WO1994001663A1 - Procede et dispositif d'alimentation d'un cylindre de moteur a combustion interne a deux temps - Google Patents

Procede et dispositif d'alimentation d'un cylindre de moteur a combustion interne a deux temps Download PDF

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    • F02B25/22—Means for reducing the mixing of charge and combustion residues or for preventing escape of fresh charge through outlet ports not provided for in, or of interest apart from, subgroups F02B25/02 - F02B25/18 by forming air cushion between charge and combustion residues
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/06—After-charging, i.e. supplementary charging after scavenging
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the fresh gas supply line may consist of a single branch, or may alternatively comprise several branches, including at least one branch comprising a light which cooperates with the through-hole of the skirt of the piston, and at least one other branch which opens into the cylinder at a height close to or greater than that of the light d 'exhaust.
  • the buffer volume of fresh gas has a large capacity, in particular of the order of two to ten times the displacement.
  • the invention also applies to cases where the engine comprises a plurality of cylinders.
  • the buffer volume of fresh gas is pooled between several cylinders, while being supplied by the pump casings of - JS cylinders.
  • the buffer volume of a cylinder is constituted by the casing of the neighboring cylinder, the delayed introduction of fresh gas into these cylinders being further organized with a certain phase shift from one cylinder to another. This other variant will be particularly applicable to the cases of star motors and oscillating barrel motors.
  • FIG. 1 illustrates in section a two-stroke engine cylinder equipped with a supply system according to the invention (the crankshaft and the associated connecting rod have not been shown to simplify the representation), with a volume- buffer which is here mounted in derivation of a supply pipe equipped with a carburetion device, and a shutter by non-return valve controlled by the pressure variations generated by the movement of the piston;
  • FIGS. 2 and 3 are two diagrams showing the evolution of the different masses transferred as a function of the position of the piston, respectively with a supply organized in accordance with a conventional design and with a supply organized in accordance with the invention with • a arrangement according to Figure 1;
  • FIG. 8 illustrates in section another variant incorporating the closing principle of Figure 5, but with a supply line constituted by a single branch;
  • FIGS. 9 and 10 are two diagrammatic views illustrating two neighboring cylinders of a multi-cylinder engine, each cylinder of which can be supplied in accordance with the invention, respectively with a buffer volume common to two cylinders, and with a buffer volume of a cylinder which is constituted by the casing of the neighboring cylinder.
  • FIG. 1 illustrates a two-stroke engine 10, the cylinder of which is equipped with a supply system according to the invention.
  • a motor housing there is a motor housing, the upper part 11.1 of which carries a cylinder head 12 in order to define a cylinder 13, and the lower part 11.2 of which defines a pump housing 14 through which the crankshaft passes (not shown here).
  • the upper part 11.1 comprises an exhaust channel 16 opening out through an escape light 17 into the cylinder 13.
  • the engine illustrated also includes sweeping transfers making it possible to inject fresh air from the cylinder into the cylinder 13.
  • pump housing 14 with in this case a rear transfer (the qualifier "rear” given in relation to the arrangement of the exhaust light 17) which opens out through a light 21, and two lateral transfers 18 (only one is visible in the section of FIG.
  • the cylinder head 12 is equipped with a conventional type ignition means, which in this case is a spark plug 27.
  • the engine comprises also an air intake pipe 22, fitted with a throttle valve 23, this fresh air intake pipe opening out through an admission opening 24 in the pump housing 14; the discharge of air from the pump housing 14 into the pipe 22 is prohibited by a valve non-return valve 25 controlled by the pressure variations generated by the movement of the piston 15 of the engine, which valve rests on its reed 33 at the time of air intake.
  • the seal during closing is ensured by a seal 26.
  • the penetration of the burnt gases, during the backwashing, into the supply line 40 is limited to a portion of the latter delimited by the associated lumen 41, and by a buffer volume 42 of fresh gas forming a pressure reserve, which is in permanent communication with this pipe 40 and in closable communication with the pump housing 14, and the introduction of fresh gas into the cylinder 13 by this pipe is subsequently delayed and then substantially extended until the exhaust port 17 closes thanks to the aforementioned pressure reserve.
  • the assembly constituted by the buffer volume 42 and the supply pipe 40 thus constitutes a delay circuit.
  • the supply line 40 is equipped with a carburetion device 43 of conventional type: the penetration of the burnt gases is then limited to a portion of the supply line 40 which is delimited by the associated light 41 and by this carburetion device 43. In this case, there is, during feeding, fresh mixture downstream of the carburetion device 43.
  • a carburetion device 43 of conventional type: the penetration of the burnt gases is then limited to a portion of the supply line 40 which is delimited by the associated light 41 and by this carburetion device 43.
  • it is however possible to arrange such a device of carburation not between the cylinder and the buffer volume as shown in Figure 1, but between the pump housing and the buffer volume. In such a case, the penetration of the burnt gases during the counter-sweep will then be limited to a portion of the supply line which is delimited by the lumen 41 and by the buffer volume 42 of fresh gas.
  • FIG. 1 has only one fresh gas supply pipe 40, but this is only an example.
  • the engine can in fact be equipped with a plurality of such fresh gas supply pipes, in which case each pipe will be in communication with a buffer volume of fresh gas forming a reserve of pressure.
  • the pipe 40 for supplying fresh gas is in direct communication with the buffer volume 42 of fresh gas forming a pressure reserve.
  • This buffer volume 42 is also in communication with the pump casing 14 associated with the cylinder, but this communication can be closed by an associated closure means, here produced in the form of a non-return valve 29.
  • the supply line for fresh mixture is also sufficiently long and narrow, on the one hand to prevent the penetration of the burnt gases.
  • the buffer volume 42 during the counter-sweep, or in the carburetion device 43 when this device is arranged between the buffer volume and the cylinder (which is the case in the embodiment illustrated in FIG. 1) and on the other hand to avoid mixing of the burnt gases with the fresh gases.
  • the light 41 for supplying fresh gas is here arranged at a height close to or greater than that of the exhaust light 17, so as to have an open period close to or longer.
  • the buffer volume 42 and the associated shutter valve 29 the supply of fresh gas to the pipe or pipes 40 for admission to the cylinder is carried out with a relatively constant pressure and of a level close to that of the pressure in the cylinder when the lights close. This then makes it possible to extend the introduction of fresh gases into the cylinder, while moderating their rate of introduction at the start of the sweep.
  • the closable communication thanks to the presence of the non-return valve 29, between the buffer volume and the pump housing makes it possible to prevent the backflow of fresh gases between the buffer volume and the pump housing.
  • the light 41 of supply in fresh mixture at a height close to or greater than that of the exhaust light 17, it is possible, by using the counter-scanning, to create a significant delay in the introduction. of the air and fuel mixture in the cylinder. The same result would be obtained by notching the piston 15 at the level of this supply lumen 41 (variant not shown).
  • FIGS. 2 and 3 diagrams giving the evolution of the different masses transferred as a function of the position of the piston, with respectively a supply organized in accordance with a classi ⁇ as (diagram of FIG. 2), and a supply organized in accordance with the invention, with an arrangement according to the figure 1 (diagram of figure 3).
  • FIG. 2 three curves are thus distinguished giving the evolution of the masses (cumulative) transferred from a top dead center position (TDC) to another top dead center position.
  • TDC top dead center position
  • the succession of openings and closings of the lights is carried out as follows: after the top dead center TDC, there is successively the opening of the exhaust light (OE), the opening of the conventional type transfer light (OT), the bottom dead center (PMB), the closing of the conventional type transfer light (FT), the closing of the exhaust light (FE), and finally a new point dead high TDC.
  • the abscissa line of the diagram thus corresponds to the angle of the crankshaft.
  • the three curves illustrated here represent the variations of the masses transferred (accumulated masses) respectively at the admission of the pump housing (curve MC), in the transfers of conventional type (curve MTC), and in the exhaust pipe (curve ME ).
  • the MTC curve shows a portion of counter-scanning CB which is extremely reduced, up to the point denoted A, and above all shows that the maximum of transferred mass, at the point denoted B, can occur after the bottom dead center PMB.
  • the gap t. at this point B and the closing of the exhaust light FE shows that there is a significant period of time during which the fresh gases can reach this exhaust light, with the harmful consequences already mentioned in the introduction of the description.
  • FIG. 3 illustrates a similar diagram, with a supply organized in accordance with the invention.
  • T or TC transfers of the conventional type
  • TR delay transfer
  • the supply line associated with this counter-sweep is arranged with a dimension sufficient to prevent the penetration of the burnt gases into the buffer volume during the counter-sweep (or in the carburetion device when such a device is arranged between the buffer volume and the outlet of this pipe), and to avoid their mixing with the fresh gases.
  • a long and narrow supply line will therefore be chosen, as well as a buffer volume of fresh gas having a large capacity, in particular of the order of two to ten times the engine displacement. Thanks to this large capacity of the buffer volume, its pressure varies little during filling or emptying, and this pressure is greater the greater the maximum pressure of the pump housing.
  • the admission of fresh gases into the cylinder can then be extended until the closing lights of the delay transfers are closed (point B 'is located practically at the level from the instant of closing FTR) and therefore until the closing of the exhaust light (FE) or slightly beyond.
  • this carburetion device When a carburetion device is placed between the buffer volume and the cylinder, as illustrated in FIG. 1, it will be preferable to arrange this carburetion device substantially equidistant from the light 41 for admission to the cylinder and the orifice for communication with the buffer volume 42, in order to prevent the burnt gases from reaching the carburetor during the counter-sweep fresh gas carbides at the buffer volume.
  • the delay transfer (s) allow, by being associated with conventional transfers ensuring the delivery of fresh air to the cylinder, a stratification of fresh mixture / fresh air / gas burned in the cylinder, which results in generally poor combustion and limits the production of pollutants, while giving the engine a good tolerance for differences in richness and differences in fuel quality.
  • the sweeping can thus be organized so as to form a separating layer between the exhaust lumen and the lumen (s) supplying fresh mixture from which the burnt gases emerge from the counter-sweep, then the fresh mixture, when the in the buffer volume 42 becomes greater than that of the cylinder.
  • these sweeping transfers 18 are advantageously arranged laterally, while the or the pipes 40 supplying fresh mixture open into the cylinder at the level of lights which are arranged opposite the exhaust port 17, these transfers 18 opening into the cylinder through a port 19 which has a height less than that of the lumen 41 of the supply line for fresh mixture.
  • FIG. 4a to 4d there is shown a two-stroke engine whose power is arranged according to the invention, for different angular posi ⁇ tions • the crankshaft, in particular so as to illustrate the limited-scan against ( Figure 4b) and the stratification in the cylinder ( Figure 4c).
  • the lateral transfer 18 shown here ends at the top with an essentially circumferential lumen 19, which is lower in level than that of the exhaust lumen 17 of the associated channel *, and of the intake lumen 41 associated with the supply line. supply 40.
  • the passage opening 28 allowing the exit of the fresh air contained in the pump housing 14, this fresh air being admitted by a pipe 22 equipped in a known manner in itself, an intake check valve 25. It will also be noted the presence, on this portion of pipe 22, of a device for lubricating the fresh air 34.
  • the fresh air leaving the pump housing arrives here directly in a carburetor 43, before entering, via a non-return valve 29, into the buffer volume 42 of fresh mixture forming a pressure reserve.
  • reference 45 is volume of burnt gas concerned which has entered the pipe 40, up to a zone 46 which is located in front of the volume-buffer of fresh mixture.
  • the piston 15 has uncovered the lateral sweeping transfers (light 19), and the fresh air coming from these sweep the cylinder 13, and constitutes a separating layer 50 between on the one hand the exhaust, and on the other hand the supply transfer from which the burnt gases emerge from the counter-sweep, then finally the fresh mixture, when the pressure in the buffer volume 42 becomes greater than that of the cylinder.
  • the fresh air and, a little later, the fresh mixture expels a good part of the burnt gases from the cylinder.
  • Fresh air is transferred from the pump housing 14 to the cylinder 13 through the scanning channels 18.
  • the pressure drop in the pump housing 14 does not, however, affect the pressure of the buffer volume 42 thanks to the check valve. - associated return 29.
  • FIG. 4d which corresponds to the admission of fresh air into the casing (with an opening of the intake valve 25), the volume increases in the pump casing, the pressure decreasing in this crankcase, so that the filling with fresh air outside.
  • the fresh gas supply line comprises two branches 40.1 and 40.2 which both open into the fresh gas buffer volume 42.
  • branch 40.2 which opens into the pump housing 14 at level d a supply light 28, in front of which the aforementioned through-light 45 passes when the piston is at the corresponding height, which corresponds to an instant of communication between the buffer volume 42 and the pump housing 14.
  • the other branch 40.1 opens for its part at a light 41 in the cylinder 13, which light is close to or greater than that of the exhaust light 17.
  • the counter-scanning (illustrated by the double arrow) is effected by this light 41 when the latter is discovered on the descent of the piston 15.
  • a branch 40.2 which is a rear branch, and two lateral branches 40.1, so that the delay circuit thus produced comprises three c anal.
  • the light 45 formed in the skirt 44 of the piston must be positioned precisely, so that the arrangement of the operating cycle is optimal.
  • FIG. 8 A variant of the arrangement of FIG. 5 has been illustrated in FIG. 8, which differs therefrom by the arrangement of the delay pipeline.
  • This delay line 40 is in this case single branch, and there is shown the carburetion device 43 which the team. Lights 28 and 41 are then the same.
  • the closable communication is carried out as before by the skirt of the piston which has a through light.
  • a disc or a controlled rotary distributor can be provided ( variant not shown here) with a control by the rotation of the crankshaft, which allows in particular to have an asymmetrical opening more advantageous than the symmetrical opening obtained with the piston skirt, this disc or this distributor being able to be the one which used to distribute the housing.
  • the buffer volume 42 of fresh gas is pooled between several cylinders, in this case two adjacent cylinders, while being supplied by the pump casings 14 of these cylinders. Two delay pipes 40 then leave this buffer volume 42, and emerge at a light 41 in the two cylinders concerned.
  • the view of the figure 9 is very schematic: in particular, this view does not show the valves which are necessarily provided between the casings 14 of the cylinders and the common buffer volume 42 (at the level of the curved links not referenced).
  • the buffer volume 42 of a cylinder is constituted by the casing of the neighboring cylinder, and the delayed introduction of fresh gas into these cylinders is organized with a certain phase shift from one cylinder to the other.
  • the adjacent casing serves as a buffer volume, which simplifies the production with respect to the pre-dent structure shown diagrammatically in FIG. 9.

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Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif d'alimentation d'un cylindre de moteur à combustion interne à deux temps, ce cylindre comportant une canalisation d'alimentation en gaz frais qui est le siège d'un contre-balayage par les gaz brûlés. Conformément à l'invention, la pénétration des gaz brûlés lors du contre-balayage, dans la canalisation d'alimentation (40) est limitée à une portion de celle-ci délimitée par la lumière associée (41), et par un volume-tampon (42) de gaz frais formant réserve de pression, qui est en communication permanente avec cette canalisation et en communication obturable avec le carter-pompe (14), et l'introduction de gaz frais dans le cylindre (13) par cette canalisation est subséquemment retardée, puis prolongée sensiblement jusqu'à la fermeture de la lumière d'échappement (17) grâce à la réserve de pression précitée.

Description

Procédé et dispositif d'alimentation d'un cylindre de moteur à combustion interne à deux temps.
L'invention concerne l'alimentation d'un cylindre de moteur à combustion interne à deux temps, compor- tant au moins une lumière associée à une canalisation d'alimentation en mélange frais et une lumière d'échappement des gaz brûlés.
On rencontre couramment des moteurs à deux temps équipés de conduits qui débouchent par des lumières dans le cylindre, pour assurer l'admission de gaz frais (en général mélange air-carburant) et l'échappement des gaz brûlés. La distribution est alors assurée par le piston qui obture ou découvre ces lumières lors de sa course. La lumière d'échappement est en général décc ^erte avant la ou les lumières d'alimentation, et elle est obturée après l'obtura¬ tion de cette ou ces dernières. Le carter du moteur, souvent dénommé carter-pompe du fait de la fonction qu'il assure, permet ainsi de réaliser un balayage des gaz brûlés par les gaz frais introduits sous pression dans le cylindre. On obtient alors un "piston" fluide, qui est en fait d'autant moins parfait que les charges sont importantes : en effet, une quantité importante de gaz frais peut passer directement à l'échappement, et la fermeture tardive de la lumière d'échappement accentue encore le phénomène. De ce fait, lorsque ces gaz frais sont constitués d'air et de carburant, une quantité importante de carburant est perdue à 1'échappe- nent, d'où il s'ensuit une forte dégradation du rendement du moteur et une pollution importante de l'atmosphère par les hydrocarbures qui sont présents dans les gaz d'échappement. Les spécialistes ont donc cherché des solutions pour éviter que le carburant présent dans le mélange frais arrive à la lumière d'échappement avant la fermeture de celle-ci. Ce problème est difficile à résoudre, car, avec ce type de moteur, le transvasement des gaz frais est presque terminé lorsque le piston arrive au point mort bas : de ce fait, pendant le temps d'ouverture restant, les gaz frais peuvent (sous l'effet de leur énergie cinétique) parvenir à la lumière d'échappement et être ainsi perdus.
On a proposé d'allonger le trajet du mélange frais en organisant un balayage en boucle ou en cloche, mais cette solution est peu efficace dans la mesure où il existe encore des courts-circuits de mélange frais issus des trans¬ ferts concernés (canaux d'admission au cylindre en communica¬ tion avec le carter-pompe), qui sont proches de la lumière d'échappement, vers cet échappement.
Depuis une vingtaine d'années, on a proposé de stratifier l'apport de mélange frais en agençant la ou les canalisations correspondantes loin de l'échappement, d'autres canaux pouvant apporter des gaz non carbures. La carburation peut ainsi se faire par injection semi-directe, à basse pression, dans une canalisation débouchant face à 1 ' échappe- ment. Cependant, cette injection est effectuée lorsque le piston est proche du point mort bas dans de l'air qui n'est plus animé d'une très grande vitesse, ce qui est défavorable pour la pulvérisation et le mélange. De plus, cette solution est relativement coûteuse. En variante, on a également proposé de prévoir des entrées séparées dans le carter-pompe, avec une entrée pour l'air frais qui alimente alors des transferts latéraux, et au moins une autre entrée pour réaliser le mélange air-carburant, alimentant alors des canalisations arrière (des solutions de ce type sont illus- trées dans les documents FR-A-2 609 498 et US-A-4 253 433) .
Ces solutions, qui utilisent l'air frais pour constituer un tampon entre les gaz brûlés et le mélange frais, permettent d'éviter les pertes directes en mélange frais issues de canalisations de transfert débouchant près de l'échappement, mais les pertes issues des autres canalisa¬ tions subsistent encore.
Plus récemment, on a proposé de constituer un tampon de gaz brûlés devant le mélange frais, en agençant la canalisation concernée d'alimentation en mélange frais de telle façon que celle-ci soit le siège d'un contre-balayage par les gaz brûlés lors de l'ouverture de la lumière d'ali¬ mentation associée : l'objectif est alors de créer dans le cylindre une "barrière" de gaz brûlés devant les gaz frais se dirigeant vers l'échappement. Une telle solution est par exemple décrite dans le document EP-A-202216. Après le début de ce contre-balayage, la pression dans le cylindre diminue et devient inférieure à celle qui règne dans le carter-pompe, et les gaz brûlés concernés ressortent de cette canalisation lorsque les gaz frais issus des transferts associés commen¬ cent à en sortir. A la différence des solutions précédentes, on ne crée plus un tampon d'air frais entre les gaz brûlés et le mélange frais, mais un tampon de gaz brûlés qui tend à s'opposer au transit des gaz frais. Le contre-balayage est donc utilisé pour "régurgiter" dans la suite de la phase de balayage, les gaz brûlés qui constituent alors une "barrière" entre la lumière d'échappement et les gaz frais provenant des transferts classiques, des gaz frais sortant seulement en fin de balayage de ces transferts à lumières hautes. Cependant, comme précédemment, la pression dans le carter-pompe chute rapidement après le contre-balaya¬ ge, de sorte que le transvasement de gaz frais vers le cylindre est pratiquement terminé au point mort bas. La phase de contre-balayage/refoulement est donc courte, et on ne peut éviter la perte de gaz frais sortant de ces transferts au voisinage de l'échappement, ainsi que ceux provenant des autres transferts et parvenant à la lumière d'échappement. De plus, les transferts de contre-balayage représentés sont fortement dimensionnés, de sorte qu'il peut s'y produire du mélange gaz frais - gaz brûlés.
On peut également citer le document O-A-91/02144 qui propose d'utiliser une valve tournante agencée pour fermer périodiquement un transfert de faible longueur qui est le siège d'un contre-balayage, de façon à organiser périodiquement la communication de ce transfert avec le passage d'arrivée de mélange frais. Cette solution est cependant complexe et complique la réalisation du moteur; de plus, la présence de la valve tournante rend considérable¬ ment plus délicat le réglage de la distribution de ce moteur. L'état de la technique peut enfin être complété en mentionnant divers systèmes à contre-balayage, illustrés dans les documents DE-C-551.375, GB-A-2.083.550, AT-A-138.547, GB-A-111.162, US-A-3.797.467, ou sans contre- balayage, illustrés dans les documents US-A-4.242.993, FR-A- 2.166.420, GB-A-904.670, GB-A-2.115.485, EP-A-0.060.184.
La présente invention a pour but de proposer une autre solution plus performante, ne présentant pas les inconvénients et/ou les limitations des techniques d'alimen¬ tation précitées. L'invention a ainsi pour objet un procédé et un dispositif d'alimentation qui permettent de réduire fortement les pertes directes de mélange frais air-carburant à l'échappement, et ce sans devoir utiliser de système mécanique dédié de distribution à commande positive. L'invention a également pour objet un procédé et un dispositif d'alimentation qui favorisent la stratifica¬ tion gaz brûlés/air frais/mélange frais dans le cylindre.
Il s'agit plus particulièrement d'un procédé d'alimentation d'un cylindre de moteur à combustion interne à deux temps, ce cylindre comportant au moins une lumière associée à une canalisation d'alimentation en gaz frais qui est le siège d'un contre-balayage par les gaz brûlés lors de l'ouverture de ladite lumière, et une lumière d'échappement des gaz brûlés, caractérisé par le fait que la pénétration de gaz brûlés, lors du contre-balayage, dans la ou chaque canalisation d'alimentation est limitée à une portion de celle-ci délimitée par la lumière associée, et par un volume- tampon de gaz frais formant réserve de pression, qui est en communication permanente avec ladite canalisation et en communication obturable avec le carter-pompe associé au cylindre, et par le fait que l'introduction de gaz frais dans le cylindre par cette canalisation est subséquemment retar¬ dée, puis prolongée sensiblement jusqu'à la fermeture de la lumière d'échappement, grâce à la réserve de pression préci- tée.
Dans le cas particulier d'un procédé dans lequel la canalisation d'alimentation est équipée d'un dispositif de carburation, il sera avantageux de prévoir que la pénétration des gaz brûlés est limitée à une portion de cette canalisation qui est délimitée par la lumière associée et par le dispositif de carburation, lorsque ledit dispositif est agencé entre ladite lumière et le volume-tampon.
Par ailleurs, lorsque le cylindre concerné est équipé de transferts de balayage permettant d'injecter dans ledit cylindre de l'air frais venant du carter-pompe, il est intéressant que le balayage soit organisé de façon à former une couche séparatrice entre la lumière d'échappement et la ou les lumières d'alimentation en gaz frais d'où émergent les gaz brûlés du contre-balayage, puis les gaz frais, lorsque la pression dans le volume-tampon devient supérieure à celle du cylindre.
L'invention concerne également un dispositif d'alimentation d'un cylindre de moteur à combustion interne à deux temps, ce cylindre comportant au moins une lumière associée à une canalisation d'alimentation en gaz frais, qui est le siège d'un contre-balayage par les gaz brûlés lors de l'ouverture de ladite lumière, et une lumière d'échappement des gaz brûlés, caractérisé par le fait que la ou chaque canalisation d'alimentation en gaz frais est en communication avec un volume-tampon de gaz frais formant réserve de pression, ce volume-tampon étant également en communication avec le carter-pompe associé au cylindre, la communication avec ladite canalisation étant directe et permanente, tandis que la communication avec ledit carter-pompe est obturable par un moyen d'obturation associé, et ladite canalisation d'alimentation en gaz frais est en outre suffisamment longue et étroite pour éviter la pénétration des gaz brûlés dans ledit volume-tampon lors du contre-balayage et pour limiter leur mélange avec les gaz frais se trouvant dans cette canalisation, et par le fait que la ou chaque lumière d'alimentation en gaz frais est agencée pour présenter une période d'ouverture voisine ou plus longue que celle de la lumière d'échappement.
Lorsqu'il s'agit d'un dispositif d'alimenta- tion dans lequel la canalisation d'alimentation est équipée d'un dispositif de carburation, il peut s'avérer avantageux que ce dispositif de carburation soit agencé entre le volume- tampon de gaz frais et le cylindre, auquel cas ladite canalisation est alors dimensionnée de façon à éviter la pénétration des gaz brûlés dans ledit dispositif de carbura¬ tion lors du contre-balayage.
Le dispositif de carburation utilisé peut être monté en série avec le volume-tampon sur la canalisation d'alimentation associée. En variante, le volume-tampon est monté en dérivation sur la canalisation d'alimentation associée qui est équipée du dispositif de carburation.
Le moyen d'obturation associé peut être un clapet anti-retour commandé par les variations de pression générées par le mouvement du piston qui coulisse dans le cylindre. En variante, ce moyen d'obturation est un disque ou un distributeur rotatif commandé, permettant d'avoir une ouverture dissymétrique.
Selon une autre variante, le moyen d'obtura¬ tion associé est constitué par la jupe du piston qui coulisse dans le cylindre, ladite jupe présentant une lumière traver¬ sante dont le trajet axial passe au niveau de la lumière d'alimentation de la conduite associée à ladite lumière traversante.
Dans ce cas, la conduite d'alimentation en gaz frais peut être constituée par une branche unique, ou peut en variante comporter plusieurs branches, dont au moins une branche comportant une lumière qui coopère avec la lumière traversante de la jupe du piston, et au moins une autre branche qui débouche dans le cylindre à une hauteur voisine ou supérieure à celle de la lumière d'échappement.
Il est également avantageux que l'allongement de la période d'ouverture de la ou de chaque lumière d'ali¬ mentation en gaz frais soit obtenu en disposant ladite ou lesdites lumières d'alimentation à une hauteur voisine de ou supérieure à celle de la lumière d'échappement, ou en encochant, au niveau de ladite ou desdites lumières d'alimen¬ tation, le piston qui coulisse dans le cylindre.
Par ailleurs, dans le cas où le cylindre est équipé de tr~nsferts de balayage permettant d'injecter dans ledit cylinc de l'air frais venant du carter-pompe, il est avantageux qx. les transferts de balayage soient agencés latéralement, tandis que la ou les canalisations d'ali¬ mentation en mélange frais débouchent dans le cylindre au niveau de lumières qui sont agencées à l'opposé de la lumière d'échappement, et que ces transferts débouchent dans le cylindre par une lumière qui a une hauteur inférieure à celle de la lumière de ladite ou desdites canalisations.
Selon un mode d'exécution particulier, le volume-tampon de gaz frais à une capacité importante, notamment de l'ordre de deux à dix fois la cylindrée.
L'invention s'applique également aux cas où le moteur comporte une pluralité de cylindres.
Il est alors possible de prévoir que le volume-tampon de gaz frais est mis en commun entre plusieurs cylindres, en étant alimenté par les carters-pompes de - JS cylindres. En variante, le volume-tampon d'un cylindre est constitué par le carter du cylindre voisin, l'introduction retardée du gaz frais dans ces cylindres étant en outre organisée avec un certain déphasage d'un cylindre à l'autre. Cette autre variante sera notamment applicable aux cas des moteurs en étoile et des moteurs à barillet oscillant.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures où :
- la figure 1 illustre en coupe un cylindre de moteur à deux temps équipé d'un système d'alimentation conforme à l'invention (le vilebrequin et la bielle associée n'ont pas été représentés pour alléger la représentation), avec un volume-tampon qui est ici monté en dérivation d'une canalisation d'alimentation équipée d'un dispositif de carburation, et une obturation par clapet anti-retour commandé par les variations de pression générées par le mouvement du piston ;
- les figures 2 et 3 sont deux diagrammes donnant l'évolution des différentes masses transvasées en fonction de la position du piston, respectivement avec une alimentation organisée conformément à une conception classi- que et avec une alimentation organisée conformément à l'invention avec•un agencement selon la figure 1 ;
- les figures 4a, 4b, 4c et 4d sont des vues schématiques d'un moteur dont l'alimentation est organisée conformément à l'invention, pour différentes positions angulaires du vilebrequin, visant en particulier à illustrer le contre-balayage limité (figure 4b) et la stratification dans le cylindre (figure 4c) ;
- la figure 5 illustre en coupe une variante de l'agencement précédent, avec une obturation réalisée par la jupe du piston équipée d'une lumière traversante, la conduite d'alimentation en gaz frais illustrée étant ici agencée en deux branches ;
- la figure 6 est un diagramme des masses transvasées en fonction de la position du piston, et la figure 7 le diagramme de distribution associé, pour une alimentation organisée conformément à l'agencement de la figure 5 ;
- la figure 8 illustre en coupe une autre variante reprenant la principe d'obturation de la figure 5, mais avec une conduite d'alimentation constituée par une branche unique ;
- les figures 9 et 10 sont deux vues schéma¬ tiques illustrant deux cylindres voisins d'un moteur à plusieurs cylindres, dont chaque cylindre peut être alimenté conformément à l'invention, respectivement avec un volume- tampon commun à deux cylindres, et avec un volume-tampon d'un cylindre qui est constitué par le carter du cylindre voisin.
La figure 1 illustre un moteur à deux temps 10 dont le cylindre est équipé d'un système d'alimentation conforme à l'invention. On distingue un carter de moteur, dont la partie supérieure 11.1 porte une culasse 12 afin de définir un cylindre 13, et dont la partie inférieure 11.2 délimite un carter-pompe 14 dans lequel passe le vilebrequin (non représenté ici). La partie supérieure 11.1 comporte un canal d'échappement 16 débouchant par une lumière d'échappe¬ ment 17 dans le cylindre 13. Le moteur illustré comporte également des transferts de balayage permettant d'injecter dans le cylindre 13 de l'air frais venant du carter-pompe 14, avec en l'espèce un transfert arrière ( le qualificatif "arrière" étant donné par rapport à la disposition de la lumière d'échappement 17) qui débouche par une lumière 21, et deux transferts latéraux 18 (un seul est visible sur la coupe de la figure 1) qui débouchent par une lumière associée 19 dans le cylindre 13. La culasse 12 est équipée d'un moyen d'allumage de type conventionnel, qui est en l'espèce une bougie 27. Le moteur comporte également une pipe d'admission d'air 22, équipée d'un papillon 23, cette canalisation d'admission d'air frais débouchant par une ouverture d'admis¬ sion 24 dans le carter-pompe 14 ; le refoulement d'air du carter-pompe 14 dans la pipe 22 est interdit par un clapet anti-retour 25 commandé par les variations de pression générées par le mouvement du piston 15 du moteur, lequel clapet s'appuie sur son anche 33 au moment de l'admission d'air. L'étanchéité lors de la fermeture est assurée par une garniture d'étanchéité 26.
Il est en outre prévu une canalisation d'alimentation en gaz frais 40, qui débouche par une lumière 41 dans le cylindre 13. Cette canalisation d'alimentation en gaz frais est le siège d'un contre-balayage par les gaz brûlés lors de l'ouverture de cette lumière 41 à la redes¬ cente du piston, ainsi que cela sera expliqué plus en détail en se référant aux vues schématiques des figures 4a à 4d.
Conformément à une caractéristique de l'invention, la pénétration des gaz brûlés, lors du contre- balayage, dans la canalisation d'alimentation 40 est limitée à une portion de celle-ci délimitée par la lumière associée 41, et par un volume-tampon 42 de gaz frais formant réserve de pression, qui est en communication permanente avec cette canalisation 40 et en communication obturable avec le carter- pompe 14, et l'introduction de gaz frais dans le cylindre 13 par cette canalisation est subséquemment retardée, puis prolongée sensiblement jusqu'à la fermeture de la lumière d'échappement 17 grâce à la réserve de pression précitée. L'ensemble constitué par le volume-tampon 42 et la canalisa- tion d'alimentation 40 constitue ainsi un circuit à retard.
En l'espèce, la canalisation d'alimentation 40 est équipée d'un dispositif de carburation 43 de type conventionnel : la pénétration des gaz brûlés est alors limitée à une portion de la canalisation d'alimentation 40 qui est délimitée par la lumière associée 41 et par ce dispositif de carburation 43. Dans ce cas, on trouve, lors de l'alimentation, du mélange frais en aval du dispositif de carburation 43. Ainsi que cela sera expliqué plus loin, il est cependant possible d'agencer un tel dispositif de carburation non pas entre le cylindre et le volume-tampon comme cela est illustré sur la figure 1, mais entre le carter-pompe et le volume tampon. Dans un tel cas, la pénétration des gaz brûlés lors du contre-balayage sera alors limitée à une portion de la canalisation d'alimentation qui est délimitée par la lumière 41 et par le volume-tampon 42 de gaz frais.
Il convient de noter que le mode de réalisa¬ tion illustré sur la figure 1 ne comporte qu'une seule canalisation d'alimentation en gaz frais 40, mais ceci ne constitue qu'un exemple. Le moteur peut en effet être équipé d'une pluralité de telles canalisations d'alimentation en gaz frais, auquel cas chaque canalisation sera en communication avec un volume-tampon de gaz frais formant réserve de pres¬ sion. Ainsi que cela est visible sur la figure 1, la canalisation 40 d'alimentation en gaz frais est en communication directe avec le volume-tampon 42 de gaz frais formant réserve de pression. Ce volume-tampon 42 est égale¬ ment en communication avec le carter-pompe 14 associé au cylindre, mais cette communication est obturable par un moyen d'obturation associé, ici réalisé sous la forme d'un clapet anti-retour 29. La partie inférieure du carter 11.2 présente en effet une lumière 28 débouchant à l'intérieur du carter- pompe 14, et un bloc de raccordement 31 est fixé sur cette partie 11.2 du carter au niveau de ladite lumière 28, 1'étanchéité étant assurée par une garniture associée 30. Le bloc 31 porte une anche d'appui 32 associée au clapet 29, lequel clapet est uniquement commandé par les variations de pression générées par le mouvement du piston 15 qui coulisse dans le cylindre, sans qu'il soit ainsi besoin de faire appel à un quelconque moyen mécanique à commande positive.
Selon une autre caractéristique du système d'alimentation selon l'invention, la canalisation d'alimenta¬ tion en mélange frais est en outre suffisamment longue et étroite, d'une part pour éviter la pénétration des gaz brûlés dans le volume-tampon 42 lors du contre-balayage, ou dans le dispositif de carburation 43 lorsque ce dispositif est agencé entre le volume-tampon et le cylindre (ce qui est le cas dans le mode de réalisation illustré en figure 1), et d'autre part pour éviter le mélange des gaz brûlés avec les gaz frais. De plus, la lumière 41 d'alimentation en gaz frais est ici disposée à une hauteur voisine ou supérieure à celle de la lumière d'échappement 17, de façon à présenter une période d'ouverture voisine ou plus longue. Grâce au volume-tampon 42 et au clapet d'obturation 29 associé, l'alimentation en gaz frais de la ou des canalisations 40 d'admission au cylindre est effectuée avec une pression relativement constante et d'un niveau voisin de celui de la pression dans le cylindre à la ferme- ture des lumières. Ceci permet alors de prolonger l'introduc¬ tion des gaz frais dans le cylindre, tout en modérant leur taux d'introduction au début du balayage. La communication obturable, grâce à la présence du clapet anti-retour 29, entre le volume-tampon et le carter-pompe permet d'empêcher le refoulement des gaz frais entre le volume-tampon et le carter-pompe. De plus, en aménageant la lumière 41 d'alimen¬ tation en mélange frais à une hauteur voisine ou supérieure à celle de la lumière d'échappement 17, on parvient, en utilisant le contre-balayage à créer un retard sensible dans l'introduction du mélange d'air et de carburant dans le cylindre. On obtiendrait le même résultat en encochant le piston 15 au niveau de cette lumière d'alimentation 41 (variante non représentée) .
Afin de mieux comprendre 1'organisation du retard précité, on a présenté aux figures 2 et 3 des diagram¬ mes donnant l'évolution des différentes masses transvasées en fonction de la position du piston, avec respectivement une alimentation organisée conformément à une conception classi¬ que (diagramme de la figure 2), et une alimentation organisée conformément à l'invention, avec un agencement selon la figure 1 (diagramme de la figure 3).
Sur la figure 2, on distingue ainsi trois courbes donnant l'évolution des masses (cumulées) transvasées d'une position point mort haut (PMH) à une autre position point mort haut. Dans une moteur classique, on réalise la succession des ouvertures et des fermetures des lumières comme suit : après le point mort haut PMH, on a successive¬ ment l'ouverture de la lumière d'échappement (OE), l'ouver¬ ture de la lumière de transfert de type conventionnel (OT), le point mort bas (PMB), la fermeture de la lumière de transfert de type conventionnel (FT), la fermeture de la lumière d'échappement (FE), et enfin un nouveau point mort haut PMH. La ligne des abscisses du diagramme correspond ainsi à l'angle du vilebrequin. Les trois courbes illustrées ici représentent les variations des masses transvasées (masses cumulées) respectivement à l'admission du carter- pompe (courbe MC), dans les transferts de type conventionnel (courbe MTC), et dans la canalisation d'échappement (courbe ME). La courbe MTC fait apparaître une portion CB de contre- balayage qui est extrêmement réduite, jusqu'au point noté A, et montre surtout que le maximum de masse transvasée, au point noté B, intervient peut après le point mort bas PMB. L'écart t. en ce point B et la fermeture de la lumière d'échappement FE, montre qu'il y a un laps de temps important pendant lequel les gaz frais peuvent parvenir à cette lumière d'échappement, avec les conséquences néfastes déjà mention¬ nées dans l'introduction de la description.
La figure 3 illustre un diagramme analogue, avec une alimentation organisée conformément à l'invention. On a distingué sur cette courbe les transferts de type classique notés T ou TC (ces transferts sur la figure 1 sont référencés 20 pour le transfert arrière et 18 pour les deux transferts latéraux), et le transfert à retard noté TR (qui correspond sur la figure 1 à la canalisation 40). Dans ce cas, sur la ligne des abscisses qui correspond à l'angle de vilebrequin, on trouve alors successivement, après un point mort haut PMH, l'ouverture de l'échappement OE et du trans¬ fert à retard OTR (ces deux ouvertures étant ici simultanées en raison d'une disposition ad hoc des lumières correspondan- tes), l'ouverture de la lumière des transferts de type conventionnel OT, le point mort bas PMB, la fermeture des lumières de type conventionnel FT, la fermeture de la lumière d'échappement FE et de la lumière du transfert à retard FTR (ces fermetures étant ici réalisées simultanément), et enfin le nouveau point mort haut PMH. Les courbes illustrées sur le diagramme de la figure 3 indiquent les masses transvasées (cumulées) à l'échappement (courbe ME), à l'admission du carter-pompe (courbe MC), aux transferts de type convention¬ nel (MTC), et enfin au transfert à retard (courbe MTR). On retrouve, sur la courbe MTR, une portion de contre-balayage CB (jusqu'au point A'), mais qui est nettement plus impor¬ tante que dans le cas d'un moteur de type conventionnel. Ce diagramme illustre surtout l'existence d'un retard RI à l'introduction de gaz frais, et un retard R2 de la livraison du transfert à retard (point B' sur la courbe MTR) par rapport à la livraison des transferts de type conventionnel (point B sur la courbe MTC).
Ainsi, avec une alimentation organisée conformément à l'invention, on assiste alors, en début d'ouverture, à un contre-balayage de la canalisation d'ali¬ mentation par les gaz brûlés. La pression dans le volume- tampon étant à ce moment là plus faible que celle régnant dans le carter-pompe, la quantité de gaz brûlés qui pénètre dans cette canalisation d'alimentation est plus importante que celle qui y aurait pénétré si cette canalisation avait été en contact direct avec le carter-pompe, comme cela est prévu dans certains dispositifs antérieurs (par exemple celui qui est décrit dans le document EP-A-202 216). Le carter- pompe alimente encore le volume-tampon pendant ce début d'ouverture, et, lorsque les transferts de type conventionnel s'ouvrent, la pression dans le carter-pompe chute rapidement et l'alimentation du volume-tampon par le carter-pompe cesse. Presque simultanément, la pression dans le cylindre devient inférieure à celle du volume-tampon, l'écoulement dans la canalisation d'alimentation s'inverse, et les gaz brûlés qui y avaient pénétré ressortent vers le cylindre puis, à leur suite, sortent les gaz frais qui étaient jusque là contenus par les gaz brûlés de contre-balayage. Ces gaz frais pénè¬ trent donc plus tard dans le cylindre que s'ils avaient transité par des transferts classiques, ce qui représente le retard à l'alimentation organisé pour l'alimentation conformément à l'invention. La canalisation d'alimentation associée à ce contre-balayage est agencée avec un dimension- nement suffisant pour éviter la pénétration des gaz brûlés dans le volume-tampon lors du contre-balayage (ou dans le dispositif de carburation lorsqu'un tel dispositif est agencé entre le volume-tampon et la lumière de sortie de cette canalisation), et pour éviter leur mélange avec les gaz frais. On choisira donc une canalisation d'alimentation longue et étroite, ainsi qu'un volume tampon de gaz frais ayant une capacité importante, notamment de l'ordre de deux a dix fois la cylindrée du moteur. Grâce à cette capacité importante du volume-tampon, sa pression varie peu pendant son remplissage ou sa vidange, et cette pression est d'autant plus grande que la pression maximum du carter-pompe est grande. En ayant une pression dans le volume-tampon de grandeur suffisante, l'admission des gaz frais dans le cyli., ire peut alors se prolonger jusqu'à la fermeture des lumières des transferts à retard (le point B' est situé pratiquement au niveau de l'instant de fermeture FTR) et donc jusqu'à la fermeture de la lumière d'échappement (FE) ou légèrement au-delà.
Lorsqu'un dispositif de carburation est disposé entre le volume-tampon et le cylindre, comme cela est illustré sur la figure 1, il sera préférable d'agencer ce dispositif de carburation sensiblement à égale distance de la lumière 41 d'admission au cylindre et de l'orifice de communication avec le volume-tampon 42, afin d'éviter que, lors du contre-balayage, les gaz brûlés parviennent au carburateur et les gaz frais carbures au volume-tampon.
Du fait du retard à 1'introduction de la charge fraîche dans le cylindre et de l'étalement de cette introduction pendant la phase de balayage (grâce à la réserve de pression du volume-tampon), la charge fraîche parvient tardivement à la lumière d'échappement, entraînant ainsi une réduction notable des pertes de mélange frais et une amélio¬ ration très sensible de la consommation et une diminution de la pollution par les hydrocarbures. De plus, le carburant de cette charge fraîche, qui parcourt les transferts à retard préalablement chauffés par le contre-balayage des gaz brûlés, est vaporisé par cet apport de chaleur, et le mélange air- carburant en est d'autant mieux homogénéisé, ce qui entraîne une meilleure combustion, et une plus grande régularité du régime moteur, ainsi enfin qu'un meilleur ralenti. En outre, ainsi que cela sera illustré sur la figure 4c, le ou les transferts à retard permettent, en étant associés à des transferts classiques assurant la livraison d'air frais au cylindre, une stratification mélange frais/air frais/gaz brûlés dans le cylindre, ce qui entraîne une combustion globalement pauvre et limite la production de polluants, tout en donnant au moteur une bonne tolérance aux écarts de richesse et aux écarts de qualité du carburant. Le balayage peut être ainsi organisé de façon à former une couche séparatrice entre la lumière d'échappement et la ou les lumières d'alimentation en mélange frais d'où émergent les gaz brûlés du contre-balayage, puis le mélange frais, lorsque la pression dans le volume tampon 42 devient supérieure à celle du cylindre.
Sur la figure 1, le volume-tampon 42 est monté en dérivation sur la canalisation d'alimentation associée 40 qui est équipée du dispositif de carburation 43. Cependant il est également possible de prévoir que le dispositif de carburation soit monté en série avec le volume- tampon sur la canalisation d'alimentation associée, ainsi que cela est illustré sur les figures schématiques 4a à 4d qui vont être décrites ci-après plus en détail.
Il convient encore d'observer que, lorsque le cylindre est équipé de transferts de balayage permettant d'injecter dans ledit cylindre de l'air frais venant du carter-pompe, ces transferts de balayage 18 sont avantageuse¬ ment agencés latéralement, tandis que la ou les canalisations 40 d'alimentation en mélange frais débouchent dans le cylindre au niveau de lumières qui sont agencées à l'opposé de la lumière d'échappement 17, ces transferts 18 débouchant dans le cylindre par une lumière 19 qui a une hauteur inférieure à celle de la lumière 41 de la canalisation d'alimentation en mélange frais.
Sur les figures schématiques 4a à 4d, on a représenté un moteur à deux temps dont l'alimentation est agencée conformément à l'invention, pour différentes posi¬ tions angulaires • du vilebrequin, de façon notamment à illustrer le contre-balayage limité (figure 4b) et la stratification dans le cylindre (figure 4c).
On reconnaît le cylindre 13 et le carter- pompe 14, et l'on distingue ici le vilebrequin 35 et la bielle associée 36 qui assure le mouvement alternatif du piston 15. Le transfert latéral 18 représenté ici (on ne distingue qu'un seul des deux transferts latéraux) se termine supérieurement par une lumière essentiellement circonféren- tielle 19, qui est de niveau inférieur à celui de la lumière d'échappement 17 du canal* associé 16, et de la lumière d'admission 41 associée à la conduite d'alimentation 40. On retrouve l'ouverture de passage 28 permettant la sortie de l'air frais contenu dans le carter-pompe 14, cet air frais étant admis par une canalisation 22 équipé de façon connue en soi, d'un clapet anti-retour d'admission 25. On notera également la présence, sur cette portion de canalisation 22, d'un dispositif de lubrification de l'air frais 34. L'air frais sortant du carter-pompe arrive ici directement dans un carburateur 43, avant de pénétrer, via un clapet anti-retour 29, dans le volume-tampon 42 de mélange frais formant réserve de pression.
Sur la figure 4a, le vilebrequin a une position qui est proche du point mort haut, et le piston commence sa descente. Lors de et après la combustion des gaz frais dans le cylindre 13, ces gaz frais repoussent le piston 15 tout en se détendant. Dans le carter-pompe 14, l'air frais contenu est comprimé et une partie de celui-ci est transvasé vers le volume-tampon 42, via le carburateur 43 qui permet de charger en carburant cet air frais, et ensuite via le clapet anti-retour 29 qui s'ouvre alors à cet effet. On trouve alors du mélange frais dans la canalisation d'alimentation 40 allant du carburateur 43 à la lumière 41 de cette canalisa¬ tion qui est longue et étroite. Sur la figure 4b, la situation correspond au contre-balayage et à l'échappement. En effet, le piston 15 découvre les lumières de transferts et d'échappement dans le cylindre, et, comme la pression est supérieure à celle qui règne dans le volume-tampon 42, les gaz brûlés passent vers celui-ci au travers de la canalisation de transfert 40 conformément à un processus de contre-balayage, mais cette pénétration est limitée grâce à la longueur de la canalisa¬ tion, et leur mélange avec les gaz frais est empêché grâce à l'étroitesse de cette canalisation : on a référencé 45 le volume de gaz brûlés concerné qui a pénétré dans la canalisa¬ tion 40, jusqu'à une zone 46 qui est située devant le volume- tampon de mélange frais.
Sur la figure 4c, le piston 15 a découvert les transferts latéraux de balayage (lumière 19), et l'air frais venant de ceux-ci balayent le cylindre 13, et constitue une couche séparatrice 50 entre d'une part l'échappement, et d'autre part le transfert d'alimentation d'où émergent les gaz brûlés du contre-balayage, puis enfin le mélange frais, lorsque la pression dans le volume-tampon 42 devient supé- rieure à celle du cylindre. On a ainsi illustré une telle stratification avec une couche inférieure d'air frais 50 et une couche supérieure de gaz brûlés 52, et entre ces couches une couche 51 de mélange riche dont le passage vers l'échap¬ pement est encore barré par les gaz brûlés qui s'échappent. Ainsi l'air frais et, un peu plus tard, le mélange frais chassent une bonne part des gaz brûlés du cylindre. Une grande partie de l'air passe dans l'échappement avec les gaz brûlés, alors que peu de mélange frais y parvient du fait du retard à 1 ' introduction de mélange frais et du refoulement des gaz brûlés, avant que puisse émerger ce mélange frais. De l'air frais est transféré du carter-pompe 14 vers le cylindre 13 au travers des canaux de balayage 18. La chute de pression dans le carter-pompe 14 n'affecte cependant pas la pression du volume-tampon 42 grâce au clapet anti-retour associé 29. Sur la figure 4d, qui correspond à l'admis¬ sion d'air frais dans le carter (avec une ouverture du clapet d'admission 25), le volume augmente dans le carter-pompe, la pression diminuant dans ce carter-pompe, de façon que s'effectue le remplissage en air frais extérieur. Dans le cylindre 13, après la prolongation tardive de l'alimentation en mélange frais (grâce à l'agencement de la lumière 41 d'alimentation à une hauteur voisine de celle de la lumière 17 d'échappement), les gaz qui sont stratifiés sont alors comprimés. On va maintenant décrire une autre variante de l'agencement précédent, dans lequel le moyen d'obturation de la communication entre le volume-tampon de gaz frais et le carter-pompe n'est plus assuré par un clapet commandé par les variations de pression générées par le mouvement du piston, mais par la jupe de ce piston. Le moteur illustré sur la figure 5 comporte un grand nombre d'organes identiques à celui de la figure 1, et l'on a conservé les mêmes références pour ces organes, sans que ceux-ci fassent l'objet d'une nouvelle description. La différence essentielle réside dans le fait que la jupe 44 du piston 15 qui coulisse dans le cylindre présente une lumière traversante 45 dont le trajet axial passe au niveau de la lumière d'alimentation de la conduite associée. En l'espèce, la conduite d'alimentation en gaz frais comporte deux branches 40.1 et 40.2 qui débouchent toutes deux dans le volume-tampon de gaz frais 42. On distingue ainsi une branche 40.2 qui débouche dans le carter- pompe 14 au niveau d'un lumière d'alimentation 28, devant laquelle passe la lumière traversante précitée 45 lorsque le piston est à la hauteur correspondante, ce qui correspond à un instant de communication entre le volume-tampon 42 et le carter-pompe 14. L'autre branche 40.1 débouche quant à elle au niveau d'une lumière 41 dans le cylindre 13, laquelle lumière est voisine ou supérieure à celle de la lumière d'échappement 17. Le contre-balayage (illustré par la double flèche) s'effectue par cette lumière 41 lorsque celle-ci est découverte à la descente du piston 15. Dans la pratique, on pourra prévoir une branche 40.2, qui est une branche arrière, et deux branches latérales 40.1, de sorte que le circuit à retard ainsi réalisé comporte trois canaux. La lumière 45 pratiquée dans la jupe 44 du piston devra être positionnée avec précision, de façon que l'agencement du cycle de fonctionnement soit optimal.
On a illustré sur la figure 6 un diagramme des masses (cumulées) transvasées en fonction de la position du piston, pour une alimentation organisée conformément à l'agencement de la figure 5. Les notations utilisées pour ce diagramme sont les mêmes que celles utilisées pour la figure 3 précédemment décrite en rapport avec l'agencement de la figure 1. On retrouve ainsi un premier retard RI à 1 ' intro- duction de gaz frais dans le cylindre, et un second retard R2 concernant le décalage entre le maximum de livraison au transfert à retard (point B' sur la courbe MTR) par rapport aux transferts de type conventionnel (point B sur la courbe MTC). Le retard R2 est dans ce cas un peu plus faible qu'avec l'agencement de la figure 1, dans la mesure où le point B' précède le moment de fermeture des lumières d'échappement et de transfert à retard FE et FTR. Ces retards peuvent être optimisés par un choix judicieux du dimensionnement de la conduite d'alimentation à deux branches. Ils conservent cependant des caractéristiques qui restent avantageuses par rapport à celles de l'alimentation réalisée avec un moteur à deux temps de type conventionnel.
La figure 7 est un diagramme de distribution correspondant à une alimentation organisée conformément à l'agencement de la figure 5. Les notations utilisées sur ce diagramme sont les mêmes que celles utilisées pour le diagramme de la figure 6 précitée. Là encore, on a considéré que 1 'ouver ire de la canalisation de transfert à retard et l'ouverture de l'échappement étaient simultanées, mais il va de soi que cette ouverture pourra intervenir légèrement après ou avant l'ouverture de la lumière d'échappement. Il convient de noter que le diagramme de la figure 7 comporte également 1 ' indication de 1 ' ouverture et de la fermeture de la lumière entre le carter-pompe et le volume-tampon, respectivement notées OVT et FVT. Le sens de rotation du vilebrequin, déterminant le sens du cycle de fonctionnement, est quant à lui repéré par la flèche 100.
On a illustré sur la figure 8 une variante de l'agencement de la figure 5, qui s'en différencie par la disposition de la canalisation à retard. Cette canalisation à retard 40 est dans ce cas à branche unique, et on a figuré le dispositif de carburation 43 qui l'équipe. Les lumières 28 et 41 sont alors les mêmes. La communication obturable s'effectue quant à elle comme précédemment par la jupe du piston qui présente une lumière traversante.
Il existe naturellement encore d'autres modes d'exécution possibles pour réaliser la communication obtura- le, en variante du clapet anti-retour et de la jupe de piston à lumière traversante : on pourra par exemple prévoir un disque ou un distributeur rotatif commandé (variante non représentée ici) avec une commande par la rotation du vilebrequin, ce qui permet notamment d'avoir une ouverture dissymétrique plus avantageuse que l'ouverture symétrique obtenue avec la jupe de piston, ce disque ou ce distributeur pouvant d'ailleurs être celui qui sert à la distribution du carter.
Les modes d'exécution qui viennent d'être décrits concernaient un moteur à deux temps à cylindre unique et à lumière d'échappement. Il est cependant naturellement possible d'appliquer le système d'alimentation conforme à 1 'invention à un moteur dont le cylindre est équipé de soupape(s) d'échappement.
Plus généralement, l'invention s'applique également au cas où le moteur comporte une pluralité de cylindres. Dans ce cas, la multiplicité des cylindres peut amener à un choix judicieux du volume-tampon associé.
Les figures 9 et 10 sont des vues schémati¬ ques illustrant ainsi deux cylindres voisins d'un moteur à plusieurs cylindres, avec deux agencements différents du volume-tampon associé. On a conservé sur ces figures schéma¬ tiques les mêmes références que celles déjà utilisées précédemment.
Sur la figure 9, le volume-tampon 42 de gaz frais est mis en commun entre plusieurs cylindres, en l'espèce deux cylindres adjacents, en étant alimenté par les carters-pompes 14 de ces cylindres. Deux canalisations à retard 40 partent alors de ce volume-tampon 42, et débouchent au niveau d'une lumière 41 dans les deux cylindres concernés. II convient de noter que la vue de la figure 9 est très schématique : en particulier, cette vue ne montre pas les clapets qui sont nécessairement prévus entre les carters 14 des cylindres et le volume-tampon commun 42 (au niveau des liaisons incurvées non référencées). Sur la figure 10, le volume-tampon 42 d'un cylindre est constitué par le carter du cylindre voisin, et 1 'introduction retardée du gaz frais dans ces cylindres est organisée avec un certain déphasage d'un cylindre à l'autre. Dans ce cas, le carter adjacent sert de volume-tampon, ce qui simplifie la réalisation par rapport à la structure précé¬ dente schématisée en figure 9.
De tels agencements pourront ainsi être utilisés pour des moteurs à plusieurs cylindres adjacents tels que des moteurs en étoile, à barillet, ou en ligne. On est ainsi parvenu à organiser de façon simple l'alimentation d'un cylindre de moteur à deux temps, avec non seulement un rallongement du trajet du mélange d'air et de carburant dans le cylindre, mais aussi avec une introduction plus tardive lors du balayage, ce qui constitue un avantage important par rapport aux systèmes convention¬ nels.
Le dimensionnement précis de la ou des canalisations d'alimentation du circuit à retard sera dans la pratique choisi en fonction de la cylindrée considérée du moteur, de façon dans tous les cas à limiter la pénétration des gaz brûlés lors du contre-balayage et à éviter leur mélange avec les gaz frais, comme cela a été expliqué plus haut. A titre indicatif, avec une cylindrée de 50 cm , on pourra utiliser un volume-tampon de gaz frais de 300 cm , et au moins une canalisation de transfert à retard dont la longueur est de l'ordre de 20 à 30 cm, et dont le diamètre et de l'ordre de 0,6 à 0,8 cm. Dans tous les cas, le volume- tampon permet de réaliser l'alimentation en gaz frais à une pression supérieure ou égale à celle régnant dans le carter- pompe au même instant. Par ailleurs, dans les cas des moteurs à balayage en dôme, il est possible de disposer les lumières des transferts à retard au-dessus de celles des transferts de balayage, ce qui procure une barrière particulièrement nette entre les gaz frais et les gaz brûlés du fait de la proximité directe des flux de balayage et d'alimentation.
On est ainsi parvenu à réaliser un procédé et un dispositif d'alimentation qui permettent de réduire fortement les pertes directes de mélange frais air-carburant à l'échappement, et ce sans avoir à utiliser un quelconque système mécanique de distribution à commande positive. De plus, le procédé et le dispositif selon l'invention favori¬ sent également la stratification gaz brûlés/air frais/mélange frais dans le cylindre. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante, reprenant, avec des moyens équiva¬ lents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé d'alimentation d'un cylindre de moteur à combustion interne à deux temps, ce cylindre comportant au moins une lumière associée à une canalisation d'alimentation en gaz frais qui est le siège d'un contre- balayage par les gaz brûlés lors de l'ouverture de ladite lumière, et une lumière d'échappement des gaz brûlés, caractérisé par le fait que la pénétration de gaz brûlés, lors du contre-balayage, dans la ou chaque canalisation d'alimentation (40) est limitée à une portion de celle-ci délimitée par la lumière associée (41), et par un volume- tampon (42) de gaz frais formant réserve de pression, qui est en communication permanente avec ladite canalisation et en communication obturable avec le carter-pompe (14) associé au cylindre, et par le fait que l'introduction de gaz frais dans le cylindre (13) par cette canalisation est subséquemment retardée, puis prolongée sensiblement jusqu'à la fermeture de la lumière d'échappement (17) grâce à la réserve de pression précitée.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la canalisation d'alimentation (40) est équipée d'un dispositif de carburation (43), caractérisé par le fait que la pénétration des gaz brûlés est limitée à une portion de cette canalisation qui est délimitée par la lumière associée (41) et par le dispositif de carburation (43), lorsque ledit dispositif est agencé entre ladite lumière et le volume- tampon (42) .
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le cylindre est équipé de transferts de balayage (18) permettant d'injecter dans ledit cylindre de l'air frais venant du carter-pompe (14), caractérisé par le fait que le balayage est organisé de façon à former une couche sépara¬ trice (50) entre la lumière d'échappement (17) et la ou les lumières (41) d'alimentation en gaz frais d'où émergent les gaz brûlés du contre-balayage, puis les gaz frais, lorsque la pression dans le volume-tampon (42) devient supérieure à celle du cylindre.
4. Dispositif d'alimentation d'un cylindre de moteur à combustion interne à deux temps, ce cylindre comportant au moins une lumière (41) associée à une canalisa¬ tion (40) d'alimentation en gaz frais, qui est le siège d'un contre-balayage par les gaz brûlés lors de l'ouverture de ladite lumi-ère, et une lumière (17) d'échappement des gaz brûlés, caractérisé par le fait que la ou chaque canalisation (40) d'alimentation en gaz frais est en communication avec un volume-tampon (42) de gaz frais formant réserve de pression, ce volume-tampon étant également en communication avec le carter-pompe (14) associé au cylindre, la communication avec ladite canalisation étant directe et permanente, tandis que la communication avec ledit carter-pompe est obturable par un moyen d'obturation associé (29, 44), et ladite canalisation d'alimentation en gaz frais est en outre suffisamment longue et étroite pour éviter la pénétration des gaz brûlés dans ledit volume-tampon lors du contre-balayage, et pour limiter leur mélange avec les gaz frais se trouvant dans cette canalisation, et par le fait que la ou chaque lumière (41) d'alimentation en gaz frais est agencée pour présenter une période d'ouverture voisine ou plus longue que celle de la lumière d'échappement (17).
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la canalisation d'alimentation (40) est équipée d'un dispositif de carburation (43), caractérisé par le fait que le dispositif de carburation (43) est agencé entre le volume- tampon (42) de gaz frais et le cylindre (13), ladite canali- sation étant alors dimensionnée de façon à éviter la pénétra¬ tion des gaz brûlés dans ledit dispositif de carburation lors du contre-balayage.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait qu'un dispositif de carburation (43) est monté en série avec le volume-tampon (42) sur la canali- sation d'alimentation associée (40).
7. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que le volume-tampon (42) est monté en dérivation sur la canalisation d'alimentation associée (40) qui est équipée du dispositif de carburation (43).
8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que le moyen d'obturation associé est un clapet anti-retour (29) commandé par les variations de pression générées par le mouvement du piston (15) qui coulisse dans le cylindre.
9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le moyen d'obturation associé est un disque ou un distributeur rotatif commandé, permettant d'avoir une ouverture dissymétrique.
10. Dispositif selon l'une des revendications
4 à 7, caractérisé par le fait que le moyen d'obturation associé est constitué par la jupe (44) du piston (15) qui coulisse dans le cylindre, ladite jupe présentant une lumière traversante "5) dont le trajet axial passe au niveau de la lumiè-β d' lentation (28) de la conduite (40 ; 40.2) associée à ladite lumière traversante.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la conduite d'alimentation en gaz frais est constituée par une branche unique (40).
12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la conduite d'alimentation en gaz frais comporte plusieurs branches (40.1, 40.2), dont au moins une branche (40.2) comportant une lumière (28) qui coopère avec la lumière traversante (45) de la jupe du piston, et au moins une autre branche (40.1) qui débouche dans le cylindre à une hauteur voisine ou supérieure à celle de la lumière d' échappement (17).
13. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 12, caractérisé en ce que l'allongement de la période d'ouverture de la ou de chaque lumière (41) d'alimentation en gaz frais est obtenu en disposant ladite ou lesdites lumières d'alimentation à une hauteur voisine de ou supérieure à celle de la lumière d'échappement (17), ou en encochant, au niveau de ladite ou desdites lumières d'alimentation, le piston (15) qui coulisse dans le cylindre.
14. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 13, dans lequel le cylindre est équipé de transferts de balayage (18) permettant d'injecter dans ledit cylindre de l'air frais venant du carter-pompe (14), caractérisé par le fait que les transferts de balayage (18) sont agencés latéra¬ lement, tandis que la ou les canalisations (40) d'alimenta¬ tion en mélange frais débouchent dans le cylindre au niveau de lumières qui sont agencées à l'opposé de la lumière d'échappement (17), et ces transferts (18) débouchent dans le cylindre par une lumière (19) qui a une hauteur inférieure à celle de la lumière de ladite ou desdites canalisations.
15. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 14, caractérisé par le fait que le volume-tampon (42) de gaz frais a une capacité importante, notamment de l'ordre de deux à dix fois la cylindrée.
16. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 15, dans lequel le moteur comporte une pluralité de cylindres, caractérisé par le fait que le volume-tampon (42) de gaz frais est mis en commun entre plusieurs cylindres, en étant alimenté par les carters-pompes de ces cylindres.
17. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 15, dans lequel le moteur comporte une pluralité de cylindres, caractérisé par le fait que le volume-tampon (42) d'un cylindre est constitué par le carter du cylindre voisin, l'introduction retardée du gaz frais dans ces cylindres étant en outre organisée avec un certain déphasage d'un cylindre à 1 'autre.
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