteur d’admission 8 sur au moins une partie de la zone de charge faible où l’angle d’ouverture de la valve d’étranglement 7 est faible, afin que l’injection du carburant liquide se termine avant le point intermédiaire entre le point mort haut d’échappement et le point mort bas d’admission, et que le mélange air-carburant, mélangé dans le passage d’admission 5 et la chambre de combustion principale 2, soit un premier rapport air/carburant, pouvant être traité dans un catalyseur à trois voies après la combustion, ou un deuxième rapport air/carburant plus riche que le premier rapport air/carburant. Par exemple, le dispositif de commande 70 peut commander l’injecteur d’admission 8 afin que le mélange air-carburant, mélangé dans le passage d’admission 5 et la chambre de combustion principale 2, soit le premier rapport air/carburant pouvant être traité avec un catalyseur à trois voies après la combustion, sur au moins une partie de la zone à charge faible. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 peut avoir un catalyseur à trois voies, ou non. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 ne possède ni injecteur de précombustion, qui injecte le carburant dans la préchambre 20, ni dispositif d’aide à l’allumage, qui aide à l’allumage du mélange air-carburant dans la préchambre 20 ou la chambre de combustion principale 2.

La préchambre 20 possède les deux caractéristiques suivantes, afin de limiter, pour s’en affranchir, le rapport de l’aire de la surface interne de la préchambre 20 sur le volume de la préchambre 20. La première caractéristique est qu’aucune protubérance n’est formée sur la surface interne de la préchambre 20, à l’exception de la bougie d'allumage de préchambre 23. La deuxième caractéristique est que la plus grande longueur, entre la longueur L1 de l’espace intérieur de la préchambre 20 sur la direction axiale de bougie DP et la longueur maximale L2 de l’espace intérieur de la préchambre 20 sur la direction orthogonale à la direction axiale de bougie DP, est plus petite que le double de la longueur la plus petite. Sur la (a), la longueur L2 est plus grande que la longueur L1, mais la longueur L1 peut être plus grande que la longueur L2. La forme de l’espace intérieur de la préchambre 20 ne se limite pas à la forme indiquée aux figures 1(a) et 1(b).

Au moins une bouche d’admission 3 inclut la première bouche d’admission 3a. La (b) est une figure de la première bouche d’admission 3a et des orifices de liaison 21 vus depuis la chambre de combustion principale 2 dans la direction axiale de bougie DP. La (b) omet les illustrations d’éléments autres que la chambre de combustion principale 2, la première bouche d’admission 3a, les orifices de liaison 21 et la préchambre 20. Comme le montre la (b), on définit le segment LSa comme le segment reliant l’axe central C23 de la bougie d'allumage de préchambre 23 et le centre C3a de la première bouche d’admission 3a, vu dans la direction axiale de bougie DP. Les orifices de liaison 21 incluent le premier orifice d’admission 21ia qui possède les deux caractéristiques suivantes : La première caractéristique est que l’angle θ, formé par le segment LSa avec l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia vu dans de la direction axiale de bougie DP, satisfait -17° < θ < 17° (voir (b)). Sur la (b), la grandeur de l’angle θ (valeur absolue) est supérieure à 0°, mais l’angle θ peut être égal à 0°. La deuxième caractéristique est que l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia passe entre la tête de soupape 14 de la soupape d’admission 13 et la première bouche d’admission 3a lors de l’ouverture de la soupape d’admission 13 qui ouvre et ferme la première bouche d’admission 3a, sur un plan de coupe parallèle à l’axe central C11 du trou cylindrique 11 et incluant l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia (voir (a)). La (a) est une vue en coupe du moteur à quatre temps à précombustion selon un plan de coupe parallèle à l’axe central C11 du trou cylindrique 11 et incluant l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia. Le carburant liquide injecté dans le passage d’admission 5 s’introduit facilement dans la préchambre 20 en traversant le premier orifice d’admission 21ia depuis la première bouche d’admission 3a, étant donné que les orifices de liaison 21 possèdent un tel premier orifice d’admission 21ia. Sur la , le nombre d’orifices de liaison 21 est de cinq, mais il peut être inférieur ou supérieur à cinq. Le nombre, la position, la forme, et la taille des orifices de liaison 21 du premier mode de réalisation ne se limitent pas à ce qui est indiqué sur la . En outre, sur la , le point d’intersection entre l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia et l’axe central C23 de la bougie d'allumage de préchambre 23 est plus proche de la chambre de combustion principale 2 que du groupe d'électrodes de l’axe central C23 de la bougie d'allumage de préchambre 23 sur la direction axiale de bougie, mais ce n’est pas limité à cette configuration.

Il est possible d’introduire jusqu’au fond de l’espace intérieur de la préchambre 20 du carburant liquide dont les particules sont relativement importantes et dont la force d'inertie est relativement importante, en formant une préchambre 20 de sorte que le premier orifice d’admission 21ia soit formé afin que l’écoulement des particules de carburant liquide répandues le long de la tête de soupape 14 de la soupape d’admission 13 s’introduise facilement, et afin de limiter, pour s’en affranchir, le rapport de l’aire de la surface interne sur le volume à l’arrière du premier orifice d’admission 21ia. Il est ainsi possible d’augmenter la capacité d’allumage du mélange air-carburant de la préchambre 20 et la puissance d'injection de la flamme injectée à partir des orifices de liaison 21, et d’assurer les performances du moteur lors de charges faibles même si un dispositif d’aide à l’allumage n’est pas installé.

Le taux de compression du moteur à quatre temps à précombustion 1 du premier mode de réalisation peut être par exemple de 11 ou plus. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du premier mode de réalisation peut ne pas avoir d’injecteur de carburant de chambre de combustion principale qui injecte le carburant à l’intérieur de la chambre de combustion principale 2. En d’autres termes, le carburant introduit dans la chambre de combustion principale 2 et l’espace intérieur de la préchambre 20 est uniquement le carburant injecté par l’injecteur d’admission 8. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du premier mode de réalisation peut ne pas avoir à la fois ni compresseur de suralimentation, ni turbocompresseur. Autrement dit, le moteur à quatre temps à précombustion 1 peut être de type atmosphérique. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du premier mode de réalisation peut ne pas avoir de dispositif de recyclage des gaz d'échappement incluant un conduit de recyclage des gaz d'échappement externe qui connecte le passage d’échappement 6 et le passage d’admission 5 en déviant la chambre de combustion principale 2.

Deuxième mode de réalisation
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du deuxième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué à l’aide des figures 2(a) et 2(b). Les figures 2(a) et 2(b) montrent deux exemples du deuxième mode de réalisation. Le deuxième mode de réalisation a la configuration du premier mode de réalisation. Dans le deuxième mode de réalisation, la chambre de combustion principale 2 a deux bouches d’admission 3. Les deux bouches d’admission 3 sont la première bouche d’admission 3a et la deuxième bouche d’admission 3b. La chambre de combustion principale 2 peut avoir deux bouches d’échappement 4 comme le montrent les figures 2(a) et 2(b). Les illustrations sont omises, mais la chambre de combustion principale 2 peut avoir une unique bouche d’échappement 4. Les figures 2(a) et 2(b) sont une figure des deux bouches d’admission 3, des deux bouches d’échappement 4, et des orifices de liaison 21 vus depuis la chambre de combustion principale 2 dans la direction axiale de bougie DP. Dans le deuxième mode de réalisation, les orifices de liaison 21 incluent le deuxième orifice d’admission 21ib qui possède les deux caractéristiques suivantes : La première caractéristique est que l’angle θ2, formé par le segment LSb avec l’axe central C21ib du deuxième orifice d’admission 21ib vu dans la direction axiale de bougie DP, satisfait -17° < θ2 < 17°. Le segment LSb est le segment reliant l’axe central C23 de la bougie d'allumage de préchambre 23 et le centre C3b de la deuxième bouche d’admission 3b. Sur les figures 2(a) et 2(b), la grandeur de l’angle θ2 (valeur absolue) est supérieure à 0°, mais l’angle θ2 peut être égal à 0°. Bien que son illustration soit omise, la deuxième caractéristique est que l’axe central C21ib du deuxième orifice d’admission 21ib passe entre la tête de soupape de la soupape d’admission et la deuxième bouche d’admission 3b lors de l’ouverture de la soupape d’admission qui ouvre et ferme la deuxième bouche d’admission 3b (illustrations omises), sur un plan de coupe parallèle à l’axe central C11 du trou cylindrique 11 et incluant l’axe central C21ib du deuxième orifice d’admission 21ib. En d’autres termes, la deuxième bouche d’admission 3b et le deuxième orifice d’admission 21ib du deuxième mode de réalisation ont les mêmes caractéristiques que la première bouche d’admission et le premier orifice d’admission de la présente invention. Le carburant liquide injecté dans le passage d’admission 5 s’introduit facilement dans la préchambre 20 en traversant le deuxième orifice d’admission 21ib depuis la deuxième bouche d’admission 3b, étant donné que les orifices de liaison 21 possèdent un tel deuxième orifice d’admission 21ib. En outre, le nombre d’orifices de liaison 21 est de cinq sur la (a) et de six sur la (b), mais le nombre, la position, la forme, et la taille des orifices de liaison 21 du deuxième mode de réalisation ne se limitent pas à ce qui est indiqué sur les figures 2(a) et 2(b).

Troisième mode de réalisation
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du troisième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué à l’aide des figures 2(c) et 2(d). Les figures 2(c) et 2(d) montrent deux exemples du troisième mode de réalisation. Le troisième mode de réalisation a la configuration du premier mode de réalisation. Dans le troisième mode de réalisation, la chambre de combustion principale 2 a une unique bouche d’admission 3. L’unique bouche d’admission 3 est la première bouche d’admission 3a. La chambre de combustion principale 2 peut avoir une unique bouche d’échappement 4 comme le montrent les figures 2(c) et 2(d). Les illustrations sont omises, mais la chambre de combustion principale 2 peut avoir deux bouches d’échappement 4. En outre, le nombre d’orifices de liaison 21 est de cinq sur la (c) et de six sur la (d), mais le nombre, la position, la forme, et la taille des orifices de liaison 21 du troisième mode de réalisation ne se limitent pas à ce qui est indiqué sur les figures 2(c) et 2(d).

Quatrième mode de réalisation
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du quatrième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué à l’aide de la (e). La (e) montre un exemple du quatrième mode de réalisation. Le quatrième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 3. Dans le quatrième mode de réalisation, les orifices de liaison 21 incluent le troisième orifice d’admission 21ic qui possède les deux caractéristiques suivantes : La première caractéristique est que l’angle θ3, formé par le segment LSa avec l’axe central C21ic du troisième orifice d’admission 21ic vu dans la direction axiale de bougie DP, satisfait -17° < θ3 < 17°. Le segment LSa est le segment reliant l’axe central C23 de la bougie d'allumage de préchambre 23 et le centre C3a de la première bouche d’admission 3a. Bien que son illustration soit omise, la deuxième caractéristique est que l’axe central C21ic du troisième orifice d’admission 21ic passe entre la tête de soupape 14 de la soupape d’admission 13 et la première bouche d’admission 3a lors de l’ouverture de la soupape d’admission 13 qui ouvre et ferme la première bouche d’admission 3a (illustrations omises), sur un plan de coupe parallèle à l’axe central C11 du trou cylindrique 11 et incluant l’axe central C21ic du troisième orifice d’admission 21ic. Le carburant liquide injecté dans le passage d’admission 5 s’introduit facilement dans la préchambre 20 en traversant le troisième orifice d’admission 21ic depuis la première bouche d’admission 3a, étant donné que les orifices de liaison 21 possèdent un tel troisième orifice d’admission 21ic. Le premier orifice d’admission 21ia et le troisième orifice d’admission 21ic du quatrième mode de réalisation sont chacun équivalent au premier orifice d’admission de la présente invention. Le nombre, la position, la forme, et la taille des orifices de liaison 21 du quatrième mode de réalisation ne se limitent pas à ce qui est indiqué sur la (e).

Cinquième mode de réalisation
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du cinquième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué à l’aide des figures 3(a) et 3(b). Les figures 3(a) et 3(b) montrent un exemple du cinquième mode de réalisation. Le cinquième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 4. Dans le cinquième mode de réalisation, les orifices de liaison 21 sont formés de la façon suivante, afin que le carburant liquide introduit dans la préchambre 20 en traversant le premier orifice d’admission 21ia soit difficilement évacué par les orifices de liaison 21. Vu dans la direction axiale de bougie DP, l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia ne correspond pas à l’axe central C21 de tout orifice de liaison 21 qui n’est pas le premier orifice d’admission 21ia parmi les orifices de liaison 21 (voir (b)). La (b) montre la (a) à laquelle a été ajouté l’axe central C21 des orifices de liaison 21 autres que le premier orifice d’admission 21ia. De plus, l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia ne coïncide pas avec l’axe central C21 de tout orifice de liaison 21 qui n’est pas le premier orifice d’admission 21ia parmi les orifices de liaison 21, lorsqu’on regarde sur la direction orthogonale à la fois au plan incluant l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia et l’axe central C11 du trou cylindrique 11 (voir (a)). La (a) montre la (a) à laquelle a été ajouté l’axe central C21 des orifices de liaison 21 autres que le premier orifice d’admission 21ia. En d’autres termes, la (a) montre l’axe central C21 des orifices de liaison 21 vu dans la direction orthogonale à la fois au plan incluant l’axe central C21ia du premier orifice d’admission 21ia et à l’axe central C11 du trou cylindrique 11. En outre, le nombre, la position, la forme, et la taille des orifices de liaison 21 du cinquième mode de réalisation ne se limitent pas à ce qui est indiqué sur les figures 3(a) et 3(b). Si le cinquième mode de réalisation a la configuration du deuxième mode de réalisation, l’axe central C21ib du deuxième orifice d’admission 21ib ne coïncide pas avec l’axe central C21 de tout orifice de liaison 21 qui n’est pas le deuxième orifice d’admission 21ib parmi les orifices de liaison 21, vu dans la direction axiale de bougie DP, et dans la direction orthogonale à la fois au plan incluant l’axe central C21ib du deuxième orifice d’admission 21ib et à l’axe central C11 du trou cylindrique 11.

Modes de réalisation 6 à 8
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 des modes de réalisation 6 à 8 de la présente invention seront expliqués à l’aide des figures 4, 5, 6(a) et 6(b). La est une figure d’au moins une bouche d’admission 3, d’au moins une bouche d’échappement 4, et des orifices de liaison 21 vus dans la direction axiale de bougie DP. Les figures 5 et 6(a) montrent les orifices de liaison 21 vus en direction axiale de bougie DP. La (b) montre la vue en coupe de la (a) selon la ligne B-B. Le sixième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 5. Le septième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 5. Le huitième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 5. Les définitions communes aux modes de réalisation 6 à 8 seront tout d'abord expliquées. On définit une ligne directrice H21 de ces orifices de liaison 21 comme la demi-droite coïncidant avec l’axe central des orifices de liaison 21 et s’étendant en direction de la chambre de combustion principale 2 sans traverser l’espace intérieur de la préchambre 20 depuis ces orifices de liaison 21 (voir ). On définit la distance la plus courte L3 comme la distance la plus courte entre la ligne directrice H21 des orifices de liaison 21 et au moins une bouche d’admission 3 en direction circonférentielle autour de l’axe central C23 vu dans la direction axiale de bougie DP (voir ). La distance la plus courte L3 entre la ligne directrice H21 du premier orifice d’admission 21ia et au moins une bouche d’admission 3 en direction circonférentielle autour de l’axe central C23 est égale à zéro. On définit la distance la plus courte L4 comme la distance la plus courte entre la ligne directrice H21 des orifices de liaison 21 et au moins une bouche d’échappement 4 en direction circonférentielle autour de l’axe central C23 vu dans la direction axiale de bougie DP (voir ). Parmi les orifices de liaison 21, on définit l’orifice d’admission 21i comme l’orifice de liaison 21 ayant une ligne directrice H21 de telle sorte que la distance la plus courte L3 soit plus courte que la distance la plus courte L4 (voir ). Le premier orifice d’admission 21ia correspond à un orifice d’admission 21i. Dans les modes de réalisation 6 à 8, les orifices de liaison 21 incluent au moins un orifice d’admission 21ia. Parmi les orifices de liaison 21, on définit l’orifice d’échappement 21e comme l’orifice de liaison 21 ayant une ligne directrice H21 de telle sorte que la distance la plus courte L4 soit plus courte que la distance la plus courte L3 (voir ). Dans les modes de réalisation 6 à 8, les orifices de liaison 21 incluent plusieurs orifices d’échappement 21e. La chambre de combustion principale 2 de la a deux bouches d’admission 3, mais peut en avoir uniquement une. La chambre de combustion principale 2 de la a deux bouches d’échappement 4, mais peut en avoir uniquement une.

Dans le sixième mode de réalisation, les orifices de liaison 21 incluent des orifices d’admission 21i dont le nombre est inférieur à celui des orifices d’échappement 21e (voir ). Si le sixième mode de réalisation a la configuration du deuxième mode de réalisation, les orifices d’admission 21i peuvent être uniquement le premier orifice d’admission 21ia et le deuxième orifice d’admission 21ib, ou peuvent être trois orifices d’admission 21i ou plus.

Dans le septième mode de réalisation, le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia est supérieur au diamètre maximal des orifices d'échappement 21ie (voir , par exemple). Dans le septième mode de réalisation, il peut y avoir un ou plusieurs orifices d’admission 21i. Dans le septième mode de réalisation, tout diamètre minimal des orifices d’admission 21i peut être supérieur au diamètre maximal des orifices d’échappement 21e. Si le septième mode de réalisation a la configuration du deuxième mode de réalisation, il est préférable que le diamètre minimal du deuxième orifice d’admission 21ib soit supérieur au diamètre maximal des orifices d’échappement 21e.

Dans le huitième mode de réalisation, le premier orifice d’admission 21ia est formé afin que son diamètre s’agrandisse à mesure qu’il se rapproche de la chambre de combustion principale 2, et les orifices d’échappement 21e ne sont pas formés afin que leur diamètre s’agrandisse à mesure qu’ils se rapprochent de la chambre de combustion principale 2 (voir les figures 6(a) et 6(b), par exemple). Dans le huitième mode de réalisation, il est préférable que le diamètre maximal du premier orifice d’admission 21ia soit supérieur au diamètre maximal des orifices d'échappement 21ie. Dans le huitième mode de réalisation, il peut y avoir un ou plusieurs orifices d’admission 21i. Dans le huitième mode de réalisation, les orifices d’admission 21i peuvent être tous formés afin que leur diamètre s’agrandisse à mesure qu’ils se rapprochent de la chambre de combustion principale 2. Dans le huitième mode de réalisation, une partie des orifices d’admission 21i peuvent être formés de sorte que leur diamètre ne change pas. Si le huitième mode de réalisation a la configuration du deuxième mode de réalisation, il est souhaitable que le deuxième orifice d’admission 21ib soit formé de sorte que son diamètre s’agrandisse à mesure qu’il se rapproche de la chambre de combustion principale 2.

Les septième et huitième modes de réalisation peuvent avoir la configuration du sixième mode de réalisation, ou non. Dans le septième et/ou le huitième modes de réalisation, les orifices de liaison 21 peuvent inclure des orifices d’admission 21i dont le nombre est supérieur ou égal à celui des orifices d’échappement 21e. Les sixième et huitième modes de réalisation peuvent avoir la configuration du septième mode de réalisation, ou non. Dans les sixième et/ou huitième modes de réalisation, le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia peut être inférieur ou égal au diamètre maximal d’au moins un des orifices d’échappement 21e. Les sixième et septième modes de réalisation peuvent avoir la configuration du huitième mode de réalisation, ou non. Dans le sixième et/ou le septième modes de réalisation, le premier orifice d’admission 21ia peut ne pas être formé afin que son diamètre s’agrandisse à mesure qu’il se rapproche de la chambre de combustion principale 2. Dans le sixième et/ou le septième modes de réalisation, les orifices d’échappement 21e peuvent être formés afin que leur diamètre s’agrandisse à mesure qu’ils se rapprochent de la chambre de combustion principale 2.

Neuvième mode de réalisation
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du neuvième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué à l’aide de la . Le neuvième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 8. Dans le neuvième mode de réalisation, les orifices de liaison 21 sont formés sur la section de paroi de préchambre 22 qui forme saillie dans l’espace intérieur de la chambre de combustion principale 2. De plus, dans le neuvième mode de réalisation, la préchambre 20 est formée de sorte que le volume de la saillie de la section de paroi de préchambre 22 soit réduit par rapport au volume de la préchambre 20. Plus concrètement, si on sépare en deux espaces l’espace intérieur de la préchambre 20 selon l’un des plans S traversant l’espace intérieur de la préchambre 20 sans traverser la surface externe de la section de paroi de préchambre 22, et coupant orthogonalement la direction axiale de bougie DP, la préchambre 20 est formée de sorte que le volume de l’espace le plus proche de la chambre de combustion principale 2 parmi les deux espaces soit inférieur au volume de l’espace le plus éloigné de la chambre de combustion principale 2 parmi les deux espaces. Le plan S indiqué sur la n’est qu’un exemple de plan S traversant l’espace intérieur de la préchambre 20, sans traverser la surface externe de la section de paroi de préchambre 22, et orthogonal à la direction axiale de bougie DP. En outre, la surface externe de la section de paroi de préchambre 22 est la surface exposée à la chambre de combustion principale 2. La préchambre 20, formée de sorte que le volume de l’espace le plus proche de la chambre de combustion principale 2 parmi les deux espaces soit inférieur au volume de l’espace le plus éloigné de la chambre de combustion principale 2 parmi les deux espaces si on sépare en deux espaces l’espace intérieur de la préchambre 20 selon l’un des plans S traversant l’espace intérieur de la préchambre 20 sans traverser la surface externe de la section de paroi de préchambre 22 et coupant orthogonalement la direction axiale de bougie DP, signifie qu’elle n’est pas une préchambre 20 telle qu’elle est décrite ci-dessous. Cette préchambre 20 est telle qu’une relation décrite ci-dessous se forme concernant tous les plans traversant l’espace intérieur de la préchambre 20 sans traverser la surface externe de la section de paroi de préchambre 22 et coupant orthogonalement la direction axiale de bougie DP. Cette relation est telle que le volume de l’espace le plus proche de la chambre de combustion principale 2 parmi les deux espaces est égal ou supérieur au volume de l’espace le plus éloigné de la chambre de combustion principale 2 parmi les deux espaces, si on sépare en deux espaces l’espace intérieur de la préchambre 20 selon un plan.

Dixième mode de réalisation
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du dixième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué à l’aide de la . Le dixième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 9. Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du dixième mode de réalisation n’a pas de capteur de cliquetis. Le dispositif de commande 70 commande la bougie d'allumage de préchambre 23 afin d’allumer le mélange air-carburant à l’intérieur de la préchambre 20 avec un calage de l’allumage prédéterminé, en se basant sur la sortie du capteur de détection de l’état de fonctionnement 71 qui détecte l’état de fonctionnement du moteur à quatre temps à précombustion 1, et qui n’est pas un capteur de cliquetis.

Ici, le graphique de la est une partie des résultats des expériences menées par les présents inventeurs. Le CA50 sur l’axe horizontal de ce graphique représente l’angle de vilebrequin à 50% de fraction de masse brûlée, qui est l’angle de vilebrequin où 50% de la masse est brûlée. Ce graphique indique l’écart-type du pic de cliquetis KPa selon la variation du CA50, pour le moteur à quatre temps des exemples de réalisation 1 à 3 et l’exemple de comparaison 1. Le moteur thermique de l’exemple de comparaison 1 n’a pas de préchambre. Le moteur thermique des exemples de réalisation 1 et 2 a une chemise de refroidissement autour de la bougie d'allumage de préchambre. Le moteur thermique de l’exemple de réalisation 3 n’a pas de chemise de refroidissement autour de la bougie d'allumage de préchambre. Le moteur thermique de l’exemple de réalisation 1 et celui de l’exemple de réalisation 2 ont une configuration différente du groupe d'électrodes de la bougie d'allumage de préchambre. Le moteur thermique de l’exemple de réalisation 3 et celui de l’exemple de réalisation 1 ont la même configuration du groupe d'électrodes de la bougie d'allumage de préchambre. Dans les exemples de réalisation 1 à 3 et l’exemple de comparaison 1, les conditions d’expérience autres que celles susmentionnées sont identiques. La plage de fonctionnement du moteur thermique était une plage de régime moteur moyen avec une zone de charge élevée. La zone de charge élevée est la zone la plus élevée lorsque la zone de charge du moteur thermique est partagée en deux parties égales allant de la zone la plus faible à la zone la plus élevée. En outre, la plage de régime moteur moyen correspond aux deux plages intermédiaires lorsque le régime moteur est partagé en quatre parties égales allant de la plage la plus basse à la plage la plus élevée. Pour le moteur thermique de l’exemple de comparaison 1, qui ne possède pas de préchambre, l’écart-type du pic de cliquetis KPa augmente très brusquement à un moment donné, lorsque le calage de l’allumage est avancé, comme on peut le voir sur le graphique. En revanche, pour le moteur thermique des exemples de réalisation 1 à 3, qui possède une préchambre, il n’y a pas d’augmentation brusque de l’écart-type du pic de cliquetis KPa, mais une légère augmentation même si le calage de l’allumage est avancé. Les présents inventeurs ont découvert des tendances similaires avec d’autres conditions, par suite des expériences effectuées en changeant les conditions de charge et de régime moteur.

Onzième mode de réalisation
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du onzième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué ci-dessous. Le onzième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 10. Dans le onzième mode de réalisation, la totalité de la superficie de la coupe orthogonale à l’axe central C21 de chacun des orifices de liaison 21 est comprise entre 5,7 mm² et 7,6 mm².

Ici, le graphique de la est une partie des résultats des expériences menées par les présents inventeurs. Dans l'explication suivante, on désigne la superficie totale d’orifices comme la somme des superficies des coupes orthogonales à chaque axe central des orifices de liaison qui relient l’espace intérieur de la chambre de combustion principale et celui de la préchambre. La montre l’IMEPcov, qui est le taux de variation de la pression effective moyenne indiquée (IMEP) selon la variation du CA50, pour le moteur à quatre temps des exemples de réalisation 4 à 7 et des exemples de comparaison 2 à 4. La signification de CA50 est identique à l’explication donnée au dixième mode de réalisation. L’IMEP est la valeur du travail par cycle divisé par la cylindrée du moteur thermique. Plus les valeurs d’IMEPcov sont faibles, plus elles indiquent une grande stabilité de combustion. Les conditions d’expérience des exemples de réalisation 4 à 7 et des exemples de comparaison 2 à 4 sont identiques les unes des autres. Le moteur thermique de l’exemple de comparaison 2 n’a pas de préchambre. Le moteur thermique de l’exemple de comparaison 2 a une configuration identique au moteur thermique des exemples de réalisation 4 à 7 et des exemples de comparaison 3 et 4, à l’exception de la présence ou non de la préchambre. Le tableau 1 ci-dessous indique la superficie totale des orifices du moteur thermique des exemples de réalisation 4 à 7 et des exemples de comparaison 3 et 4. Le moteur thermique des exemples de réalisation 4 à 7 et des exemples de comparaison 3 et 4 a la même configuration les uns avec les autres, à l’exception des orifices de liaison.

Sur le graphique de la , l’exemple de comparaison 3, où la superficie totale des orifices est inférieure à 5,7 mm², et l’exemple de comparaison 4, où la superficie totale des orifices est supérieure à 7,6 mm², ont une stabilité de combustion partiellement plus basse que l’exemple de comparaison 2, où aucune préchambre n’est installée. En revanche, les exemples de réalisation 4 à 7, ayant une superficie totale des orifices comprise entre 5,7 mm² et 7,6 mm² ont une stabilité de combustion plus élevée que l’exemple de comparaison 2. Les exemples de réalisation 5 et 6, ayant une superficie totale des orifices supérieure à l’exemple de réalisation 4 mais inférieure à l’exemple de réalisation 7, ont une stabilité de combustion plus élevée que les exemples de réalisation 4 et 7. La stabilité de combustion des exemples de réalisation 4 et 7 est similaire. Pour cette raison, on comprend qu’il est préférable que la superficie totale des orifices soit comprise entre 5,7 mm² et 7,6 mm², d’après le graphique de la .

Douzième mode de réalisation
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du douzième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué ci-dessous. Le douzième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 11. Dans le douzième mode de réalisation, le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia est compris entre 1,0 et 1,2 mm, et le volume de la préchambre 20 est compris entre 328 mm³ et 802 mm³.

Ici, le graphique des figures 10(a) et 10(b) est une partie des résultats des expériences menées par les présents inventeurs. La (a) indique l’IMEPcov selon la variation du CA50, pour le moteur à quatre temps des exemples de réalisation 8 et 9 et des exemples de comparaison 5 et 6. Les conditions d’expérience des exemples de réalisation 8 et 9 et des exemples de comparaison 5 et 6 sont identiques les unes des autres. Le moteur thermique de l’exemple de comparaison 5 n’a pas de préchambre. Le moteur thermique de l’exemple de comparaison 5 a une configuration identique au moteur thermique des exemples de réalisation 8 et 9 et de l’exemple de comparaison 6, à l’exception de la présence ou non de la préchambre. Le tableau 2 ci-dessous indique le volume de la préchambre du moteur thermique des exemples de réalisation 8 et 9 et de l’exemple de comparaison 6. Le moteur thermique des exemples de réalisation 8 et 9 et de l’exemple de comparaison 6 a la même configuration les uns avec les autres, à l’exception de la préchambre. Le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia du moteur thermique des exemples de réalisation 8 et 9 et de l’exemple de comparaison 6 est identique les uns avec les autres, et est compris entre 1,0 mm et 1,2 mm. Sur le graphique de la (a), l’exemple de comparaison 6, où le volume de la préchambre est supérieur à 802 mm³, a une stabilité de combustion plus basse que l’exemple de comparaison 5, où aucune préchambre n’est installée. La stabilité de combustion de l’exemple de réalisation 9, dont le volume de préchambre est de 802 mm³, est similaire à l’exemple de comparaison 5, où aucune préchambre n’est installée. L’exemple de réalisation 8, où le volume de préchambre est inférieur à 802 mm³, a une stabilité de combustion plus élevée que l’exemple de réalisation 9 et l’exemple de comparaison 5.

La (b) indique l’IMEPcov selon la variation du régime moteur, pour le moteur à quatre temps des exemples de réalisation 10 à 12 et de l’exemple de comparaison 7. Les conditions d’expérience des exemples de réalisation 10 à 12 et de l’exemple de comparaison 7 sont identiques les unes des autres. Le moteur thermique de l’exemple de comparaison 7 n’a pas de préchambre. Le tableau 3 ci-dessous indique le volume de la préchambre du moteur thermique des exemples de réalisation 10 à 12. Le moteur thermique des exemples de réalisation 10 à 12 a la même configuration les uns avec les autres, à l’exception de la préchambre. En outre, le volume de la préchambre de l’exemple de réalisation 10 a pour valeur 329 mm³ sur le tableau 3, mais sa valeur plus exacte est 328,7 mm³. Le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia du moteur thermique des exemples de réalisation 10 à 12 et de l’exemple de comparaison 7 est égal à 1,2 mm. De manière générale, la réduction du volume de la préchambre a des contraintes structurelles. 328,7 mm³, qui est la valeur du volume de la préchambre de l’exemple de réalisation 10, est la valeur minimale du volume de la préchambre déterminée par les contraintes structurelles. Comme on peut le voir sur le graphique de la (b), la stabilité de combustion ne change pas beaucoup, même si on réduit le volume de la préchambre à la valeur minimale de volume de la préchambre déterminée par les contraintes structurelles.

D’après les graphiques des figures 10(a) et 10(b), si le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia est compris entre 1,0 mm et 1,2 mm, on peut en déduire qu’il est préférable que le volume de la préchambre soit entre 328 mm³ et 802 mm³.

Treizième mode de réalisation
Le moteur à quatre temps à précombustion 1 du treizième mode de réalisation de la présente invention sera expliqué ci-dessous. Le treizième mode de réalisation a au moins une configuration parmi les modes de réalisation 1 à 11. Dans le treizième mode de réalisation, le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia est supérieur à 1,2 mm et inférieur ou égal à 1, 4 mm, et le volume de la préchambre 20 est compris entre 328 mm³ et 1151 mm³.

Ici, le graphique de la est une partie des résultats des expériences menées par les présents inventeurs. La indique l’IMEPcov selon la variation du CA50, pour le moteur à quatre temps des exemples de réalisation 13 à 19 et de l’exemple de comparaison 8. Les conditions d’expérience des exemples de réalisation 13 à 19 et de l’exemple de comparaison 8 sont identiques les unes des autres. Le moteur thermique de l’exemple de comparaison 8 n’a pas de préchambre. Le moteur thermique de l’exemple de comparaison 8 a une configuration identique au moteur thermique des exemples de réalisation 13 à 19, à l’exception de la présence ou non de la préchambre. Le tableau 4 ci-dessous indique le volume de la préchambre du moteur thermique des exemples de réalisation 13 à 19. Le moteur thermique des exemples de réalisation 13 à 19 a la même configuration les uns avec les autres, à l’exception de la préchambre. Le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia du moteur thermique des exemples de réalisation 13 à 19 est identique les uns avec les autres, et est supérieur à 1,2 mm et inférieur ou égal à 1,4 mm. De manière générale, l’augmentation du volume de la préchambre a des contraintes structurelles. 1151 mm³, qui est la valeur du volume de la préchambre de l’exemple de réalisation 19, est la valeur maximale du volume de la préchambre déterminée par les contraintes structurelles. Sur le graphique de la , les exemples de réalisation 13 à 19 ont une stabilité de combustion plus élevée que l’exemple de comparaison 8, où aucune préchambre n’est installée.

Bien que les résultats des essais soient omis, la stabilité de combustion du moteur thermique, dont le volume de la préchambre est la valeur minimale déterminée par les contraintes structurelles, soit 328,7 mm³, est plus élevée que la stabilité de combustion du moteur thermique n’ayant pas de préchambre, même si le diamètre minimal du premier orifice 21ia est supérieur à 1,2 mm et inférieur ou égal à 1,4 mm. Pour cette raison, d’après le graphique de la , si le diamètre minimal du premier orifice d’admission 21ia est supérieur à 1,2 mm et inférieur ou égal à 1,4mm, on peut en déduire qu’il est préférable que le volume de la préchambre soit entre 328 mm³ et 1151 mm³.

La présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-dessus, et peut être modifiée de diverses façons dans la mesure de ce qui est écrit dans la portée de l’invention. Par exemple, les orifices de liaison peuvent être formés sur la section de paroi de préchambre qui ne forme pas saillie dans l’espace intérieur de la chambre de combustion principale. Le moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention peut avoir un compresseur de suralimentation ou un turbocompresseur. Le moteur à quatre temps à précombustion peut avoir un injecteur de carburant de chambre de combustion principale qui injecte le carburant à l’intérieur de la chambre de combustion principale. Le taux de compression du moteur à quatre temps à précombustion de la présente invention peut être inférieur à 11.

Signes de référence
1 : Moteur à quatre temps à précombustion
2 : Chambre de combustion principale
3 : Bouche d’admission
4 : Bouche d’échappement
3a : Première bouche d’admission
5 : Passage d’admission
6 : Passage d’échappement
7 : Valve d’étranglement
8 : Injecteur d’admission
10 : Culasse
11 : Trou cylindrique
13 : Soupape d’admission
14 : Tête de soupape
20 : Préchambre
21 : Orifices de liaison
21ia : Premier orifice d’admission
21i : Orifice d’admission
21ie : Orifice d'échappement
22 : Section de paroi de préchambre
23 : Bougie d'allumage de préchambre
70 : Dispositif de commande
71 : Capteur de détection d’état de fonctionnement
C3a : Centre de la première bouche d’admission
C11 : Axe central du trou cylindrique
C21 : Axe central des orifices de liaison
C21ia : Axe central du premier orifice d’admission
C23 : Axe central de la bougie d'allumage de préchambre
DP : Direction axiale de bougie
H21 : Ligne directrice
L1 : Longueur de l’espace intérieur de la préchambre sur la direction axiale de bougie
L2 : Longueur maximale de l’espace intérieur de la préchambre sur la direction orthogonale à la direction axiale de bougie
L3, L4 : Distance la plus courte
LSa : Segment
S : Plan
θ : Angle

Claims

Moteur à quatre temps à précombustion (1) comprenant :
- une chambre de combustion principale (2) ayant au moins une bouche d’admission (3) reliée à un passage d'admission (5) et au moins une bouche d’échappement (4) reliée à un passage d’échappement (6) ;
- une valve d’étranglement (7) ajustant la quantité d’air qui traverse le passage d’admission (5) et qui est admise dans la chambre de combustion principale (2) ;
- un injecteur d’admission (8) injectant à l’intérieur du passage d’admission (5) un carburant liquide, ledit carburant liquide étant un carburant à essence, un carburant à base d’alcool, ou un mélange de carburant à essence et de carburant à base d’alcool ;
- une préchambre (20) dont le volume est plus petit qu’un volume de la chambre de combustion principale (2), et un espace intérieur de la préchambre (20) communique avec celui de la chambre de combustion principale (2) via des orifices de liaison (21), et dans laquelle (20) une partie d’une bougie d'allumage de préchambre (23) est exposée dans l’espace intérieur de la préchambre (20) ;
- un dispositif de commande (70) commandant l’injecteur d’admission (8) et la bougie d'allumage de préchambre (23) ;
le moteur à quatre temps à précombustion (1) étant caractérisé en ce que :
(a) le dispositif de commande (70) commande l’injecteur d’admission (8) sur au moins une partie d’une zone de charge faible où un angle d’ouverture de ladite valve d’étranglement (7) est faible, afin que l’injection du carburant liquide se termine avant un point intermédiaire entre un point mort haut d’échappement et un point mort bas d’admission, et qu’un mélange air-carburant, mélangé dans le passage d’admission (5) et la chambre de combustion principale (2), soit un premier rapport air/carburant, pouvant être traité dans un catalyseur à trois voies après combustion, ou un deuxième rapport air/carburant plus riche que ledit premier rapport air/carburant ;
(b) le moteur à quatre temps à précombustion (1) ne comprenant ni injecteur de précombustion, qui injecterait le carburant dans ladite préchambre (20), ni dispositif d’aide à l’allumage, qui aiderait à l’allumage du mélange air-carburant dans la préchambre (20) ou la chambre de combustion principale (2) ; et
(c) pour s’affranchir du rapport de l’aire d’une surface interne de ladite préchambre (20) sur le volume de ladite préchambre (20), ladite préchambre (20) :
(i) est formée sans protubérance sur la surface interne de la préchambre (20) à l’exception de ladite bougie d'allumage de préchambre (23), et
(ii) est formée de sorte que la plus grande longueur, parmi une longueur (L1) de l’espace intérieur de ladite préchambre (20) s’étendant selon une direction axiale de bougie (DP) parallèlement à un axe central (C23) de la bougie d'allumage de préchambre (23) et une longueur maximale (L2) de l’espace intérieur de la préchambre (20) orthogonale à la direction axiale de bougie (DP), soit plus petite que le double de la plus petite longueur ; et
(d) de manière à ce que ledit carburant liquide injecté dans le passage d’admission (5) puisse s’introduire facilement dans la préchambre (20) en traversant un premier orifice d’admission (21ia), qui est un orifice (21ia) parmi les orifices de liaison (21), depuis une première bouche d’admission (3a), ladite première bouche d’admission (3a) étant comprise dans la au moins une bouche d’admission (3),
ledit premier orifice d’admission (21ia) est formé de sorte que:
(i) un angle θ, formé par un segment (LSa) reliant l’axe central (C23) de ladite bougie d'allumage de préchambre (23) et le centre (C3a) de ladite première bouche d’admission (3a) avec un axe central (C21ia) du premier orifice d’admission (21ia) soit compris entre -17° < θ < 17°selon une vue dans ladite direction axiale de bougie (DP), et
(ii) l’axe central (C21ia) du premier orifice d’admission (21ia) passe entre une tête de soupape (14) d’une soupape d’admission (13) et la première bouche d’admission (3a) lors d’une ouverture de la soupape d’admission (13), la soupape d’admission (13) ouvrant et fermant la première bouche d’admission (3a), selon une vue dans un plan de coupe incluant l’axe central (C21ia) du premier orifice d’admission (21ia) et qui est parallèle à un axe central (C11) d’un trou cylindrique (11), ledit trou cylindrique (11) formant la chambre de combustion principale (2).
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon la revendication 1 et ayant pour caractéristique le fait que les orifices de liaison (21) sont formés de sorte que l’axe central (C21ia) du premier orifice d’admission (21ia) ne coïncide pas avec l’axe central (C21) d’un quelconque autre orifice de liaison (21) qui ne soit pas ledit premier orifice d’admission (21ia) parmi lesdits orifices de liaison (21), selon une vue dans ladite direction axiale de bougie (DP) et dans la direction orthogonale à la fois au plan incluant l’axe central (C21ia) du premier orifice d’admission (21ia) et à l’axe central (C11) du trou cylindrique (11), de sorte que ledit carburant liquide introduit dans la préchambre (20) en traversant le premier orifice d’admission (21ia) soit moins facilement évacuable par les orifices de liaison (21).
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon la revendication 1 ou 2 et ayant les caractéristiques suivantes :
en définissant une ligne directrice (H21) des orifices de liaison (21) comme une demi-droite qui se superposerait à l’axe central (C21) des orifices de liaison (21) et qui s’étendrait depuis les orifices de liaison (21) en direction de la chambre de combustion principale (2) sans traverser l’espace intérieur de la préchambre (20),
les orifices d’admission (21i), étant des orifices (21i) parmi les orifices de liaison (21), comprennent ledit premier orifice d’admission (21ia) et ont chacun une ligne directrice (H21) qui est agencée telle que la distance la plus courte (L3) entre la ligne directrice (H21) et la au moins une bouche d’admission (3) selon une direction circonférentielle autour de l’axe central (C23) de ladite bougie d'allumage de préchambre (23) est plus courte que la distance la plus courte (L4) entre la ligne directrice (H21) et la au moins une bouche d’échappement (4) selon une direction circonférentielle autour de l’axe central (C23) de ladite bougie d'allumage de préchambre (23), selon une vue dans la direction axiale de bougie (DP) ; et
les orifices d’échappement (21e), étant des orifices (21e) parmi les orifices de liaison (21), ont chacun une ligne directrice (H21) qui est agencée telle que la distance la plus courte (L4) entre la ligne directrice (H21) et la au moins une bouche d’échappement (4) selon une direction circonférentielle autour de l’axe central (C23) de ladite bougie d'allumage de préchambre (23) est plus courte que la distance la plus courte (L3) entre la ligne directrice (H21) et la au moins une bouche d’admission (3) selon une direction circonférentielle autour de l’axe central (C23) de ladite bougie d'allumage de préchambre (23), selon une vue dans la direction axiale de bougie (DP), et le nombre des orifices d’admission (21i) est inférieur au nombre des orifices d’échappement (21e).
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon l’une des revendications 1 à 3 et ayant les caractéristiques suivantes :
en définissant une ligne directrice (H21) des orifices de liaison (21) comme une demi-droite qui se superposerait à l’axe central (C21) des orifices de liaison (21) et qui s’étendrait depuis ces orifices de liaison (21) en direction de la chambre de combustion principale (2) sans traverser l’espace intérieur de la préchambre (20),
les orifices d’échappement (21e), étant des orifices (21e) parmi les orifices de liaison (21), ont chacun une ligne directrice (H21) qui est agencée telle que la distance la plus courte (L4) entre la ligne directrice (H21) et la au moins une bouche d’échappement (4) selon une direction circonférentielle autour de l’axe central (C23) de ladite bougie d'allumage de préchambre (23) est plus courte que la distance la plus courte (L3) entre la ligne direction (H21) et la au moins une bouche d’admission (3) selon une direction circonférentielle autour de l’axe central (C23) de ladite bougie d'allumage de préchambre (23), selon une vue dans la direction axiale de bougie (DP), et le plus petit diamètre du premier orifice d’admission (21ia) est plus grand que le plus grand diamètre des orifices d’échappement (21e).
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon l’une des revendications 1 à 4 et ayant les caractéristiques suivantes :
en définissant une ligne directrice (H21) des orifices de liaison (21) comme une demi-droite qui se superposerait à l’axe central (C21) des orifices de liaison (21) et qui s’étendrait depuis les orifices de liaison (21) en direction de la chambre de combustion principale (2) sans traverser l’espace intérieur de la préchambre (20),
les orifices d’échappement (21e), étant des orifices (21e) parmi les orifices de liaison (21), ont chacun une ligne directrice (H21) agencée telle que la distance la plus courte (L4) entre la ligne directrice (H21) et la au moins une bouche d’échappement (4) selon une direction circonférentielle autour de l’axe central (C23) de ladite bougie d'allumage de préchambre (23) est plus courte que la distance la plus courte (L3) entre la ligne directrice (H21) et la au moins une bouche d’admission (3) selon une direction circonférentielle autour de l’axe central (C23) de ladite bougie d'allumage de préchambre (23), selon une vue dans la direction axiale de bougie (DP), et
ledit premier orifice d’admission (21ia) est formé de sorte que le diamètre dudit premier trou d'entrée (21a) augmente le long de son axe central en direction de la chambre de combustion principale (2), et
lesdits orifices d’échappement (21e) sont formés de sorte que leur diamètre n'augmente pas le long de leur axe central en direction de la chambre de combustion principale (2).
Le moteur à quatre temps à précombustion selon l’une des revendications 1 à 5, dont la totalité de la superficie d’une coupe orthogonale à l’axe central de chacun desdits orifices de liaison (21) est comprise entre 5,7 mm² et 7,6 mm² inclus.
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dont un diamètre minimal du premier orifice d’admission (21ia) est compris entre 1,0 mm et 1,2 mm inclus, et un volume de ladite préchambre (20) est compris entre 328 mm³ et 802 mm³ inclus.
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dont un diamètre minimal du premier orifice d’admission (21ia) est supérieur à 1,2 mm et est inférieur ou égal à 1,4 mm, et un volume de ladite préchambre (20) est compris entre 328 mm³ et 1151 mm³ inclus.
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon l’une des revendications 1 à 8 et ayant les caractéristiques suivantes :
- les orifices de liaison (21) sont formés sur une section de paroi de préchambre (22), la section de paroi de préchambre (22) faisant saillie dans l’espace intérieur de la chambre de combustion principale (2) ;
- en séparant en deux espaces l’espace intérieur de la préchambre (20) selon l’un des plans (S) traversant l’espace intérieur de ladite préchambre (20) sans traverser la surface externe de ladite section de paroi de préchambre (22), et coupant orthogonalement ladite direction axiale de bougie (DP),
ladite préchambre (20) est formée de sorte que le volume de l’espace le plus proche de la chambre de combustion principale (2) parmi lesdits deux espaces soit inférieur au volume de l’espace le plus éloigné de ladite chambre de combustion principale (2) parmi lesdits deux espaces.
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon l’une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu’il ne comprend pas de capteur de cliquetis ;
et que le dispositif de commande (70) commande la bougie d'allumage de préchambre (23) de manière à allumer le mélange air-carburant à l’intérieur de la préchambre (20) à un moment d’allumage prédéterminé, en se basant sur un signal de sortie d’un capteur de détection de l’état de fonctionnement (71) qui détecte l’état de fonctionnement dudit moteur à quatre temps à précombustion (1), et qui ne soit pas un capteur de cliquetis.
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon l’une des revendications 1 à 10 et ayant pour caractéristique de n’avoir ni compresseur de suralimentation, ni turbocompresseur.
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon l’une des revendications 1 à 11 et ayant pour caractéristique l’absence d’injecteur de carburant de chambre de combustion principale (2), qui injecterait le carburant à l’intérieur de ladite chambre de combustion principale (2).
Le moteur à quatre temps à précombustion (1) selon l’une des revendications 1 à 12 et ayant pour caractéristique un taux de compression dudit moteur à quatre temps à précombustion (1) supérieur ou égal à 11.